发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种可解决桥墩托换过程中的主梁变形问题，可提高桥墩托换的安全性、降低施工风险，无需搭建临时墩、可节约施工成本的桥墩托换方法及托换结构。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种桥墩托换方法，其特征在于：拓宽改造道路时对于原桥墩的托换过程按以下步骤进行：

1)根据道路拓宽要求，在原桥墩外侧建设新桥墩，新桥墩具有朝原桥墩伸出的悬臂盖梁，悬臂盖梁顶面与箱梁底面之间预留一定高度；在悬臂盖梁对准原桥墩中轴线的位置预留有上下贯穿悬臂盖梁的楔形孔洞，使得悬臂盖梁外包原桥墩但不与其接触；

2)在悬臂盖梁的顶面安装可调高可测力的临时支座；

3)将临时支座逐级顶升，使桥梁上部荷载由原支座转移至临时支座；

4)拆除原桥墩；

5)浇筑悬臂盖梁预留的楔形孔洞形成后浇楔形体，在楔形体的顶面施工新支柱，并将可调高可测力的新支座安装于新支柱上；

6)将临时支座逐级卸载，使桥梁上部荷载由临时支座转移至新支座；

7)拆除临时支座。

对于设有系梁的双柱式或多柱式的原桥墩，在建设新桥墩之前，先在原桥墩系梁下方新建临时系梁替代原系梁，以保证后续施工期间原桥墩具有可靠的横向联系。

所述悬臂盖梁自新桥墩的中段部位起往上并往原桥墩倾斜伸出，使悬臂盖梁的底面形成斜面，楔形孔洞则从悬臂盖梁的顶面竖直贯穿至斜面；所述楔形孔洞为上大下小的结构，下端口距原桥墩净距为5-15cm，如10cm，上端口距原桥墩净距为30-50cm，如40cm，楔形孔洞内预留二次浇筑楔形体时所需的预留钢筋。

在原桥墩的支座周围布设若干个临时支座，临时支座沿悬臂盖梁上的楔形孔洞周边设置，并且临时支座均设置在箱梁腹板下方或箱梁中横梁下方以保证箱梁受力安全。

安装临时支座时：

(1)在悬臂盖梁的顶面施工临时支柱，临时支柱采用钢管混凝土柱结构，钢管与悬臂盖梁中的预埋的地脚螺栓通过法兰连接，钢管内灌注自密实混凝土；

(2)在临时支柱上安装临时支座，临时支座内部自带顶升装置和测力装置，临时支座安装就位后，调整临时支座高度使其与箱梁底部密贴；

(3)临时支座分级顶升，将上部结构荷载由原支座转移至临时支座；顶升力按临时支座理论支承反力预先确定，分五级顶升，每级顶升力20％，顶升荷载依次为20％、40％、60％、80％、100％顶升力，临时支座最终顶升力以使原支座完全脱空为准确定；同时，分级顶升过程中同步监测箱梁底顶升高度，箱梁底最终顶升高度控制在5mm以内；

(4)临时支座顶升完成后，等待1～2个月，在此期间，新建下部结构(包括新桥墩、新承台、新桩基)将发生混凝土收缩、徐变和土体蠕变变形，上部结构随之下挠接触原支座，部分反力转移至原支座，临时支座反力读数发生变化，若发生较大变化，再按第(3)步进行顶升；

(5)重复第(3)～(4)步2～3次，直至临时支座的支反力读数变化值小于5％，以保证新桥墩的混凝土收缩、徐变以及土体蠕变等时变效应达到相对稳定的状态。

拆除原桥墩时，首先在悬臂盖梁的顶部设置手动葫芦临时固定被悬臂盖梁包裹的原桥墩节段，然后在悬臂盖梁下方切割原桥墩并拆除悬臂盖梁下方的原桥墩节段，最后利用手动葫芦下放并拆除悬臂盖梁包裹的原桥墩节段；

原桥墩拆除后，调整临时支座的高度，使原支座处梁底高程调整至与桥墩托换前的既有状态保持一致。

在浇筑悬臂盖梁的预留楔形孔洞时：

(1)在悬臂盖梁底部设置吊篮底模，绑扎好楔形体的连接钢筋，与悬臂盖梁的预留钢筋进行焊接，然后浇筑楔形孔洞，形成后浇楔形体，其受力后有自锁效应，保证后浇混凝土与既有混凝土之间的可靠传力；

(2)在后浇楔形体的顶面施工新支柱，新支柱采用钢管混凝土柱结构，钢管与楔形体中预埋的地脚螺栓通过法兰连接，管内灌注自密实混凝土；

(3)在新支柱上安装新支座，新支座采用可调高可测力支座，其内部自带顶升装置和测力装置；新支座安装就位后，调整新支座高度使其与箱梁底密贴；

(4)临时支座支反力按20％、40％、60％、80％、100％分五级卸载，将上部结构荷载由临时支座转移至新支座；每级卸载完成后，检查并调整新支座支反力增量，确保临时支座反力卸载量完全转移为新支座反力增量；同时，同步监测新支座处梁底位移，确保荷载转移前后新支座处梁底位移的变化量小于2mm。

临时支座支反力卸载完毕后，即拆除临时支座，然后拆除临时支柱与悬臂盖梁的地脚螺栓连接，并凿除临时支柱。

一种桥墩托换结构，其特征在于：在原桥墩外侧建设的新桥墩具有朝原桥墩伸出的悬臂盖梁，悬臂盖梁顶面与箱梁底面之间预留一定高度；在悬臂盖梁对准原桥墩中轴线的位置预留有上下贯穿悬臂盖梁的楔形孔洞，使得悬臂盖梁外包原桥墩但不与其接触；在拆除原桥墩后于楔形孔洞中进行混凝土浇筑形成后浇楔形体，在楔形体的顶面施工新支柱，并在新支柱上安装可调高可测力的新支座，通过新支座支撑箱梁。

进一步地，所述悬臂盖梁自新桥墩的中段部位起往上并往原桥墩倾斜伸出，使悬臂盖梁的底面形成斜面，楔形孔洞则从悬臂盖梁的顶面竖直贯穿至斜面；所述楔形孔洞为上大下小的结构，下端口距原桥墩净距为5-15cm，如10cm，上端口距原桥墩净距为30-50cm，如40cm，楔形孔洞内预留有二次浇筑楔形体时所需的预留钢筋；在新桥墩的下方地基中建设有新桩基，新桩基上建有新承台，新桥墩由新承台支承。

本发明的技术效果包括：

1、通过在新建桥墩的悬臂盖梁对准原桥墩中轴线的位置预留楔形孔洞，使得悬臂盖梁外包原桥墩但不与其接触。由于新桥墩与原桥墩之间无接触，实现了在新支撑体系受力之前，通过临时支撑体系预先使新建下部结构受力并达到变形稳定状态。这样在新支撑体系受力时，下部结构变形已基本稳定，不会引起上部结构的被动下挠，从而使得现有桥墩托换方法中的主梁变形问题得到解决，保证了桥墩托换过程中主梁始终处于安全可控状态，提高了桥墩托换的安全性。

2、在上部结构荷载转移至临时支撑体系后，新建下部结构变形稳定期间，原桥墩支撑系统仍然可作为第二道安全屏障，提高了桥墩托换的安全性。

3、临时支座及新支座均采用可调高可测力支座，支座顶升与卸载的精度得到了有力保障，从而将荷载转移过程中主梁变形控制在很小的范围内，提高了桥墩托换的安全性。

4、通过盖梁巧妙的构造设计，使得本发明在施工过程中无需搭建临时墩，临时支撑体系直接设置在悬臂盖梁之上，提高了施工便易性，降低了施工风险，节约了施工成本。

5、悬臂盖梁顶面距箱梁底预留了一定高度，使得盖梁顶面可兼做后续施工的作业平台，减少了临时施工平台的搭设，提高了施工便易性，降低了施工风险，节约了施工成本。