CN102286925B - 桥梁独柱墩组拼箱形托架系统及其安装方法 - Google Patents

桥梁独柱墩组拼箱形托架系统及其安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统,其特征在于:在盖梁下方的桥墩两侧安装有箱型托架片,所述托架片包括有用型钢制作的上纵梁、下纵梁和对称布置的斜撑,其中桥墩两侧的托架片通过圆钢拉杆对拉紧固形成一个整体支承系统,以提高托架的整体稳定性,该系统通过圆钢棒稳定支承在桥墩上,提高支承系统在盖梁施工过程中的抗倾覆能力。箱形托架具有结构计算简便、受力条件和安全稳定性好,工料耗用少,以及施工不受地形限制、工效高、成本低、经济性好等诸多优点。

Description

桥梁独柱墩组拼箱形托架系统及其安装方法
技术领域
[0001] 本发明涉及桥梁建筑领域的桥梁工程下部结构中方形独柱墩上的盖梁施工,具体为一种桥梁独柱墩组拼箱形托架以及安装方法。
背景技术
[0002] 在目前的公路桥梁工程建设施工中,由于桥梁高度、地质和地形条件限制,部分桥梁下部采用了独柱墩和预应力盖梁的结构形式。
[0003] 常见的桥梁盖梁施工方法分为支架法(搭设钢管架作为盖梁支承)和托架法(在墩柱上设支撑点,用工字钢或贝雷架作为盖梁支承)等两种。桥墩高度较大时,由于工、料耗用
少,成本低,不受地形限制而普遍使用托架法进行盖梁施工。
[0004] 对于方形独柱墩上所设计的预应力盖梁,与普通双柱式桥墩不同的是,这种盖梁悬臂较长,单一地采用工字钢或贝雷架作为盖梁的支承托架时并不能满足结构的强度、刚度条件,因此需要加以改进。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于解决单一地采用工字钢或贝雷架作为盖梁的支承托架时不能满足结构强度、刚度条件的不足,因此本发明在此设计一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统,通过组拼上、下两根型钢纵梁和与之相连的型钢斜撑,来有效缩短托架悬臂长度,达到满足结构强度、刚度需要的目的。
[0006] 本发明是这样实现的,构造一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统,其特征在于:
[0007] 在盖梁下方的桥墩两侧安装有箱型托架片,所述托架片包括有用型钢制作的上纵梁、下纵梁和对称布置的斜撑,其中桥墩两侧的托架片通过圆钢拉杆对拉紧固形成一个整体支承系统,以提高托架的整体稳定性,该系统通过圆钢棒稳定支承在桥墩上,提高支承系统在盖梁施工过程中的抗倾覆能力,
[0008] 由于盖梁的悬臂段较长,仅凭上纵梁不能承担盖梁施工所传递的荷载,因此采用斜撑向上支撑上纵梁的悬臂段,向下支立于下纵梁,其中上纵梁、下纵梁与斜撑之间用钢铰铰接,通过两根斜撑的连接将所述上纵梁、下纵梁构成一个整体,以此来减少整个托架在盖梁悬臂段所承受的弯曲应力和悬臂端部的最大挠度,使托架满足在盖梁施工中所需要的强度和刚度。
[0009] 根据本发明所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统,其特征在于,
[0010] 所述上纵梁支承于横穿桥梁墩柱的上排位置的两根钢棒上,作为主要支撑承受盖梁的全部施工荷载,所述下纵梁支承于横穿墩柱的下排位置的两根钢棒上,在满足自身稳定性需求的同时使盖梁的施工荷载通过托架传递给钢棒,再由钢棒传给桥梁墩柱承担,
[0011] 所述钢棒是穿入在事先水平埋设于墩柱上的PVC管里,钢棒上套有方形钢垫块,方形钢垫块顶依次安装三角形钢质对口楔和箱型托架的纵梁。
[0012] 根据本发明所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统,其特征在于:所述钢棒直径为Φ80_。
[0013] 根据本发明所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统,其特征在于:所述方形钢垫块是用钢板焊接成长方体中空结构,其顶面钢板厚10mm,侧壁和底面钢板厚5mm,垫块开Φ90πιπι圆孔,孔顶紧贴顶板底面,在套入钢棒后,垫块本身由自重稳定,同时钢棒顶与垫块顶板底面紧密接触,可更均匀地承担荷载。
[0014] 根据本发明所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统,其特征在于:所述方形钢垫块是用钢板焊接成长、宽、高为300 X 150 X 250mm的长方体中空结构。
[0015] 根据本发明所述的一种桥梁独 柱墩组拼箱形托架系统,其特征在于:所述三角形钢质对口楔是用钢板焊制而成楔体结构,楔体端部及斜面钢板开有高60_条形孔,用于对穿Φ 22mm对拉螺栓锁定对口楔,该结构最大可调高差为109mm,对口楔既是盖梁托架的落架设备,同时也用于调整盖梁高度,使其满足设计要求。
[0016] 根据本发明所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统,其特征在于:所述三角形钢质对口楔是用IOmm厚钢板焊制而成长、宽、高为250X 150 X 150mm的楔体结构。
[0017] 一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统的安装方法,其特征在于:要进行以下操作:
[0018] (I)盖梁模板系统设计
[0019] 预应力盖梁模板位于上方,分为底模和侧模两部分,其中侧模包围底模的结构设置,目的在于方便提前拆卸侧模,所述底模和侧模为组合式定型钢模板,其面板厚度为5mm,其中侧模背面每I. 5m设竖梁用于模板对拉,盖梁底模下方用支垫于托架上方的15X15cm枕木作为横梁支承底模;悬臂段的底模下方用三角桁架支撑。
[0020] (2)箱型托架结构设计
[0021] 在盖梁下方的桥墩两侧各安装I片箱型托架片,两托架片之间用圆钢拉杆对拉防其侧移,托架片由上、下纵梁和对称布置的斜撑构成,纵梁与斜撑之间采用钢铰连接,由于盖梁的悬臂段较长,仅凭上纵梁不能承担盖梁施工所传递的荷载,因此采用斜撑向上支撑上纵梁的悬臂段,向下支立于下纵梁,通过斜撑和上、下纵梁的组合受力来满足托架在盖梁施工中所需要的强度和刚度,
[0022] 托架的上、下纵梁架立于横穿墩柱的4根钢棒上,以满足自身稳定性的需求,同时使盖梁的施工荷载通过托架传递给钢棒,再由所述钢棒传给桥梁墩柱承担。
[0023] (3)、托架支座结构设计
[0024] 托架支座采用在事先水平埋设于墩柱上的PVC管里穿入Φ80πιπι钢棒作为托架支承,钢棒上套方形钢垫块,垫块顶依次安装三角形钢质对口楔和箱型托架的纵梁,
[0025] 钢垫块是用钢板焊接成的尺寸为300X150X250mm长方体结构,其顶面钢板厚IOmm,侧壁和底面钢板厚5mm,垫块开Φ90ιήπι圆孔,孔顶紧贴顶板底面,在套入钢棒后,垫块本身由自重稳定,同时钢棒顶与垫块顶板底面紧密接触,可更均匀地承担荷载,
[0026] 三角形钢质对口楔是用IOmm厚钢板焊制而成的250X 150X 150mm楔体结构,楔体端部及斜面钢板开有高60mm条形孔,用于对穿Φ 22mm对拉螺栓锁定对口楔,该结构最大可调高差为109mm,对口楔既是盖梁托架的落架设备,同时也用于调整盖梁高度,使其满足设计要求。
[0027] (4)、墩柱施工及预埋件安装
[0028] 方柱式桥墩一般采用翻模法施工,在施工至距盖梁底3. 95m和O. 85m高度时预埋Φ IlOmmPVC管,PVC管平穿墩柱,形成安装钢棒的预留孔。
[0029] (5)、安装箱型托架系统
[0030] a.墩柱拆模和砼强度达到80%设计强度后开始安装托架,
[0031] b.将钢棒穿入墩柱预留孔,其端部出露墩柱约50cm,再套入钢垫块,垫块紧贴墩柱,
[0032] c.吊装箱型托架,将桥墩两侧的托架片用对拉杆连接,
[0033] d.在托架上、下纵梁和钢垫块之间安装对口楔,用对口楔调整托架顶标高,用以控制盖梁标高至满足设计要求,调整完成后锁紧对口楔,·
[0034] e.检查和紧固托架系统。
[0035] (6)、预应力盖梁施工
[0036] a.固定托架后依次摆放木横梁和底模,检校盖梁平面位置和底标高,
[0037] b首次使用托架施工前,对托架系统进行预压试验,采用砂袋逐级加载法,最大荷载为模板及砼荷载的110%,通过堆载预压检测托架的安全稳定性及其变形量是否满足规范要求,
[0038] c.盖梁钢筋在钢筋棚制作,并按底模一梁肋钢筋一金属波纹管及钢绞线、锚具定位一侧模一翼板钢筋的流程进行模板、钢筋安装,
[0039] d.对独柱墩盖梁混凝土按照由中间向两端和先梁肋、后翼板的程序进行浇筑,混凝土用罐车运输、塔吊吊运入仓,插入式振捣棒捣实,
[0040] e.盖梁侧模一般在工后第二天拆除,拆模时间以不伤及混凝土棱角为准,拆模后立即对盖梁外露部分覆盖土工布洒水保湿养生,
[0041] f.盖梁混凝土强度达到85%且龄期达到5天后,采用单端张拉的方式张拉预应力钢束,张拉用应力控制,钢绞线伸长量作校核,
[0042] g.预应力张拉后及时进行孔道压浆和封锚工作,完成预应力盖梁施工。
[0043] (7)、卸落托架
[0044] 盖梁施工完成后,松开托架下方对口楔的对拉螺栓,卸落托架。
[0045] ( 8 )、拆除盖梁底模及托架
[0046] 依次拆卸盖梁底模和横梁,而后松开箱型托架的对拉杆,拆卸托架,最后拆除支承钢棒并封堵预留孔。
[0047] 本发明的有益效果:箱形托架具有结构计算简便、受力条件和安全稳定性好,以及施工不受地形限制、工效高、节约成本、经济性好等诸多优点。与常规的钢管支架结构相比,箱形托架具有占用空间小,不需地基处理和加固,耗用人工、材料少,托架安拆方便、成本低、工期短等优点。与三角形托架结构相比,箱形托架具有结构稳定、抗倾覆能力强、承载力好、托架的支承点定位方便等优点。
附图说明
[0048] 图1-1预应力盖梁组拼箱型托架结构图(正立面)。
[0049] 图1-2预应力盖梁组拼箱型托架结构图(图1-1中I-I剖面)。
[0050] 图2-1盖梁荷载分布图。
[0051] 图3-1托架上纵梁受力分析图。[0052] 图3-2上纵梁挠度分析图。
[0053] 图4-1托架结构图。
[0054] 图4-2 BH杆受力分析图。
[0055] 图4-3 H铰受力分析图。
[0056] 图5-1下纵梁受力分析图。
[0057] 图6钢垫块结构示意图。
[0058] 图7对口楔结构示意图。
[0059] 图8三角形托架结构示意图。
具体实施方式
[0060] 下面结合附图对本发明做出详细说明:
[0061] 本发明的目的在于解决单一地采用工字钢或贝雷架作为盖梁的支承托架时所出现的不足,在此设计了一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统,通过组拼上、下两根型钢纵梁和与之相连的型钢斜撑,来有效缩短托架悬臂长度,达到满足结构强度、刚度需要的目的。
[0062] 如图所示:一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统,在盖梁下方的桥墩两侧安装有箱型托架片,所述托架片包括有用型钢制作的上纵梁101、下纵梁102和对称布置的斜撑103,其中桥墩两侧的托架片通过圆钢拉杆104对拉紧固形成一个整体支承系统,以提高托架的整体稳定性,该系统通过上下两排共4个支撑点105稳定支承在桥墩上,提高支承系统在盖梁施工过程中的抗倾覆能力,4个支撑点就是穿入桥墩的4根钢棒。
[0063] 由于盖梁的悬臂段较长,仅凭上纵梁101不能承担盖梁施工所传递的荷载,因此采用斜撑103向上支撑上纵梁101的悬臂段,向下支立于下纵梁102,其中上纵梁101、下纵梁102与斜撑103之间用钢铰108铰接,通过两根斜撑103的连接将所述上纵梁101、下纵梁102构成一个整体,以此来减少整个托架在盖梁悬臂段所承受的弯曲应力和悬臂端部的最大挠度,使托架满足在盖梁施工中所需要的强度和刚度。
[0064] 还包括有作为托架支承的圆钢棒105,所述上纵梁101支承于横穿桥梁墩柱的上排位置的两根钢棒105上,作为主要支撑承受盖梁的全部施工荷载,所述下纵梁102支承于横穿墩柱的下排位置的两根钢棒105上,在满足自身稳定性需求的同时使盖梁的施工荷载通过托架传递给钢棒105,再由钢棒105传给桥梁墩柱承担,所述钢棒105直径为Φ80πιπι,该钢棒105是穿入在事先水平埋设于墩柱上的PVC管里,钢棒105上套有方形钢垫块106,方形钢垫块106顶依次(是指在方形钢垫块上方安装,即顶面上方的意思)安装三角形钢质对口楔107和箱型托架的纵梁101、102。
[0065] 所述方形钢垫块106是用钢板焊接成的尺寸为300 X 150 X 250mm长方体结构,钢垫块是中空结构,其顶面钢板厚10mm,侧壁和底面钢板厚5mm,垫块106开Φ90πιπι圆孔,孔顶紧贴顶板底面,在套入钢棒105后,垫块106本身由自重稳定,同时钢棒105顶与垫块106顶板底面紧密接触,可更均匀地承担荷载。因此钢垫块103是中空结构,其顶面钢板下方设圆孔,使钢棒与顶板底面紧密接触。
[0066] 所述三角形钢质对口楔107是用IOmm厚钢板焊制而成的250 X 150 X 150mm楔体结构,楔体端部及斜面钢板开有高60_条形孔,用于对穿Φ 22mm对拉螺栓锁定对口楔107,该结构最大可调高差为109mm,对口楔107既是盖梁托架的落架设备,同时也用于调整盖梁高度,使其满足设计要求。
[0067] 箱形托架系统的安装方法,包括:
[0068] 如图1-1〜图1-2 :盖梁模板系统设计
[0069] 预应力盖梁模板位于上方,分为底模111和侧模112两部分,其中侧模112包围底模111的结构设置,目的在于方便提前拆卸侧模112,所述底模111和侧模112为组合式定型钢模板,其面板厚度为5mm,其中侧模112背面每I. 5m设竖梁用于模板对拉,盖梁底模111下方用支垫于托架上方的15X 15cm枕木作为横梁113支承底模111。 [0070] 盖梁托(支)架方案比选
[0071] 对独柱墩盖梁,单一采用工字钢或贝雷架作为托架时不能满足盖梁悬臂段施工时所需要的强度和刚度条件。
[0072] 因桥墩较高,盖梁下原地面的地形陡峭,采用费工时、费材料的钢管架作为盖梁支架的方案工效低,经济性差。
[0073] 如图8,采用三角形托架作为盖梁托架时,对其下支点预埋件定位精度要求高,托架不易定位,且盖梁两端悬臂段的施工荷载集中作用于下支点,盖梁两端施工加载不均匀时将对该支点产生较大的水平推力,从而引起墩柱受弯。该结构力学条件较复杂,抗倾覆能力较弱。
[0074] 箱型托架由于其上、下纵梁101、102均搁置在横穿于墩柱的4根钢棒105上,弯曲应力主要发生在托架的上、下纵梁101、102上,墩柱接受钢棒105传递的荷载时仅承担竖向压力,比三角形托架力学计算简单,安装方便,结构更趋稳定;比钢管支架节约用工、用料,缩短工期。
[0075] 箱型托架结构设计
[0076] 在盖梁下方的桥墩两侧各安装I片箱型托架片,两托架片之间用圆钢拉杆104对拉防其侧移,托架片由上、下纵梁101、102和对称布置的斜撑103构成,纵梁101、102与斜撑103之间采用钢铰108连接,由于盖梁的悬臂段较长,仅凭上纵梁不能承担盖梁施工所传递的荷载,因此采用斜撑103向上支撑上纵梁101的悬臂段,向下支立于下纵梁102,通过斜撑103和上、下纵梁101、102的组合受力来满足托架在盖梁施工中所需要的强度和刚度,
[0077] 托架的上、下纵梁101、102架立于横穿墩柱的4根钢棒105上,以满足自身稳定性的需求,同时使盖梁的施工荷载通过托架传递给钢棒105,再由所述钢棒105传给桥梁墩柱承担。
[0078] 托架支座结构设计
[0079] 托架支座采用在事先水平埋设于墩柱上的PVC管里穿入Φ80πιπι钢棒105作为托架支承,钢棒105上套方形钢垫块106,垫块106顶依次安装三角形钢质对口楔107和箱型托架的纵梁101、102,
[0080] 钢垫块106是用钢板焊接成的尺寸为300 X 150 X 250mm长方体结构,其顶面钢板厚IOmm,侧壁和底面钢板厚5mm,垫块106开Φ90ιήπι圆孔,孔顶紧贴顶板底面,在套入钢棒105后,垫块106本身由自重稳定,同时钢棒105顶与垫块106顶板底面紧密接触,可更均勻地承担荷载,
[0081] 三角形钢质对口楔107是用IOmm厚钢板焊制而成的250X 150X 150mm楔体结构,楔体端部及斜面钢板开有高60mm条形孔,用于对穿Φ 22mm对拉螺栓锁定对口楔107,该结构最大可调高差为109mm,对口楔107既是盖梁托架的落架设备,同时也用于调整盖梁高度,使其满足设计要求。
[0082] 墩柱施工及预埋件安装
[0083] 方柱式桥墩一般采用翻模法施工,在施工至距盖梁底3. 95m和O. 85m高度时预埋Φ IlOmmPVC管,PVC管平穿墩柱,形成安装钢棒105的预留孔。
[0084] 安装箱型托架系统
[0085] a.墩柱拆模和砼强度达到80%设计强度后开始安装托架,
[0086] b.将钢棒105穿入墩柱预留孔,其端部出露墩柱约50cm,再套入钢垫块106,垫块106紧贴墩柱,
[0087] c.用塔吊(或汽车吊)吊装箱型托架,将桥墩两侧的托架片用对拉杆104连接,
[0088] d.在托架上、下纵梁101、102和钢垫块106之间安装对口楔107,用对口楔107调整托架顶标高,用以控制盖梁标高至满足设计要求,调整完成后锁紧对口楔107,
[0089] e.检查和紧固托架系统;
[0090] 预应力盖梁施工
[0091] a.固定托架后依次摆放木横梁113和底模111,检校盖梁平面位置和底标高,
[0092] b首次使用托架施工前,对托架系统进行预压试验,采用砂袋逐级加载法,最大荷载为模板及砼荷载的110%,通过堆载预压检测托架的安全稳定性及其变形量是否满足规范要求,
[0093] c.盖梁钢筋在钢筋棚制作,并按底模111 —梁肋钢筋一金属波纹管及钢绞线、锚具定位一侧模112 —翼板钢筋的流程进行模板、钢筋安装,
[0094] d.对独柱墩盖梁混凝土按照由中间向两端和先梁肋、后翼板的程序进行浇筑。混凝土用罐车运输、塔吊吊运入仓,插入式振捣棒捣实,
[0095] e.盖梁侧模112 —般在工后第二天拆除,拆模时间以不伤及混凝土棱角为准,拆模后立即对盖梁外露部分覆盖土工布洒水保湿养生,
[0096] f.盖梁混凝土强度达到85%且龄期达到5天后,采用单端张拉的方式张拉预应力钢束,张拉用应力控制,钢绞线伸长量作校核,
[0097] g.预应力张拉后及时进行孔道压浆和封锚工作,完成预应力盖梁施工;
[0098] 卸落托架
[0099] 盖梁施工完成后,松开托架下方对口楔107的对拉螺栓,卸落托架;
[0100] 拆除盖梁底模111及托架
[0101] 依次拆卸盖梁底模111和横梁113,而后松开箱型托架的对拉杆104,拆卸托架,最后拆除支承钢棒105并封堵预留孔。
[0102] 箱型托架按以下步骤进行力学计算:
[0103] I.盖梁施工荷载分布计算
[0104] 按最不利荷载组合拟定,将盖梁钢筋砼荷载、模板系统荷载、人员和设备荷载及风荷载叠加计算,其中盖梁钢筋砼荷载计算时乘以I. 05的砼浇注超载系数及I. 20的砼浇注动力系数。
[0105] 所有荷载均按盖梁全长分配作线荷载(用q表示)并由桥墩两侧的托架片均分受力。[0106] 2.托架上纵梁101受力分析
[0107] 托架上纵梁101承担盖梁的全部施工荷载,其力学分析在整个托架系统中相对繁琐。选取12m长40b工字钢作为上纵梁,按连续梁结构计算纵梁内力。
[0108] I)运用三弯矩方程求解纵梁在支座截面处的弯矩。
[0109] 2 )运用内力方程求解支承纵梁的各支座反力。 [0110] 3)作弯矩图,获取梁所承担的最大弯矩,计算最大弯曲应力,确定是否满足纵梁的容许弯曲应力要求。
[0111] 4)作剪力图,获取梁所承担的最大剪力,计算最大剪应力,确定是否满足纵梁的容许剪应力要求。
[0112] 5)计算上纵梁在盖梁施工荷载下所产生的最大挠度,确定纵梁是否满足刚度要求。
[0113] 3.托架斜撑103及斜撑与上纵梁101连接铰108的受力分析
[0114] 选取单根槽钢作为托架斜撑103,Q235圆钢作为斜撑与上纵梁101的连接铰108,斜撑和连接铰的型号规格根据受力需要确定。
[0115] I)计算托架斜撑所承受的轴向压力和压应力,确定是否满足斜撑的容许压应力和压杆稳定性要求。
[0116] 2)进行连接铰受力分析,计算其剪应力和所连接斜撑、上纵梁的孔壁承压应力是否满足要求。
[0117] 3)计算上纵梁所受轴向拉应力,确定其是否满足纵梁的容许拉应力要求。
[0118] 4.托架下纵梁102及斜撑103与下纵梁102连接铰108的受力分析
[0119] 选取单根工字钢作为托架下纵梁102,Q235圆钢作为斜撑103与下纵梁102的连接铰108,下纵梁和连接铰的型号规格根据受力需要确定。
[0120] I)对连接铰作受力分析,计算其剪应力和所连接斜撑、下纵梁的孔壁承压应力是否满足要求。
[0121] 2)按简支梁求解下纵梁所受内力,作弯矩图和剪力图,计算其弯曲应力和剪应力是否满足纵梁的容许应力要求。
[0122] 3)计算下纵梁在盖梁施工荷载下所产生的最大挠度,确定纵梁是否满足刚度要求。
[0123] 5.托架支座受力分析
[0124] 采用Q235圆钢(型号规格根据受力需要确定)作为钢棒105支承托架,取最大支座反力计算钢棒抗剪强度,确定其是否满足容许剪应力要求。
[0125] 6.托架用型钢选择及吊装重量计算
[0126] 完成托架系统的受力分析后,确定适用于该盖梁的托架上纵梁101采用12m长40b工字钢,斜撑103采用4. 75m长25a槽钢,下纵梁102采用4. Om长25a工字钢,托架各节点均采用Φ IOOmm圆钢(钢号:Q235)作铰结108。
[0127] 为提高托架在各铰接点108处型钢的抗挤压能力,在工字钢两侧槽内口、槽钢槽内口均焊接8mm厚热轧普通钢板。钢板以铰心为形心,长35cm,宽20cm(适用于25型型钢)或30cm (适用于40型型钢),沿其周边同型钢满焊接。
[0128] 计算托架的吊装重量,选择所需要的吊装设备。[0129] 下面举例对盖梁支承托架进行力学计算
[0130] 一、设计依据《路桥施工计算手册》、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000,《钢结构设计规范》GB50017-2003,各种材料的设计控制值采用《钢结构设计规范》,Q235钢轴向应力为215MPa,弯曲应力215MPa,剪应力125MPa,孔壁承压应力为325MPa。
[0131] 盖梁为单柱式桥墩钢筋砼预应力盖梁,其结构尺寸相同,均为长11. 60m,宽3.0m,盖梁最大高度3. Om,结构砼57. 40m3,结构重量为143. 5t。
[0132] 如图1-1、图1-2所示,因盖梁悬臂较长(单侧悬臂长4. 05m),在本设计中采用组拼箱型托架结构作为模板支撑。
[0133] 二、盖梁荷载分布情况
[0134] 盖梁荷载按最不利荷载组合拟定,以下荷载均为单片托架所承受的线荷载。
[0135] I、钢筋砼荷载
[0136] 钢筋砼荷载考虑砼浇注超载系数(I. 05)及砼浇注动力系数(I. 20)。
[0137] I)等截面高度砼所施加的荷载(图2-1荷载分布图b):
[0138]梁端截面积=S1=S. 0*0. 3+(3. 0+1. 6)*0· 70/2+1. 6*0. 6=3. 47 τα
[0139] ql=3. 47*2. 5*9800*1. 05*1. 20/2=53559. 45 N/m
[0140] 考虑到墩柱顶现浇砼盖梁荷载由墩柱承受,故由托架所承受的盖梁砼荷载分布在悬臂梁部分,作荷载分布图如图2-1中b。
[0141] 2)变截面高度砼所施加的荷载(图2-1荷载分布图c):
[0142]图 1-1 中 I-I 截面积:S2=3. 0*0. 3+(3. 0+1. 6)*0· 7/2+1. 6*2. 0=5. 71 τα
[0143] q2=(5. 71-3. 47) *2. 5*9800*1. 05*1. 20/2=34574. 4 N/m
[0144] 作荷载分布图如图2-1中c,由图可知,荷载按三角形分布,可简化为均布荷载(此时荷载较实际更为不利)如图2-1中c’。
[0145]则有:q2,=34574. 4/2=17287. 2 N/m
[0146] 2、模板系统荷载(图2-1荷载分布图d)
[0147] 按盖梁底模重9t,侧模重16t计算。
[0148] I)底模荷载
[0149]底模荷载分布于悬臂梁部分:q3=(9/2)*9800/(4. 05+0. 10)/2=5313. 25 N/m
[0150] 2)侧模荷载
[0151] 侧模荷载分布于支撑纵梁全长,简化为按梁长均布(此时荷载较实际更为不利):
[0152] q4=16*9800/lI. 80/2=6644. 07 N/m
[0153] 将底模和侧模荷载组合后作图如图2-1中d。
[0154] 3、人员、设备及风荷载(图2-1荷载分布图e)
[0155]人员、设备荷载:q5=2500*3. 0/2=3750 N/m
[0156] 风荷载(按八级风力):
[0157] Q6=267. 8* [ (3. 7*3. O) +2* (3. 95+0. 10) * (3. 0+1. 6) /2] /I I. 80/2
[0158] =267. 8*29. 73/11. 80/2=337. 36N/m
[0159] 作图如图2-1荷载分布图e。
[0160] 叠加以上1-3项荷载后,作盖梁荷载分布图如图2-1中a。
[0161] 三、托架上纵梁101受力分析[0162] 采用40b工字钢作为箱型托架上纵梁101。
[0163] I、求解各支点弯矩
[0164] 运用连续梁三弯矩方程求解,支座编号如图3-1中(C)所示。Ι^=Ι^=2.85πι,L2=3. 10m。基本静定系得每个跨度皆为简支梁,这些简支梁在外载荷作用下得弯矩图如图3-1 (c)所示。由此求得各段简支梁时的弯矩:
[0165] 1^、1^段:Mlniax= M3niax=l/8*(qL2) =1/8* (86 891. 33*2 . 852) =88 2 21. 85 N · m
[0166] 1^段:]\12_= 1/8* (qL2) =1/8* (10731. 43*3. IO2)= 12891. 13 N · m
[0167] 并可解得弯矩图面积:
[0168] ω=ω3= (2/3) *88221. 85*2. 85=167621. 515 N · m2·
[0169] ω2=(2/3)*12891· 13*3. 10=26641. 669 N · τα
[0170] 以上弯矩图面积的形心位置:
[0171] a^. 85/2=1. 425 m
[0172] a2=b2=3. 10/2=1. 55 m
[0173] b3=2. 85/2=1. 425 m
[0174] 梁在左端有外伸部分,支座O上梁截面的弯矩是:
[0175] M0=-(1/2) *q*L2=- (1/2) * 86891. 33*1. 502=_97752· 75 N · m
[0176] MnJ„ + 2i¥w(Is +ln#l)+ Jfs*i4#i = -i-Tljl + -:■■■■■■■Γ1"*"*1'由三弯矩方程基本公
\ I Wl /
式:
[0177] 对跨度L1和跨度L2写出三弯矩方程。这时n=l,1^=1^=-97752. 75NXm, Mn=M1,Mn+1=M2, Ln=L1=Z. 85m, Ln+1=L2=3. 10m, a^a^l. 425m, bn+1=b2=l. 55m。代入三弯矩方程,得:
[0178] -97752. 75*2. 85+2* (2. 85+3. I) ^+3. 1*M2=- (6*167621. 515*1. 425/2. 85+6*2664I. 669*1. 55/3. 10)
[0179]化解,得:11. 9Μ!+3· 1Μ2=-304194· 2145 (I)
[0180] 梁在右端有外伸部分,支座3上梁截面的弯矩是:
[0181] M3=-(l/2)*q*L2=_(l/2)* 86 891. 33*1. 502=-9 7 7 5 2 . 75 N · m
[0182] 再对跨度L2和跨度L3写出三弯矩方程。这时n=2, Mlri=M1, Mn=M2, Mn+1=M3 = 0,Ln=L2=3. 10m, Ln+1=L3=2. 85m, an=a2=l. 55m, bn+1=b3=l. 425m。代入三弯矩方程,得:
[0183] 3. 10*]^+2*(3· 10+2. 85)*Μ2+2· 85* (-97752. 75) =-(6*26641. 669*1. 55/3. 1+6*167621. 515*1. 425/2. 85)
[0184]化解,得:3. lOMi+11. 9Μ2=_304194· 2145 (2)
[0185]则:1^=(-304194. 2145-11. 9M2)/3. 10 (2-1)
[0186] 将式(2-1)代入式(I),可得:
[0187] 11. 9* (-304194. 2145-11. 9M2) /3. 10+3. 10M2=_304194. 2145
[0188] 3. IOM2-Il. 9*11. 9M2/3. 10=-304194. 2145+11. 9*304194. 2145/3. 10
[0189] -42. 5806M2=863519. 0605
[0190] M2=863519. 0605/42. 5806
[0191]解得:M2=-20279. 64 N · m
[0192] M1= (-304194. 2145-11. 9M2) /3. 10= [-304194. 2145-11. 9* (-20279. 64)]/3. 10[0193] =-20279. 64 N · m
[0194] 2、求解各支座反力
[0195] (^求解!^’、!^、!^’、!^
[0196] 如图3-1 b),取AC段梁计算支座受力,已知支座C上梁截面作用有弯矩Me-20279· 64 N · m,由 ΣΜΒ=0,建立公式如下:
[0197] 86 891. 33*2 . 852/2_86 891. 33*1. 52/2_ Mr2. 85*RC> =0
[0198]解得:RC,=275414. 3077/2. 85=96636. 6 N
[0199] 由Σ Mb=O,建立公式如下:
[0200] 2. 85 Rb=86891. 33*4. 352/2+]^
[0201]解得:Rb=801820. 956/2. 85=281340. 69 N
[0202]由 ΣΥ=86891· 33*4. 35-( Rb + Rc’)=0,验证计算无误。
[0203] 因DF段梁同AC段的结构型式及受力均相同,由此可得:
[0204] Rd’ = Rc’ =96636. 6 N, RE=RB=281340. 69 N
[0205] (2)求解 Rc,,及 Rd,,
[0206] 取⑶段梁计算支座受力,已知支座C上梁截面作用有弯矩Me-20279. 64 N -m,由Σ Mc=0,建立公式如下:
[0207] 3. 10*RD” =10 7 31. 43*3. 102/2+ M1- M2
[0208]解得:RD” =16633. 72 N
[0209] 由Σ MD=0,建立公式如下:
[0210] 3. 10*RC” =10 7 31. 43*3. 102/2+ M2- M1
[0211]解得:RC” =16633. 72 N
[0212] 由 ΣΥ=2*86891· 33*4. 35+10731. 43*3. 10-( Rb + Rc’ + Rc”+ RD,+ RD”+ Re )=0可知计算无误。
[0213]故 Rc= Rc,+ Rc” =96636. 6+16633. 72=113270. 32 N
[0214] Rd= Rd’ + Rd” =96636. 6+16633. 72=113270. 32 N
[0215] (3)作弯矩图
[0216] 已知各支座受力,作纵梁弯矩图如图3-1 d),
[0217]其中:
[0218] Mbc 中=(2. 85/2)*Rb-86891. 33* (I. 5+2. 85/2) 2/2= (2. 85/2) *281340. 69-86891. 33*(1. 5+2. 85/2) 2/2
[0219] =29205. 67 N · m
[0220] Mde 中=Mbc 中=29205. 67 N · m
[0221] Mgd中=(2. 85+1. 55)*RB+1. 55*RC-86891. 33*4. 35* (4. 35/2+1. 55)-10731. 43*1. 552/2
[0222] =(2. 85+1. 55)*281340· 69+1. 55*113270. 32-86891. 33*4. 35* (4. 35/2+1. 55)-10731. 43*1. 552/2
[0223] =-7388. 49 N · m
[0224] Mc= 1^=1^=1^=-20279. 64 N · m
[0225] 由弯矩图可知,最大弯矩发生在上纵梁B、E截面,即:Mmax=97752. 75 N · m[0226] 上纵梁采用单根40b工字钢,其截面抵抗矩Wx=I 139. Ocm3
[0227]则最大弯曲正应力:σ =Mmax/ff=97752. 75 N · m/(1139. 0*l(T6)m3
[0228] =85. 82N/mm2 < [ σ J =215MPa,符合强度要求。
[0229] (4)作剪力图
[0230] 由剪力图可知,最大剪力发生在上纵梁的B右和E左截面,SP :
[0231] Qmax=151003. 69 N, 40b工字钢截面积A=94. 07cm2,计算上纵梁承受的最大剪应力:
[0232] τ_=151003· 69Ν/ (94. 07X 102mm2)=16. 05 MPa <[ τ J =125MPa,符合强度要求;
[0233] (5)计算挠度
[0234] 由弯矩图可知,最大挠度应产生在上纵梁的悬臂端部,即发生在A、F点。
[0235] 为简化计算,因CD段纵梁对A点挠度影响很小,只取AC段纵梁进行挠度分析(图
3-2),40b 工字钢惯性矩 I=22781cm4。
[0236]由公式 fA=qaL3(4a2/L2+3a3/L3_l)/[24EI]可得:
[0237] f A=8689 I . 3 3 * 1. 5 * 2. 8 5 3* (4 * 1. 5 2/ 2. 8 52 + 3 * 1. 5 V 2. 8 5 3- 1 ) /[24*2. l*10n*22781*10_8]
[0238] =1. 43*lCT3m=l. 43mm< [f J =a/400=1500/400=3. 75mm
[0239] 上式中,a=l. 5m, L=2. 85m,经验算,上纵梁101刚度满足要求。
[0240] 四、托架受力分析
[0241] I、B铰108及BH杆103、E铰108及EI杆103受力分析
[0242] 因BH杆103同EI杆103为对称结构,其受力情况也相同,故只需作出B铰及BH杆的受力情况分析,E铰及EI杆的受力情况可同理得出。
[0243] (I) BH杆103受力分析
[0244] 截取BH杆,作受力图如图4-2。
[0245]图中,YB=RB=281340. 69 N
[0246] 以B铰为节点,则有:
[0247] Fbh= YB/sin α
[0248] =281340. 69/sin45° 28' 53"
[0249] =394574. 64 N
[0250] Xb= Yb/tan α
[0251] =281340.69/tan 45° 28' 53"
[0252] =276652. 42 N
[0253]上式中,α = tarr1^· 0/2. 95)= 45。28' 53"。
[0254] 拟选用单根25a槽钢作为BH杆件,计算其强度及刚度。
[0255] 由杆件轴向压力Fbh=394574. 64 N, 25a槽钢截面积A= 3491mm2可得:
[0256] σ =Ν/Α=394574· 64/3491=113. 03 MPa< [ σ J =215 MPa,杆件强度满足要求。
[0257] 由25a槽钢回转半径ix=98. 1mm,得:
[0258]杆件长细比:λ =L/ix=4207/98. 1=42. 88
[0259]上式中:ι_:...../»/'3.0^; 2. 9α: =4. 207m=4207mm
[0260] 查《钢结构设计规范》(GB50017-2003),得Φ=0· 882
[0261]则有:σ =N/ΦΑ=394574· 64/(0. 882*3491)= 128.15 MPa<[ f ]=215 MPa,杆件稳定性满足要求。
[0262] (2) B铰108受力分析
[0263] B铰采用(MOOmm圆钢(Q235钢),其剪切应力为:
[0264] τ =394574. 64/( Jir2)= 394574. 64/ ( π *0 . 052) =50 . 24 MPa <[ τ J =125 MPa,满足要求。
[0265] (3)型钢转轴处孔壁承压应力
[0266] l)、25a槽钢壁厚δ=7πιπι,转轴处孔径为Φ 100mm,则孔壁承压应力为:
[0267] σ =394574. 64/ (d* δ ) =394574. 64/ (100*7) =563. 68 MPa <[ σ s] =325 MPa,不能满足要求。
[0268] 以B铰心为中心,在槽钢槽内口加焊(满焊接)贴长35cm、宽23. 5cm、厚δ =8mm的Q235钢板作为加劲板参与共同受力,则槽钢孔壁承压应力为:
[0269] σ =394574. 64/ (d* δ ) =394574. 64/ [100* (7+8) ] =263. 05MPa < [ σ s] =325 MPa,满足要求。
[0270] 2),40b工字钢壁厚δ =12. 5mm,孔径100mm,则其孔壁承压应力为:
[0271] σ =394574. 64/(d* δ )=394574. 64/[100* (12. 5)]= 315.66 MPa < [ σ s]=325MPa,满足要求。
[0272] 为提高40b工字钢孔壁承压能力,以B铰为中心,在型钢两侧槽内口加焊(沿周边满焊接)贴长35cm、宽38. 5cm、厚δ =8mm的Q235钢板作为加劲板参与共同受力。
[0273] (4)、上纵梁101轴向受力分析·
[0274] 由图4-2,上纵梁承受轴向拉力Xb= 276652. 42N,40b工字钢截面积A=9407mm2,则:
[0275] σ =Ν/Α=276652. 42/9407=29. 41 MPa<[ σ J =215 MPa,杆件强度满足要求。
[0276] 2、H铰108、I铰108受力分析
[0277] 作受力分析图如图4-3,进行受力分析。
[0278] 由图示可知,H铰所承受的荷载由BH杆件传递,即有:
[0279] Yh =Fbh* sin α
[0280] =394574.64*sin45° 28' 53"
[0281] = 281340. 69 N
[0282] Xh =Fbh* cos α
[0283] =394574. 64*cos45° 28' 53"
[0284] =276652. 42 N
[0285] H铰采用(MOOmm圆钢(Q235钢),其剪切应力为:
[0286] τ =394574. 64/( Jir2)
[0287] =394574. 64/ (Ji *0. 052)
[0288] =50. 24 MPa <[ τ J =125 MPa,满足要求。
[0289] 以H铰心为中心,在槽钢槽内口加焊(满焊接)贴长35cm、宽23. 5cm、厚δ =8mm的Q235钢板作为加劲板参与共同受力,则槽钢孔壁承压应力为:
[0290] σ =394574. 64/(d* δ )
[0291] =394574. 64/[100* (7+8)]= 263. 05MPa < [ σ s]=325 MPa,满足要求。[0292] I铰受力情况与H铰对称、一致。下纵梁的孔壁承压应力在下一节进行计算。
[0293] 五、托架下纵梁102受力分析
[0294] (I)求解G、J支座反力及GJ杆件102轴力
[0295] 作下纵梁受力图如图5-1,其中:
[0296] Y1 =Yh=281340. 69 N
[0297] X1 =Xh=276652. 42 N
[0298] 设Σ Mc=0,建式如下:
·[0299] (2*1. 55) *Rj= (I. 55+1. 45) Y1+(I. 55-1. 45) Yh
[0300] Rj= (3. 0*281340. 69+0. 10*281340. 69) /3. 10
[0301] =281340. 69 N
[0302]同理,设Σ Mj=O,可得 Rg=281340· 69 N
[0303] Fgj= X1 =Χη=276652· 42 N,杆件轴向受压。
[0304] (2)作弯矩图
[0305] 已知各点受力,作下纵梁弯矩图如图5-1 (a),由M图可知,最大弯矩产生在HI段下纵梁上,为 Mmax=28134. 07 N · m。
[0306] 拟采用单根25a工字钢作为下纵梁,其截面抵抗矩1=401. 36cm3,则有最大弯曲正应力:σ =Mmax/ff=28134. 07 N · m/ (401. 36*1(Γ%3
[0307] =70. 10 N/mm2 < [ σ J =215 MPa,符合强度要求。
[0308] (3)作剪力图
[0309] 由剪力图可知,最大剪力发生在下纵梁的GH段和IJ段,SP :
[0310] Qmax=281340. 69 N, 25a工字钢截面积A=48. 51cm2,计算上纵梁承受的最大剪应力:
[0311] τ—=281340. 69N/(48. 51 X 102mm2) =58. O MPa < [ τ s]=125 MPa,符合强度要求;
[0312] (4)挠度计算
[0313] ^=^=281340. 69*0. 10* [(2*0. 10+0. 10) *3. 102_4*0· 102*3· 10+2*0. IO3-O. 102*2·90-0. IO3]/[6*2. 1*10η*5017*1(Γ8*3· 10] =0. 39mm<[ fs ] =3100/400=7. 75mm,刚度满足要求。
[0314] (5) H铰108受力分析
[0315] H铰采用(MOOmm圆钢(Q235钢),其剪切应力为:
[0316] τ =394574. 64/ ( π r2) = 394574. 64/ ( π *0 . 052) =50 . 24 MPa <[ τ J =125MPa,满足要求。
[0317] (6) 25a工字钢转轴(H、I)处孔壁承压应力:
[0318] 25a工字钢壁厚δ =8mm,孔径80mm,以B铰心为中心,在型钢两侧槽内口加焊(沿周边满焊接)贴长35cm、宽23. 5cm、厚δ =8mm的Q235钢板作为加劲板参与共同受力,则型钢孔壁承压应力为:
[0319] σ =394574. 64/(d* δ )=394574. 64/[80* (8+2*8)]= 205.51 MPa < [ σ s]=325MPa,满足要求。
[0320] (7) GJ杆件102轴向压力和压杆稳定性验算
[0321] 轴向压力:Fej=276652· 42 N, 25a工字钢截面积A= 4851mm2可得:
[0322] σ =Ν/Α=276652· 42/4851=57. 03 MPa< [ σ J =215 MPa,杆件强度满足要求。[0323] 由25a工字钢回转半径ix=10L 7_,得:
[0324]杆件长细比:λ =L/ix=3100/101. 7=30. 48
[0325] 查《钢结构设计规范》(GB50017-2003),得Φ=0· 809
[0326]则有:σ =N/ΦΑ=276652· 42/(0. 809*4851) =70. 49 MPa<[ f ]=215 MPa,杆件稳定性满足要求。
[0327] 六、托架的上、下支座105受力计算
[0328] 由本计算书中“三、托架上纵梁受力分析”可知,托架位于C、D点处支座反力为Rc=Rd=I 13720. 32 N。
[0329] 由本计算书中“五、托架下纵梁受力分析”可知,托架位于G、J点处支座反力为Rg=Rj=281340. 69 N。
[0330] 以上支座均采用Φ80圆钢(Q235钢)作为支座,取最大支座反力计算抗剪强度即可,即Qmax=Rc=Rj =281340. 69 N。其剪切应力为:
[0331] τ =281340. 69/(Jir2)= 281340. 69/ ( π *0 . 042) =55 . 97 MPa <[ τ J =125 MPaJi足要求。
[0332] 七、计算结果
[0333] 由第二〜五项计算可知,托架及其支座的受力满足要求。其中:
[0334] 上纵梁101采用12m长40b工字钢加工而成,下纵梁102采用4. OOm长25a工字钢加工而成,上下纵梁之间用25a槽钢斜撑103 (下料长度4. 75m,两端倒45°角)连接并形成托架,托架内所有型钢均采用热轧普通型钢(钢号:Q235),禁用轻型钢。托架各节点均采用(MOOmm钢棒108 (钢号:Q235)作铰结。
[0335] 为提高型钢抗挤压能力,在工字钢两侧槽内口、槽钢槽内口均焊接8mm厚热轧普通钢板。钢板以铰108心为形心,长35cm,宽20cm (适用于25型型钢)或30cm (适用于40型型钢),沿其周边同型钢满焊接。
[0336] 托架采用4 Φ 80mm钢棒105 (钢号:Q235)支撑。经强度计算和刚度校核,各杆件、各铰、各支座均能满足受力要求。
[0337] 八、单片托架吊装重量计算
[0338] 12. Om 长 40b 工字钢:12. 0m*73. 845Kg/m=886. 14 kg
[0339] 4. OOm 长 25a 工字钢:4. 00 m *38. 08 Kg/m=152. 32 kg
[0340] 4. 50m 长 25a 槽钢:4. 50 m *27. 404 Kg/m=123. 32 kg
[0341 ] 25 型钢加劲钢板(共 6 块):6* (O. 35*0. 235*0. 008) *7850=30. 99 kg
[0342] 40 型钢加劲钢板(共 4 块):6* (O. 35*0. 385*0. 008) *7850=50. 77 kg
[0343] 25cm 长 Φ IOOmm 钢铰(共 4 根):4*0· 25*(0· 052 π )*7850=61· 65 kg,单片托架吊装理论重量:G=886. 14+152. 32+123. 32+30. 99+50. 77+61. 65=1305. 19 kg。
[0344] 经济效益
[0345] 同钢管架施工盖梁的方案相比,采用箱型托架施工盖梁的方法能大幅节约工程成本,托架片在地面加工成型,托架安装简单快捷,结构安全稳定。
[0346] 箱型托架同钢管架施工盖梁成本对比表表I
[0347]
Figure CN102286925BD00191
[0348] 由表I可见,在施工一座盖梁时,钢管架方案的施工成本为14000元,而采用箱型托架方案的施工成本仅1300元,不到钢管架成本的十分之一,经济效益显著。
[0349] 盖梁施工采用钢管架方案时,搭架一般需要5〜7天,而安装箱型托架只需要不到2小时时间,与钢管架方案相比大量缩短了施工周期。
[0350] 社会效益
[0351] 采用钢管架方案时必须对原地面进行清理和垫基加固,对原地面的破坏和污染大,而箱型托架则因直接架立在桥梁墩柱上而不需要进行地基处理。相比之下箱型托架减少了对地面的破坏和污染,而且施工效率比钢管架高,具有良好的社会效益。
[0352] 技术效益
[0353] 与钢管架方案相比,箱型托架的结构简单、托架安拆方便、施工周期短。与三角形托架方案相比,箱型托架的抗倾覆能力强,托架定位方便。相比其它两种方案,箱型托架更加安全稳定、受力条件更好,具有很好的技术效益。
[0354] 应用于本工法的箱型托架,在设计时采用目前在双柱式桥墩普通盖梁施工中所使用的40b工字钢作为箱型托架上纵梁进行结构设计和加工,在满足结构使用条件的同时就地取材,降低了材料成本。同时,构成箱型托架的各杆件之间全部用铰接连接,同焊接成刚性连接的方法相比,避免了对杆件的损伤,且采用铰接形式的托架装卸方便,受力明确,结构稳定,更趋安全。
[0355] 节能效益
[0356] 同钢管架方案相比,箱型托架具有工、料耗用少,减少设备占用,降低了电力和油料消耗,具有良好的节能效益。

Claims (7)

1. 一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统,其特征在于: 在盖梁下方的桥墩两侧安装有箱型托架片,所述托架片包括有用型钢制作的上纵梁(101)、下纵梁(102)和对称布置的斜撑(103),其中桥墩两侧的托架片通过圆钢拉杆(104)对拉紧固形成一个整体支承系统,以提高托架的整体稳定性,该系统通过钢棒(105)稳定支承在桥墩上,提高支承系统在盖梁施工过程中的抗倾覆能力, 由于盖梁的悬臂段较长,仅凭上纵梁(101)不能承担盖梁施工所传递的荷载,因此采用斜撑(103)向上支撑上纵梁(101)的悬臂段,向下支立于下纵梁(102),其中上纵梁(101)、下纵梁(102)与斜撑(103)之间用钢铰(108)铰接,通过两根斜撑(103)的连接将所述上纵梁(101)、下纵梁(102)构成一个整体,以此来减少整个托架在盖梁悬臂段所承受的弯曲应力和悬臂端部的最大挠度,使托架满足在盖梁施工中所需要的强度和刚度; 所述上纵梁(101)支承于横穿桥梁墩柱的上排位置的两根钢棒(105)上,作为主要支 撑承受盖梁的全部施工荷载,所述下纵梁(102)支承于横穿墩柱的下排位置的两根钢棒(105)上,在满足自身稳定性需求的同时使盖梁的施工荷载通过托架传递给钢棒(105),再由钢棒(105)传给桥梁墩柱承担, 所述钢棒(105)是穿入在事先水平埋设于墩柱上的PVC管里,钢棒(105)上套有方形钢垫块(106),方形钢垫块(106)顶依次安装三角形钢质对口楔(107)和箱型托架的上纵梁(101)、下纵梁(102)。
2.根据权利要求I所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统,其特征在于:所述钢棒(105)直径为 Φ80_。
3.根据权利要求I所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统,其特征在于:所述方形钢垫块(106)是用钢板焊接成长方体中空结构,其顶面钢板厚10mm,侧壁和底面钢板厚5mm,垫块开Φ90ιήπι圆孔,孔顶紧贴顶板底面,在套入钢棒(105)后,垫块本身由自重稳定,同时钢棒(105)顶与垫块顶板底面紧密接触,可更均匀地承担荷载。
4.根据权利要求3所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统,其特征在于:所述方形钢垫块(106)是用钢板焊接成长、宽、高为300X150X250mm的长方体中空结构。
5.根据权利要求I所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统,其特征在于:所述三角形钢质对口楔(107)是用钢板焊制而成楔体结构,楔体端部及斜面钢板开有高60mm条形孔,用于对穿Φ 22mm对拉螺栓锁定对口楔,该结构最大可调高差为109mm,三角形钢质对口楔(107)既是盖梁托架的落架设备,同时也用于调整盖梁高度,使其满足设计要求。
6.根据权利要求5所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统,其特征在于:所述三角形钢质对口楔(107)是用IOmm厚钢板焊制而成长、宽、高为250 X 150 X 150mm的楔体结构。
7. 一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统的安装方法,其特征在于:要进行以下操作: (1)盖梁模板系统设计 预应力盖梁模板位于上方,分为底模(111)和侧模(112)两部分,其中侧模(112)包围底模(111)的结构设置,目的在于方便提前拆卸侧模(112),所述底模(111)和侧模(112)为组合式定型钢模板,其面板厚度为5mm,其中侧模(112)背面每I. 5m设竖梁用于模板对拉,盖梁底模(111)下方用支垫于托架上方的15X 15cm枕木作为横梁(113)支承底模(111);悬臂段的底模(111)下方用三角桁架(114)支撑; (2)箱型托架结构设计在盖梁下方的桥墩两侧各安装I片箱型托架片,两托架片之间用圆钢拉杆(104)对拉防其侧移,托架片由上、下纵梁(101、102)和对称布置的斜撑(103)构成,上纵梁(101 )、下纵梁(102)与斜撑(103)之间采用钢铰(108)连接,由于盖梁的悬臂段较长,仅凭上纵梁不能承担盖梁施工所传递的荷载,因此采用斜撑(103)向上支撑上纵梁(101)的悬臂段,向下支立于下纵梁(102),通过斜撑(103)和上、下纵梁(101、102)的组合受力来满足托架在盖梁施工中所需要的强度和刚度, 托架的上、下纵梁(101、102)架立于横穿墩柱的4根钢棒(105)上,以满足自身稳定性的需求,同时使盖梁的施工荷载通过托架传递给钢棒(105),再由所述钢棒(105)传给桥梁墩柱承担; (3)、托架支座结构设计 托架支座采用在事先水平埋设于墩柱上的PVC管里穿入Φ 80mm钢棒(105)作为托架支承,钢棒(105)上套方形钢垫块(106),垫块顶依次安装三角形钢质对口楔(107)和箱型托架的上纵梁(101 )、下纵梁(102), 方形钢垫块(106)是用钢板焊接成的尺寸为300X150X250mm长方体中空结构,其顶面钢板厚IOmm,侧壁和底面钢板厚5mm,方形钢垫块(106)开Φ90ιήπι圆孔,孔顶紧贴顶板底面,在套入钢棒(105)后,方形钢垫块(106)本身由自重稳定,同时钢棒(105)顶与方形钢垫块(106)顶板底面紧密接触,可更均匀地承担荷载, 三角形钢质对口楔(107)是用IOmm厚钢板焊制而成的250 X 150 X 150mm楔体结构,楔体端部及斜面钢板开有高60_条形孔,用于对穿Φ22_对拉螺栓锁定三角形钢质对口楔(107),该结构最大可调高差为109mm,三角形钢质对口楔(107)既是盖梁托架的落架设备,同时也用于调整盖梁高度,使其满足设计要求, (4)、墩柱施工及预埋件安装 方柱式桥墩一般采用翻模法施工,在施工至距盖梁底3. 95m和O. 85m高度时预埋Φ IlOmmPVC管,PVC管平穿墩柱,形成安装钢棒(105)的预留孔, (5)、安装箱型托架系统 a.墩柱拆模和砼强度达到80%设计强度后开始安装托架, b.将钢棒(105)穿入墩柱预留孔,其端部出露墩柱约50cm,再套入钢垫块(106),方形钢垫块(106)紧贴墩柱, c.吊装箱型托架,将桥墩两侧的托架片用对拉杆(104)连接, d.在托架上、下纵梁(101、102)和方形钢垫块(106)之间安装三角形钢质对口楔(107),用三角形钢质对口楔(107)调整托架顶标高,用以控制盖梁标高至满足设计要求,调整完成后锁紧三角形钢质对口楔(107), e.检查和紧固托架系统; (6)、预应力盖梁施工 a.固定托架后依次摆放横梁(113)和底模(111),检校盖梁平面位置和底标高, b首次使用托架施工前,对托架系统进行预压试验,采用砂袋逐级加载法,最大荷载为模板及砼荷载的110%,通过堆载预压检测托架的安全稳定性及其变形量是否满足规范要求, c.盖梁钢筋在钢筋棚制作,并按底模(111)—梁肋钢筋一金属波纹管及钢绞线、锚具定位一侧模(112)—翼板钢筋的流程进行模板、钢筋安装, d.对独柱墩盖梁混凝土按照由中间向两端和先梁肋、后翼板的程序进行浇筑,混凝土用罐车运输、塔吊吊运入仓,插入式振捣棒捣实, e.盖梁侧模(112) —般在工后第二天拆除,拆模时间以不伤及混凝土棱角为准,拆模后立即对盖梁外露部分覆盖土工布洒水保湿养生, f.盖梁混凝土强度达到85%且龄期达到5天后,采用单端张拉的方式张拉预应力钢·束,张拉用应力控制,钢绞线伸长量作校核, g.预应力张拉后及时进行孔道压浆和封锚工作,完成预应力盖梁施工; (7)、卸落托架 盖梁施工完成后,松开托架下方三角形钢质对口楔(107)的对拉螺栓,卸落托架; (8)、拆除盖梁底模及托架 依次拆卸盖梁底模(111)和横梁(113),而后松开箱型托架的对拉杆(104),拆卸托架,最后拆除钢棒(105)并封堵预留孔。
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