CN103410102A - H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构及其施工方法，其结构包括混凝土承台、位于混凝土承台上方的箱型连续梁、连接混凝土承台与箱型连续梁的多根支撑立柱，支撑立柱分两排对称立于墩柱的前后两侧，混凝土承台的四角、沿横桥向的左右两侧，分别对称设有与混凝土承台浇筑为一体的四个牛腿，牛腿与箱型连续梁之间连有沿纵桥向对称分布的四根斜向支撑柱，支撑立柱和斜向支撑柱均为钢管柱，箱型连续梁的底板上设有现浇的支撑梁，支撑梁与混凝土承台之间、支撑梁与牛腿之间均通过钢管柱内均布的预应力精轧螺纹钢筋对拉连接。本发明解决了传统临时固结结构存在临时支撑点无法进行设置，造价高，施工效率低，高能耗对环境造成不利影响的技术问题。

Description

H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种桥梁悬臂施工法中临时固结结构及其施工方法，特别是一种用于固结H型双柱墩宽桥面上的结构及其施工方法。

背景技术

预应力混凝土连续梁在悬臂施工时，无论在浇筑阶段、挂篮移动或拆除阶段，均需保持对称平衡施工，容许不对称重量沿纵桥向不能大于一个梁段底板的重量，沿横桥向不得大于一个梁段底板重量的20%。由于墩柱和连续梁之间为铰接，连续梁不承受弯矩，因此施工时应采取临时固结措施将墩柱和连续梁固结，以承受悬臂施工中不对称荷载作用，临时固结是悬臂施工过程中的一个重要环节，直接影响到后续桥梁施工的质量和安全。

传统的变截面连续箱梁的临时固结结构，除了在墩柱承台上设置支撑点外，还在墩柱承台周围增设钻孔桩加小承台作为支撑点，或者在墩柱顶部设置埋件并使用托架进行固结。随着公路桥梁的大量建设，为了减少公共设施占用民用耕地的面积，并充分利用桥下的空间，一般将桥梁的柱墩设计成H型双柱式开口墩。由于H型双柱式开口墩的结构形式特点为上部结构横向宽度远大于下部结构横向宽度，因此H型双柱式开口墩与变截面连续箱梁之间的临时固结结构，若使用传统施工方法会产生变截面连续箱梁临时支撑点无法进行设置，支撑难度大的缺陷，如何在H型双柱式开口墩与变截面连续箱梁之间增加新的支撑点，是施工中首要考虑的问题，而且传统临时固结结构造价高，施工效率低，高能耗对环境亦造成不利影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构及其施工方法，要解决传统临时固结结构应用于H型双柱式开口墩与变截面连续箱梁的之间时，存在临时支撑点无法进行设置，传统施工方法造价高，施工效率低，高能耗对环境造成不利影响的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构，包括混凝土承台、位于混凝土承台上方的箱型连续梁、连接混凝土承台与箱型连续梁的多根支撑立柱，支撑立柱分两排对称立于墩柱的前后两侧，每侧至少设置三根，所述混凝土承台的四角、沿横桥向的左右两侧，分别对称设有与混凝土承台浇筑为一体的四个牛腿，所述牛腿与箱型连续梁之间连有沿纵桥向对称分布的四根斜向支撑柱，并且斜向支撑柱与支撑立柱在墩柱的前后两侧位于同一直线上，所述支撑立柱和斜向支撑柱均为钢管柱，

所述箱型连续梁的底板上设有现浇的支撑梁，所述支撑梁与混凝土承台之间、支撑梁与牛腿之间均通过钢管柱内均布的预应力精轧螺纹钢筋对拉连接。

所述牛腿的配筋均不低于HRB335，包括水平受拉钢筋、斜截面抗剪弯起钢筋、箍筋、表层水平防裂钢筋和防裂钢筋网片，所述水平受拉钢筋与斜截面抗剪弯起钢筋焊接形成骨架。

所述水平受拉钢筋的直径为32mm，间距为10cm，水平受拉钢筋的顶层水平段伸入混凝土承台的长度a不小于150mm，底层水平段伸入混凝土承台的长度b不小于100mm；所述斜截面抗剪弯起钢筋的直径为32mm，间距为20cm；箍筋采用复合箍筋，间距为10cm；所述表层水平防裂钢筋的直径为12mm，间距15cm，伸入混凝土承台的长度c不小于60mm；所述防裂钢筋网片的直径为16mm，网格间距10cm，网片布置不少于四层，层间距为10cm。

所述支撑立柱的顶端和斜向支撑柱的顶端分别连有梁柱连接板，所述梁柱连接板通过螺栓与箱型连续梁的底板连接。

所述混凝土承台内预埋有多个柱台连接板，支撑立柱的底端和斜向支撑柱的底端分别通过螺栓与柱台连接板连接。

所述钢管柱，横桥向的柱与柱之间连有横向加强桁架，纵桥向的柱与柱之间连有纵向加强杆。

所述预应力精轧螺纹钢筋的上端穿过支撑梁锚固在支撑梁的梁顶。

所述梁柱连接板与钢管柱之间、柱台连接板与钢管柱之间均焊有加劲板。

每根钢管柱内至少均布四根预应力精轧螺纹钢筋。

一种H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，先浇筑承台的垫层混凝土，测量放样出混凝土承台和牛腿的中心线和轮廓线；

步骤二，按照设计图纸和施工规范，绑扎混凝土承台和牛腿的钢筋，并将牛腿的钢筋与混凝土承台的钢筋绑扎在一起；

步骤三，对应支撑立柱和斜向支撑柱的安装位置，在待浇筑的混凝土承台和牛腿上预埋柱台连接板和预应力精轧螺纹钢筋的底部锚固件，并将一段预应力精轧螺纹钢筋向下穿出柱台连接板与底部锚固件连接；

步骤四，一起浇筑混凝土承台和牛腿，以保证结构的整体性；

步骤五，浇筑墩柱，并在墩柱四周对钢管柱进行安装放样，保证支撑立柱与平面垂直，误差不大于2%，为了减少断面尺寸，降低费用，两边的斜向支撑柱为倾斜放置；

步骤六，安装支撑立柱和斜向支撑柱，支撑立柱和斜向支撑柱的顶端均连有梁柱连接板，通过螺栓分别与箱型连续梁的底板连接，并焊接加劲板；支撑立柱的底端和斜向支撑柱的底端分别与柱台连接板通过螺栓连接，并焊接加劲板，将支撑立柱和斜向支撑柱内部的预应力精轧螺纹钢筋与步骤三中预埋的一段预应力精轧螺纹钢筋连接，并且向上穿出梁柱连接板和底板至设计长度；

步骤七，施工钢管柱之间的加固措施，横桥向钢管柱之间通过横向加强桁架连接，纵桥向钢管柱之间通过纵向加强杆连接；

步骤八，浇筑箱型连续梁的混凝土；

步骤九，在箱型连续梁内浇筑支撑梁，将预应力精轧螺纹钢筋锚固在支撑梁的梁顶；

步骤十，张拉预应力精轧螺纹钢筋。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明利用墩柱现有的混凝土承台，在混凝土承台两侧增设了与承台一体浇筑的牛腿，相比传统的临时固结结构，取消了桩基加小承台的做法，减少工序，提高了工作效率，加快施工进度，降低了工程造价；不另设桩基作为支撑，减少因打桩钻孔带来的废浆和废渣的处理，减少能耗，降低了对环境影响。

本发明使墩柱承台参与受力，采用大直径的钢管柱为支撑立柱和斜向支撑柱，受力结构明确，非弹性变形小，支撑可靠，每根钢管柱内均匀布置4根精轧螺纹钢，作为安全储备，可有效提高固结结构的稳定性以及连续梁的抗倾覆的稳定能力。

本发明中钢管柱与其它构件的连接方式为螺栓连接，临时固结结构安装和拆除作业方便快捷，降低材料损耗，提高重复使用率，有利于节约资源。

本发明有效地提高了施工效率，经测算，一般情况下，可加快施工周期约20天，一个钻孔桩的成本一般需要10万元，外侧的支撑至少需要4个钻孔桩，投入40万元。桩基上的小承台（2个），成本为8万元。而增设牛腿的总费用为10万元，节约成本为38万元，经济效益明显。

本发明可广泛应用于桥梁上部结构宽度远大于下部结构横向宽度的桥梁工程。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的纵桥向结构示意图。

图2是本发明的横桥向结构示意图。

图3是本发明的混凝土承台和牛腿的俯视示意图。

图4是图2中A-A剖面的结构示意图。

图5是本发明中牛腿和承台高度差和柱台连接板示意图。

图6是本发明中梁柱连接板的示意图。

图7是本发明中牛腿配筋的示意图。

图8是图7中水平受拉钢筋和斜截面抗剪弯起钢筋形成骨架的示意图。

图9是图7中箍筋的俯视示意图。

图10是本发明施工方法的工艺流程图。

附图标记：1－混凝土承台、2－箱型连续梁、2.1－底板、3－支撑立柱、4－牛腿、5－斜向支撑柱、6－支撑梁、7－梁柱连接板、8－柱台连接板、9－预应力精轧螺纹钢筋、10－加劲板、11－横向加强桁架、12－纵向加强杆、13－墩柱、14－螺栓孔、15－水平受拉钢筋、16－斜截面抗剪弯起钢筋、17－表层水平防裂钢筋、18－防裂钢筋网片、19－箍筋。

具体实施方式

实施例参见图1～3所示，一种H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构，包括混凝土承台1、位于混凝土承台上方的箱型连续梁2、连接混凝土承台1与箱型连续梁2的多根支撑立柱3，支撑立柱3分两排对称立于墩柱13的前后两侧，每侧至少设置三根，所述混凝土承台1的四角、沿横桥向的左右两侧，分别对称设有与混凝土承台1浇筑为一体的四个牛腿4，所述牛腿4与箱型连续梁2之间连有沿纵桥向对称分布的四根斜向支撑柱5，并且斜向支撑柱5与支撑立柱3在墩柱13的前后两侧位于同一直线上，所述支撑立柱3和斜向支撑柱5均为钢管柱。

参见图1所示，支撑立柱3的间隔和斜向支撑柱5的设置均以分别对准箱型梁的箱内空间为原则，目的是有利于预应力精轧螺纹钢筋9的锚固及张拉。

参见图1～2所示，所述箱型连续梁2的底板2.1上设有现浇的支撑梁6，所述支撑梁6与混凝土承台1之间、支撑梁6与牛腿4之间均通过钢管柱内均布的预应力精轧螺纹钢筋9对拉连接。参见图4所示，每根钢管柱内至少均布四根预应力精轧螺纹钢筋9。参见图1～2、图6所示，所述预应力精轧螺纹钢筋9的上端穿过支撑梁6锚固在支撑梁6的梁顶。

本实施例中墩身前后两侧共布置 10 根直径为1500mm，壁厚为15mm ，Q235B 的钢管作为钢管柱，同时每个钢管柱内部均匀布置4根直径为32mm 精轧螺纹钢，1个主墩共布置 40 根直径为32mm精轧螺纹钢，作为拉结辅助。

参见图7所示，所述牛腿4的配筋均不低于HRB335，包括水平受拉钢筋15、斜截面抗剪弯起钢筋16、箍筋19、表层水平防裂钢筋17和防裂钢筋网片18，参见图8所示，所述水平受拉钢筋15与斜截面抗剪弯起钢筋16焊接形成骨架，本实施例中牛腿4的宽度为4.9m。

参见图7所示，所述水平受拉钢筋15的直径为32mm，间距为10cm，水平受拉钢筋15的顶层水平段伸入混凝土承台的长度a不小于150mm，底层水平段伸入混凝土承台的长度b不小于100mm；所述斜截面抗剪弯起钢筋16的直径为32mm，间距为20cm；参见图9所示，箍筋19采用复合箍筋，间距为10cm，本实施例中为三环箍筋；参见图7所示，所述表层水平防裂钢筋17的直径为12mm，间距15cm，伸入混凝土承台的长度c不小于60mm；所述防裂钢筋网片18的直径为16mm，网格间距10cm，网片布置不少于四层，层间距为10cm，防裂钢筋网片设置在牛腿上对应钢管柱所在的位置，增大牛腿的强度。

参见图1～2所示，所述支撑立柱3的顶端和斜向支撑柱5的顶端分别连有梁柱连接板7，所述梁柱连接板7通过螺栓与箱型连续梁2的底板2.1连接。

参见图1～2、图5所示，所述混凝土承台1内预埋有多个柱台连接板8，支撑立柱3的底端和斜向支撑柱5的底端分别通过螺栓与柱台连接板8连接。

本实施例中梁柱连接板7和柱台连接板8厚度均为20 mm，平面尺寸均为1600×1600mm。

参见图1～2所示，所述钢管柱，横桥向的柱与柱之间连有横向加强桁架11，纵桥向的柱与柱之间连有纵向加强杆12，其中纵向加强杆12可使用型钢剪刀撑。

参见图5～6所示，所述梁柱连接板7与钢管柱之间、柱台连接板8与钢管柱之间均焊有加劲板10，设置加劲肋的目的是确保应力均匀传递。

参见图10所示，这种根据所述的H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，先浇筑承台的垫层混凝土，测量放样出混凝土承台和牛腿的中心线和轮廓线；

步骤二，按照设计图纸和施工规范，绑扎混凝土承台和牛腿的钢筋，并将牛腿的钢筋与混凝土承台的钢筋绑扎在一起；

步骤三，对应支撑立柱3和斜向支撑柱5的安装位置，在待浇筑的混凝土承台1和牛腿4上预埋柱台连接板8和预应力精轧螺纹钢筋9的底部锚固件，并将一段预应力精轧螺纹钢筋向下穿出柱台连接板8与底部锚固件连接；

步骤四，一起浇筑混凝土承台1和牛腿4，以保证结构的整体性；

步骤五，浇筑墩柱13，并在墩柱四周对钢管柱进行安装放样，保证支撑立柱3与平面垂直，误差不大于2%，为了减少断面尺寸，降低费用，两边的斜向支撑柱5为倾斜放置；

步骤六，安装支撑立柱3和斜向支撑柱5，支撑立柱3和斜向支撑柱5的顶端均连有梁柱连接板7，通过螺栓分别与箱型连续梁2的底板2.1连接，并焊接加劲板10；支撑立柱3的底端和斜向支撑柱5的底端分别与柱台连接板8通过螺栓连接，并焊接加劲板10，将支撑立柱3和斜向支撑柱5内部的预应力精轧螺纹钢筋与步骤三中预埋的一段预应力精轧螺纹钢筋连接，并且向上穿出梁柱连接板7和底板2.1至设计长度；

步骤七，施工钢管柱之间的加固措施，横桥向钢管柱之间通过横向加强桁架11连接，纵桥向钢管柱之间通过纵向加强杆12连接；

步骤八，浇筑箱型连续梁2的混凝土；

步骤九，在箱型连续梁2内浇筑支撑梁6，将预应力精轧螺纹钢筋9锚固在支撑梁6的梁顶；

步骤十，张拉预应力精轧螺纹钢筋9。

本发明一般应用于箱型连续梁的0#块与墩柱临时固结的施工，在悬臂法施工中，按照箱型连续梁的长度或预应力钢筋将梁分成多段，进行分段浇筑。一般将位于墩柱顶部的一段取名0#块，即0#块位于墩身中心。

根据0#块的特点，本发明的临时固结结构采用体外固结，利用现有混凝土承台，增设牛腿作为一个支撑点，采用了在墩身两侧布设临时钢管柱的固结体系，同时辅以体外精轧螺纹钢固结。

本实施例中的预应力精轧螺纹钢筋选用材料为JL785直径为32mm的精轧螺纹钢筋及JLM-32锚具、垫片和联接器，单侧20根JL785直径为32mm精轧螺纹钢筋，可以承担的不平衡弯矩为51120KN.m，增设精轧螺纹钢竖向预应力是作为安全储备，可有效提高构件抗倾覆的稳定能力。

预应力精轧螺纹钢筋施工应注意以下几点：为防止锚固精轧螺纹钢筋与O＃块顶板、底板、腹板内的预应力筋干扰，要结合预应力筋布置图，合理布置精轧螺纹钢筋；预应力精轧螺纹钢筋在施工时按照锚固长度200cm布置埋设；在上挂蓝前0#块和支撑梁6的强度达到其设计强度的80%后，可进行预应力精轧螺纹钢筋张拉工作，对所有布设的精轧螺纹钢筋进行紧固，初始张拉应力按照0.1fpk（fpk=785MPa）=78.5MPa控制，张拉的目的是使结构紧固，无需充分张拉。

在墩柱施工完成后，可进行钢管柱、纵向加强杆和横向加强桁架的安装，纵向加强杆可为型钢剪刀撑，安装时应注意：

一、钢管柱一般采用工厂成品件，制作精度要满足相关要求；

二、钢管柱的安装长度宜一次到位，中间没有接头。如果需接长，中间可通过法兰盘加固连接；钢管柱安装时应精确放样，确保中间三根垂直，误差不大于2%，边上两根因倾斜放置，安装后采取措施进行固定；

三、钢管柱与梁柱连接板和柱台连接板之间应密贴，保证受力良好；

四、纵向加强杆和横向加强桁架应与钢管可靠连接，以保证结构的整体稳定性。

Claims (10)

1.一种H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构，包括混凝土承台（1）、位于混凝土承台上方的箱型连续梁（2）、连接混凝土承台（1）与箱型连续梁（2）的多根支撑立柱（3），支撑立柱（3）分两排对称立于墩柱（13）的前后两侧，每侧至少设置三根，其特征在于：所述混凝土承台（1）的四角、沿横桥向的左右两侧，分别对称设有与混凝土承台（1）浇筑为一体的四个牛腿（4），所述牛腿（4）与箱型连续梁（2）之间连有沿纵桥向对称分布的四根斜向支撑柱（5），并且斜向支撑柱（5）与支撑立柱（3）在墩柱（13）的前后两侧位于同一直线上，所述支撑立柱（3）和斜向支撑柱（5）均为钢管柱，

所述箱型连续梁（2）的底板（2.1）上设有现浇的支撑梁（6），所述支撑梁（6）与混凝土承台（1）之间、支撑梁（6）与牛腿（4）之间均通过钢管柱内均布的预应力精轧螺纹钢筋（9）对拉连接。

2.根据权利要求1所述的H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构，其特征在于：所述牛腿（4）的配筋均不低于HRB335，包括水平受拉钢筋（15）、斜截面抗剪弯起钢筋（16）、箍筋（19）、表层水平防裂钢筋（17）和防裂钢筋网片（18），所述水平受拉钢筋（15）与斜截面抗剪弯起钢筋（16）焊接形成骨架。

3.根据权利要求2所述的H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构，其特征在于：所述水平受拉钢筋（15）的直径为32mm，间距为10cm，水平受拉钢筋（15）的顶层水平段伸入混凝土承台的长度a不小于150mm，底层水平段伸入混凝土承台的长度b不小于100mm；所述斜截面抗剪弯起钢筋（16）的直径为32mm，间距为20cm；箍筋（19）采用复合箍筋，间距为10cm；所述表层水平防裂钢筋（17）的直径为12mm，间距15cm，伸入混凝土承台的长度c不小于60mm；所述防裂钢筋网片（18）的直径为16mm，网格间距10cm，网片布置不少于四层，层间距为10cm。

4.根据权利要求1所述的H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构，其特征在于：所述支撑立柱（3）的顶端和斜向支撑柱（5）的顶端分别连有梁柱连接板（7），所述梁柱连接板（7）通过螺栓与箱型连续梁（2）的底板（2.1）连接。

5.根据权利要求1或4所述的H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构，其特征在于：所述混凝土承台（1）内预埋有多个柱台连接板（8），支撑立柱（3）的底端和斜向支撑柱（5）的底端分别通过螺栓与柱台连接板（8）连接。

6.根据权利要求1所述的H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构，其特征在于：所述钢管柱，横桥向的柱与柱之间连有横向加强桁架（11），纵桥向的柱与柱之间连有纵向加强杆（12）。

7.根据权利要求1所述的H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构，其特征在于：所述预应力精轧螺纹钢筋（9）的上端穿过支撑梁（6）锚固在支撑梁（6）的梁顶。

8.根据权利要求5所述的H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构，其特征在于：所述梁柱连接板（7）与钢管柱之间、柱台连接板（8）与钢管柱之间均焊有加劲板（10）。

9.根据权利要求1所述的H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构，其特征在于：每根钢管柱内至少均布四根预应力精轧螺纹钢筋（9）。

10.一种根据权利要求1～9任意一项所述的H型双柱墩宽桥面悬臂临时固结结构的施工方法，其特征在于，施工步骤如下：

步骤一，先浇筑承台的垫层混凝土，测量放样出混凝土承台和牛腿的中心线和轮廓线；

步骤二，按照设计图纸和施工规范，绑扎混凝土承台和牛腿的钢筋，并将牛腿的钢筋与混凝土承台的钢筋绑扎在一起；

步骤三，对应支撑立柱（3）和斜向支撑柱（5）的安装位置，在待浇筑的混凝土承台（1）和牛腿（4）上预埋柱台连接板（8）和预应力精轧螺纹钢筋（9）的底部锚固件，并将一段预应力精轧螺纹钢筋向下穿出柱台连接板（8）与底部锚固件连接；

步骤四，一起浇筑混凝土承台（1）和牛腿（4），以保证结构的整体性；

步骤五，浇筑墩柱（13），并在墩柱四周对钢管柱进行安装放样，保证支撑立柱（3）与平面垂直，误差不大于2%，为了减少断面尺寸，降低费用，两边的斜向支撑柱（5）为倾斜放置；

步骤六，安装支撑立柱（3）和斜向支撑柱（5），支撑立柱（3）和斜向支撑柱（5）的顶端均连有梁柱连接板（7），通过螺栓分别与箱型连续梁（2）的底板（2.1）连接，并焊接加劲板（10）；支撑立柱（3）的底端和斜向支撑柱（5）的底端分别与柱台连接板（8）通过螺栓连接，并焊接加劲板（10），将支撑立柱（3）和斜向支撑柱（5）内部的预应力精轧螺纹钢筋与步骤三中预埋的一段预应力精轧螺纹钢筋连接，并且向上穿出梁柱连接板（7）和底板（2.1）至设计长度；

步骤七，施工钢管柱之间的加固措施，横桥向钢管柱之间通过横向加强桁架（11）连接，纵桥向钢管柱之间通过纵向加强杆（12）连接；

步骤八，浇筑箱型连续梁（2）的混凝土；

步骤九，在箱型连续梁（2）内浇筑支撑梁（6），将预应力精轧螺纹钢筋（9）锚固在支撑梁（6）的梁顶；

步骤十，张拉预应力精轧螺纹钢筋（9）。

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