CN103614967A - 一种劲性骨架及利用其进行桥梁塔柱施工的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种劲性骨架及利用其进行桥梁塔柱施工的方法，涉及架设或装配桥梁的方法技术领域。针对现有的劲性骨架设置于塔柱内，型钢消耗量大，且塔柱内的混凝土易产生裂缝的问题。劲性骨架包括围合在塔柱外侧的骨架主体；若干横杆以及钢筋定位扶臂装置；骨架主体由一个劲性骨架预埋段和多个劲性骨架标准节组成，若干沿轴线首尾相接的劲性骨架标准节组成一个劲性骨架单元。方法：一、预制劲性骨架预埋段和标准节；二、搭设模板及骨架主体，钢筋定位扶臂装置定位主筋；三、继续搭设模板及骨架主体，再次由钢筋定位扶臂装置定位主筋，施工完成后拆下；四、塔柱与劲性骨架标准节通过横杆固接；五、重复上述步骤三和四，完成浇筑后拆除劲性骨架。

Description

一种劲性骨架及利用其进行桥梁塔柱施工的方法

技术领域

本发明涉及架设或装配桥梁的方法技术领域，具体地说是一种劲性骨架及利用该劲性骨架进行桥梁塔柱施工的方法。

背景技术

大跨度斜拉桥、悬索桥是一种塔柱高、主梁跨度大的高次超静定结构体系。为保证塔柱施工的质量及安全，利用劲性骨架辅助施工是最常见的一种方式。传统的劲性骨架一般是由骨架立柱、骨架横杆和骨架斜杆三部分组成的刚度较大的钢桁架结构。它是塔柱进行主筋骨架定位，以及内、外模调整的支承架。在主筋骨架的安装过程中，利用劲性骨架对主筋进行纠偏定位，在翻模施工中，利用劲性骨架对模板进行定位调整，对塔身的整体偏位起到控制作用，能够预防主筋骨架整体歪倒和模板垮塌事故；而且，在施工过程中，工作人员可以利用劲性骨架固定安全带，起到安全保护的作用。

目前，常用的塔柱施工方法是先在工厂预制若干劲性骨架标准节，劲性骨架标准节长度为3m～6m，施工时，利用起吊设备将劲性骨架标准节起吊至待安装位置，将其与塔柱内的劲性骨架预埋段沿轴线顺次首尾拼接并焊接固定，塔柱内的主筋绑扎或焊接在劲性骨架上以达到定位主筋的目的。然而，由于大型斜拉桥、悬索桥的塔柱垂直高度均较高，有时施工高度甚至会突破200m，上述塔柱的施工方法是将劲性骨架在塔柱内焊接成一体，并浇筑于塔柱的混凝土内，劲性骨架不能重复利用，型钢消耗量巨大。而且，塔柱体内的劲性骨架并不参与结构受力，劲性骨架不能得以充分利用；另外，由于劲性骨架与混凝土变形不协调，塔柱体内的混凝土容易沿劲性骨架的方向产生裂缝，这不仅增加了施工成本，而且还降低了施工质量。

发明内容

针对现有的塔柱施工中，劲性骨架设置于塔柱内，型钢消耗量大，且塔柱内的混凝土易沿劲性骨架方向产生裂缝，不但增加了施工成本，还降低了施工质量的问题，本发明的目的是提供一种劲性骨架及利用其进行桥梁塔柱施工的方法，其将劲性骨架设置于塔柱外，劲性骨架内的构件可重复利用，不但降低了型钢的消耗量，还避免了塔柱混凝土产生裂缝，提高了施工质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案中，劲性骨架包括：至少两个围合在所述塔柱外侧的骨架主体；若干横杆，用于连接所述骨架主体与所述榙柱；以及至少两个连接在所述骨架主体上的钢筋定位扶臂装置，用于定位所述塔柱内的主筋；

所述骨架主体由一个劲性骨架预埋段和多个劲性骨架标准节组成，多个所述劲性骨架标准节沿所述劲性骨架预埋段的轴线顺次首尾拼接并焊接固定，若干沿轴线首尾相接的所述劲性骨架标准节组成一个劲性骨架单元。

进一步地，所述钢筋定位扶臂装置为三角形框架结构，所述钢筋定位扶臂装置的一端与所述骨架主体螺栓连接，所述主筋固定在所述钢筋定位扶臂装置的另一端。

每个所述劲性骨架单元通过一钢桁架结构的支撑力转换架连接在所述塔柱的侧壁上，所述支撑力转换架包括两根平行的弦杆，以及连接在两根所述弦杆之间的一根腹杆和一根竖杆，两根所述弦杆的一端分别螺栓连接在所述劲性骨架单元上，两根所述弦杆的另一端分别固定在所述竖杆上，所述竖杆通过拉杆螺栓连接在所述塔柱的侧壁上。

优选地，所述劲性骨架单元长度为15m～20m。

较佳地，所述横杆沿所述塔柱纵轴线均匀排列，相邻的两根所述横杆的间距为2m～3m。

相邻的两个所述骨架主体通过若干连接杆固定连接。

另外，本发明还提供了一种劲性骨架进行桥梁塔柱施工的方法，步骤如下：

    步骤一：提供若干预制的所述劲性骨架预埋段和多个所述劲性骨架标准节，将所述劲性骨架预埋段围合在所述塔柱的外侧，并将所述劲性骨架预埋段的底部预埋在所述塔柱底部的承台中；

步骤二：搭设模板，同时将所述劲性骨架标准节沿轴线顺次首尾拼接并焊接固定在所述劲性骨架预埋段上，通过固定于所述劲性骨架标准节顶端的所述钢筋定位扶臂装置定位所述塔柱内的主筋，待所述模板内的混凝土浇筑完成后，拆下所述模板和所述钢筋定位扶臂装置；

步骤三：沿所述塔柱纵轴线向远离所述承台的方向继续搭设所述模板，同时，沿纵轴线向远离所述承台的方向继续拼装并焊接所述劲性骨架标准节，在位于顶端的所述劲性骨架标准节上再次固定所述钢筋定位扶臂装置，所述钢筋定位扶臂装置定位所述主筋后，进行所述塔柱下一阶段的混凝土浇筑施工，施工完成后，拆下所述模板和所述钢筋定位扶臂装置；

步骤四：将所述塔柱的混凝土浇筑完成的部分与所述劲性骨架标准节之间通过所述横杆进行固接；

步骤五：重复上述步骤三和步骤四，完成整个所述塔柱的混凝土浇筑后，拆除所述劲性骨架，完成所述塔柱的施工。

进一步地，所述步骤二和步骤三中，所述钢筋定位扶臂装置为三角形框架结构，所述钢筋定位扶臂装置的一端螺栓连接在所述骨架主体上，所述主筋绑扎或焊接在所述钢筋定位扶臂装置的另一端。

更进一步地，所述步骤四中，每个所述劲性骨架单元还通过一钢桁架结构的支撑力转换架连接在所述塔柱的侧壁上，所述支撑力转换架包括两根平行的弦杆，以及连接在两根所述弦杆之间的一根腹杆和一根竖杆，两根所述弦杆的一端分别螺栓连接在所述劲性骨架单元上，两根所述弦杆的另一端分别固定在所述竖杆上，所述竖杆通过拉杆螺栓连接在所述塔柱的侧壁上。

所述劲性骨架单元长度为15m～20m。

所述步骤四中，所述横杆沿所述塔柱纵轴线均匀排列，相邻的两根所述横杆的间距为2m～3m。

相邻的两个所述骨架主体通过若干连接杆固定连接。

本发明的技术效果在于：

一、本发明的塔柱施工方法设置体外劲性骨架，通过固定于劲性骨架上的钢筋定位扶臂装置定位塔柱内的主筋，随着塔柱混凝土浇筑施工的进行，钢筋定位扶臂装置不断沿骨架主体的轴线上移，以保证主筋定位准确，浇筑完成的塔柱通过横杆与骨架主体固定连接，并且，每个劲性骨架标准节均通过一个支撑力转换架与塔柱螺栓连接，相邻的两个骨架主体通过连接杆连接，增加了劲性骨架整体的稳定性，钢筋定位扶臂装置及支撑力转换架均通过螺栓与骨架主体和塔柱连接，拆装方便，可以重复利用，降低了型钢的消耗量。另外，劲性骨架设置于塔柱体外，避免了塔柱体内因材料变形而导致混凝土产生裂缝的弊端。

二、本发明的塔柱施工方法，可通过钢筋定位扶臂装置通过绑扎定位主筋，而现有技术中的主筋是焊接在塔柱内的劲性骨架上的，并且，支撑力转换架也是分别螺栓连接在骨架主体和塔柱内的拉杆螺栓上，焊接工作量大幅度减少，提高了工作效率。

三、本发明的劲性骨架，设置于塔柱体外，施工方便，结构简单而易于拼装，其中，用于定位主筋的钢筋定位扶臂装置，用于连接骨架主体与塔柱的支撑力转换架均通过螺栓连接，拆卸方便，可重复利用，型钢消耗量低，降低了施工成本。

附图说明

图1为本发明中劲性骨架与塔柱的位置关系示意图；

图2为本发明一实施例的结构示意图；

图3为图2的E-E剖面图；

图4为图2中A部分的局部放大图；

图5为图2中B部分的局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种劲性骨架及利用其进行桥梁塔柱施工的方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

结合图1至图5说明本发明的劲性骨架10，它包括：

至少两个围合在塔柱2外侧的骨架主体12；

若干横杆16，用于连接骨架主体12与榙柱2；

以及至少两个连接在骨架主体12上的钢筋定位扶臂装置14，用于定位塔柱2内的主筋4；

其中，骨架主体12由一个劲性骨架预埋段12a和多个劲性骨架标准节12b组成，多个劲性骨架标准节12b沿劲性骨架预埋段12a的轴线顺次首尾拼接并焊接固定。劲性骨架标准节12b的长度为3m～6m，则若干沿轴线首尾相接的劲性骨架标准节12b组成一劲性骨架单元12c。骨架主体12采用L100mm×6mm和L50mm×5mm的角钢组焊而成。

钢筋定位扶臂装置14为呈直角三角形的框架结构，钢筋定位扶臂装置14的一直角边所在的杆件一14a与骨架主体12的立杆螺栓连接，主筋4绑扎或焊接在钢筋定位扶臂装置14的另一直角边所在的杆件二14b与斜杆14c相交的端部。更为稳固的结构是，在杆件二14b端部的上方可固接一角钢14d，角钢14 d的侧面与钢筋4绑扎或焊接连接。三角形框架结构的钢筋定位扶臂装置14结构稳定，悬挑的端部用于定位主筋4，结构简易，操作方便。钢筋定位扶臂装置14由L50mm×5mm的等边角钢焊接而成，取材容易且刚度大。钢筋定位扶臂装置14与骨架主体12采用螺栓连接，拆装施工方便，钢筋定位扶臂装置14可循环使用。

由于骨架主体12的竖向荷载较大，较佳地，每个劲性骨架单元12c通过钢桁架结构的支撑力转换架15连接在塔柱2的侧壁上。支撑力转换架15包括两根平行的弦杆15a，以及连接在两根弦杆15a之间的一根腹杆15b，两根弦杆12a的一端分别螺栓连接在骨架主体12的立杆上，两根弦杆15a的另一端分别通过拉杆螺栓5连接在塔柱2的侧壁上。更为稳定的结构是，还可在两根弦杆15a之间设置竖杆15c，两根弦杆15a的另一端分别固接在竖杆15c上，竖杆15c通过拉杆螺栓5固定在塔柱2的侧壁上。上述拉杆螺栓5原是用于固定塔柱模板3的，塔柱模板3拆除后，拉杆螺栓5保留在塔柱2内。支撑力转换架15的设置使劲性骨架单元12c的自重均匀地转移到塔柱2上。支撑力转换架15分别与骨架主体12和塔柱2螺栓连接，拆装方便，可在施工中循环使用。支撑力转换架15由槽钢焊接而成，支撑力比较大，抗扭力效果好。

劲性骨架单元12c的长度为15m～20m，其长度小于15m时，支撑力转换架15设置的数量会增大，造成型钢浪费，其长度大于20m时，劲性骨架单元12c受力稳定性较差，存在安全风险。本实施例中，劲性骨架单元12c的长度优选为15m，既满足结构受力需要，又不浪费型钢。

为了稳固骨架主体12，骨架主体12与塔柱2之间设置若干横杆16进行连接，横杆16的一端焊接在骨架主体12的立杆上，横杆16的另一端焊接在塔柱2内的拉杆螺栓5上，横杆16沿塔柱2纵轴线ax均匀排列，相邻的两根横杆16的间距为2m～3m。

为了增加劲性骨架10整体的稳定，将两个相邻的骨架主体12之间通过若干连接杆17连接，使得多个骨架主体12横向连接成为一个整体，结构更为稳固。

劲性骨架预埋段12a预埋在塔柱2下方承台1内的深度D1为1m～2m。

本发明的劲性骨架10，设置于塔柱2体外，施工方便，结构简单而易于拼装，其中，用于定位主筋4的钢筋定位扶臂装置14，用于连接骨架主体12与塔柱2的支撑力转换架15均通过螺栓连接，拆卸方便，可重复利用，型钢消耗量低，降低了施工成本。

结合图1至图5说明本发明桥梁塔柱的具体施工方法，步骤如下：

    步骤1：提供若干预制的劲性骨架预埋段12a和多个劲性骨架标准节12b，将劲性骨架预埋段12a围合在塔柱2的外侧，并将劲性骨架预埋段12a的底部预埋在塔柱2底部承台1的混凝土中；

步骤2：搭设塔柱模板3，同时塔吊6起吊劲性骨架标准节12b至待安装位置，使其沿轴线顺次首尾拼接并焊接固定在劲性骨架预埋段12a上，通过固定于劲性骨架标准节12b顶端的钢筋定位扶臂装置14定位塔柱2内的主筋4，待塔柱模板3内的混凝土浇筑完成后，拆下塔柱模板3和钢筋定位扶臂装置14；

步骤3：沿塔柱2纵轴线ax向远离承台1的方向继续搭设塔柱模板3，同时，沿纵轴线ax向远离承台1的方向继续拼装并焊接劲性骨架标准节12b，在顶端的劲性骨架标准节12b上固定钢筋定位扶臂装置14，钢筋定位扶臂装置14定位主筋4后，进行塔柱2下一阶段的混凝土浇筑施工，施工完成后，拆下塔柱模板3和钢筋定位扶臂装置14；

步骤4：将塔柱2的混凝土浇筑完成的部分与劲性骨架标准节12b之间通过横杆16进行固接；

步骤5：重复上述步骤3和步骤4，完成整个塔柱2的混凝土浇筑后，拆除劲性骨架10，完成塔柱2的施工。

进一步地，上述步骤2和步骤3中，塔柱2内的主筋4是通过如下方法定位的：使劲性骨架标准节12b的顶端高出塔柱模板3的顶端1.5m左右，在最顶端的劲性骨架标准节12b上安装钢筋定位扶臂装置14，钢筋定位扶臂装置14的另一端与塔柱2内的主筋4连接，用于定位主筋4。

上述钢筋定位扶臂装置14为呈直角三角形的框架结构，钢筋定位扶臂装置14的一直角边所在的杆件一14a与劲性骨架标准节12b的立杆螺栓连接，主筋4绑扎或焊接在钢筋定位扶臂装置14的另一直角边所在的杆件二14b与斜杆14c相交的端部。更为稳固的结构是，在杆件二14b端部的上方可固接一角钢14d，角钢14 d的侧面与钢筋4绑扎或焊接连接。三角形框架结构的钢筋定位扶臂装置14结构稳定，悬挑的端部用于定位主筋4。

上述步骤4中，为了保证骨架主体12的稳定，浇筑完成的塔柱2与骨架主体12之间通过若干横杆16连接，横杆16的一端焊接在骨架主体12上，横杆16的另一端焊接在塔柱2内的拉杆螺栓5上。横杆16沿塔柱2纵轴线ax均匀排列，相邻两根横杆16的间距为2～4m。

上述步骤4中，为了使骨架主体12能够更为稳定地固定在塔柱2的外侧，每个劲性骨架单元12c通过支撑力转换架15连接在塔柱2的侧壁上。钢桁架结构的支撑力转换架15包括两根平行的弦杆15a，以及连接在两根弦杆15a之间的一根腹杆15b，两根弦杆12a的一端分别螺栓连接在骨架主体12的立杆上，两根弦杆15a的另一端分别通过拉杆螺栓5连接在塔柱2的侧壁上。支撑力转换架15的设置使劲性骨架单元12c的自重均匀地转移到塔柱2上。支撑力转换架15分别与骨架主体12和塔柱2螺栓连接，拆装方便。支撑力转换架15由槽钢焊接而成。本实施例中，劲性骨架单元12c的长度优选为15m，既满足结构受力需要，又不浪费型钢。

为了增加劲性骨架10整体的稳定，将两个相邻的骨架主体12之间通过若干连接杆17连接，使得多个骨架主体12横向连接成为一个整体，结构更为稳固。

本发明的塔柱施工方法设置体外劲性骨架10，通过固定于劲性骨架10上的钢筋定位扶臂装置14定位塔柱2内的主筋4，随着塔柱2混凝土浇筑施工的进行，钢筋定位扶臂装置14不断沿骨架主体12的轴线上移，以保证主筋4定位准确，浇筑完成的塔柱2通过横杆16与塔柱2固定连接，并且，每个劲性骨架标准节12b均通过一个支撑力转换架15与塔柱2螺栓连接，相邻的两个骨架主体12通过连接杆17连接，增加了劲性骨架10整体的稳定性，钢筋定位扶臂装置14及支撑力转换架15均通过螺栓与骨架主体12和塔柱2连接，拆装方便，可以重复利用，降低了型钢的消耗量。另外，劲性骨架10设置于塔柱2体外，避免了塔柱2体内因材料变形而导致混凝土产生裂缝的弊端。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。    

Claims (12)

1.一种劲性骨架，用于辅助桥梁塔柱的施工，其特征在于，包括：

至少两个围合在所述塔柱外侧的骨架主体；

若干横杆，用于连接所述骨架主体与所述榙柱；

以及至少两个连接在所述骨架主体上的钢筋定位扶臂装置，用于定位所述塔柱内的主筋；

所述骨架主体由一个劲性骨架预埋段和多个劲性骨架标准节组成，多个所述劲性骨架标准节沿所述劲性骨架预埋段的轴线顺次首尾拼接并焊接固定，若干沿轴线首尾相接的所述劲性骨架标准节组成一个劲性骨架单元。

2.根据权利要求1所述的劲性骨架，其特征在于：所述钢筋定位扶臂装置为三角形框架结构，所述钢筋定位扶臂装置的一端与所述骨架主体螺栓连接，所述主筋固定在所述钢筋定位扶臂装置的另一端。

3.根据权利要求1或2所述的劲性骨架，其特征在于：每个所述劲性骨架单元通过一钢桁架结构的支撑力转换架连接在所述塔柱的侧壁上，所述支撑力转换架包括两根平行的弦杆，以及连接在两根所述弦杆之间的一根腹杆和一根竖杆，两根所述弦杆的一端分别螺栓连接在所述劲性骨架单元上，两根所述弦杆的另一端分别固定在所述竖杆上，所述竖杆通过拉杆螺栓连接在所述塔柱的侧壁上。

4.根据权利要求3所述的劲性骨架，其特征在于：所述劲性骨架单元长度为15m～20m。

5.根据权利要求1或2所述的劲性骨架，其特征在于：所述横杆沿所述塔柱纵轴线均匀排列，相邻的两根所述横杆的间距为2m～3m。

6.根据权利要求1或2所述的劲性骨架，其特征在于：相邻的两个所述骨架主体通过若干连接杆固定连接。

7.一种利用权利要求1至6任一项所述的劲性骨架进行桥梁塔柱施工的方法，步骤如下：

    步骤一：提供若干预制的所述劲性骨架预埋段和多个所述劲性骨架标准节，将所述劲性骨架预埋段围合在所述塔柱的外侧，并将所述劲性骨架预埋段的底部预埋在所述塔柱底部的承台中；

步骤二：搭设模板，同时将所述劲性骨架标准节沿轴线顺次首尾拼接并焊接固定在所述劲性骨架预埋段上，通过固定于所述劲性骨架标准节顶端的所述钢筋定位扶臂装置定位所述塔柱内的主筋，待所述模板内的混凝土浇筑完成后，拆下所述模板和所述钢筋定位扶臂装置；

步骤三：沿所述塔柱纵轴线向远离所述承台的方向继续搭设所述模板，同时，沿纵轴线向远离所述承台的方向继续拼装并焊接所述劲性骨架标准节，在位于顶端的所述劲性骨架标准节上再次固定所述钢筋定位扶臂装置，所述钢筋定位扶臂装置定位所述主筋后，进行所述塔柱下一阶段的混凝土浇筑施工，施工完成后，拆下所述模板和所述钢筋定位扶臂装置；

步骤四：将所述塔柱的混凝土浇筑完成的部分与所述劲性骨架标准节之间通过所述横杆进行固接；

步骤五：重复上述步骤三和步骤四，完成整个所述塔柱的混凝土浇筑后，拆除所述劲性骨架，完成所述塔柱的施工。

8.根据权利要求7所述的桥梁塔柱施工的方法，其特征在于：所述步骤二和步骤三中，所述钢筋定位扶臂装置为三角形框架结构，所述钢筋定位扶臂装置的一端螺栓连接在所述骨架主体上，所述主筋绑扎或焊接在所述钢筋定位扶臂装置的另一端。

9.根据权利要求7所述的桥梁塔柱施工的方法，其特征在于：所述步骤四中，每个所述劲性骨架单元还通过一钢桁架结构的支撑力转换架连接在所述塔柱的侧壁上，所述支撑力转换架包括两根平行的弦杆，以及连接在两根所述弦杆之间的一根腹杆和一根竖杆，两根所述弦杆的一端分别螺栓连接在所述劲性骨架单元上，两根所述弦杆的另一端分别固定在所述竖杆上，所述竖杆通过拉杆螺栓连接在所述塔柱的侧壁上。

10.根据权利要求9所述的桥梁塔柱施工的方法，其特征在于：所述劲性骨架单元长度为15m～20m。

11.根据权利要求7至10任一项所述的桥梁塔柱施工的方法，其特征在于：所述步骤四中，所述横杆沿所述塔柱纵轴线均匀排列，相邻的两根所述横杆的间距为2m～3m。

12.根据权利要求7至10任一项所述的桥梁塔柱施工的方法，其特征在于：相邻的两个所述骨架主体通过若干连接杆固定连接。

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