CN103882813B - 用于桥墩与横系梁同步施工的牛腿托架平台及其搭建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于桥墩与横系梁同步施工的牛腿托架平台。该牛腿托架平台为在墩柱模型（1）上部两侧半圆形钢模中间位置的等高处分别焊接牛腿（2），千斤顶（3）安装在牛腿（2）上，工字钢（4）沿水平方向放置于千斤顶（3）上，采用拉杆（5）将墩柱模型（1）两侧的工字钢（4）连接在一起并紧固在墩柱模型（1）上，分配梁（6）等间距放置于工字钢（4）之间。本发明还公开了所述牛腿托架平台的搭建方法。本发明提供的牛腿托架平台，实现了墩柱与横系梁同步施工，减少桥梁下构各部位的施工循环周期，加快桥梁施工进度；同时，较传统施工方案投入的材料费用低，且横系梁平台材料可全部倒用于盖梁施工，材料的周转利用率高。

Description

用于桥墩与横系梁同步施工的牛腿托架平台及其搭建方法

技术领域

本发明涉及一种适用于桥墩设计有横系梁的施工托架平台，特别涉及一种用于桥墩与横系梁同步施工的新型牛腿托架平台及其搭建方法。

背景技术

桥梁高墩设计时，需要在两墩柱间设置横系梁以增加墩身横向刚度，防止墩身横向失稳。高墩横系梁施工平台搭设传统的方法有支架法、钢棒法和抱箍法等。

传统的方法存在以下弊端：(1)横系梁传统方法需要先将墩柱施工完毕，在两墩柱间搭设支架、墩柱上穿设钢棒或安装抱箍后再搭设系梁施工平台，施工横系梁，即墩柱与横系梁按两道工序分开组织施工，不能实现墩柱与横系梁的同步施工。(2)横系梁传统施工方法存在施工周期长、施工速度慢、施工工序繁琐等缺点，不能达到墩柱与横系梁同步、快速、简便的施工。

鉴于传统做法在横系梁施工时，需将墩柱施工完成后才能搭设系梁施工平台，不能实现横系梁与墩柱同步施工，本发明提供一种用于桥墩与横系梁同步施工的牛腿托架平台。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种用于桥墩与横系梁同步施工的牛腿托架平台。该牛腿托架平台，实现了墩柱与横系梁同步施工，减少桥梁下构各部位(墩柱、横系梁等)的施工循环周期，加快桥梁施工进度；同时，较传统施工方案投入的材料费用低，且横系梁平台材料可全部倒用于盖梁施工，材料的周转利用率高，施工成本小。

本发明的再一目的是提供所述牛腿托架平台的搭建方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

本发明所述的用于桥墩与横系梁同步施工的牛腿托架平台，包括墩柱模型、牛腿、横系梁托架平台，所述墩柱模型每节由两个半圆形钢模前后拼装而成，所述横系梁托架平台包括千斤顶、工字钢、拉杆、分配梁，其特征在于：在墩柱模型1上部两侧半圆形钢模中间位置的等高处分别焊接牛腿2，千斤顶3安装在牛腿2上，工字钢4沿水平方向放置于千斤顶3上，采用拉杆5将墩柱模型1两侧的工字钢4连接在一起并紧固在墩柱模型1上，分配梁6等间距放置于工字钢4之间。

在上述牛腿托架平台中，牛腿2由第一槽钢7和第二槽钢8组焊成“口”字型，第一槽钢7和第二槽钢8顶部焊接钢板9，其中第一槽钢7和第二槽钢8一长一短。

在设计牛腿2时，采用第一槽钢7和第二槽钢8一长一短，在增大千斤顶3放置接触面的同时，能最大限度满足上部荷载的结构受力要求，同时使用材料最少、不浪费。

本发明所述牛腿托架平台的搭建方法，包括如下步骤：

第一步是牛腿2设计：牛腿2由第一槽钢7和第二槽钢8组焊成“口”字型，第一槽钢7和第二槽钢8顶部焊接钢板9，其中第一槽钢7和第二槽钢8一长一短，焊缝间满焊；

第二步是牛腿2与墩柱模型1连接：在墩柱模型1上部两侧半圆形钢模中间位置的等高处分别焊接牛腿2，与牛腿2相连的一节墩柱模型1的竖向肋与面板焊缝满焊处理；

第三步是千斤顶3的安装：将焊接有牛腿2的墩柱模型1安装就位后，再将千斤顶3安放在牛腿2上，并调节千斤顶3使螺旋杆顶部高程满足设计要求；

第四步是工字钢4的安装与加固：将工字钢4沿水平方向安放在千斤顶3上，采用拉杆5将墩柱模型1两侧的工字钢4连接在一起并紧固在墩柱模型1上；

第五步是分配梁6的安装：将分配梁6等间距放置于工字钢4之间。

在上述搭建方法中，所述步骤(1)中第一槽钢7和第二槽钢8的长度比为4～7:2。

本发明根据上部荷载大小(横系梁、平台荷载等)计算第一槽钢7与墩柱模型1的焊缝长度，从而确定第一槽钢7的长度。第二槽钢8主要作用是加大上口接触面，确保千斤顶3安放稳定。第二槽钢8与第一槽钢7焊缝长度(槽钢两条退对用焊接)等于第一槽钢7与墩柱模型1竖向肋焊接长度，从而确定第二槽钢8的长度，若过长导致材料浪费，过短不能满足在偏压情况下牛腿2的结构安全。本发明优选第一槽钢7和第二槽钢8的长度比为4～7:2，进一步优选第一槽钢7和第二槽钢8的长度比为5:2。

在上述搭建方法中，所述第四步中在距工字钢4两端3～5m位置分别设置拉杆5。

拉杆5两端分别设有丝口和钢垫板，其作用主要是使工字钢4紧固的夹在墩柱模型1上，拉杆5的作用力点尽量紧靠墩柱模型1位置。拉杆5的位置距两端太近，出现与墩柱模型1冲突或操作不便；拉杆5的位置距两端太远，作用力点偏离墩柱模型1，出现紧固效果不佳。经验算，本发明优选墩柱模型1两侧的工字钢4在距两端3～5m位置采用拉杆5相连并紧固在墩柱模型1上，进一步优选在距两端3.9m位置采用拉杆5相连并紧固在墩柱模型1上。

在上述搭建方法中，所述第五步中分配梁6采用槽钢，所述等间距为40～50cm。

本发明所述的40～50cm等间距放置，是根据所选取分配梁6的材料类型以及上部荷载大小，经计算确定的。根据上部荷载(横系梁、系梁模型等)大小验算，45cm为最佳的安放等间距，以保证结构安全；间距过大不能满足结构安全，过小导致分配梁6材料多余，出现浪费。

牛腿托架平台安装完成后，即可进行后续系梁底模、顶板钢筋、系梁侧模、墩柱和横系梁砼等工序施工。在墩柱、系梁砼达到设计要求强度后，拆除托架平台各构件，将构件转移至下一施工工点重新组装或转移至料库存放。

本发明所述用于桥墩与横系梁同步施工的牛腿托架平台，墩柱模型即作为墩身混凝土施工的外模又作为横系梁托架平台、横系梁施工荷载的支撑柱，同时承受墩柱混凝土、系梁及系梁托架平台的施工荷载；改变了利用墩柱砼作为横系梁托架平台、横系梁施工荷载的支撑柱的传统方法。同时，系梁施工完后，千斤顶、工字钢和槽钢分配梁可用于盖梁施工，系梁托架平台兼做工人操作平台。本发明在设有横系梁的桥梁下部结构工程施工中具有重要的推广应用价值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)所述新型牛腿托架平台中，横系梁利用墩柱模型作为支撑柱，改变传统方法依靠墩柱支撑的方式，实现墩柱和横系梁混凝土同步施工。

(2)牛腿事先焊接在墩柱模型上，墩柱模型安装到位后，在牛腿上安装型钢搭设系梁施工平台，然后进行系梁后续工序施工，减少传统方法穿设钢棒、搭设支架安装系梁施工平台时间，操作简便、施工进度快。

(3)从材料的投入上分析，较传统施工方案投入的材料费用低，同时横系梁平台材料可全部倒用于盖梁施工，材料的周转利用率高，施工成本底。

(4)本发明经事先验算，得出了各部件的组合、安放位置、焊接厚度等内容；在理论计算合格的基础上，并实践于桥梁工程施工中，涉及墩柱与横系梁同步施工的墩柱302根/7728.4m、横系梁241道，经现场实施验证，本发明技术安全可控。

附图说明

图1为本发明牛腿托架平台主视方向的结构示意图。

图2是图1牛腿托架平台中牛腿2主视方向的结构示意图。

图3是图1牛腿托架平台中拉杆5的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

本发明所述的用于桥墩与横系梁同步施工的牛腿托架平台，包括墩柱模型、牛腿、横系梁托架平台，所述墩柱模型每节由两个半圆形钢模前后拼装而成，所述横系梁托架平台包括千斤顶、工字钢、拉杆、分配梁，其结构示意图如图1所示：在墩柱模型1上部两侧半圆形钢模中间位置的等高处分别焊接牛腿2，千斤顶3安装在牛腿2上，工字钢4沿水平方向放置于千斤顶3上，采用拉杆5将墩柱模型1两侧的工字钢4连接在一起并紧固在墩柱模型1上，分配梁6等间距放置于工字钢4之间。

其中，牛腿2由第一槽钢7和第二槽钢8组焊成“口”字型，第一槽钢7和第二槽钢8顶部焊接钢板9，其中第一槽钢7和第二槽钢8一长一短，结构示意图如图2所示。

图3为拉杆的结构示意图，拉杆两端分别设有丝口和钢垫板。

本发明所述牛腿托架平台的搭建方法，具体步骤如下：

第一步牛腿2设计：将500mm的第一槽钢7和200mm的第二槽钢8组焊成“口”字型，其中第一槽钢7和第二槽钢8均采用[20a槽钢。第一槽钢7和第二槽钢8顶部安放垫板，采用200×200mm、δ＝20mm钢板9制作并与第一槽钢7和第二槽钢8焊接,用来搁置千斤顶3；焊缝间满焊。

第二步是牛腿2与墩柱模型1连接：牛腿2与墩柱模型1连接采取焊接方式，焊接在墩柱模型1上部两侧半圆形钢模中间位置，竖向距墩柱模型1顶1170mm(焊接位置由系梁托架平台千斤顶3、工字钢4、槽钢6及系梁底模厚度确定)；第一槽钢7与墩柱模型1竖向肋(墩柱模型1设计采用[80槽钢)焊接，焊接长度不小于400mm，焊缝厚度不小于5mm(经验算焊缝长度200mm能满足设计要求，安全系数按2倍考虑)；为加强模型结构的稳固，对牛腿2连接处的一节墩柱模型1的竖向肋与面板焊缝满焊处理。

第三步是千斤顶3的安装：焊接有牛腿2的墩柱模型1按照设计位置校正后，开始安装系梁托架平台。先旋出QLD50螺旋千斤顶3(最大顶伸长度150mm，经验算32吨螺旋千斤顶能满足设计要求)的螺旋杆，旋出长度7～10cm，然后将千斤顶3安放在牛腿2上；测量千斤顶3螺旋杆顶部高程是否满足设计要求，若与设计高程有偏差，则调节千斤顶3使螺旋杆顶部高程满足设计要求。

第四步是工字钢4的安装与加固：采用汽车吊车起吊I45a工字钢4(长度12m)，并将其安放在墩柱模型1两侧的千斤顶3上。工字钢4的固定措施为分别在距工字钢4两端3～5m位置(经验算，3.9米位置最佳)采用φ20mm拉杆5将两根工字钢(4)连接在一起并紧固在墩柱模型1上。将工字钢4固定完毕后，方能进行下道工序施工。

第五步是分配梁6的安装：分配梁6采用[14b槽钢(长度4m，考虑了两侧操作平台所需宽度)采用汽车吊车起吊安装，在两根工字钢4上按间距40～50cm(经验算，45cm最佳)均匀安放。

系梁施工完后，千斤顶、工字钢和分配梁槽钢可用于盖梁施工，系梁托架平台兼做工人操作平台。

后续工序施工：托架平台安装完成后，进行后续系梁底模、顶板钢筋、系梁侧模、墩柱和横系梁砼等工序施工。

托架平台拆除转移：墩柱、系梁砼达到设计要求强度后，拆除托架平台各构件，将构件转移至下一施工工点重新组装或转移至料库存放。

试验例1

将本发明实施例1所述的牛腿托架平台用于汕昆高速公路贵州境板坝(桂黔界)至江底(黔滇界)第一合同段施工，桥梁6座，特大桥1座、大桥5座，桥梁长4.31km，标段以桥梁工程为主。桥梁下构设计为圆柱墩，墩径分别为1.8m和2.0m、墩身最大高度42m，墩身间设置1道或2道横系梁，墩间距6.7m(墩柱中对中距离)。横系梁设计为1.2×1.6m、1.4×1.8m(宽×高)两种规格截面尺寸，砼数量分别为10.9m³和12.29m³；涉及圆柱墩与横系梁同步施工的墩柱302根/7728.4m、横系梁241道。具体地施工方法如下：

1.1墩柱钢筋模型安装

(1)钢筋安装：墩柱钢筋在钢筋加工场集中加工，采用平板运输车运至施工现场，再采用吊车起吊安装就位；钢筋吊装前，在钢筋笼四周布设砼垫块，垫块按梅花形、不少于4个/m²布置。

(2)模型制作与安装

①模型设计：墩柱模型设计为大块钢模、分节制作(节段长1.5m和2.0m)，每节由两个半圆形组合。面板采用δ5mm钢板、横向连接法兰采用12mm钢板气割而成、竖向连接法兰采用75×8mm角钢、竖向加强筋采用80×8mm扁钢和8号槽钢(间隔设置)、水平筋板采用80×8mm扁钢；周边设置φ18mm、间距200mm螺栓孔,通过φ16mm螺栓连接。焊接要求为水平筋板双面焊接，筋板与面板之间断焊，距离150-200mm、焊接长度40-50mm。

②模型安装：按照墩柱设计高度，对模型进行现场组拼；墩柱模型按半圆形方式组拼，采用汽车吊车一次起吊安装就位。墩柱模型组拼时，将事先焊接有牛腿的一节墩柱模型(按实施例1中第一步和第二步所述的方法焊接)置于顶部。

③模型固定：墩柱模型采取缆风固定，在模型上部拉设三处(模型周边均分布设)，设置角度45～60°,以保证模型稳定。

墩柱模型安装完成后，在墩柱一侧安装定制的安全爬梯作为操作人员上下通行通道。安全爬梯沿墩柱竖向搭设，采用φ10钢筋、每间距5m在墩柱上固定一道，以保证爬梯稳定性；同时爬梯四周挂设安全密目网，采用扎丝严实绑扎在爬梯上，爬梯底部四脚采用10×10cm方木支垫，方木安放在实地上，以保证架体的稳定。

注意事项：必须在中部位置布设一道[8号槽钢作竖向加强筋，利于牛腿焊接；模型每处螺栓孔位置必须按照设计采用的螺栓进行连接，严禁漏连。

1.2系梁托架平台安装

按实施例1中第三步至第五步所述的方案安装系梁托架平台。

1.3系梁模型钢筋安装

托架平台安装完毕后，对高程、平面位置等进行检测，检查合格后进行下道工序施工。具体施工顺序为：横系梁底模安装→横系梁钢筋安装→横系梁侧模安装。系梁底模、侧模设计成大块钢模。底模安装完成后测量放样，进行系梁钢筋和侧模安装。

横系梁底模安装完成后，及时安装操作平台。托架平台设计时，已将分配梁[14b槽钢加长至4m，操作平台充分利用横系梁两侧的空余空间(每侧1.3m)设置；在平台槽钢上铺设厚12mm木板，槽钢端部竖向焊接长1.2m钢管，钢管中部、顶部横向焊接φ16钢筋，外侧挂设安全密目网。

施工注意事项：为了便于上一节墩柱模型的定位连接及系梁模型的倒用，在系梁模型上再增加一节长度1.0m或1.5m的墩柱模型。增加一节墩柱模型的长度需根据施工的上一节墩柱的长度确定，同时注意墩柱钢筋下料时也随之加长。

1.4墩身系梁砼浇筑

对模型垂直度、中线位置、墩柱模型加固、系梁平台加固等检验合格后，进行下道工序混凝土施工。混凝土在拌和站集中拌制，罐车运至现场，吊车起吊入模。模型内挂设串筒，混凝土对称、水平分层浇筑，层厚控制50cm，采用插入式振捣器捣固。混凝土采用土工布覆盖洒水养生，模型拆除后缠裹塑料薄膜养生，养护时间不少于14天。

施工注意事项：为减小混凝土入模时产生的冲击荷载对托架平台的影响，系梁混凝土从两侧墩柱位置入模，并保证对称施工。

1.5模型拆除

待混凝土强度达到设计强度后进行模型拆除。模型拆除采取人工配合汽车吊车进行拆除，按照后支先拆、先支后拆的原则顺序进行，具体为横系梁侧模→横系梁底模及托架平台→墩柱模型。拆除后的系梁、墩柱模型就近倒用到该墩位上一节墩柱和上一道横系梁的施工。

施工注意事项：横系梁顶增加的一节墩柱模型保留不拆除，便于上一节墩柱模型的定位连接。

针对工期安排及经现场实施情况统计分析，本工法需要的劳动力按钢筋制安、模型托架安装、混凝土施工等工序划分，需要劳动力的配置为：现场负责人1名，技术员1名，实验员1名，安全员1名，吊车指挥员1名，钢筋工6名，模型工6名，混凝土工4名，合计人数21名。需要的设备主要有砼拌和设备1套，钢筋加工设备1套，25吨汽车吊车一台，12m³砼罐车2台，插入式振捣器3台(其中一台备用)。

本工法不仅为墩柱与横系梁同步快速施工提供了技术支撑，而且创造了良好的经济效益，具体分析情况如下：

(1)本工法与支架法相比，从材料的使用上分析，两种方法只是在横系梁平台的支撑上使用不同的方式，本工法采用牛腿、千斤顶加工字钢方式、支架法采用满堂架作方式，上部平台使用的材料槽钢均一样；从施工时间分析，支架法施工需要先安装墩柱模型，然后搭设支架安装系梁施工平台再施工系梁，但本工法能实现墩柱模型安装完成后立即进行系梁施工平台的搭设，经现场实施情况统计支架法施工循环周期为9天，对比后一个循环本工法较支架法减少施工时间2天。与支架法相比，本工法节约成本费用6.51万元，节约施工时间约30％。

(2)本工法与穿钢棒施工方法相比，从材料的使用上分析，两种方法只是在横系梁平台的支撑上使用不同的方式，本工法采用牛腿加千斤顶方式、穿钢棒法采用钢棒加千斤顶方式，上部平台使用的型钢材料均一样(工字钢、槽钢)；从施工时间分析，穿钢板施工需要先将墩柱施工完毕后，再穿设钢棒安装系梁施工平台再施工系梁，即墩柱与系梁分两道工序组织施工，但本工法能实现同步施工，减少一道横系梁循环施工周期，经现场实施情况统计，本工法施工循环周期(含砼养生期)为7天，穿钢棒施工循环周期为11天，对比后一个循环本工法较钢棒法减少施工时间4天。与穿钢棒法相比，本工法节约成本费用9.29万元，节约施工时间约50％。

(3)本工法与抱箍施工方法相比，从材料的使用上分析，两种方法只是在横系梁平台的支撑上使用不同的方式，本工法采用牛腿加千斤顶方式、抱箍法采用抱箍加千斤顶方式，上部平台使用的型钢材料均一样(工字钢、槽钢)；从施工时间分析，抱箍施工需要先将墩柱施工完毕后，再安装抱箍安装系梁施工平台再施工系梁，即墩柱与系梁分两道工序组织施工，但本工法能实现同步施工，减少一道横系梁循环施工周期，经现场实施情况统计，本工法施工循环周期(含砼养生期)为7天，抱箍施工循环周期为11天，对比后一个循环本工法较抱箍法减少施工时间4天。与抱箍法相比，本工法节约成本费用11.25万元，节约施工时间约50％。上述成本费用具体分析见表1。

表1成本费用比较表

注：1.以上费用计算根据试验例1所在地材料价格计算，上表不含工期节约的成本费用。

2.上表投入套数根据试验例1工期安排计算。

Claims (4)

1.一种用于桥墩与横系梁同步施工的牛腿托架平台，包括墩柱模型、牛腿、横系梁托架平台，所述墩柱模型每节由两个半圆形钢模前后拼装而成，所述横系梁托架平台包括千斤顶、工字钢、拉杆、分配梁，其特征在于：

在墩柱模型（1）上部两侧半圆形钢模中间位置的等高处分别焊接牛腿（2），千斤顶（3）安装在牛腿（2）上，工字钢（4）沿水平方向放置于千斤顶（3）上，

采用拉杆（5）将墩柱模型（1）两侧的工字钢（4）连接在一起并紧固在墩柱模型（1）上，

分配梁（6）等间距放置于工字钢（4）之间；

所述牛腿（2）由第一槽钢（7）和第二槽钢（8）组焊成“口”字型，第一槽钢（7）和第二槽钢（8）顶部焊接钢板（9），

其中第一槽钢（7）和第二槽钢（8）一长一短；

所述第一槽钢（7）和第二槽钢（8）的长度比为4~7:2。

2.一种如权利要求1所述用于桥墩与横系梁同步施工的牛腿托架平台的搭建方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步是牛腿（2）设计：牛腿（2）由第一槽钢（7）和第二槽钢（8）组焊成“口”字型，第一槽钢（7）和第二槽钢（8）顶部焊接钢板（9），其中第一槽钢（7）和第二槽钢（8）一长一短，焊缝间满焊；所述第一槽钢（7）和第二槽钢（8）的长度比为4~7:2；

第二步是牛腿（2）与墩柱模型（1）连接：在墩柱模型（1）上部两侧半圆形钢模中间位置的等高处分别焊接牛腿（2），与牛腿（2）相连的一节墩柱模型（1）的竖向肋与面板焊缝满焊处理；

第三步是千斤顶（3）的安装：将焊接有牛腿（2）的墩柱模型（1）安装就位后，再将千斤顶（3）安放在牛腿（2）上，并调节千斤顶（3）使螺旋杆顶部高程满足设计要求；

第四步是工字钢（4）的安装与加固：将工字钢（4）沿水平方向安放在千斤顶（3）上，采用拉杆（5）将墩柱模型（1）两侧的工字钢（4）连接在一起并紧固在墩柱模型（1）上；

第五步是分配梁（6）的安装：将分配梁（6）等间距放置于工字钢（4）之间。

3.根据权利要求2所述的用于桥墩与横系梁同步施工的牛腿托架平台的搭建方法，其特征在于：所述第四步中在距工字钢（4）两端3~5m位置分别设置拉杆（5）。

4.根据权利要求2所述的用于桥墩与横系梁同步施工的牛腿托架平台的搭建方法，其特征在于：所述第五步中分配梁（6）为槽钢，所述等间距为40~50cm。