CN104328737A - 一种悬浇箱梁三角托架扣件连接施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种悬浇箱梁三角托架扣件连接施工方法，涉及桥梁建造技术领域，具体步骤为：(1)三角托架的制作，先在平台上按三角托架设计尺寸精确放样，再下料焊接拼装；(2)测量定位、放样，在墩身混凝土浇筑时对预埋件及拉杆孔预埋钢管进行精确定位、放样，采用焊接固定；(3)三角托架的制作及安装，横梁、斜撑由锚固端钢板与墩身锚固连接；(4)钢板扣件销和锚固拉杆安装。本发明利用钢板扣件销传递荷载，提高抗剪能力，杜绝了直接在预埋件上焊接和热切割而造成混凝土受热破裂、钢板变形的影响。

Description

一种悬浇箱梁三角托架扣件连接施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁建造技术领域，尤其涉及一种悬浇箱梁三角托架扣件连接施工方法。 

背景技术

预应力钢筋混凝土连续箱梁是桥梁常用的上部结构形式，多采用挂篮施工方法，如图1所示，墩顶部0#块件是挂篮拼装的作业平台，墩顶悬出部分的承重体系可采用三角托架结构形式。目前现有承重体系的抗剪能力较差，承重体系的托架直接在预埋件上焊接，施工过程中会造成混凝土受热破裂、钢板变形等影响，施工安全度低、施工质量不易控制。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种悬浇箱梁三角托架及扣件连接施工方法，以解决上述技术问题。 

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现： 

一种悬浇箱梁三角托架，其特征在于：包括桥墩，桥墩两侧对称设置三角托架，所述桥墩内设置有预埋件，所述三角托架通过预埋件固定安装在桥墩侧壁上，桥墩两侧对称的三角托架之间通过锚固系统连接，所述预埋件与三角托架之间通过钢板扣件销连接，桥墩同一侧的多个三角托架之间通过横向连接系连接成一个整体。 

所述三角托架由横梁和斜撑构成，斜撑下端固连三角架锚固端钢板；三角托架采用工字钢加工制作，其数量、用材规格、型号根据托架承担荷载大小通过受力验算确定。 

所述预埋件包括横梁预埋件和斜撑预埋件，所述横梁预埋件包括墩身预埋钢板、预埋钢板锚固件及拉杆孔预埋钢管，所述预埋钢板锚固件上设置有 四个预留孔，四个预留孔中间设置一个钢板销槽，所述拉杆孔预埋钢管两端分别与桥墩两侧对称的预埋钢板锚固件上设置的预留孔对应，所述斜撑预埋件与横梁预埋件结构相同。 

所述钢板扣件销设置在三角架锚固端钢板和预埋钢板锚固件中间的钢板销槽内，钢板扣件销采用钢板制作；三角托架安装时将钢板扣件销嵌入三角架锚固端钢板及预埋钢板锚固件的钢板销槽内，钢板销槽密合，承受上下剪切荷载。 

所述锚固系统采用四根精轧螺纹钢筋穿过拉杆孔预埋钢管、预埋钢板锚固件及三角架锚固端钢板，将桥墩与两侧对称的三角托架锚固成一个整体。 

所述横向连接系采用型钢材料在三角托架间交叉焊接形成框架结构。 

所述型钢材料主要采用角钢或槽钢。 

本发明三角架锚固端钢板和预埋钢板锚固件中间部位设计了钢板销槽，钢板销槽内放置钢板扣件销，钢板销槽和钢板扣件销尺寸一致，钢板销槽上下内壁和钢板扣件销上下面光滑平整，加工时采用火焰切割机切割成型后再用车床进行铣刨平整，以确保钢板扣件销嵌入钢板销槽内时与槽内壁接触紧密，受力均匀。 

施工工艺流程： 

施工准备→托架加工及试拼→设置墩身预埋件(预埋件精确定位、模板安装、砼浇筑、模板拆除、清理预埋钢板及孔道)→钢板扣件销安装→三角托架安装→锚固系统安装→横向连接系安装→底侧模板安装→托架预压检测→0#块件施工→拆除托架→墩身锚固点处理。 

一种悬浇箱梁三角托架扣件连接施工方法，其特征在于具体步骤为： 

(1)三角托架的制作 

在施工现场平整场地，制作托架加工平台，平台面宜用混凝土浇筑而成，顶面平整度控制在±10mm，长宽满足三角托架整体加工要求，先在平台上按三角托架设计尺寸精确放样，再下料焊接拼装； 

(2)测量定位、放样 

根据三角托架设计，在墩身混凝土浇筑时对预埋件及拉杆孔预埋钢管进行精确定位、放样，采用焊接固定；预埋件包括墩身预埋钢板、预埋钢板锚 固件，墩身预埋钢板承受横梁、斜撑传递的剪力；墩身预埋钢板与预埋钢板锚固件焊成整体，预埋钢板锚固件采用厚10mm×600mm钢板，预埋钢板锚固件表面凹入墩身侧面30mm，三角托架拆除后用混凝土封堵，封堵混凝土配合比同墩身混凝土配合比； 

(3)三角托架的制作及安装 

三角托架材料均采用普通型号工字钢、钢板制作，为减少横梁受力产生的最大弯矩，横梁悬出，悬出长度不超过横梁总长的三分之一，并经验算确定；斜撑与墩身角度a控制在30°至45°之间，斜撑与横梁连接端采用焊接连接，横梁、斜撑由锚固端钢板与墩身锚固连接； 

(4)钢板扣件销和锚固拉杆安装 

墩身预埋钢板和三角托架锚固端钢板中间部位设计了钢板销槽，钢板销槽内放置钢板扣件销，钢板销槽和钢板扣件销尺寸一致，槽孔上下内壁和钢板扣件销上下面光滑平整，加工时采用火焰切割机切割成型后再用车床进行铣刨平整，以确保钢板扣件销嵌入预留槽内时与槽内壁接触紧密，受力均匀； 

墩身预埋钢板、三角托架锚固端钢板厚度为16mm至40mm，以保证钢板有足够的刚度，受力均匀，钢板扣件销厚度不小于墩身预埋钢板和三角托架锚固端钢板厚度之和； 

三角支架锚固端钢板与墩身预埋钢板尺寸、预留孔等吻合，采用直径32mm精轧螺纹钢筋将三角托架与墩身锚固连接成一个整体，锚固时螺帽应用加力杆拧紧。 

本发明的有益效果是： 

利用钢板扣件销传递荷载，提高抗剪能力，杜绝了直接在预埋件上焊接和热切割而造成混凝土受热破裂、钢板变形的影响。 

1、整体结构受力明确，对于不同结构断面尺寸和负荷大小，可适用简单力学理论进行结构分析和计算。 

2、利用墩柱混凝土抗压，型钢材料受拉、抗剪的特性，发挥了材料的性能。利用钢板扣件销传递荷载，提高抗剪能力，杜绝了直接在预埋件上焊接和热切割而造成混凝土受热破裂、钢板变形的影响。采用锚固设计，设备在专门作业场加工精度高，安装拆除方便快捷。 

3、构件为刚性连接，构件自身刚度大，整体受力后非弹性变形小，投入使用前预压检测实验工作量小，安全性高，易于控制。 

附图说明

图1为三角托架及桥梁的纵断面图； 

图2为三角托架及桥梁的横断面图； 

图3为横梁预埋件的主视图； 

图4为横梁预埋件的左视图； 

图5为斜撑预埋件的主视图； 

图6为斜撑预埋件的左视图； 

图7为三角托架的受力简图。 

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。 

如图1、图2所示，一种悬浇箱梁三角托架，包括桥墩1，桥墩1两侧对称设置三角托架4，桥墩1内设置有预埋件3，三角托架4通过预埋件3固定安装在桥墩1侧壁上，桥墩1两侧对称的三角托架4之间通过锚固系统2连接，预埋件3与三角托架4之间通过钢板扣件销连接，桥墩1同一侧的多个三角托架4之间通过横向连接系5连接成一个整体，三角托架4由横梁41和斜撑42构成，斜撑42下端固连三角架锚固端钢板43。 

如图3、图4所示，一种横梁预埋件扣件连接结构，包括墩身预埋钢板31、预埋钢板锚固件32，墩身预埋钢板31与预埋钢板锚固件32焊接在一起，预埋钢板锚固件32上开设有四个预留孔36，四个预留孔36中间设置一个钢板销槽35； 

还包括横梁42和焊接在横梁42端部的三角托架横梁端钢板43，所述三角 托架横梁端钢板43上开设有与预埋钢板锚固件32对应的四个预留孔36和一个钢板销槽35，三角托架横梁端钢板43和预埋钢板锚固件32的钢板销槽35内镶入钢板扣件销34，三角托架横梁端钢板43和预埋钢板锚固件32的预留孔36内穿过精轧螺纹钢筋，钢筋的端部通过螺帽旋紧。 

所述墩身预埋钢板共设置八根，每根长度均大于60cm，厚度为10mm。 

如图5、图6所示，一种斜撑预埋件扣件连接结构，包括墩身预埋钢板31、预埋钢板锚固件32，墩身预埋钢板31与预埋钢板锚固件32焊接在一起，预埋钢板锚固件32上开设有四个预留孔36，四个预留孔36中间设置一个钢板销槽35； 

还包括斜撑41和焊接在斜撑41端部的三角托架斜撑端钢板44，所述三角托架横梁端钢板43上开设有与预埋钢板锚固件32对应的四个预留孔36和一个钢板销槽35，三角托架斜撑端钢板44和预埋钢板锚固件32的钢板销槽35内镶入钢板扣件销34，三角托架斜撑端钢板44和预埋钢板锚固件32的预留孔36内穿过精轧螺纹钢筋，钢筋的端部通过螺帽旋紧。 

所述墩身预埋钢板共设置六根，每根长度均大于60cm，厚度为10mm。 

六根墩身预埋钢板等分在钢板销槽35两侧，六根墩身预埋钢板相互平行，并且相邻两根之间留有间隙，混凝土可填充进去。 

体系受力验算： 

(1)三角托架横梁、斜撑承载能力验算，如图7所示。 

根据三角托架横梁上0#块设备及实体荷载计算出三角托架与墩柱锚固端的反力FAX、FAZ、FBX、FBZ，横梁、斜撑承受的弯矩M，根据公式σ＝k(M/W+N/A)<f验算横梁、斜撑钢材的抗拉、抗压、抗弯强度。式中：k—安全系数；M—横梁、斜撑承受的弯矩；W—横梁、斜撑材料的截面抵抗矩；N—横梁、斜撑承受的内力，由锚固端反力计算得出；A—横梁、斜撑材料的截面积；f—钢材的抗拉、抗压、抗弯强度容许值。 

(2)钢板预留槽、扣件销受力验算 

根据公式σ＝kFAZ(FBZ)/A<f验算钢板预留槽、扣件销钢材抗压强度。式中：k—安全系数；FAZ、FBZ—三角托架与墩柱锚固端的反力；A—钢板预留槽或钢板扣件销承压面面积；σ—钢板预留槽、销抗压强度；f—钢材的抗 压强度容许值。 

预埋钢板锚固件受力验算 

根据公式V＝μAsfsv/k验算预埋件剪切荷载V能否满足设计剪切荷载，预埋件埋入混凝土长度不得少于60cm，预埋件一般采用钢板或钢筋。式中：k—安全系数；V—作用于预埋件的剪切荷载，设计剪切荷载等于FAZ、FBZ；μ—摩擦系数；As—预埋件截面积；fsv—钢材在砼中抗剪强度容许值。 

钢板尺寸及厚度的确定 

根据墩身混凝土承受的压力公式kP/A＝fcd确定钢板尺寸，钢板尺寸的大小必须满足横梁、斜撑、精轧螺纹锚固结构设计的需要。式中：k—安全系数；P—钢板承受压力,根据横梁锚固端、横梁与斜撑连接处的反力FAX、FBX计算；A—钢板尺寸面积；fcd—砼抗压强度容许值。 

根据结构布置形式计算钢板承受的最大弯矩M，根据公式确定钢板厚度，其厚度应满足预留槽、扣件销受力要求。式中：t—钢板厚度；k—安全系数；Mmax—钢板承受的最大弯矩；f—钢板抗弯强度容许值。 

施工工艺流程及操作要点 

1.施工工艺流程 

施工准备→托架加工及试拼→设置墩身预埋件(预埋件精确定位、模板安装、砼浇筑、模板拆除、清理预埋钢板及孔道)→钢板扣件销安装→三角托架安装→锚固系统安装→横向连接系安装→底侧模板安装→托架预压检测→0#块件施工→拆除托架→墩身锚固点处理。 

2.操作要点 

2.1施工准备 

熟悉设计文件，做好人员组织及材料、设备筹备。根据实施性施工组织设计要求组织对施工人员进行技术交底，掌握各施工工序操作要点。 

在施工现场平整场地，制作托架加工平台，平台面宜用混凝土浇筑而成，顶面平整度控制在±10mm，长宽满足三角托架整体加工要求，先在平台上按托架设计尺寸精确放样，再下料焊接拼装； 

2.2测量定位、放样 

根据三角托架设计，在墩身混凝土浇筑时对预埋件及拉杆孔预埋钢管进 行精确定位、放样，采用焊接固定。 

2.3三角托架的制作及安装 

(1)三角托架 

三角托架材料均采用普通型号工字钢、钢板制作。为减少横梁受力产生的最大弯矩，横梁可悬出，悬出长度不宜超过横梁总长的三分之一，并经验算确定。斜撑与墩身角度a一般控制在30°至45°之间。斜撑与横梁连接端采用焊接连接，横梁、斜撑由锚固端钢板与墩身锚固连接。三角托架一般在加工场加工成型后现场拼装，以满足精度要求。 

(2)墩身预埋件设置 

预埋件包括墩身预埋钢板、预埋钢板锚固件和预留孔钢管三部分，墩身预埋钢板承受横梁、斜撑传递的剪力。墩身预埋钢板与预埋钢板锚固件焊成整体，预埋钢板锚固件采用厚10mm×600mm钢板，预埋钢板锚固件表面凹入墩身侧面30mm，三角托架拆除后用混凝土封堵，封堵混凝土配合比同墩身混凝土配合比，以保证墩身整体颜色一致，外形美观。 

预埋钢板锚固件四角预留4个直径50mm钢板预留孔，每两块墩身两侧对应设置，两侧对应预埋钢板锚固件的钢板预留孔之间用直径48mm钢管连接作为锚固精轧螺纹钢筋的预留孔，为防止施工时位置移动，钢管与钢板预留孔四周焊接。预埋件预埋应在墩柱模板校准后进行，浇筑混凝土前，钢管应固定，封堵钢管端口，防止浇筑混凝土时钢管受到扰动变形及混凝土进入。 

(3)扣件和锚固拉杆安装 

墩身预埋钢板和三角托架锚固端钢板中间部位设计了预留扣件槽，槽孔内放置钢板扣件销，预留槽和钢板扣件销尺寸一致，槽孔上下内壁和钢板扣件销上下面光滑平整，加工时采用火焰切割机切割成型后再用车床进行铣刨平整，以确保钢板扣件销嵌入预留槽内时与槽内壁接触紧密，受力均匀。 

墩身预埋钢板、托架锚固端钢板厚度一般16mm至40mm，以保证钢板有足够的刚度，受力均匀。钢板扣件销厚度不小于墩身预埋钢板和托架锚固端钢板厚度之和。 

三角支架锚固端钢板与墩身预埋钢板尺寸、预留孔等吻合，采用直径32mm精轧螺纹将三角托架与墩身锚固连接成一个整体，锚固时螺帽应用加力杆拧 紧。 

(4)安装注意事项 

1)将精轧螺纹钢筋穿入墩身，放置横梁锚固端钢板扣件销，使钢板扣件销上下面成剪切状压紧，拧紧精轧螺纹螺帽。 

2)为使上下钢板扣件销同时受力，三角托架斜撑锚固端钢板与斜撑可先不焊接，将其与钢板扣件销、预埋钢板三者压紧锚固，在横梁锚固端与墩身锚固后再现场进行焊接。同样的方法将其他三角托架安装就位。 

3)施工完成拆除托架后，应及时对墩身预埋钢板位置处表面进行修复处理，使墩身外表美观。 

2.4根据设计，用型钢将几组三角架横向连接，形成一个整体。在三角托架上铺设底侧模板，利用调平锲块调整底模板至设计高度。 

2.5预压检测 

三角托架安装后，组织设计和现场施工技术人员进行检查，确认是否符合设计、制作及安装要求。 

在铺设的底模板上加载预压，加载采用砂袋堆码，重量为荷载的1.2倍。 

在底模板、托架的中轴线及底板边设置控制点，控制点采用直径8mm长度20mm钢筋制作，将其焊接在控制点上，堆载时做好保护。 

预压分空载、50％荷载、100％荷载三级荷载重量检测其变形量，满载后检测72小时变形量，检测时段为每间隔12小时。预压过程中认真观察扣件钢板销与承接件钢板咬合情况。 

整理检测数据，验算变形量，确定是否满足设计和施工要求。 

2.60#块施工 

三角托架预压完成，拆除预压荷载，校核模板轴线、尺寸、高程等技术数据，涂脱模剂，安装钢筋，浇筑混凝土。 

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明 要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 

Claims (1)

1.一种悬浇箱梁三角托架扣件连接施工方法，其特征在于具体步骤为：

(1)三角托架的制作

在施工现场平整场地，制作托架加工平台，平台面宜用混凝土浇筑而成，顶面平整度控制在±10mm，长宽满足三角托架整体加工要求，先在平台上按三角托架设计尺寸精确放样，再下料焊接拼装；

(2)测量定位、放样

根据三角托架设计，在墩身混凝土浇筑时对预埋件及拉杆孔预埋钢管进行精确定位、放样，采用焊接固定；预埋件包括墩身预埋钢板、预埋钢板锚固件，墩身预埋钢板承受横梁、斜撑传递的剪力；墩身预埋钢板与预埋钢板锚固件焊成整体，预埋钢板锚固件采用厚10mm×600mm钢板，预埋钢板锚固件表面凹入墩身侧面30mm，三角托架拆除后用混凝土封堵，封堵混凝土配合比同墩身混凝土配合比；

(3)三角托架的制作及安装

三角托架材料均采用普通型号工字钢、钢板制作，为减少横梁受力产生的最大弯矩，横梁悬出，悬出长度不超过横梁总长的三分之一，并经验算确定；斜撑与墩身角度a控制在30°至45°之间，斜撑与横梁连接端采用焊接连接，横梁、斜撑由锚固端钢板与墩身锚固连接；

(4)钢板扣件销和锚固拉杆安装

墩身预埋钢板和三角托架锚固端钢板中间部位设计了钢板销槽，钢板销槽内放置钢板扣件销，钢板销槽和钢板扣件销尺寸一致，槽孔上下内壁和钢板扣件销上下面光滑平整，加工时采用火焰切割机切割成型后再用车床进行铣刨平整，以确保钢板扣件销嵌入预留槽内时与槽内壁接触紧密，受力均匀；

墩身预埋钢板、三角托架锚固端钢板厚度为16mm至40mm，以保证钢板有足够的刚度，受力均匀，钢板扣件销厚度不小于墩身预埋钢板和三角托架锚固端钢板厚度之和；

三角支架锚固端钢板与墩身预埋钢板尺寸、预留孔等吻合，采用直径32mm精轧螺纹钢筋将三角托架与墩身锚固连接成一个整体，锚固时螺帽应用加力杆拧紧。