CN104631343B - 自走行菱形销结桁架式挂篮结构及挂篮走行和施工方法 - Google Patents

自走行菱形销结桁架式挂篮结构及挂篮走行和施工方法 Download PDF

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Abstract

一种自走行菱形销结桁架式挂篮结构及挂篮走行和施工方法,挂篮主要由主桁系统、横向连接系统、内模系统、外模系统、底模平台系统、吊挂系统、锚固系统和走行系统组成。主桁架系统由两片主桁及横向平联组成,单片主桁由下弦杆、上弦杆、斜杆和立柱构成,由单孔销栓通过节点箱将各杆件连接成一体。两片主桁之间通过可调节间距的横向平联连接而成。主桁架下弦杆后方连接后锚固系统。走行系统包括位于主桁下方的分段式轨道、反扣轮、滚轴和走行顶推千斤顶等装置。本发明安装快捷,在满足承重的基础上,可以根据不同箱梁截面形式调整主桁架间距及吊杆位置,形成最佳受力状态,通用性强,大大增加挂篮的周转率,节约项目成本,经济效益明显。

Description

自走行菱形销结桁架式挂篮结构及挂篮走行和施工方法
技术领域
本发明涉及一种可调主桁间距、侧模骑吊组合支撑、自走行菱形销结桁架式挂篮结构,属于大跨度预应力混凝土桥梁上部结构施工临时装置。
背景技术
挂篮是大跨度铁路和公路预应力混凝土桥梁采用悬臂浇筑方式完成梁体施工的一种重要设备。采用挂篮建造大跨度预应力混凝土桥梁时,直接从墩顶悬臂伸出,逐段向跨径方向延伸施工。这种施工方法不受桥墩高、河水深等桥下环境因素影响,可以在不中断交通、不中断航运的情况下,完成桥梁的施工建设。这种浇筑施工工艺不仅简化了大跨度桥梁的施工难度,而且可大大节省搭设满堂支架等施工临时设施的工期和费用,在大跨度预应力混凝土桥梁施工过程中普遍采用。
菱形挂篮具有外形美观、结构简单、杆件受力明确且计算简便等优点。目前,国内菱形挂篮种类虽不少,但存在构件没有标准化、适应性和通用性不强、周转性能较差等缺点。在一座桥梁上使用的施工挂篮系统,到了另一座桥梁上又不得不进行大量的改造,这不仅造成了大量的材料和资金上的浪费,同时还浪费了大量的时间和人力,耽误了工期。造成这一问题的主要原因是,一是目前挂篮的设计针对性强,是对某一特定工程的量身定做。挂篮的主桁间距、截面尺寸;模板的高度及形状;吊杆的位置等结构设计参数没有考虑标准化和通用性,可更换和可调节的能力差。二是挂篮系统本身受力复杂,要设计一种新型的挂篮需要多专业知识,施工单位对该工法总结不到位,施工单位临时设施的设计能力还比较弱。
菱形挂篮存在的问题严重的阻碍了企业,特别是一些大型国企的发展。在这种背景之下,很多有实力的企业开始了挂篮的重新设计。随着挂篮悬灌施工工艺的成熟,在挂篮设计方面,挂篮朝着轻便,自动化程度高,劳动强度低,降低材料成本、简化加工和操作工艺等方面发展,要求日益提高。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有挂篮设计与使用方面存在的不足之处,提供一种构造简单,拼装迅速、受力合理、机动能力强、通用性好、构件可更换的标准化菱形挂篮。
本发明涉及的技术方案是:一种自走行菱形销结桁架式挂篮结构,包括主桁系统、内模系统、外模系统、底模平台系统、吊挂系统、锚固系统和走行系统;
主桁系统:包括两片主桁,单片主桁由下弦杆、上弦杆、斜杆和立柱构成,各杆件通过单孔销栓及节点箱连接成一体;两片主桁之间通过可调节间距的横向平联连接而成;
内模系统:包括内导梁、承重吊架、滚动吊架、内膜劲性骨架和内模面板;其中,内模面板焊于内膜劲性骨架上,内膜劲性骨架搭接于内导梁上,内导梁安放在承重吊架和滚动吊架上。
外模系统:包括外导梁、外模骨架、外模牛腿和外模面板;外模面板焊接固定于外模骨架上,在外模骨架与外模牛腿连接处开一排螺栓孔,外模牛腿用螺栓与外模骨架连接,高度通过与不同位置螺栓孔配合调节,外模牛腿分别搭接在最外侧的底纵梁上;
底模平台系统:包括前下横梁、后下横梁、底纵梁及底模面板;上述部件相互之间采用焊接固定连接。
吊挂系统:包括吊杆和吊耳,两者采用螺栓连接;
锚固系统:梁体上预留孔道,利用精轧螺纹钢筋配以扁担梁进行锚固。
走行系统:包括反扣轮、滚轴和走行千斤顶;挂篮前移时,滚轴置于主桁前端,反扣轮置于主桁后端,走行千斤顶顶推主桁带动内、外导梁及底模平台前行,主桁后端则由反扣轮反压轨道工字钢滚动前进。
主桁架悬臂前三角的上、下弦杆采用等腰三角形结构。
前、后吊杆的下端均采用预制空心方形吊耳。
每片主桁架的前支座下设四个走行滚轴,并在前支座中间设置自锁式千斤顶。
所述的自走行菱形销结桁架式挂篮结构的挂篮走行和施工方法,包括以下几个步骤:
第一步,放松外模系统各个吊杆,调整外模牛腿位置,使外模牛腿挂放在底纵梁上;
第二步,放松内模系统各个吊杆,使内模面板挂放在内导梁上;
第三步,同步放松前下横梁上的前吊杆及后下横梁上的后吊杆;
第四步,放松后锚固钢筋,使反扣轮与分段式轨道梁上翼板完全接触;
第五步,前支座处自锁式千斤顶卸油,使前支座走行滚轴充分与分段式轨道梁接触;
第六步,走行千斤顶顶推前支座,带动整个挂篮前行;
第七步:不断延长分段式轨道梁的长度,采用垫梁调整坡度,然后采用压梁将分段式轨道梁锚固于已浇注梁体上;
第八步,挂篮走行到位,自锁式千斤顶将前支座顶起,后锚固钢筋张拉,将菱形挂篮锚固住,防止向前的倾覆;
第九步:根据立模标高,调整吊杆和承重吊架长度,利用内导梁、外导梁及下横梁支撑底纵梁和模板,使桥梁的内、外模标高符合设计要求,并保证模板不变形和漏浆;
第十步:在模板内浇注混凝土,待混凝土达到养护龄期和强度后,重复步骤一。
所述第十步混凝土浇筑时,挂篮外模导梁的前端由吊挂系统支撑,后端锚固于已浇筑梁体上;挂篮走行时,外模板前端依靠前吊点支撑,后端外侧依靠后吊点支撑,内侧依靠设置在外模模板上的外模牛腿支撑于底纵梁上。
本发明具有以下有益效果:
第一、主桁架前三角的上、下弦杆采用等腰三角形结构,可使主桁架中的拉杆和压杆受力均匀,压杆满足稳定性要求;
第二、吊耳采用套筒式设计,并布置顶紧螺栓固定,保证了吊耳可以调整到横梁的任何位置,从而使吊杆及上、下横梁均处于最佳受力状态,充分利用材料性能,保障施工安全;
第三、外模系统采用槽钢骨架焊接外模面板,并加设牛腿的方式,摒弃了传统设计的外模桁架,在保证外模刚度的同时达到节省造价,外模轻型化的要求。挂篮走行时,外模的一侧搁置在底模纵梁上,另一侧通过吊杆的悬挂系统支撑,受力简洁、走行方便。并且牛腿高度可调,满足了不同梁高浇注的要求,具有良好的通用性;
第四、主桁架通过横向平联连接而成,横向平联中间通过不同长度的连接板相连,形成钢桁架,并在靠近主桁架的一端设置调节段,从而保证可以根据不同的箱梁截面形式调整主桁间距,有效解决了挂篮在一定范围通用性的问题,实现某一挂篮在多个项目上的反复利用,达到节约成本的目的。
第五、前支座设置四个走行滚轴并设置自锁式千斤顶,既减少前支座和轨道摩擦方便走行,又满足浇筑状态下稳定性要求。
附图说明
图1挂篮纵向布置图;
图2挂篮横向布置图;
图3平联节段处大样图;
图4外模牛腿大样图;
图5连接板大样图;
图6为吊耳上半部分的主视图;
图7为吊耳上半部分的侧视图;
图8为吊耳下半部分的主视图;
图9为吊耳下半部分的侧视图;
图中的构件编号:
101斜拉杆、102下弦杆、103斜压杆、104上弦杆、105竖杆、106悬臂杆、107左节点箱、108下节点箱、109上节点箱、110右节点箱;
201左侧平联、202右侧平联、203中间可调长度连接平联;
301内模面板、302内导梁、303内模劲性骨架、304承重吊架;
401外模板、402外导梁、403外模牛腿、404外模劲性龙骨;
501底模模板、502底纵梁、503前下横梁、504后下横梁;
601吊杆垫梁、602吊杆、603吊耳;
701前支座、702自锁式千斤顶、703后支座、704反扣轮、705后锚固分配梁、706后锚固钢筋;
801轨道梁、802轨道压梁、803轨道垫梁、804走行千斤顶;
901前上横梁、902工作平台。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步的详细说明,以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明的技术方案。
在图1、2所示的混凝土浇筑状态中,本挂篮由主桁系统、横向平联连接系统、内模系统、外模系统、底模平台系统、吊挂系统、锚固系统和走行系统组成。每片主桁架一般布置于对应悬臂浇筑箱梁腹板位置,由节点箱将斜拉杆101、下弦杆102、斜压杆103、上弦杆104、竖杆105、悬臂杆106连接而成。每片主桁架结构截面尺寸相同,斜拉杆101、斜压杆103、上弦杆104、下弦杆105的横端面均采用箱形截面,各杆件两端侧面均设有单孔销栓孔;
主桁架上节点箱包括下节点箱108、左节点箱107、右节点箱110及上节点箱109;下节点箱108的下方设置前支座701,在左节点箱107处设置后锚固系统,后锚固分配梁705置于主桁架左节点箱107上方,后锚固钢筋706上端作用于分配梁,下端作用于轨道梁,其锚固位置随分配梁705前后调整的同时也可以左右调整;
两片主桁架由横向平联连接系统连接,中间的横向平联设置间距调整段203,悬挑出的平联桁架为挂篮侧模的走行提供了支撑点;右节点箱110上安放前上横梁901,前上横梁901上安装吊杆分配梁601及吊杆602;底模系统中前下横梁503通过吊杆602及吊耳603吊于前上横梁901上,底模系统中后下横梁504通过吊杆602及吊耳603吊挂于已浇梁体底板及横向平联上,前后横梁之间搭设底纵梁502;内模面板301、外模板401分别落于内导梁302上、外导梁402上;走行系统包括分段式轨道梁801、垫梁803及压梁802和走行千斤顶804。前支座701、后支座702直接落于轨道梁801上,轨道梁801下设置垫梁802,垫梁802搁置于找平后的已浇梁体;前支座701设计包含四个走行滚轴,在浇筑状态下前支座放置自锁式千斤顶702上;
主桁架间距调节装置如图1、图3所示,由左侧平联201,右侧平联202及带调节段的中间平联203组成。主桁架间距通过调节段使用不同长度的连接板来实现主桁架间距的调整,连接板的结构如图5所示;连接调整段203根据需要可设计一套或多套连接板,每套连接板根据主桁架间距确定安放连接位置,然后按照比例关系,精心设计不同的长度,使各连接板满足使用强度、稳定性等要求。调整段的连接板与左右平联通过高强螺栓连接,这样既可以保证连接强度,也可以使斜向连接板根据连接需要调整角度。
吊耳装置如图6、7、8、9所示,吊耳603分为上下两个部分,吊耳上半部分开有旋丝与吊杆连接。吊耳下半部分采用自行焊接的箱型截面,箱形截面尺寸与前、后下横梁截面尺寸对应,从而保证吊耳可以在前、后下横梁全长范围内随意移动。吊耳的侧板和底板开有螺栓孔道,当吊耳移动到适当位置时,拧紧螺栓固定吊耳在前后下横梁上位置。
挂篮走行和施工分十步:
第一步,放松外模各个吊杆602,调整外模牛腿403位置,使外模牛腿403挂放在底纵梁502上;
第二步,放松内模各个吊杆602,使内模面板301挂放在内导梁302上;
第三步, 同步放松前下横梁503上的吊杆602及后下横梁504上的吊杆602;
第四步,放松所述后锚固钢筋706,使反扣轮子704与轨道梁801上翼板完全接触;
第五步,前支座701处自锁式千斤顶702卸油,使前支座701走行滚轴充分与轨道梁801接触;
第六步,走行千斤顶804顶推前支座701,带动整个挂篮前行;
第七步:不断延长轨道梁801的长度,采用垫梁803调整坡度,然后采用轨道压梁802将轨道梁801锚固于已浇注梁体上;
第八步,挂篮走行到位,自锁式千斤顶702将前支座顶起,后锚固钢筋706张拉,将菱形挂篮锚固住,防止向前的倾覆;
第九步:根据立模标高,调整吊杆602和承重吊架长度,利用内导梁302、外导梁402及下横梁支撑底纵梁502和模板,使桥梁的内、外模标高符合设计要求,并保证模板不变形和漏浆。
第十步:在模板内浇注混凝土,待混凝土达到养护龄期和强度后,重复步骤一。

Claims (5)

1.一种自走行菱形销结桁架式挂篮结构,其特征在于:包括主桁系统、内模系统、外模系统、底模平台系统、吊挂系统、锚固系统和走行系统;
主桁系统:包括两片主桁,每片主桁包括斜拉杆、下弦杆、斜压杆、上弦杆、竖杆及悬臂杆;各杆件之间通过节点箱连接;两片主桁之间通过可调节间距的横向平联连接而成;
内模系统:包括内导梁、承重吊架、滚动吊架、内膜劲性骨架和内模面板;其中,内模面板焊于内膜劲性骨架上,内膜劲性骨架搭接于内导梁上,内导梁安放在承重吊架和滚动吊架上;
外模系统:包括外导梁、外模骨架、外模牛腿和外模面板;外模面板焊接固定于外模骨架上,在外模骨架与外模牛腿连接处开一排螺栓孔,外模牛腿用螺栓与外模骨架连接,高度通过与不同位置螺栓孔配合调节,外模牛腿分别搭接在最外侧的底纵梁上;
底模平台系统:包括前下横梁、后下横梁、底纵梁及底模面板;上述部件相互之间采用焊接固定连接;
吊挂系统:包括吊杆和吊耳,两者采用螺栓连接;
锚固系统:梁体上预留孔道,利用精轧螺纹钢筋配以扁担梁进行锚固;
走行系统:包括反扣轮、滚轴和走行千斤顶;挂篮前移时,滚轴置于主桁前端,反扣轮置于主桁后端,走行千斤顶顶推主桁带动内、外导梁及底模平台前行,主桁后端则由反扣轮反压轨道工字钢滚动前进;
主桁架悬臂前三角的上、下弦杆采用等腰三角形结构。
2.根据权利要求1所述的自走行菱形销结桁架式挂篮结构,其特征在于:前、后吊杆的下端均采用预制空心方形吊耳。
3.根据权利要求1所述的自走行菱形销结桁架式挂篮结构,其特征在于:每片主桁架的前支座下设四个走行滚轴,并在前支座中间设置自锁式千斤顶。
4.根据权利要求1~3中任一所述的自走行菱形销结桁架式挂篮结构的挂篮走行和施工方法,其特征在于包括以下几个步骤:
第一步,放松外模系统各个吊杆,调整外模牛腿位置,使外模牛腿挂放在底纵梁上;
第二步,放松内模系统各个吊杆,使内模面板挂放在内导梁上;
第三步,同步放松前下横梁上的前吊杆及后下横梁上的后吊杆;
第四步,放松后锚固钢筋,使反扣轮子与轨道梁上翼板完全接触;
第五步,前支座处自锁式千斤顶卸油,使前支座走行滚轴充分与轨道梁接触;
第六步,走行千斤顶顶推前支座,带动整个挂篮前行;
第七步:不断延长轨道梁的长度,采用垫梁调整坡度,然后采用压梁将轨道梁锚固于已浇注梁体上;
第八步,挂篮走行到位,自锁式千斤顶将前支座顶起,后锚固钢筋张拉,将菱形挂篮锚固住,防止向前倾覆;
第九步:根据立模标高,调整吊杆和承重吊架长度,利用内导梁、外导梁及下横梁支撑底纵梁和模板,使桥梁的内、外模标高符合设计要求,并保证模板不变形和漏浆;
第十步:在模板内浇注混凝土,待混凝土达到养护龄期和强度后,重复步骤一。
5.根据权利要求4所述的自走行菱形销结桁架式挂篮结构的挂篮走行和施工方法,其特征在于:所述第十步混凝土浇筑时,挂篮外模导梁的前端由吊挂系统支撑,后端锚固于已浇筑梁体上;挂篮走行时,外模板前端依靠前吊点支撑,后端外侧依靠后吊点支撑,内侧依靠设置在外模模板上的外模牛腿支撑于底纵梁上。
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