CN105421251B - 板梁顶升支撑机构、板梁顶升支撑工装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种板梁顶升支撑机构和板梁顶升支撑工装，其中板梁顶升支撑机构包括螺纹钢筋副、螺栓副，以及于盖梁两侧相对设置的牛腿和角钢，角钢通过穿过盖梁的螺纹钢筋副固定于盖梁侧面后，通过所述螺栓副与牛腿连接固定；置于牛腿上的千斤顶顶升板梁时，板梁的荷载依次通过牛腿、角钢和螺纹钢筋副传递至盖梁上。与现有技术相比，本发明在施工中对人员、技术的要求低，因同类构件可以互换进一步降低了施工材料成本，使用方便；此外牛腿、角钢、连接幅及千斤顶的总重量相对于板梁自重来说可以忽略，因此顶升中盖梁承受的荷载与结构在恒载状态下通过桥梁支座传递的荷载差别不大；再者盖梁并不会因传力路径变化而发生破坏。

Description

板梁顶升支撑机构、板梁顶升支撑工装

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，尤其是涉及一种板梁顶升支撑机构和板梁顶升支撑工装。

背景技术

截止2014年底，我国已建成超过五十万座公路桥梁，这其中半数以上为跨径30m以内的简支空心板梁桥。与之配套的，同样规模的桥梁支座也被安置在这些空心板结构上。但是由于空心板梁桥所用板式橡胶支座的使用寿命通常不足15年，远低于桥梁100年的设计使用寿命，因此空心板梁桥在其服役期内需进行多次支座更换作业。

更换支座时，可以逐片将空心板梁吊起再逐个更换支座；也可以将整幅桥面统一顶升再统一更换支座。由于逐片更换支座施工需要破坏空心板间的铰缝和桥面铺装，会大幅增加工期和工程费用，因此目前均倾向于整幅桥面统一顶升施工。目前用于桥梁整幅顶升施工的方法包括：支架顶升法、桥面钢导梁法、钢扁担梁法、扁型千斤顶法、钢蝴蝶梁法、钢套箍法、气囊顶升法等。

支架顶升法先在梁下搭设支架，再通过设置在支架顶端的千斤顶将梁体顶升起来。这种方法技术简单，但搭设顶升支架费工费时，且不适合于梁底基础软弱、跨河、跨谷等地质条件。因此这种方法多用于大跨度桥梁的顶升作业，而不适用于小跨简支空心板梁的批量顶升作用。

桥面钢导梁法、钢扁担梁法和钢蝴蝶梁法都是通过专用的顶升机械将桥梁恒载传递到相邻桥跨上从而实现梁体顶升的技术。这种技术存在设备昂贵、台班费用高、施工安装难度大等缺点。且这些设备的顶升吨位有限，难以应用于那些桥宽较大的桥梁。

扁形千斤顶与气囊顶升法是将特制的千斤顶或气囊塞到梁体与桥墩间的空隙从而实现梁体顶升的技术。采用这种方法要求桥梁结构满足必要的条件，但在大多数空心板梁上却找不到可以塞入扁形千斤顶或气囊的空隙。

除了以上方法，还有一种类似于支架顶升法的技术是在桥墩上设置钢箍和牛腿替代支架用于支撑千斤顶的顶升方法。但是由于桥墩形状差异大，钢箍的加工难度较高、可重复利用的机会少、施工投入也相对较大。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种板梁顶升支撑机构和板梁顶升支撑工装。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种板梁顶升支撑机构，包括螺纹钢筋副、螺栓副，以及于盖梁两侧相对设置的牛腿和角钢，角钢通过穿过盖梁的螺纹钢筋副固定于盖梁侧面后，通过所述螺栓副与牛腿连接固定；

置于牛腿上的千斤顶顶升板梁时，板梁的荷载依次通过牛腿、角钢和螺纹钢筋副传递至盖梁上。

所述牛腿为工字形截面构件，包括水平设置的上翼板和下翼板，以及竖直设于上翼板和下翼板之间中部位置的腹板。

所述牛腿还包括用于防止腹板受压屈曲的两块牛腿加劲肋，两块牛腿加劲肋分别固定于腹板两侧，且牛腿加劲肋的上下两端分别与上翼板和下翼板连接。

所述上翼板、下翼板、腹板和牛腿加劲肋均由Q345D结构钢制成，且四者之间的连接方式为融透对接焊方式。

所述上翼板、下翼板和腹板均由Q345D结构钢支撑，且三者之间的连接方式为融透对接焊方式。

所述腹板端部设有用于挂绳施工的圆孔，且根部设有用于螺栓副穿设的螺栓孔。

所述角钢由Q345B结构钢或Q345C结构钢制成。

一种板梁顶升支撑工装，该板梁顶升支撑工装由至少八个如权利要求1至7中任一条所述的板梁顶升支撑机构组成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)使用方便，且由于牛腿和角钢于盖梁两侧相对设置，因此盖梁承受的荷载与结构荷载作用下通过桥梁支座传递的荷载无异，由于传递的荷载大小和方向基本不变，因此盖梁并不会因传力路径变化而发生破坏。

2)便于人工运输安装，适用于大型机械或车辆难以进入的复杂地形：所有构件的重量均可控制在25kg以下，且所有构件的形状均便于抓握或设置了拱穿过绳索的施工孔，从而便利了施工人员的运输与安装；由于荷载是分散到多个结构上的，每个支撑结构需用撑到的荷载效应相对较小，因此支撑结构就可以做成小型构件，从而降低了施工对载运工具及吊装设备的要求，可以直接籍由人力进行搬运和安装。

3)生产原料充足，制作工艺简单：所有原料均为现阶段土木工程中最常用到的材料，产量大，价格相对较低，牛腿结构的焊接可以采用工厂施工及超声波探伤的方式提高质量。

4)便于标准化生产、配件可互换：在一套板梁顶升支撑工装中需要最少用到8组此类顶升支撑结构，由于所有结构的规格都相同，因此构件可以互换，从而提高了构件的利用率。

附图说明

图1为本发明板梁顶升支撑机构工作状态下的结构示意图；

图2为牛腿的正视结构示意图；

图3为牛腿的侧视结构示意图；

图4为角钢的结构示意图；

图5为上翼板的示意图；

图6为下翼板的示意图；

图7为腹板的示意图；

图8为牛腿加劲肋的示意图；

图9为本发明板梁顶升支撑工装工作状态下的结构示意图；

其中：1、板梁，2、支撑机构，3、盖梁，4、桥墩，5、千斤顶，21、牛腿，22、角钢，23、螺栓副，24、螺纹钢筋副，211、上翼板，212、下翼板，213、腹板，214、牛腿加劲肋。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种板梁顶升支撑机构，具体为通用型便携式小跨径简支板梁顶升支撑机构如图1所示，包括螺纹钢筋副24、螺栓副23，以及于盖梁3两侧相对设置的牛腿21和角钢22，角钢22通过穿过盖梁3的螺纹钢筋副24固定于盖梁侧面后，通过螺栓副23与牛腿21连接固定；本申请板梁顶升支撑机构使用时，通过在牛腿21上安装扁形千斤顶5支撑拟顶升的简支空心板梁1。扁形千斤顶5将简支空心板梁1上部结构荷载传递给牛腿结构，然后牛腿结构通过传剪力的方式将上部结构荷载通过牛腿21、角钢22和螺纹钢筋副24传递至盖梁3上，再由盖梁6传递至桥墩7。盖梁3的作用就是支撑上部结构，不过运营时是通过桥梁支座传递上部结构荷载，顶升过程中通过牛腿21传递上部结构荷载。由于传递的荷载大小和方向基本不变，因此盖梁3并不会因传力路径变化而发生破坏。螺纹钢筋副24具体为精轧螺纹钢筋副24，螺栓副23具体为高强螺栓副23。

其中的螺纹钢筋副24由精轧螺纹钢筋及其相配合的螺母、垫圈构成。螺栓副23由M20高强螺栓及其相配合的螺母、垫圈构成。顶升支撑机构所有部件的重量均控制在25kg以内。精轧螺纹钢筋采用PSB540制成，直径Φ18mm。精轧螺纹钢筋长度L＝W+2M+2S+200(单位：mm)，其中W为盖梁宽度，M为精轧螺纹钢筋配套螺母厚度，S为精轧螺纹钢筋配套垫圈厚度。螺栓副23采用10.9级M20的高强螺栓及其配套螺母及垫圈。高强螺栓的计算长度为70mm。

通过在盖梁3上恰当的位置(根据盖梁3内钢筋布置位置的空隙确定)钻直径 20mm孔，然后通过孔内穿过的精轧螺纹钢筋将牛腿固定在盖梁3上，从而达到将顶升千斤顶5承受的荷载通过牛腿21传递到盖梁3上去的目的。

如图2和图3所示，牛腿21为工字形截面构件，包括水平设置的上翼板211和下翼板212，以及竖直设于上翼板211和下翼板212之间中部位置的腹板213，这三块构件的布置方式从受力角度上最大限度的提高了材料的利用效率。上翼板211、下翼板212和腹板213的结构分别如图5至图7所示。牛腿21还包括用于防止腹板213受压屈曲的两块牛腿加劲肋214，两块牛腿加劲肋214分别固定于腹板213两侧，且牛腿加劲肋214的两端分别与上翼板211和下翼板212连接。

牛腿加劲肋214的结构如图8所示，牛腿21通过上翼板211、下翼板212及腹板213构成的截面共同分担扁形千斤顶5传过来的荷载。然后腹板213通过传剪力的方式将荷载通过螺栓副23传递到角钢22中，角钢22通过螺纹钢筋副24将荷载传递到盖梁3中，最后盖梁3将荷载传递到桥墩4中。

上翼板211、下翼板212、腹板213和牛腿加劲肋214均由Q345D结构钢制成，且四者之间的连接方式为融透对接焊方式。融透对接焊是一种常见的焊接方式，这样焊接后构件之间的连接是密实的，没有缺陷，且容易探伤。如果采用角焊缝连接，由于构件接触面没有完全融透，构件间存在缝隙，受力时结构容易破坏。

腹板213端部设有用于挂绳施工的圆孔，且根部设有用于螺栓副23穿设的螺栓孔。

角钢22由Q345B结构钢或Q345C结构钢制成。角钢的结构如图4所示，角钢两肢开有等间距的圆孔，分别用于螺纹钢筋副24和螺栓副23穿设。

Q345D是市面上较常用的钢材，其材料强度适用于目前的结构。且这种材料的可焊接性较好，所以在需要焊接的结构中选择了Q345D。角钢与其他结构间的连接不是焊接，而是螺栓机械连接，因此不需要考虑可焊性的因素，所以选择便宜一些的Q345B或Q345C。

本发明通过优化设计，缩小了牛腿结构各部分的尺寸，从而保证了单件结构重量不超过25kg，满足人力运输安装的要求。

一种板梁顶升支撑工装，该板梁顶升支撑工装由至少八个如权利要求1至8中任一条的板梁顶升支撑机构2组成，如图9所示，由于荷载是分散到多个结构上的，每个支撑结构需用撑到的荷载效应相对较小，因此支撑结构就可以做成小型构件，从而降低了施工对载运工具及吊装设备的要求，可以直接籍由人力进行搬运和安装。此外，本申请板梁顶升支撑工装适用于20m及以下跨径简支空心板梁的整体顶升作业，经优化后也可用于跨径30m简支空心板梁桥的顶升作业。

Claims (8)

1.一种板梁顶升支撑机构，其特征在于，包括螺纹钢筋副(24)、螺栓副(23)，以及于盖梁(3)两侧相对设置的牛腿(21)和角钢(22)，角钢(22)通过穿过盖梁(3)的螺纹钢筋副(24)固定于盖梁侧面后，通过所述螺栓副(23)与牛腿(21)连接固定；

置于牛腿(21)上的千斤顶(5)顶升板梁时，板梁的荷载依次通过牛腿(21)、角钢(22)和螺纹钢筋副(24)传递至盖梁(3)上。

2.根据权利要求1所述的一种板梁顶升支撑机构，其特征在于，所述牛腿(21)为工字形截面构件，包括水平设置的上翼板(211)和下翼板(212)，以及竖直设于上翼板(211)和下翼板(212)之间中部位置的腹板(213)。

3.根据权利要求2所述的一种板梁顶升支撑机构，其特征在于，所述牛腿(21)还包括用于防止腹板(213)受压屈曲的两块牛腿加劲肋(214)，两块牛腿加劲肋(214)分别固定于腹板(213)两侧，且牛腿加劲肋(214)的上下两端分别与上翼板(211)和下翼板(212)连接。

4.根据权利要求3所述的一种板梁顶升支撑机构，其特征在于，所述上翼板(211)、下翼板(212)、腹板(213)和牛腿加劲肋(214)均由Q345D结构钢制成。

5.根据权利要求2所述的一种板梁顶升支撑机构，其特征在于，所述上翼板(211)、下翼板(212)和腹板(213)均由Q345D结构钢制成。

6.根据权利要求2所述的一种板梁顶升支撑机构，其特征在于，所述腹板(213)端部设有用于挂绳施工的圆孔，且根部设有用于螺栓副(23)穿设的螺栓孔。

7.根据权利要求1所述的一种板梁顶升支撑机构，其特征在于，所述角钢(22)由Q345B结构钢或Q345C结构钢制成。

8.一种包含权利要求1-7中任一所述板梁顶升支撑机构的板梁顶升支撑工装，其特征在于，该板梁顶升支撑工装由至少八个板梁顶升支撑机构(2)组成。