CN105484157B - 预制装配桥梁盖梁定位装置及预制装配桥梁盖梁施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预制装配桥梁盖梁定位装置及预制装配桥梁盖梁施工方法，属于预制装配桥梁盖梁施工领域，其中的定位装置主要是由桁架、上定位格栅、下定位格栅、上定位螺栓和下定位螺栓等构成，并通过定位装置来确保每个立柱顶部预埋的多根锚固钢筋的安装位置准确且能够不受立柱浇筑的振动影响而得到精确定位，再结合相应的预制装配桥梁盖梁施工方法使得盖梁上预设的盖梁压浆孔道与每根锚固钢筋均能精确对应，受力合理，结构安全，从而实现预制装配桥梁盖梁的快速安装，这种定位装置及预制装配桥梁盖梁施工方法具有构造简单、操作方便、经济合理、装配精度高、节能减排等优点，并能体现工厂化、规范化、标准化施工，经济效益和社会效益显著。

Description

预制装配桥梁盖梁定位装置及预制装配桥梁盖梁施工方法

技术领域

本发明涉及一种预制装配桥梁盖梁施工领域，具体是指预制装配桥梁盖梁定位装置及预制装配桥梁盖梁施工方法。

背景技术

桥梁工程的预制装配式施工是当前正在研究的一个课题，特别是桥梁下部结构更迫切需要有大的突破。现有桥梁立柱及盖梁的建造仍主要以人工绑扎钢筋、现场浇筑混凝土为主，这种施工模式存在以下缺陷：需搭设大量支架和模板，安全风险大；现场作业需大量劳动力；施工效率低，施工周期长；对既有道路交通影响大，社会影响面大；粉尘、泥浆、噪声、灯光等环境因素干扰大，文明施工难以满足社会公众要求；粗放型的施工模式导致行业整体能耗高，浪费严重。因此，工厂化预制、现场快速装配是解决以上问题的有效措施，这就要求预制构件和现场装配达到比较高的精度，才能顺利施工和确保工程质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造简单、操作方便、经济合理、装配精度高的预制装配桥梁盖梁定位装置及预制装配桥梁盖梁施工方法。

本发明的技术问题通过以下技术方案实现：

一种预制装配桥梁盖梁定位装置，包括桩基、浇筑在桩基上的多个立柱和用于每个立柱浇筑成型的立柱模板，所述的每个立柱内均设有多根预埋的锚固钢筋，每根锚固钢筋的顶端均伸出立柱顶部外露，所述的每个立柱顶部均设有支承槽钢，该支承槽钢与每个立柱上的立柱模板顶部连接固定，在支承槽钢上设有跨越多个立柱安装的桁架，该桁架内正对每个立柱位置均设有上定位格栅和下定位格栅；所述的每根锚固钢筋顶端均伸入桁架内，并与所述桁架内的上定位格栅和下定位格栅作连接定位。

所述的桁架是由钢质工字钢和槽钢焊接而成的矩形状框架结构，所述的上定位格栅固定安装在正对每个立柱位置的桁架上部，下定位格栅固定安装在正对每个立柱位置的桁架下部。

所述的上定位格栅内设有多颗分别连接定位多根锚固钢筋的上定位螺栓，下定位格栅内设有多颗分别连接定位多根锚固钢筋的下定位螺栓。

所述的立柱模板顶部设有连接固定支承槽钢的立柱牛腿。

所述的多根锚固钢筋是以立柱中心为圆心并圆周均布预埋在立柱内，每根锚固钢筋伸出立柱顶部外露的顶端均设有锚固螺栓和垫片。

一种预制装配桥梁盖梁施工方法，其特征在于该施工方法包括如下步骤：

步骤一、制作、组装预制装配桥梁盖梁定位装置

①根据桩基、立柱和盖梁的设计图纸设计预制装配桥梁盖梁定位装置结构图纸；

②制作预制装配桥梁盖梁定位装置部件，包括桁架、上定位格栅、下定位格栅，并质量检测合格；

③预制装配桥梁盖梁定位装置部件运至施工现场组装，桁架上部通过上固定螺栓安装上定位格栅，在上定位格栅内设置多颗上定位螺栓，桁架下部通过下固定螺栓安装下定位格栅，在下定位格栅内设置多颗下定位螺栓，上定位格栅、下定位格栅、上定位螺栓、下定位螺栓在桁架上的安装位置准确，并检测组装质量合格；

步骤二、锚固钢筋定位和浇筑立柱混凝土

①浇筑桩基成型，清理桩基顶部混凝土，整理外露在桩基顶部的桩基钢筋，桩位检验合格；

②用于立柱浇筑的立柱钢筋与桩基钢筋连接，预埋锚固钢筋，桩基顶安装立柱模板；

③在立柱模板顶部安装立柱牛腿并吊入支承槽钢，该支承槽钢通过槽钢螺栓固定在立柱牛腿上；

④吊入整个预制装配桥梁盖梁定位装置，安放在支承槽钢上，并由桁架螺栓固定牢固；

⑤用上定位格栅的上定位螺栓、下定位格栅的下定位螺栓调节固定每个立柱上的每根锚固钢筋位置，要求位置准确，误差在规定范围之内；

⑥使用泵车泵送水泥混凝土浇筑立柱，并及时进行混凝土养生；

步骤三、撤除整个预制装配桥梁盖梁定位装置

①混凝土养生1天后，松开桁架螺栓，吊出整个预制装配桥梁盖梁定位装置，妥善堆放以备下次使用；

②松开槽钢螺栓，吊出支承槽钢，妥善堆放以备下次使用；

③拆除立柱模板，吊出立柱模板，妥善堆放以备下次使用；

④混凝土共养生一周，待混凝土强度达到设计强度的70%以上进行下步施工；

步骤四、吊入预制盖梁

①凿毛多根立柱顶面混凝土，并清洗干净；

②每根立柱顶面沿桥梁横向放置两块橡胶垫块，该两块橡胶垫块的放置位置为多个立柱中心连线对称并靠近锚固钢筋的内侧，橡胶垫块与立柱顶面用环氧树脂粘结牢固；

③起吊工厂预制经检验合格的盖梁，在盖梁上预设多个与锚固钢筋位置、数量均相对应的盖梁压浆孔道，将每个盖梁压浆孔道对准对应的每根锚固钢筋缓慢放下，直至盖梁稳妥放置在两块橡胶垫块上而每根锚固钢筋均穿入盖梁压浆孔道内、并使每根锚固钢筋的顶端均外露为止；

步骤五、压浆

①立柱上部与盖梁底面之间安装压浆模板，将外形呈筒形、竖直剖面呈“7”字形的密封橡胶条装入压浆模板内，“7”字形密封橡胶条顶面紧贴盖梁底面，再通过压浆模板外侧的抱箍抱紧压浆模板于立柱上部，压浆模板上需预留压浆嘴；

②用压浆泵接通压浆嘴向压浆模板内压入高压空气，检查压浆模板周围是否漏气，同时检查盖梁压浆孔道是否顺利通气，如有漏气需通过压浆模板外侧的抱箍重新调整压浆模板和密封橡胶条的位置，高压空气压入持续时间3～5分钟，以清除立柱顶和盖梁压浆孔道内的杂物；

③拌制钢筋连接用套筒灌浆料即锚固砂浆，并倒入压浆泵储浆桶，稠度符合标准；

④启动压浆泵压送锚固砂浆，压浆压力0.2～0.5MPa，压浆压力由小到大，直至浆液从盖梁压浆孔道顶部冒出，盖梁压浆孔道与锚固钢筋之间的空隙充满锚固砂浆为止；

⑤压浆结束后拆去压浆泵，抹去锚固钢筋顶部多余的锚固砂浆，锚固钢筋顶端的螺纹也需清理干净，再依次完成其它多根立柱与盖梁的锚固砂浆压浆；

⑥待锚固砂浆凝固一天后拆除压浆模板，养生一周，待强度达到设计强度的70%以上进行下步施工；

步骤六、旋紧锚固钢筋螺栓

①整平锚固钢筋与盖梁压浆孔道、盖梁接触处表面的凝固锚固砂浆和盖梁混凝土；

②将锚固螺栓和垫片装入锚固钢筋顶端并旋紧，使用测力器控制锚固螺栓的旋紧扭矩；

步骤七、浇筑垫石混凝土

①凿毛盖梁顶面混凝土，并清洗干净；

②盖梁上部支立垫石混凝土模板；

③使用泵车泵送混凝土浇筑垫石混凝土，待垫石混凝土凝固一天后拆除垫石混凝土模板，养生一周，垫石混凝土强度达到设计强度的70%以上进行下步施工；

步骤八、压浆效果质量检测

使用超声波检测仪或雷达检测锚固砂浆的压浆效果，要求锚固砂浆压浆密实无空洞。

所述的锚固钢筋由锚固砂浆粘结，锚固钢筋在锚固螺栓张紧力的作用下，粘结剪应力与盖梁压浆孔道孔壁之间的相对位移成正比，并符合如下计算公式：

公式一

式中

——截面处锚固砂浆粘结作用下锚固钢筋表面的粘结力，即锚固砂浆的剪切应力，；

——截面处锚固钢筋与盖梁压浆孔道孔壁之间的相对位移，；

——，其中为锚固砂浆的剪切刚度，；为盖梁混凝土的剪切刚度，；

——截面处锚固钢筋的拉应变；

——锚固钢筋直径，；

——锚固钢筋与盖梁压浆孔道之间的空隙宽度，一般为，；

——锚固钢筋锚固段长度，；

所述的锚固钢筋在截面处的拉力为，并由如下公式计算：

公式二

式中

——截面处锚固砂浆粘结作用下锚固钢筋表面的粘结力，即锚固砂浆的剪切应力，；

——锚固钢筋锚固段长度，；

——锚固钢筋直径，；

公式三

式中

——截面处锚固钢筋的拉应变；

——截面处锚固钢筋的拉力，；

——锚固钢筋直径，；

——锚固钢筋的弹性模量，；

公式四

联立公式一～公式三求解，得

式中

——截面处锚固砂浆粘结作用下锚固钢筋表面的粘结力，即锚固砂浆的剪切应力，；

——积分常数，锚固钢筋上锚固剪应力的分布为负指数函数；

——，其中为锚固砂浆的剪切刚度，；为盖梁混凝土的剪切刚度，；

——锚固钢筋的弹性模量，；

——锚固钢筋直径，；

在公式四中，

当，，说明锚固钢筋在处截面锚固砂浆表面的粘结力，即锚固砂浆的剪切应力小于或等于锚固砂浆的容许剪切强度，；

当，，为锚固砂浆的容许剪切应力，；

一般～,当时，

，

说明当锚固钢筋的长度与直径的比值时，锚固钢筋在处截面锚固砂浆粘结力很小，即锚固砂浆的剪切应力很小忽略不计；

公式五

由公式二和公式四，求得锚固螺栓处即处的锚固钢筋的锚固力最大，为

式中

——锚固螺栓处即处的锚固钢筋的锚固力，；

——截面处锚固砂浆粘结作用下锚固钢筋表面的粘结力，即锚固砂浆的剪切应力，；

——，其中为锚固砂浆的剪切刚度，；为盖梁混凝土的剪切刚度，；

——锚固钢筋的弹性模量，；

——锚固钢筋直径，；

——锚固钢筋锚固段长度，；

——锚固钢筋的容许拉力，；

——积分常数，锚固钢筋上锚固剪应力的分布为负指数函数；

在公式五中，当～,当时，

式中

——锚固螺栓处即处的锚固钢筋的锚固力，；

——锚固钢筋的容许拉力，；

——，其中为锚固砂浆的剪切刚度，；为盖梁混凝土的剪切刚度，；

——锚固钢筋的弹性模量，；

——锚固钢筋直径，；

公式六

紧固锚固钢筋的锚固螺栓扭矩为

式中，

——固紧锚固螺栓的扭矩，；

——锚固螺栓处即处的锚固钢筋的锚固力，；

——，其中为锚固砂浆的剪切刚度，；为盖梁混凝土的剪切刚度，；

——锚固钢筋的弹性模量，；

——锚固钢筋直径，；

——锚固螺栓的容许扭矩，。

所述的压浆模板为钢质圆筒形，内径与立柱外径相同，压浆模板外侧的上、下部各设有抱箍，所述的压浆模板顶面与盖梁底面接触处和圆筒形内侧均设置筒形的密封橡胶条，该密封橡胶条的竖直剖面呈“7”字形。

所述的橡胶垫块平面面积为6~10cm²、厚度4～5cm。

所述的盖梁为工厂预制成型的条形钢筋混凝土结构，该盖梁上与所述每个立柱上的多根锚固钢筋对应部位均设有预留竖直的盖梁压浆孔道，该盖梁压浆孔道的内径大于锚固钢筋的直径，所述的锚固钢筋顶端的垫片直径大于盖梁压浆孔道的内径。

与现有技术相比，本发明主要设计了一种应用于预制装配桥梁盖梁的定位装置，这种定位装置主要是由桁架、上定位格栅、下定位格栅、上定位螺栓和下定位螺栓等构成，并通过定位装置来确保每个立柱顶部预埋的多根锚固钢筋的安装位置准确且不受立柱浇筑的振动影响而得到精确定位，再结合相应的预制装配桥梁盖梁施工方法使得盖梁上预设的盖梁压浆孔道与每根锚固钢筋均能精确对应，受力合理，结构安全，从而实现预制装配桥梁盖梁的快速安装，这种预制装配桥梁盖梁定位装置及预制装配桥梁盖梁施工方法具有构造简单、操作方便、经济合理、装配精度高、节能减排等优点，并能体现工厂化、规范化、标准化施工，经济效益和社会效益显著。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中单个立柱剖视的结构示意图。

图3为图2的俯视图。

图4为上定位螺栓与锚固钢筋之间相连接的放大图。

图5为安装有压浆模板的立柱结构示意图。

图6为锚固钢筋的锚固力计算图式。

图7为桩基、立柱和盖梁形成稳定结构的示意图。

图8为图7的左视图。

具体实施方式

下面将按上述附图对本发明实施例再作详细说明。

如图1~图8所示，1.桩基、2.立柱、21.锚固钢筋、22.橡胶垫块、23.锚固螺栓、24.垫片、3.桁架、31.支承槽钢、32.槽钢螺栓、33.桁架螺栓、4.立柱模板、41.立柱牛腿、5.上定位格栅、51.上固定螺栓、52.上定位螺栓、6.下定位格栅、61.下固定螺栓、62.下定位螺栓、7.盖梁、71.盖梁压浆孔道、72.锚固砂浆、73.垫石混凝土、8.压浆模板、81.模板螺栓、82.抱箍、83.抱箍螺栓、84.密封橡胶条、85.压浆嘴。

预制装配桥梁盖梁定位装置及预制装配桥梁盖梁施工方法，如图1、图2所示，涉及一种预制装配桥梁盖梁施工领域；其中，预制装配桥梁盖梁定位装置主要是由桁架3、上定位格栅5、下定位格栅6、上定位螺栓52和下定位螺栓62等构成，预制装配桥梁盖梁定位装置安装在多个立柱2顶部，并用于辅助预制装配桥梁盖梁的快速安装。

首先，需要按照设定的施工位置浇筑桩基1，桩基是桥梁桥墩的基础，先由钻孔机械钻孔成圆形，在离桩基圆孔边缘一定距离内放置多根沿桩基中心辐射呈圆环状、即以桩基中心为圆心作圆周均布的桩基钢筋并灌注混凝土，桩基1顶部需预留一定长度的桩基钢筋以供立柱钢筋连接。

所述的每个桩基1上均浇筑立柱2进行连接，该立柱呈圆柱形，其外径小于桩基1外径，离立柱2圆形边缘一定距离内放置多根沿立柱中心辐射呈圆环状、即以立柱中心为圆心作圆周均布的立柱钢筋，多根立柱钢筋与桩基1顶部预留的多根桩基钢筋需数量、位置相同并相连接，桩基1顶面安装立柱模板4，再浇筑混凝土即可形成圆形立柱2；同时，离立柱钢筋内边缘一定距离内再预埋一定数量、规格的沿立柱中心辐射呈圆环状的多根锚固钢筋21，即多根锚固钢筋是以立柱中心为圆心作圆周均布，每根锚固钢筋21均为HRB500钢筋，直径为32～36 mm，预埋在立柱2内的长度为120～150cm，每根锚固钢筋21顶端均需伸出立柱2顶部外露，其外露长度与盖梁7的高度相匹配，多根锚固钢筋21顶端还需设置锚固螺栓23和垫片24，可用于方便锚固钢筋21顶端穿过预制装配桥梁盖梁上预设的盖梁压浆孔道71后进行连接；每根锚固钢筋21顶端的垫片24直径均大于盖梁压浆孔道71的内径，盖梁压浆孔道71的直径为6～7cm，锚固螺栓23的螺母旋紧后就能紧固盖梁7。

所述的立柱模板4为钢质圆筒形，其内径与立柱外径相同，立柱模板4顶部设有立柱牛腿41，可用于支承槽钢31的安装，通常是支承槽钢通过槽钢螺栓32连接固定在立柱牛腿41上，再通过支承槽钢31的支承以供桁架3安放。

所述的桁架3是由钢质工字钢和槽钢焊接而成的矩形状框架结构，先通过桁架螺栓33固定在支承槽钢31上，从而形成跨越多个立柱2的安装方式，桁架3尺寸制作精度较高，具有较大的刚度不易变形；同时，桁架3内正对每个立柱2位置均设有上定位格栅5和下定位格栅6，该上定位格栅5通过上固定螺栓51连接固定在桁架3上部，该下定位格栅6通过下固定螺栓61连接固定在桁架3下部。

所述的上定位格栅5、下定位格栅6内分别设置多颗如图3、图4所示的上定位螺栓52、下定位螺栓62，上、下定位螺栓的数量、位置均与外露在每个立柱2顶部的锚固钢筋21相等，并可用于调节和固定每根锚固钢筋21的安装位置，不受立柱水泥混凝土的浇筑振动影响，精确定位锚固钢筋21的位置，以使后期吊入预制装配桥梁盖梁时，能够使得每根锚固钢筋21的位置均与盖梁7上预留的盖梁压浆孔道71的位置精度一致。

根据上述预制装配桥梁盖梁定位装置的结构形式和安装方式，本发明再逐一详细描述与其相应结合的预制装配桥梁盖梁施工方法：

步骤一、制作、组装预制装配桥梁盖梁定位装置

①根据桩基1、立柱2和盖梁7的设计图纸设计预制装配桥梁盖梁定位装置结构图纸；

②制作预制装配桥梁盖梁定位装置部件，包括桁架3、上定位格栅5、下定位格栅6，并质量检测合格；

③预制装配桥梁盖梁定位装置部件运至施工现场组装，上定位格栅5、下定位格栅6、上定位螺栓52、下定位螺栓62在桁架3上的安装位置准确，形成完整的预制装配桥梁盖梁定位装置后，需检测组装质量合格；

步骤二、锚固钢筋定位和浇筑立柱混凝土

①浇筑桩基1成型，清理桩基顶部混凝土，整理外露在桩基1顶部的桩基钢筋，桩位检验合格；

②用于立柱2浇筑的立柱钢筋与桩基钢筋连接，预埋锚固钢筋21，桩基1顶安装立柱模板4；

③在立柱模板4顶部安装立柱牛腿41并吊入支承槽钢31，该支承槽钢通过槽钢螺栓32固定在立柱牛腿41上；

④吊入整个预制装配桥梁盖梁定位装置，安放在支承槽钢31上，并由桁架螺栓33固定牢固；

⑤用上定位格栅5的上定位螺栓52、下定位格栅6的下定位螺栓62调节固定每个立柱2上的每根锚固钢筋21位置，要求位置准确，误差在规定范围之内；

⑥使用泵车泵送水泥混凝土浇筑立柱2，并及时进行混凝土养生；

步骤三、撤除整个预制装配桥梁盖梁定位装置

①混凝土养生1天后，松开桁架螺栓33，吊出整个预制装配桥梁盖梁定位装置，妥善堆放以备下次使用；

②松开槽钢螺栓32，吊出支承槽钢31，妥善堆放以备下次使用；

③拆除立柱模板4，吊出立柱模板4，妥善堆放以备下次使用；

④混凝土共养生一周，待混凝土强度达到设计强度的70%以上进行下步施工；

步骤四、吊入预制盖梁

①凿毛多根立柱2顶面混凝土，并清洗干净；

②每根立柱顶面沿桥梁横向放置两块橡胶垫块22，该两块橡胶垫块的放置位置为多个立柱2中心连线对称并靠近锚固钢筋21的内侧，每块橡胶垫块22平面为6～10cm，即平面面积为6~10cm²，厚度4～5cm，每块橡胶垫块22与立柱2顶面均用环氧树脂粘结牢固；

③起吊经检验合格的盖梁7，该盖梁为条形钢筋混凝土结构，由工厂预制成型，可跨越设置在多个立柱2上，与多个立柱上的锚固钢筋21对应部位需预留竖直的盖梁压浆孔道71，即盖梁压浆孔道与锚固钢筋21的位置、数量均相对应，每个盖梁压浆孔道71的内径均比每根锚固钢筋21的直径大一定的数值，将每个盖梁压浆孔道71对准对应的每根锚固钢筋21缓慢放下，直至盖梁7稳妥放置在两块橡胶垫块22上而每根锚固钢筋21均穿入盖梁压浆孔道71内、并使每根锚固钢筋21的顶端均外露为止；

步骤五、压浆

①立柱2上部与盖梁7底面之间安装压浆模板8，该压浆模板如图5所示通过模板螺栓81连接而形成钢质圆筒形，其内径与立柱2外径相同，压浆模板8外侧上、下部各设抱箍82一个，并通过抱箍螺栓83调节而抱紧于立柱2上部；同时，压浆模板8顶面与盖梁7底面接触处和圆筒形内侧均设置筒形的密封橡胶条84，该筒形密封橡胶条的竖直剖面呈“7”字形，以使立柱2顶部与盖梁7底部之间形成一个密封的空间，此空间仅与盖梁7上预留的盖梁压浆孔道71相通，压浆模板8上还需预留压浆嘴85；

②用压浆泵接通压浆嘴85向压浆模板8内压入高压空气，检查压浆模板8周围是否漏气，同时检查盖梁压浆孔道71是否顺利通气，如有漏气需通过压浆模板8外侧的抱箍82重新调整压浆模板8和密封橡胶条84的位置，高压空气压入持续时间3～5分钟，以清除立柱2顶和盖梁压浆孔道71内的杂物；

③拌制钢筋连接用套筒灌浆料即锚固砂浆72，并倒入压浆泵储浆桶，稠度符合标准；

④启动压浆泵压送锚固砂浆72，压浆压力0.2～0.5MPa，压浆压力由小到大，并要求28 天强度不小于85Mpa，直至浆液从盖梁压浆孔道71顶部冒出，盖梁压浆孔道71与锚固钢筋21之间的空隙充满锚固砂浆为止，起到固结每根锚固钢筋21与盖梁混凝土的作用；

⑤压浆结束后拆去压浆泵，抹去锚固钢筋21顶部多余的锚固砂浆72，锚固钢筋21顶端的螺纹也需清理干净，再依次完成其它多根立柱2与盖梁7的锚固砂浆72压浆；

⑥待锚固砂浆72凝固一天后拆除压浆模板8，养生一周，待强度达到设计强度的70%以上方可进行下步施工；

步骤六、旋紧锚固钢筋螺栓

①整平锚固钢筋21与盖梁压浆孔道71、盖梁7接触处表面的凝固锚固砂浆72和盖梁混凝土；

②将锚固螺栓23和垫片24装入锚固钢筋顶端并旋紧，使用测力器控制锚固螺栓23的旋紧扭矩；

步骤七、浇筑垫石混凝土

①凿毛盖梁7顶面混凝土，并清洗干净；

②盖梁7上部支立垫石混凝土模板；

③使用泵车泵送混凝土浇筑垫石混凝土73，待垫石混凝土凝固一天后拆除垫石混凝土模板，养生一周，垫石混凝土73强度达到设计强度的70%以上进行下步施工；

步骤八、压浆效果质量检测

使用超声波检测仪或雷达检测锚固砂浆72的压浆效果，要求锚固砂浆压浆密实无空洞。

在上述施工方法中，锚固钢筋21由锚固砂浆72粘结，锚固钢筋21在锚固螺栓23张紧力的作用下，粘结剪应力与盖梁压浆孔道71孔壁之间的相对位移成正比，并结合图6所示进行公示计算：

公式一

式中

——截面处锚固砂浆72粘结作用下锚固钢筋21表面的粘结力，即锚固砂浆72的剪切应力，；

——截面处锚固钢筋21与盖梁压浆孔道71孔壁之间的相对位移，；

——，其中为锚固砂浆72的剪切刚度，；为盖梁混凝土的剪切刚度，；

——截面处锚固钢筋21的拉应变；

——锚固钢筋21直径，；

——锚固钢筋21与盖梁压浆孔道71之间的空隙宽度，一般为，；

——锚固钢筋21锚固段长度，；

所述的锚固钢筋21在截面处的拉力为，并由如下公式计算：

公式二

式中

——截面处锚固砂浆72粘结作用下锚固钢筋21表面的粘结力，即锚固砂浆72的剪切应力，；

——锚固钢筋21锚固段长度，；

——锚固钢筋21直径，；

公式三

式中

——截面处锚固钢筋21的拉应变；

——截面处锚固钢筋21的拉力，；

——锚固钢筋21直径，；

——锚固钢筋21的弹性模量，；

公式四

联立公式一～公式三求解，得

式中

——截面处锚固砂浆72粘结作用下锚固钢筋21表面的粘结力，即锚固砂浆72的剪切应力，；

——积分常数，锚固钢筋21上锚固剪应力的分布为负指数函数；

——，其中为锚固砂浆72的剪切刚度，；为盖梁混凝土的剪切刚度，；

——锚固钢筋21的弹性模量，；

——锚固钢筋21直径，；

在公式四中，

当，，说明锚固钢筋21在处截面锚固砂浆72表面的粘结力，即锚固砂浆72的剪切应力小于或等于锚固砂浆72的容许剪切强度，；

当，，为锚固砂浆72的容许剪切应力，；

一般～,当时，

，

说明当锚固钢筋21的长度与直径的比值时，锚固钢筋21在处截面锚固砂浆72粘结力很小，即锚固砂浆72的剪切应力很小忽略不计；

公式五

由公式二和公式四，求得锚固螺栓23处即处的锚固钢筋21的锚固力最大，为

式中

——锚固螺栓23处即处的锚固钢筋21的锚固力，；

——截面处锚固砂浆72粘结作用下锚固钢筋21表面的粘结力，即锚固砂浆72的剪切应力，；

——，其中为锚固砂浆72的剪切刚度，；为盖梁混凝土的剪切刚度，；

——锚固钢筋21的弹性模量，；

——锚固钢筋21直径，；

——锚固钢筋21锚固段长度，；

——锚固钢筋21的容许拉力，；

——积分常数，锚固钢筋21上锚固剪应力的分布为负指数函数；

在公式五中，当～,当时，

式中

——锚固螺栓23处即处的锚固钢筋21的锚固力，；

——锚固钢筋21的容许拉力，；

——，其中为锚固砂浆72的剪切刚度，；为盖梁混凝土的剪切刚度，；

——锚固钢筋21的弹性模量，；

——锚固钢筋21直径，；

公式六

紧固锚固钢筋21的锚固螺栓扭矩为

式中，

——固紧锚固螺栓23的扭矩，；

——锚固螺栓23处即处的锚固钢筋21的锚固力，；

——，其中为锚固砂浆72的剪切刚度，；为盖梁混凝土的剪切刚度，；

——锚固钢筋21的弹性模量，；

——锚固钢筋21直径，；

——锚固螺栓23的容许扭矩，。

通过上述施工方法就能形成如图7、图8所示的桩基1、立柱2和盖梁7的稳定结构。

本发明还可通过一个具体的应用实施例表并结合图1～图8作进一步说明。

预制装配桥梁盖梁定位装置的应用实施例表

本发明所述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外还应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种预制装配桥梁盖梁定位装置，包括桩基（1）、浇筑在桩基（1）上的多个立柱（2）和用于每个立柱（2）浇筑成型的立柱模板（4），所述的每个立柱（2）内均设有多根预埋的锚固钢筋（21），每根锚固钢筋（21）的顶端均伸出立柱顶部外露，其特征在于所述的每个立柱（2）顶部均设有支承槽钢（31），该支承槽钢与每个立柱（2）上的立柱模板（4）顶部连接固定，在支承槽钢（31）上设有跨越多个立柱（2）安装的桁架（3），该桁架（3）内正对每个立柱（2）位置均设有上定位格栅（5）和下定位格栅（6）；所述的每根锚固钢筋（21）顶端均伸入桁架（3）内，并与所述桁架（3）内的上定位格栅（5）和下定位格栅（6）作连接定位。

2.根据权利要求1所述的预制装配桥梁盖梁定位装置，其特征在于所述的桁架（3）是由钢质工字钢和槽钢焊接而成的矩形状框架结构，所述的上定位格栅（5）固定安装在正对每个立柱（2）位置的桁架（3）上部，下定位格栅（6）固定安装在正对每个立柱（2）位置的桁架（3）下部。

3.根据权利要求2所述的预制装配桥梁盖梁定位装置，其特征在于所述的上定位格栅（5）内设有多颗分别连接定位多根锚固钢筋（21）的上定位螺栓（52），下定位格栅（6）内设有多颗分别连接定位多根锚固钢筋（21）的下定位螺栓（62）。

4.根据权利要求1所述的预制装配桥梁盖梁定位装置，其特征在于所述的立柱模板（4）顶部设有连接固定支承槽钢（31）的立柱牛腿（41）。

5.根据权利要求1所述的预制装配桥梁盖梁定位装置，其特征在于所述的多根锚固钢筋（21）是以立柱（2）中心为圆心并圆周均布预埋在立柱（2）内，每根锚固钢筋（21）伸出立柱（2）顶部外露的顶端均设有锚固螺栓（23）和垫片（24）。

6.一种预制装配桥梁盖梁施工方法，其特征在于该施工方法包括如下步骤：

步骤一、制作、组装预制装配桥梁盖梁定位装置

①根据桩基（1）、立柱（2）和盖梁（7）的设计图纸设计预制装配桥梁盖梁定位装置结构图纸；

②制作预制装配桥梁盖梁定位装置部件，包括桁架（3）、上定位格栅（5）、下定位格栅（6），并质量检测合格；

③预制装配桥梁盖梁定位装置部件运至施工现场组装，桁架（3）上部通过上固定螺栓（51）安装上定位格栅（5），在上定位格栅内设置多颗上定位螺栓（52），桁架（3）下部通过下固定螺栓（61）安装下定位格栅（6），在下定位格栅内设置多颗下定位螺栓（62），上定位格栅（5）、下定位格栅（6）、上定位螺栓（52）、下定位螺栓（62）在桁架（3）上的安装位置准确，并检测组装质量合格；

步骤二、锚固钢筋定位和浇筑立柱混凝土

①浇筑桩基（1）成型，清理桩基（1）顶部混凝土，整理外露在桩基（1）顶部的桩基钢筋，桩位检验合格；

②用于立柱（2）浇筑的立柱钢筋与桩基钢筋连接，预埋锚固钢筋（21），桩基（1）顶安装立柱模板（4）；

③在立柱模板（4）顶部安装立柱牛腿（41）并吊入支承槽钢（31），该支承槽钢通过槽钢螺栓（32）固定在立柱牛腿（41）上；

④吊入整个预制装配桥梁盖梁定位装置，安放在支承槽钢（31）上，并由桁架螺栓（33）固定牢固；

⑤用上定位格栅（5）的上定位螺栓（52）、下定位格栅（6）的下定位螺栓（62）调节固定每个立柱（2）上的每根锚固钢筋（21）位置，要求位置准确，误差在规定范围之内；

⑥使用泵车泵送水泥混凝土浇筑立柱（2），并及时进行混凝土养生；；

步骤三、撤除整个预制装配桥梁盖梁定位装置

①混凝土养生1天后，松开桁架螺栓（33），吊出整个预制装配桥梁盖梁定位装置，妥善堆放以备下次使用；

②松开槽钢螺栓（32），吊出支承槽钢（31），妥善堆放以备下次使用；

③拆除立柱模板（4），吊出立柱模板（4），妥善堆放以备下次使用；

④混凝土共养生一周，待混凝土强度达到设计强度的70%以上进行下步施工；

步骤四、吊入预制盖梁

①凿毛多根立柱（2）顶面混凝土，并清洗干净；

②每根立柱（2）顶面沿桥梁横向放置两块橡胶垫块（22），该两块橡胶垫块的放置位置为多个立柱（2）中心连线对称并靠近锚固钢筋（21）的内侧，橡胶垫块（22）与立柱（2）顶面用环氧树脂粘结牢固；

③起吊工厂预制经检验合格的盖梁（7），在盖梁上预设多个与锚固钢筋（21）位置、数量均相对应的盖梁压浆孔道（71），将每个盖梁压浆孔道对准对应的每根锚固钢筋（21）缓慢放下，直至盖梁（7）稳妥放置在两块橡胶垫块（22）上而每根锚固钢筋（21）均穿入盖梁压浆孔道（71）内、并使每根锚固钢筋（21）的顶端均外露为止；

步骤五、压浆

①立柱（2）上部与盖梁（7）底面之间安装压浆模板（8），将外形呈筒形、竖直剖面呈“7”字形的密封橡胶条（84）装入压浆模板（8）内，“7”字形密封橡胶条（84）顶面紧贴盖梁（7）底面，再通过压浆模板（8）外侧的抱箍（82）抱紧压浆模板（8）于立柱（2）上部，压浆模板（8）上需预留压浆嘴（85）；

②用压浆泵接通压浆嘴（85）向压浆模板（8）内压入高压空气，检查压浆模板（8）周围是否漏气，同时检查盖梁压浆孔道（71）是否顺利通气，如有漏气需通过压浆模板（8）外侧的抱箍（82）重新调整压浆模板（8）和密封橡胶条（84）的位置，高压空气压入持续时间3～5分钟，以清除立柱（2）顶和盖梁压浆孔道（71）内的杂物；

③拌制钢筋连接用套筒灌浆料即锚固砂浆（72），并倒入压浆泵储浆桶，稠度符合标准；

④启动压浆泵压送锚固砂浆（72），压浆压力0.2～0.5MPa，压浆压力由小到大，直至浆液从盖梁压浆孔道（71）顶部冒出，盖梁压浆孔道（71）与锚固钢筋（21）之间的空隙充满锚固砂浆（72）为止；

⑤压浆结束后拆去压浆泵，抹去锚固钢筋（21）顶部多余的锚固砂浆（72），锚固钢筋（21）顶端的螺纹也需清理干净，再依次完成其它多根立柱（2）与盖梁（7）的锚固砂浆（72）压浆；

⑥待锚固砂浆（72）凝固一天后拆除压浆模板（8），养生一周，待强度达到设计强度的70%以上进行下步施工；

步骤六、旋紧锚固钢筋螺栓

①整平锚固钢筋（21）与盖梁压浆孔道（71）、盖梁（7）接触处表面的凝固锚固砂浆和盖梁混凝土；

②将锚固螺栓（23）和垫片（24）装入锚固钢筋（21）顶端并旋紧，使用测力器控制锚固螺栓（23）的旋紧扭矩；

步骤七、浇筑垫石混凝土

①凿毛盖梁（7）顶面混凝土，并清洗干净；

②盖梁（7）上部支立垫石混凝土模板；

③使用泵车泵送混凝土浇筑垫石混凝土（73），待垫石混凝土凝固一天后拆除垫石混凝土模板，养生一周，垫石混凝土（73）强度达到设计强度的70%以上进行下步施工；

步骤八、压浆效果质量检测

使用超声波检测仪或雷达检测锚固砂浆（72）的压浆效果，要求锚固砂浆压浆密实无空洞。

7.根据权利要求6所述的预制装配桥梁盖梁施工方法，其特征在于所述的锚固钢筋（21）由锚固砂浆（72）粘结，锚固钢筋（21）在锚固螺栓（23）张紧力的作用下，粘结剪应力与盖梁压浆孔道（71）孔壁之间的相对位移成正比，并符合如下计算公式：

公式一

式中

——截面处锚固砂浆（72）粘结作用下锚固钢筋（21）表面的粘结力，即锚固砂浆（72）的剪切应力，；

——截面处锚固钢筋（21）与盖梁压浆孔道（71）孔壁之间的相对位移，；

——，其中为锚固砂浆（72）的剪切刚度，；为盖梁混凝土的剪切刚度，；

——截面处锚固钢筋（21）的拉应变；

——锚固钢筋（21）直径，；

——锚固钢筋（21）与盖梁压浆孔道（71）之间的空隙宽度，一般为，；

——锚固钢筋（21）锚固段长度，；

所述的锚固钢筋（21）在截面处的拉力为，并由如下公式计算：

公式二

式中

——截面处锚固砂浆（72）粘结作用下锚固钢筋（21）表面的粘结力，即锚固砂浆（72）的剪切应力，；

——锚固钢筋（21）锚固段长度，；

——锚固钢筋（21）直径，；

公式三

式中

——截面处锚固钢筋（21）的拉应变；

——截面处锚固钢筋（21）的拉力，；

——锚固钢筋（21）直径，；

——锚固钢筋（21）的弹性模量，；

公式四

联立公式一～公式三求解，得

式中

——截面处锚固砂浆（72）粘结作用下锚固钢筋（21）表面的粘结力，即锚固砂浆（72）的剪切应力，；

——积分常数，锚固钢筋（21）上锚固剪应力的分布为负指数函数；

——，其中为锚固砂浆（72）的剪切刚度，；为盖梁混凝土的剪切刚度，；

——锚固钢筋（21）的弹性模量，；

——锚固钢筋（21）直径，；

在公式四中，

当，，说明锚固钢筋（21）在 处截面锚固砂浆（72）表面的粘结力，即锚固砂浆（72）的剪切应力小于或等于锚固砂浆（72）的容许剪切强度，；

当，，为锚固砂浆（72）的容许剪切应力，；

一般～,当时，

，

说明当锚固钢筋（21）的长度与直径的比值时，锚固钢筋（21）在处截面锚固砂浆（72）粘结力很小，即锚固砂浆（72）的剪切应力很小忽略不计；

公式五

由公式二和公式四，求得锚固螺栓（23）处即处的锚固钢筋（21）的锚固力最大，为

式中

——锚固螺栓（23）处即处的锚固钢筋的锚固力，；

——截面处锚固砂浆（72）粘结作用下锚固钢筋表面的粘结力，即锚固砂浆（72）的剪切应力，；

——，其中为锚固砂浆（72）的剪切刚度，；为盖梁混凝土的剪切刚度，；

——锚固钢筋（21）的弹性模量，；

——锚固钢筋（21）直径，；

——锚固钢筋（21）锚固段长度，；

——锚固钢筋（21）的容许拉力，；

——积分常数，锚固钢筋（21）上锚固剪应力的分布为负指数函数；

在公式五中，当～,当时，

式中

——锚固螺栓（23）处即处的锚固钢筋（21）的锚固力，；

——锚固钢筋（21）的容许拉力，；

——，其中为锚固砂浆（72）的剪切刚度，；为盖梁混凝土的剪切刚度，；

——锚固钢筋（21）的弹性模量，；

——锚固钢筋（21）直径，；

公式六

紧固锚固钢筋（21）的锚固螺栓扭矩为

式中，

——固紧锚固螺栓（23）的扭矩，；

——锚固螺栓（23）处即处的锚固钢筋（21）的锚固力，；

——，其中为锚固砂浆（72）的剪切刚度，；为盖梁混凝土的剪切刚度，；

——锚固钢筋（21）的弹性模量，；

——锚固钢筋（21）直径，；

——锚固螺栓（23）的容许扭矩，。

8.根据权利要求6所述的预制装配桥梁盖梁施工方法，其特征在于所述的压浆模板（8）为钢质圆筒形，内径与立柱（2）外径相同，压浆模板（8）外侧的上、下部各设有抱箍（82），所述的压浆模板（8）顶面与盖梁（7）底面接触处和圆筒形内侧均设置筒形的密封橡胶条（84），该密封橡胶条的竖直剖面呈“7”字形。

9.根据权利要求6所述的预制装配桥梁盖梁施工方法，其特征在于所述的橡胶垫块（22）平面面积为6~10cm²，厚度4～5cm。

10.根据权利要求6所述的预制装配桥梁盖梁施工方法，其特征在于所述的盖梁（7）为工厂预制成型的条形钢筋混凝土结构，该盖梁（7）上与所述每个立柱（2）上的多根锚固钢筋（21）对应部位均设有预留竖直的盖梁压浆孔道（71），该盖梁压浆孔道的内径大于锚固钢筋（21）的直径，所述的锚固钢筋（21）顶端的垫片（24）直径大于盖梁压浆孔道（71）的内径。