CN106988229A - 一种拱梁组合连续刚构桥扣挂支结合式施工装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种拱梁组合连续刚构桥扣挂支结合式施工装置及方法，包括扣索系统、挂篮系统和支架系统；所述的扣索系统包括分别设置在双肢主桥墩及悬臂现浇下弦拱形箱梁梁段上的扣索孔道以及穿过该扣索孔道的临时扣索；所述的挂篮系统包括设置在下弦拱形箱梁上，且能沿着下弦拱形箱梁底面斜向上行走并适应拱形箱梁斜率变化的挂篮；所述的支架系统设置在已施工完成的下弦拱形箱梁顶面，用来为上弦箱梁悬臂浇筑提供模板临时支撑。本发明在保持传统的悬臂施工工艺的前提下，使得高墩大跨拱梁组合连续刚构桥拱梁组合框架区悬臂施工成为可能。

Description

一种拱梁组合连续刚构桥扣挂支结合式施工装置及方法
技术领域
本发明涉及一种高墩大跨拱梁组合式连续刚构桥拱梁组合框架区域悬臂施工时，下弦拱形箱梁和上弦箱梁悬臂浇筑施工技术，具体涉及一种扣挂支结合式施工装置及方法。
背景技术
预应力混凝土连续刚构桥，具有跨越能力大、受力合理、行车平顺、施工方便、养护费用低等优点，对于山高坡陡，施工场地狭窄的山区模具有很强的适应性。中国己建成的连续刚构桥主跨超过200m的已不少于50座，成为我国大、中跨径梁桥的主要桥型。
最近几年，由于多座大跨径连续刚构桥出现了跨中开裂、下挠问题，人们更倾向于将该类结构跨径限制在200～240m。拱梁组合式连续刚构桥是在常规连续刚构桥形式上的一种新的改型，其主要思路是将箱梁根部的腹板挖空，形成上弦箱梁段与下弦拱形箱梁段组成的拱梁组合框架。拱梁组合框架与实腹梁段一起组成了拱梁组合式连续刚构桥的上部结构。拱梁组合式连续刚构桥的充分发挥了拱梁组合框架下弦拱形梁段混凝土承压能力强的优势，同时减小结构有效跨径，优化了结构受力状态，从而提高了其跨越能力。
由于高墩拱梁组合式桥梁下弦梁段无法采用支架施工，且施工过程中上、下弦箱梁无法独立承受长悬臂的挂篮施工荷载，需采用相应的辅助临时固定手段完成浇筑施工，目前仍然没有较好的解决方法。因此，安全、便捷、合理的拱梁组合框架区域施工阶段施工装置及方法是高墩大跨拱梁组合式连续刚构桥施工及后续推广的关键。
发明内容
本发明的目的是为解决上述现有施工技术方法的不足，在现有的技术前提下，提供一种适用于高墩大跨拱梁组合式连续刚构桥拱梁组合框架施工的扣挂支结合式施工装置及方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种适用于高墩大跨拱梁组合式连续刚构桥拱梁组合框架施工的扣挂支结合式临时固定结构体系，包括扣索系统、挂篮系统和支架系统；
所述的扣索系统包括分别设置在双肢主桥墩及悬臂现浇下弦拱形箱梁梁段上的扣索孔道以及穿过该扣索孔道的临时扣索；
所述的挂篮系统包括设置在下弦拱形箱梁上，且能沿着下弦拱形箱梁底面斜向上行走并适应拱形箱梁斜率变化的挂篮；
所述的支架系统设置在已施工完成的下弦拱形箱梁顶面，用来为上弦箱梁悬臂浇筑提供模板临时支撑。
进一步的，所述的临时扣索包括多条，多条临时扣索穿过相应的双肢主桥墩及下弦拱形箱梁梁段扣索孔道，分别对称锚固于双肢主桥墩两侧相应的下弦拱形箱梁梁段外端，形成临时扣索系统，将下弦拱形箱梁施工荷载传递至双肢主桥墩。
进一步的，所述支架系统包括预埋件、钢管支架和底模，所述的预埋件安装在下弦拱形箱梁上，与钢管支架相连；所述的钢管支架竖直设置，顶部连接底模，所述的底模为上弦箱梁悬臂浇筑提供临时支撑。
进一步的，所述的钢管支架在高度方向上每间隔一定的距离就设置有横向支架连接。
进一步的，所述的底模为可行走式支架系统，采用液压同步千斤顶进行底模安装与脱模。
利用所述的扣挂支结合式临时固定结构体系，对拱梁组合框架梁段进行悬臂浇筑施工方法，包括以下几个步骤：
步骤1：在双肢主桥墩肢柱内预埋扣索孔道后，施工双肢主桥墩肢柱、墩顶梁段，并通过斜腿支撑施工下弦拱形箱梁①#梁段，张拉该梁段内预应力；
步骤2：在下弦拱形箱梁①#梁段上拼装挂篮系统，并进行加载试验；
步骤3：预埋下弦拱形箱梁梁段扣索孔道，挂篮施工下弦拱形箱梁②#梁段，张拉该梁段内预应力；；
步骤4：将下弦拱形箱梁②#梁段临时扣索穿过肢柱及下弦拱形箱梁梁段预埋扣索孔道，并对称张拉双肢主桥墩两侧相应临时扣索；
步骤5：降低下弦挂篮系统底模至下弦底面，并移至下弦拱形箱梁②#梁前端，施工下弦拱形箱梁③#梁段，张拉该梁段内预应力，对称张拉相应临时扣索；
步骤6：前移挂篮，准备下弦拱形箱梁④#梁段施工，同时搭设上弦箱梁①#梁段支架系统，准备上弦箱梁①#梁段施工，完毕后浇筑下弦拱形箱梁④#梁段、后浇筑上弦箱梁①#梁段，一段时间后且下弦拱形箱梁强度满足要求时，张拉下弦拱形箱梁④#梁段预应力及临时扣索，一段时间后且上弦箱梁强度满足要求时张拉上弦箱梁①#梁段预应力；
步骤7：前移挂篮系统，准备下弦拱形箱梁⑤#梁段施工，同时搭设上弦箱梁②#梁段支架系统，准备上弦箱梁②#梁段施工，完毕后浇筑下弦拱形箱梁⑤#梁段、后浇筑上弦箱梁②#梁段，一段时间后且下弦拱形箱梁强度满足要求时，张拉下弦拱形箱梁⑤#梁段预应力及临时扣索，一段时间后且上弦强度满足要求时张拉上弦箱梁②#梁段预应力；
步骤8：重复步骤7，直至下弦拱形箱梁梁段施工完成，拆除挂篮系统；
步骤9：继续在下弦拱形箱梁上搭设满堂支架，施工完成剩余上弦箱梁梁段；
步骤10：拱梁组合框架全部施工完成后，拆除钢管支架和底模，并剪断临时扣索，将扣索孔道灌浆处理，完成拱梁组合框架施工。
进一步的，所双肢主桥墩两侧拱梁组合框架应遵循同步悬臂对称施工，先施工下弦拱形箱梁梁段、后施工上弦箱梁梁段，上弦箱梁滞后于下弦拱形箱梁三个梁段。
本发明相对于现有技术具有以下优点：
(1)在保持传统的悬臂施工工艺的前提，使得高墩大跨拱梁组合连续刚构桥拱梁组合框架区悬臂施工成为可能。
(2)充分组合利用了扣索系统(扣)、挂篮系统(挂)、满堂支架系统(支)各自临时固定的特点和优点，施工工序明确合理，可极大地减少施工工期。
(3)该临时固定结构体系简单，结构受力明确，施工安全可靠，节省了施工机具设备，具有良好的工程经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为扣挂支结合式临时固定结构体系结构示意图；
图2为下弦拱形箱梁A-A断面示意图；
图3为拱梁组合框架区域施工完成示意图
图中：1-扣索系统，2-挂篮系统，3-支架系统，4-扣索孔道，5-临时扣索，6-预埋件，7-钢管支架，8-底模，9-双肢主桥墩，10-肢柱，11-墩顶梁段，12-下弦拱形箱梁，13-上弦箱梁，14-拱梁组合框架，15-墩顶中心线，16-扣索锚固点。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中由于高墩拱梁组合式桥梁下弦梁段无法采用支架施工，且施工过程中上、下弦箱梁无法独立承受长悬臂的挂篮施工荷载，需采用相应的辅助临时固定手段完成浇筑施工，目前仍然没有较好的解决方法，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种扣挂支结合式施工装置及方法。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种高墩大跨拱梁组合式连续刚构桥施工时，为了完成拱梁组合框架区域悬臂浇筑施工，一种结构体系简单、结构受力明确、施工安全可靠的扣挂支结合式施工装置及方法。
结合图1～图3所示，适用于高墩大跨拱梁组合式连续刚构桥拱梁组合框架施工的扣挂支结合式临时固定结构体系，本发明主要由扣索系统1(扣)、挂篮系统2(挂)、支架系统3(支)组成。所述的扣索系统1由扣索孔道4、临时扣索5组成。所述的支架系统3由预埋件6、钢管支架7、底模8组成。
所述的扣索系统包括分别设置在双肢主桥墩及悬臂现浇下弦拱形箱梁梁段上的扣索孔道以及穿过该扣索孔道的临时扣索；
所述的挂篮系统包括设置在下弦拱形箱梁上，且能沿着下弦拱形箱梁底面斜向上行走并适应拱形箱梁斜率变化的挂篮；
所述的支架系统设置在已施工完成的下弦拱形箱梁顶面，用来为上弦箱梁悬臂浇筑提供模板临时支撑，其包括预埋件、钢管支架和底模，所述的预埋件安装在下弦拱形箱梁上，与钢管支架相连；所述的钢管支架竖直设置，顶部连接底模，所述的底模为上弦箱梁悬臂浇筑提供临时支撑；所述的钢管支架在高度方向上每间隔一定的距离就设置有横向支架连接。
结合图1～图3所示，扣索孔道4分别设置在双肢主桥墩9，及悬臂现浇下弦拱形箱梁12梁段上。临时扣索5穿过相应的双肢主桥墩9及下弦拱形箱梁12梁段扣索孔道4，分别对称锚固于双肢主桥墩9两侧的相应的下弦拱形箱梁12梁段外端，形成临时扣索系统1，将下弦拱形箱梁12梁段施工荷载传递至双肢主桥墩9。临时扣索5采用标准强度fpk＝1860MPa的ΦS15.2的钢绞线。
结合图1～图3所示，挂篮系统2设置在下弦拱形箱梁12上，主要作用与一般刚构悬臂施工挂篮相同，但设计为针对沿下弦拱形箱梁12底面斜向上行走，并适应拱形箱梁斜率变化的新型挂篮。
结合图1～图3所示，支架系统3设置在已施工完成的下弦拱形箱梁顶面，主要用来为上弦箱梁悬臂浇筑提供模板临时支撑。钢管支架7采用钢管，在高度方向上每间隔6.5米设置纵、横向联系。底模为可行走式支架系统，采用液压同步千斤顶进行底模8安装与脱模。
利用所述的扣挂支结合式临时固定结构体系，对拱梁组合框架14梁段进行悬臂浇筑施工方法，本发明整体的施工方法是：双肢主桥墩9两侧拱梁组合框架14应遵循同步悬臂对称施工，先施工下弦拱形箱梁12梁段、后施工上弦箱梁13梁段，上弦滞后于下弦三个梁段的总体施工方案。
具体的包括以下几个步骤：
步骤1：在双肢主桥墩9肢柱10内预埋扣索孔道后，施工双肢主桥墩9肢柱10、墩顶梁段11，并通过传统斜腿支撑施工下弦①#段箱梁梁段，张拉梁段内预应力。
步骤2：在下弦拱形箱梁12①#梁段上拼装挂篮系统2，并加载试验。
步骤3：预埋下弦拱形箱梁12梁段扣索孔道4，挂篮施工下弦拱形箱梁12②#梁段，张拉梁段内预应力。
步骤4：将②#梁段临时扣索5穿过肢柱10及下弦拱形箱梁12梁段预埋扣索孔道4，并对称张拉双肢主桥墩9两侧相应临时扣索5。
步骤5：降低下弦挂篮系统2底模至下弦底面，并移至下弦②#梁前端，施工下弦拱形箱梁12③#梁段，张拉梁段内预应力，对称张拉相应临时扣索5。
步骤6：前移挂篮，准备下弦拱形箱梁12④#梁段施工，同时搭设上弦箱梁13①#梁段支架系统3，准备上弦箱梁13①#梁段施工，完毕后浇筑下弦拱形箱梁12④#梁段、后浇筑上弦箱梁13①#梁段，5天后且下弦拱形箱梁12强度满足要求时，张拉④#梁段预应力及临时扣索5，7天后且上弦强度满足要求时张拉上弦①#梁段预应力；
步骤7：前移挂篮，准备下弦拱形箱梁12⑤#梁段施工，同时搭设上弦箱梁13②#梁段支架系统3，准备上弦箱梁13②#梁段施工，完毕后浇筑下弦拱形箱梁12⑤#梁段、后浇筑上弦箱梁13②#梁段，5天后且下弦拱形箱梁12强度满足要求时，张拉⑤#梁段预应力及临时扣索5，7天后且上弦强度满足要求时张拉上弦②#梁段预应力；
步骤8：重复步骤7，直至下弦拱形箱梁12梁段施工完成，拆除下弦挂篮系统2。
步骤9：继续在下弦拱形箱梁12上搭设满堂支架，施工完成剩余上弦箱梁13梁段。
步骤10：拱梁组合框架14全部施工完成后，拆除钢管支架7和底模8，并剪断临时扣索5，将扣索孔道灌浆处理，完成拱梁组合框架14施工。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
(1)在保持传统的悬臂施工工艺的前提，使得高墩大跨拱梁组合连续刚构桥拱梁组合框架区悬臂施工成为可能。
(2)充分组合利用了扣索系统(扣)、挂篮系统(挂)、满堂支架系统(支)各自临时固定的特点和优点，施工工序明确合理，可极大地减少施工工期。
(3)该临时固定结构体系简单，结构受力明确，施工安全可靠，节省了施工机具设备，具有良好的工程经济性。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种拱梁组合连续刚构桥扣挂支结合式施工装置，其特征在于，包括扣索系统、挂篮系统和支架系统；
所述的扣索系统包括分别设置在双肢主桥墩及悬臂现浇下弦拱形箱梁梁段上的扣索孔道以及穿过该扣索孔道的临时扣索；
所述的挂篮系统包括设置在下弦拱形箱梁上，且能沿着下弦拱形箱梁底面斜向上行走并适应拱形箱梁斜率变化的挂篮；
所述的支架系统设置在已施工完成的下弦拱形箱梁顶面，用来为上弦箱梁悬臂浇筑提供模板临时支撑。
2.如权利要求1所述的拱梁组合连续刚构桥扣挂支结合式施工装置，其特征在于，所述的扣索包括多条，多条临时扣索穿过相应的双肢主桥墩及下弦拱形箱梁梁段扣索孔道，分别对称锚固于双肢主桥墩两侧相应的下弦拱形箱梁梁段外端，形成临时扣索系统，将下弦拱形箱梁施工荷载传递至双肢主桥墩。
3.如权利要求1所述的拱梁组合连续刚构桥扣挂支结合式施工装置，其特征在于，位于下弦拱形箱梁梁段上的扣索孔道相对于双肢主桥墩的中心线相对应。
4.如权利要求1所述的拱梁组合连续刚构桥扣挂支结合式施工装置，其特征在于，所述支架系统包括预埋件、钢管支架和底模，所述的预埋件安装在下弦拱形箱梁上，与钢管支架相连；所述的钢管支架竖直设置，顶部连接底模，所述的底模为上弦箱梁悬臂浇筑提供临时支撑。
5.如权利要求4所述的拱梁组合连续刚构桥扣挂支结合式施工装置，其特征在于，所述的钢管支架在高度方向上每间隔一定的距离就设置有横向支架连接。
6.如权利要求4所述的拱梁组合连续刚构桥扣挂支结合式施工装置，其特征在于，所述的底模为可行走式支架系统，采用液压同步千斤顶进行底模安装与脱模。
7.利用权利要求1-6任一所述的拱梁组合连续刚构桥扣挂支结合式施工装置对拱梁组合框架梁段进行悬臂浇筑施工方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
步骤1：在双肢主桥墩肢柱内预埋扣索孔道后，施工双肢主桥墩肢柱、墩顶梁段，并通过斜腿支撑施工下弦拱形箱梁①#梁段，张拉该梁段内预应力；
步骤2：在下弦拱形箱梁①#梁段上拼装挂篮系统，并进行加载试验；
步骤3：预埋下弦拱形箱梁梁段扣索孔道，挂篮施工下弦拱形箱梁②#梁段，张拉该梁段内预应力；
步骤4：将下弦拱形箱梁②#梁段临时扣索穿过肢柱及下弦拱形箱梁梁段预埋扣索孔道，并对称张拉双肢主桥墩两侧相应临时扣索；
步骤5：降低下弦挂篮系统底模至下弦底面，并移至下弦拱形箱梁②#梁前端，施工下弦拱形箱梁③#梁段，张拉该梁段内预应力，对称张拉相应临时扣索；
步骤6：前移挂篮，准备下弦拱形箱梁④#梁段施工，同时搭设上弦箱梁①#梁段支架系统，准备上弦箱梁①#梁段施工，完毕后浇筑下弦拱形箱梁④#梁段、后浇筑上弦箱梁①#梁段，一段时间后且下弦拱形箱梁强度满足要求时，张拉下弦拱形箱梁④#梁段预应力及临时扣索，一段时间后且上弦箱梁强度满足要求时张拉上弦箱梁①#梁段预应力；
步骤7：前移挂篮系统，准备下弦拱形箱梁⑤#梁段施工，同时搭设上弦箱梁②#梁段支架系统，准备上弦箱梁②#梁段施工，完毕后浇筑下弦拱形箱梁⑤#梁段、后浇筑上弦箱梁②#梁段，一段时间后且下弦拱形箱梁强度满足要求时，张拉下弦拱形箱梁⑤#梁段预应力及临时扣索，一段时间后且上弦强度满足要求时张拉上弦箱梁②#梁段预应力；
步骤8：重复步骤7，直至下弦拱形箱梁梁段施工完成，拆除挂篮系统；
步骤9：继续在下弦拱形箱梁上搭设满堂支架，施工完成剩余上弦箱梁梁段；
步骤10：拱梁组合框架全部施工完成后，拆除钢管支架和底模，并剪断临时扣索，将扣索孔道灌浆处理，完成拱梁组合框架施工。
8.如权利要求7所述的施工方法，其特征在于，所双肢主桥墩两侧拱梁组合框架应遵循同步悬臂对称施工，先施工下弦拱形箱梁梁段、后施工上弦箱梁梁段，上弦箱梁滞后于下弦拱形箱梁三个梁段。
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