CN107401113B - 一种高墩内置劲性骨架横系梁结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高墩内置劲性骨架横系梁结构，包括：抱箍式牛腿托架，抱箍采用两块半圆弧型钢板制成，采用的高强螺栓与墩柱连接。操作平台由厚钢板、型钢，在地面组装加工、吊装，与抱箍式牛腿托架高强螺栓连接。贯穿型钢梁采用型钢或钢棒，根据自重、人荷载等确定贯穿工字钢的高度、宽度及翼缘腹板厚度，预制贯穿工字钢时，按照设计值制作。模板系统由底模、分配梁、承重梁、扁担梁等部分组成，各部分之间采用螺栓连接。内置劲性骨架为桁架结构，采用槽钢、工字钢焊接组成，其结构分为上下弦杆、斜撑、竖杆、下弦杆。本发明的有益效果是：内置劲性骨架施工作业面小，作业面相对封闭，不存在交叉作业，施工风险低。

Description

一种高墩内置劲性骨架横系梁结构及施工方法

技术领域

本发明涉及一种高墩内置劲性骨架横系梁结构及施工方法，特别涉及一种高墩内置劲性骨架横系梁结构及施工方法，属于桥梁工程领域。

背景技术

目前随着我国大量公路桥梁的修建，大跨度的桥梁工程在公路桥梁建筑工程项目中的应用逐渐增多。桥梁高墩施工作为一种常见的施工方式，在桥梁施工过程中对于稳定桥梁发挥着重要的作用。随着经济的不断发展，交通基础设施的建设规模越来越大，进而导致在世界范围内，进而提升了桥梁桥墩的高度，在一定程度上增加了施工的难度。横梁传统施工方法是采用落地支架，钢材投入大、造价高、施工周期长、施工风险大。

发明内容

本发明的目的在于改善传统高墩横系梁施工形式，采用内置劲性骨架施工技术，高墩横系梁的承载力、空间尺寸以及外观质量均满足规范要求，处于良好的受控状态，施工进度科学合理、成本节约，具有较好的技术经济效益。

本发明为了实现其发明目的所采用的技术方案是：一种高墩内置劲性骨架横系梁结构，其包括以下结构：

A.抱箍式牛腿托架，抱箍采用两块半圆弧型钢板制成，采用的高强螺栓与墩柱连接。

B.操作平台由厚钢板、型钢，在地面组装加工、吊装，与抱箍式牛腿托架高强螺栓连接。

C.贯穿型钢梁采用型钢或钢棒，根据自重、人荷载等确定贯穿工字钢的高度、宽度及翼缘腹板厚度，预制贯穿工字钢时，按照设计值制作。

D.模板系统由底模、分配梁、承重梁、扁担梁等部分组成，各部分之间采用螺栓连接。

E.内置劲性骨架为桁架结构，采用槽钢、工字钢焊接组成，其结构分为上下弦杆、斜撑、竖杆、下弦杆；上弦下弦杆均采用槽钢，弦杆上下两端翼缘板加劲板，劲板采用钢板；斜撑采用槽钢；竖杆采用槽钢。

F.悬吊系统由下承重梁、主吊杆、辅吊杆、上承重梁、调节千斤顶、扁担梁、卸载砂筒、贯穿型钢梁组成。上承重梁、下承重梁、扁担梁由工字钢或者厚钢板焊接成H断面。吊杆采用精轧螺纹钢筋。

G.预压系统采用水预压和撑压相结合的方式，水荷载预压，采用胶质材料订制一个大型水袋，用钢管、对拉钢筋、模板作支撑水袋搭设成水箱。撑压采用千斤和撑杆，与水预压结合，进行预压加载。

进一步的，上述高墩内置劲性骨架横系梁结构中：所述的步骤A中，抱箍式牛腿托架与高墩通过预埋件连接，同时在高墩设置预留孔后连接抗滑销栓加强抱箍式牛腿托架与高墩的连接。

进一步的，上述高墩内置劲性骨架横系梁结构中：所述的步骤F中，横系梁上部设置贯穿型钢梁通过主吊杆、辅吊杆、撑杆与内置劲性骨架连接。

进一步的，上述高墩内置劲性骨架横系梁结构中：所述的步骤E中，内置劲性骨架扎定型模块与高墩中的预埋件采用后伸展连接。

进一步的，上述高墩内置劲性骨架横系梁结构中：所述的步骤G中，预压系统采用水预压和撑压组合的形式。

进一步的，上述高墩内置劲性骨架横系梁结构中：所述的步骤C、D、E、G中，操作平台、模板系统、内置劲性骨架、水预压体系均地面拼装，整装整拆。

进一步的，上述高墩内置劲性骨架横系梁结构中：所述的步骤F中，贯穿型钢梁为型钢或钢棒，抗滑销栓，内置劲性骨架上弦杆、下弦杆，上承重梁、下承重梁、主吊杆、辅吊杆均布设应力、应变监控实现动态监控。

一种高墩内置劲性骨架横系梁结构施工方法，包括以下步骤：

(1)预埋件埋设：当塔柱施工到相应部位，分别进行操作平台牛腿、横梁劲性骨架预埋件、横梁主钢筋预埋。

(2)抱箍式牛腿托架安装：抱箍采用两块半圆弧型钢板制成，采用的高强螺栓连接。抱箍安装在墩柱上时必须与墩柱密贴，在墩柱与抱箍之间设一层橡胶垫。抱箍安装好后，吊装工字钢，工字钢与抱箍之间采用U型螺栓连接固定。

(3)操作平台安装：当塔柱施工超出上横梁9～10m后，进行操作平台安装，操作平台可以采用型钢制作。

(4)贯穿型钢梁安装：根据横系梁自重、人荷载等确定贯穿工字钢的高度、宽度及翼缘腹板厚度，预制贯穿工字钢时，按照设计值制作。预制完成后，在贯穿工字钢与吊杆连接部位、钻孔采用磁力钻完成。

(5)底模系统安装：底模系统由底模、分配梁、承重梁、扁担梁、对撑钢管五部分组成。其安装顺序为：扁担梁→下承重梁→分配梁→底模龙骨→底模面板。

(6)安装劲性骨架：分段分片焊接加工好横梁内置劲性骨架，劲性骨架的分段分片由塔吊起吊能力决定，劲性骨架设置成格构形式，同时要留出横梁主筋和预应力波纹管安装空间，劲性骨架桥上采用先栓后焊形式连接成整体，劲性骨架安装时注意预拱度设置形成第一结构受力体系。

(7)安装悬吊系统：在成型的劲性骨架上安装提升系统，提升杆采用精轧螺纹钢筋，通过穿心千斤顶将底模系统提升至设计位置，测量复测底模板标高符合图纸及预拱度要求后，锁紧提升杆螺母。安装流程为：安装卸落砂筒→安装上承重梁→安装提升杆→安装穿心千斤顶。在劲性骨架上弦杆顶面安装砂筒，砂筒使用经预压，预压后砂筒上下筒花焊固定。各提升杆提升时，做到均匀同步。

(8)安装底板钢筋和预应力管道：底板钢筋和塔柱预留钢筋采用直螺纹接头机械连接。预应力管道安装可利用劲性骨架和钢筋骨架进行固定。

(9)浇筑第一次混凝土：安装侧模和内模进行第一次混凝土浇筑(底板+0.5m高腹板、隔板)。在混凝土浇筑过程中，尽量做到对称浇筑，浇筑顺序：先底板，后隔板。横梁模板的支撑必须牢固，模板接缝不能有漏浆的现象。

(10)张拉部分预应力：待混凝土达到设计强度后，张拉下部预应力钢绞线，形成第二体系。

(11)浇筑第二次混凝土：安装剩余部分侧模、内腔支架及剩余内模。安装横梁顶板钢筋和波纹管，进行第二次混凝土(顶板)浇筑。待混凝土达到设计强度后，张拉剩余预应力钢束，形成最后的结构体系。采取真空辅助压浆法进行预应力管道压浆和封锚。

本发明具有以下的特点和有益效果：

(1)内置劲性骨架施工工艺简单，可操作性强，基本不受墩柱高度影响，适用范围广，内置劲性骨架结构简单，受力明确，施工质量易于管控。

(2)内置劲性骨架施工作业面小，作业面相对封闭，不存在交叉作业，施工风险低。

(3)内置劲性骨架投入材料少，施工周期短，经济效益比较可观。

附图说明

图1是本发明高墩内置劲性骨架横系梁图；

图2是高墩内置劲性骨架横系梁横断面图；

图3是抱箍牛腿大样图；

图4是水预压示意图；

图5是本发明具体施工流程图。

其中：1.贯穿型钢梁，2.预埋件，3.主吊杆，4.辅吊杆，5.撑杆，6.墩柱，7.千斤顶，8.内置劲性骨架，9.竖杆，10.上弦杆，11.斜撑，12.下弦杆，13.U型螺栓，14.精轧螺纹钢，15.扁担梁，16.高强螺栓，17.抱箍式牛腿托架，18.抗滑销栓，19.上承重梁，20.操作平台，21.型钢，22.钢板，23.下承重梁，24.槽钢，25.分配梁，26.钢管拉杆，27.钢管横压，28.水袋，29.模板，30.对拉钢筋，31.两层模板，32.枋木，33.钢管立杆。

具体实施方式

本发明实施方式中混凝土浇筑及施工、钢筋笼绑扎、焊接、预埋件设置、吊装等施工技术要求不再赘述，重点阐述本发明的实施方式，下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步详细说明，该说明并不局限于以下实施例。

图1是本发明高墩内置劲性骨架横系梁图，图2是高墩内置劲性骨架横系梁横断面图，图3是抱箍牛腿大样图，图4是水预压示意图，参照图1～图3所示高墩内置劲性骨架横系梁结构主要由1.贯穿型钢梁，2.墩柱预埋件，3.主吊杆，4.辅吊杆，5.撑杆，6.墩柱，7.千斤顶，8.内置劲性骨架，9.竖杆，10.上弦杆，11.斜撑，12.下弦杆，13.U型螺栓，14.精轧螺纹钢，15.扁担梁，16.高强螺栓，17.抱箍式牛腿托架，18.抗滑销栓，19.上承重梁，20.操作平台，21.型钢，22.钢板，23.下承重梁，24.槽钢，25.分配梁，26.钢管拉杆，27.钢管横压，28.水袋，29.模板，30.对拉钢筋，31.两层模板，32.枋木，33.钢管立杆等组成；

内置劲性骨架为桁架结构，采用28a槽钢、20a工字钢焊接组成，其结构分为上下弦杆、斜撑、竖杆、平联；上弦下弦杆均采用28槽钢，弦杆上下两端翼缘板加劲板，劲板采用δ380×300×10mm钢板，间距30cm；斜撑采用28a槽钢；竖杆采用28a槽钢；平联采用20a工字钢。

悬吊系统由下承重梁、吊杆、上承重梁、调节千斤顶、扁担梁、卸载砂筒组成。上下承重梁、扁担梁可由2个56a工字钢或者δ＝2.0cm厚钢板焊接成H断面。吊杆采用精轧螺纹钢筋。

横梁底模采用δ＝6mm钢板，底模底面横向30cm一道设置槽钢作为底模龙骨，下铺20a工字钢作为分配梁，间距30cm，分配梁直接支撑在悬吊系统的下承重梁上。

预压系统采用水预压和撑压相结合的方式，“预压重量不得少于梁体自重”，所以预压加载重量等于梁体自重，进行分级加载50％→80％→100％，对贯穿型钢梁、抗滑销栓、内置劲性骨架、上下弦杆、承重梁、吊杆布设应力、应变监控，实现动态监控。

水荷载预压，采用胶质材料订制一个大型水袋，用钢管、对拉螺杆、模板作支撑水袋搭设成水箱。一个水袋作为一个预压单元，根据支架搭设进度，采用2个单元进行预压加载。撑压采用千斤和撑杆和水预压结合，进行预压加载。

如图5所示，本发明主要包括如下施工步骤：

(1)预埋件埋设：当塔柱施工到相应部位，分别进行操作平台牛腿、横梁劲性骨架预埋件、横梁主钢筋预埋。

(2)抱箍式牛腿托架安装：抱箍采用两块半圆弧型钢板制成，采用的高强螺栓连接。抱箍安装在墩柱上时必须与墩柱密贴，在墩柱与抱箍之间设一层橡胶垫。抱箍安装好后，吊装工字钢，工字钢与抱箍之间采用U型螺栓连接固定。

(3)操作平台安装：当塔柱施工超出上横梁9～10m后，进行操作平台安装，操作平台可以采用型钢制作。

(4)贯穿型钢梁安装：根据横系梁自重、人荷载等确定贯穿工字钢的高度、宽度及翼缘腹板厚度，预制贯穿工字钢时，按照设计值制作。预制完成后，在贯穿工字钢与吊杆连接部位、钻孔采用磁力钻完成。

(5)底模系统安装：底模系统由底模、分配梁、承重梁、扁担梁、对撑钢管五部分组成。其安装顺序为：扁担梁→下承重梁→分配梁→底模龙骨→底模面板。

(6)安装劲性骨架：分段分片焊接加工好横梁内置劲性骨架，劲性骨架的分段分片由塔吊起吊能力决定，劲性骨架设置成格构形式，同时要留出横梁主筋和预应力波纹管安装空间，劲性骨架桥上采用先栓后焊形式连接成整体，劲性骨架安装时注意预拱度设置形成第一结构受力体系。

(7)安装悬吊系统：在成型的劲性骨架上安装提升系统，提升杆采用精轧螺纹钢筋，通过穿心千斤顶将底模系统提升至设计位置，测量复测底模板标高符合图纸及预拱度要求后，锁紧提升杆螺母。安装流程为：安装卸落砂筒→安装上承重梁→安装提升杆→安装穿心千斤顶。在劲性骨架上弦杆顶面安装砂筒，砂筒使用经预压，预压后砂筒上下筒花焊固定。各提升杆提升时，做到均匀同步。

(8)安装底板钢筋和预应力管道：底板钢筋和塔柱预留钢筋采用直螺纹接头机械连接。预应力管道安装可利用劲性骨架和钢筋骨架进行固定。

(9)浇筑第一次混凝土：安装侧模和内模进行第一次混凝土浇筑(底板+0.5m高腹板、隔板)。在混凝土浇筑过程中，尽量做到对称浇筑，浇筑顺序：先底板，后隔板。横梁模板的支撑必须牢固，模板接缝不能有漏浆的现象。

(10)张拉部分预应力：待混凝土达到设计强度后，张拉下部预应力钢绞线，形成第二体系。

(11)浇筑第二次混凝土：安装剩余部分侧模、内腔支架及剩余内模。安装横梁顶板钢筋和波纹管，进行第二次混凝土(顶板)浇筑。待混凝土达到设计强度后，张拉剩余预应力钢束，形成最后的结构体系。采取真空辅助压浆法进行预应力管道压浆和封锚。

高墩内置劲性骨架横系梁施工技术由桥墩抱箍式牛腿托架、贯穿型钢梁、操作平台、内置劲性骨架、悬吊系统、模板系统，预压系统等部分组成，其中操作平台、模板系统、水预压体系均在地面拼装，整装整拆，并对贯穿型钢梁，抗滑销栓，内置劲性骨架上、下弦杆，承重梁吊杆均布设应力、应变监控实现动态监控。全面系统地闸述了高墩横系梁采用内置劲性骨架施工技术和工艺特点，横系梁的承载力、空间尺寸以及外观质量均满足规范要求，处于良好的受控状态，施工进度科学合理、成本节约，可为今后类似工程提供借鉴。

Claims (5)

1.一种高墩内置劲性骨架横系梁结构，其特征在于，包括抱箍式牛腿托架(17)、操作平台(20)、贯穿型钢梁(1)、模板系统、内置劲性骨架(8)、悬吊系统和预压系统；

抱箍式牛腿托架(17)，抱箍采用两块半圆弧型钢板制成，采用的高强螺栓(16)与墩柱(6)连接；

操作平台(20)由厚钢板(22)、型钢(21)，在地面组装加工、吊装，与抱箍式牛腿托架(17)高强螺栓连接；

贯穿型钢梁(1)采用型钢或钢棒，根据自重、人荷载确定贯穿工字钢的高度、宽度及翼缘腹板厚度，预制贯穿工字钢时，按照设计值制作；

模板系统主要由厚钢板(22)、分配梁(25)、上承重梁(19)、下承重梁(23)和扁担梁(15)组成，各部分之间采用螺栓连接；

内置劲性骨架(8)为桁架结构，采用槽钢、工字钢焊接组成，其结构分为上弦杆(10)、斜撑(11)、竖杆(9)和下弦杆(12)；上弦杆(10)和下弦杆(12)两端翼缘板加劲板；

悬吊系统由下承重梁(23)、主吊杆(3)、辅吊杆(4)、上承重梁(19)、千斤顶(7)、扁担梁(15)、卸载砂筒和贯穿型钢梁(1)组成；上承重梁(19)、下承重梁(23)和扁担梁(15)由工字钢或者厚钢板焊接成H断面；

预压系统采用水预压和撑压相结合，水荷载预压，采用胶质材料的一个大型水袋(28)，用钢管(27)、对拉钢筋(30)和模板(29)作支撑水袋搭设成水箱；撑压采用千斤顶(7)和撑杆(5)，与水预压结合，进行预压加载；

所述的抱箍式牛腿托架(17)与高墩通过预埋件(2)连接，同时在高墩设置预留孔后连接抗滑销栓(18)加强抱箍式牛腿托架(17)与高墩的连接；

在横系梁上部设置贯穿型钢梁(1)通过主吊杆(3)、辅吊杆(4)、撑杆(5)与内置劲性骨架(8)连接。

2.根据权利要求1所述的一种高墩内置劲性骨架横系梁结构，其特征在于所述的内置劲性骨架(8)扎定型模块与高墩中的预埋件(2)采用后伸展连接。

3.根据权利要求1所述的一种高墩内置劲性骨架横系梁结构，其特征在于所述的操作平台(20)、模板系统、内置劲性骨架(8)、水预压体系均地面拼装，整装整拆。

4.根据权利要求1所述的一种高墩内置劲性骨架横系梁结构，其特征在于所述的贯穿型钢梁(1)为型钢或钢棒；抗滑销栓(18)、上弦杆(10)、下弦杆(12)、上承重梁(19)、下承重梁(23)、主吊杆(3)和辅吊杆(4)均布设应力及应变监控。

5.一种如权利要求1所述高墩内置劲性骨架横系梁结构的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

1)预埋件埋设：当塔柱施工到相应部位，分别进行操作平台、抱箍式牛腿托架、内置劲性骨架预埋件和横梁主钢筋预埋；

2)抱箍式牛腿托架安装：抱箍采用两块半圆弧型钢板制成，采用的高强螺栓连接；抱箍安装在墩柱上时必须与墩柱密贴，在墩柱与抱箍之间设一层橡胶垫；抱箍安装好后，吊装工字钢，工字钢与抱箍之间采用U型螺栓连接固定；

3)操作平台安装：当塔柱施工超出上横梁9～10m后，进行操作平台安装；

4)贯穿型钢梁安装：根据横系梁自重、人荷载确定贯穿工字钢的高度、宽度及翼缘腹板厚度，预制贯穿工字钢时，按照设计值制作；预制完成后，在贯穿工字钢与吊杆连接部位、钻孔采用磁力钻完成；

5)底模系统安装：底模系统由底模、分配梁、承重梁、扁担梁、对撑钢管五部分组成；其安装顺序为：扁担梁→下承重梁→分配梁→底模龙骨→底模面板；

6)安装劲性骨架：分段分片焊接加工好横梁内置劲性骨架，劲性骨架的分段分片由塔吊起吊能力决定，劲性骨架设置成格构形式，同时要留出横梁主筋和预应力波纹管安装空间，劲性骨架桥上采用先栓后焊形式连接成整体，劲性骨架安装时注意预拱度设置形成第一结构受力体系；

7)安装悬吊系统：在成型的劲性骨架上安装提升系统，提升杆采用精轧螺纹钢筋，通过穿心千斤顶将底模系统提升至设计位置，测量复测底模板标高符合图纸及预拱度要求后，锁紧提升杆螺母；安装流程为：安装卸落砂筒→安装上承重梁→安装提升杆→安装穿心千斤顶；在劲性骨架上弦杆顶面安装砂筒，砂筒使用经预压，预压后砂筒上下筒花焊固定；各提升杆提升时，做到均匀同步；

8)安装底板钢筋和预应力管道：底板钢筋和塔柱预留钢筋采用直螺纹接头机械连接；预应力管道安装可利用劲性骨架和钢筋骨架进行固定；

9)浇筑第一次混凝土：安装侧模和内模进行第一次混凝土浇筑，底板、高腹板和隔板；在混凝土浇筑过程中，对称浇筑，浇筑顺序：先底板，后隔板；横梁模板的支撑必须牢固，模板接缝不能有漏浆的现象；

10)张拉部分预应力：待混凝土达到设计强度后，张拉下部预应力钢绞线，形成第二体系；

11)浇筑第二次混凝土：安装剩余部分侧模、内腔支架及剩余内模；安装横梁顶板钢筋和波纹管，对顶板进行第二次混凝土浇筑；待混凝土达到设计强度后，张拉剩余预应力钢束，形成最后的结构体系；采取真空辅助压浆法进行预应力管道压浆和封锚。