CN107419670A - 拱梁组合式连续刚构桥上弦行走式挂篮施工装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拱梁组合式连续刚构桥上弦行走式挂篮施工装置及方法，包括挂篮系统、下弦扣索系统、支架系统、模板系统；挂篮系统设置在上弦箱梁顶面,可沿上弦箱梁顶面向前移动；下弦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扣索；支架系统用来为上弦箱梁悬臂浇筑提供模板临时支撑；模板系统包括上弦箱梁模板和下弦拱形箱梁模板，上弦箱梁模板位于支架系统顶部平台，下弦拱形箱梁模板位于挂篮底模平台，分别为上、下弦箱梁混凝土浇筑提供临时支护。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，上、下弦箱梁梁段无滞后交替悬臂施工成为可能。
Description
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，具体涉及一种拱梁组合式连续刚构桥上弦行走式挂篮施工装置及方法。
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、施工保证、养护费用低等优点，对于山高坡陡，施工场地狭窄的山区具有很强的适应性。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施工装置完成浇筑施工。同时，拱梁组合框架中空区施工作业空间较小，上、下弦箱梁相同梁段同时施工较难保证。因此，发明一种安全、便捷、合理的拱梁组合框架区域施工阶段临时施工装置及方法，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上弦行走式挂篮施工装置及方法。
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上弦行走式挂篮施工装置，包括挂篮系统、下弦扣索系统、支架系统、模板系统；
所述的挂篮系统用来为下弦拱形箱梁悬臂浇筑提供模板临时支撑，包括挂篮主桁架、锚固系统、吊挂系统和底模平台；挂篮主桁架设置在上弦箱梁顶面上，可沿上弦箱梁顶面向前移动；所述的挂篮主桁架到达设定位置后通过锚固系统与上弦箱梁锚固；吊挂系统安装在挂篮主桁架上可变化吊挂长度，以适应下弦拱形箱梁底板线形斜率变化；底模平台安装在吊挂系统的底部，底模平台通过吊挂系统与挂篮主桁架连接成整体，将下弦拱形箱梁施工荷载传递至挂篮主桁架上；
所述的下弦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扣索。
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；
所述的模板系统包括上弦箱梁模板和下弦拱形箱梁模板，上弦箱梁模板位于支架系统顶部平台，下弦拱形箱梁模板位于挂篮底模平台，分别为上、下弦箱梁混凝土浇筑提供临时支护。
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、钢管支架和顶部平台，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，顶部连接顶部平台，所述的顶部平台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。
利用所述的上弦行走式挂篮施工装置，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：施工完成拱梁组合式连续刚构桥墩顶梁段后，在墩顶梁段顶面两端对称拼装挂篮系统，并进行加载试验；
步骤2：预埋下弦拱形箱梁①#梁段扣索孔道，挂篮系统对称浇注该梁段，张拉该梁段内预应力筋。
步骤3：将下弦拱形箱梁①#梁段临时扣索穿过肢柱及该梁段预埋扣索孔道，并对称张拉双肢主桥墩两侧相应临时扣索。
步骤4：搭设上弦箱梁①#梁段支架系统，施工上弦箱梁①#梁段，并张拉该梁段内预应力筋。
步骤5：降低挂篮系统底模平台，前移挂篮至上弦箱梁①#梁前端，调整吊挂系统高度，预埋下弦拱形箱梁②#梁段扣索孔道，挂篮对称施工下弦拱形箱梁②#梁段，张拉该梁段内预应力筋。
步骤6：将下弦拱形箱梁②#梁段临时扣索穿过肢柱及该梁段预埋扣索孔道，并对称张拉双肢主桥墩两侧相应临时扣索。
步骤7：搭设上弦箱梁②#梁段支架系统，施工上弦箱梁②#梁段，并张拉该梁段内预应力筋。
步骤8：重复步骤5～步骤7，进入下一个下弦节段的挂篮浇注和上弦节段的支架浇注，直至上弦和下弦梁段全部完成。
步骤9：在待合龙的上、下弦的端部设劲性支撑，挂篮浇注上下弦合龙段，完成上、下弦合龙；
步骤10：挂篮沿上弦箱梁顶面前移，进入实腹梁段的挂篮施工；
步骤11：适时拆除支架系统、下弦扣索系统,并将扣索孔道灌浆处理，完成拱梁组合式悬臂结构的施工。
进一步的，所述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，后立即施工相应节段上弦箱梁，以保证上弦箱梁顶部挂篮前移，施工下一节段下弦拱形箱梁。
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)充分组合利用了挂篮系统、扣索系统、满堂支架系统各自临时支撑的特点和优点，利用挂篮长吊挂系统，使位于上弦箱梁顶面的挂篮系统，可用于下弦拱形箱梁施工，无需使用特种倾斜式挂篮施工下弦拱形箱梁，节约了施工成本。
(3)挂篮系统位于上弦箱梁顶面，不阻挡下弦支架系统安装，因此下弦拱形箱梁节段施工完成后，可立即施工相应节段上弦箱梁节段，上弦箱梁施工无需滞后下弦拱形箱梁多个节段，大大提高了施工效率。
(4)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为拱梁组合式连续刚构桥上弦行走式挂篮施工装置结构示意图；
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-挂篮系统，2-下弦扣索系统，3-支架系统，4-模板系统，5-挂篮主桁架，6-锚固系统，7-吊挂系统，8-底模平台，9-扣索孔道，10-临时扣索，11-预埋件，12-钢管支架，13-顶部平台，14-双肢主桥墩，15-肢柱，16-墩顶梁段，17-下弦拱形箱梁，18-上弦箱梁，19-拱梁组合框架，20-墩顶中心线，21-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施工装置完成浇筑施工。同时，拱梁组合框架中空区施工作业空间较小，上、下弦箱梁相同梁段同时施工较难保证。为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种拱梁组合式混凝土连续刚构桥上弦行走式挂篮施工装置及方法。
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、施工安全可靠的上弦行走式挂篮施工装置及方法。
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上弦行走式挂篮施工装置，本发明主要由挂篮系统1、下弦扣索系统2、支架系统3、模板系统4组成。所述的挂篮系统由挂篮主桁架5、锚固系统6、吊挂系统7和底模平台8组成。所述的下弦扣索系统2由扣索孔道9、临时扣索10组成。所述的支架系统3由预埋件11、钢管支架12、顶部平台13组成。
所述的挂篮系统1可为下弦拱形箱梁17悬臂浇筑提供模板临时支撑；挂篮主桁架5设置在上弦箱梁18顶面上，可沿上弦箱梁18顶面向前移动；挂篮主桁架5通过锚固系统6与上弦箱梁18锚固；吊挂系统7可变化吊挂高度，以适应下弦拱形箱梁17底板线形斜率变化；底模平台8通过吊挂系统7与挂篮主桁架5连接成整体，将下弦拱形箱梁17施工荷载传递至挂篮主桁架5上。
所述的下弦扣索系统2包括分别设置在双肢主桥墩14及悬臂现浇下弦拱形箱梁17梁段上的扣索孔道9以及穿过该扣索孔道的临时扣索10；
所述的支架系统3设置在已施工完成的下弦拱形箱梁17顶面，用来为上弦箱梁18悬臂浇筑提供模板临时支撑，其包括预埋件11、钢管支架12和顶部平台13，所述的预埋件11安装在下弦拱形箱梁17上，与钢管支架12相连；所述的钢管支架12竖直设置，顶部连接支架系统顶部平台13，所述的顶部平台13为上弦箱梁悬臂浇筑提供临时支撑；所述的钢管支架12在高度方向上每间隔一定的距离就设置有横向支架连接。
所述的模板系统4包括上弦箱梁模板和下弦拱形箱梁模板，上弦箱梁模板位于支架系统顶部平台13，下弦拱形箱梁模板位于挂篮底模平台8，分别为上、下弦箱梁混凝土浇筑提供临时支护。
结合图1～图3所示，扣索孔道9分别设置在双肢主桥墩14，及悬臂现浇下弦拱形箱梁17梁段上。临时扣索5穿过相应的双肢主桥墩14及下弦拱形箱梁17梁段扣索孔道4，分别对称锚固于双肢主桥墩14两侧的相应的下弦拱形箱梁17梁段外端，形成临时下弦扣索系统2，将下弦拱形箱梁17梁段施工荷载传递至双肢主桥墩14。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，支架系统3设置在已施工完成的下弦拱形箱梁17顶面，主要用来为上弦箱梁18悬臂浇筑提供模板临时支撑。钢管支架12采用φ630×10mm钢管，在高度方向上每间隔6.5米设置纵、横向联系。
利用所述的上弦行走式挂篮施工装置，对拱梁组合框架19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14两侧拱梁组合框架19应遵循同步悬臂对称施工，先施工下弦拱形箱梁17梁段，后立即施工相应节段上弦箱梁18，以保证上弦箱梁顶部挂篮前移，施工下一节段下弦拱形箱梁。
具体的包括以下几个步骤：
步骤1：施工完成拱梁组合式连续刚构桥墩顶梁段16后，在墩顶梁段16顶面两端对称拼装挂篮系统1，并进行加载试验；
步骤2：预埋下弦拱形箱梁17①#梁段扣索孔道4，挂篮对称浇注该梁段，张拉该梁段内预应力筋。
步骤3：将下弦拱形箱梁17①#梁段临时扣索5穿过肢柱15及该梁段预埋扣索孔道9，并对称张拉双肢主桥墩14两侧相应临时扣索5。
步骤4：搭设上弦箱梁18①#梁段支架系统3，施工上弦箱梁18①#梁段，并张拉该梁段内预应力筋。
步骤5：降低挂篮系统1底模平台8，前移挂篮至上弦箱梁18①#梁前端，调整吊挂系统7高度，预埋下弦拱形箱梁17②#梁段扣索孔道4，挂篮对称施工下弦拱形箱梁17②#梁段，张拉该梁段内预应力筋。
步骤6：将下弦拱形箱梁17②#梁段临时扣索5穿过肢柱15及该梁段预埋扣索孔道9，并对称张拉双肢主桥墩14两侧相应临时扣索5。
步骤7：搭设上弦箱梁18②#梁段支架系统3，施工上弦箱梁18②#梁段，并张拉该梁段内预应力筋。
步骤8：重复步骤5～步骤7，进入下一个下弦节段的挂篮浇注和上弦节段的支架浇注，直至上弦和下弦梁段全部完成。
步骤9：在待合龙的上、下弦的端部设劲性支撑，挂篮浇注上下弦合龙段，完成上、下弦合龙；
步骤10：挂篮沿上弦箱梁18顶面前移，进入实腹梁段的挂篮施工；
步骤11：适时拆除支架系统3、下弦扣索系统2,并将扣索孔道9灌浆处理，完成拱梁组合式悬臂结构的施工。
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)充分组合利用了挂篮系统、扣索系统、满堂支架系统各自临时支撑的特点和优点，利用挂篮长吊挂系统，使位于上弦箱梁顶面的挂篮系统，可用于下弦拱形箱梁施工，无需使用特种倾斜式挂篮施工下弦拱形箱梁，节约了施工成本。
(3)挂篮系统位于上弦箱梁顶面，不阻挡下弦支架系统安装，因此下弦拱形箱梁节段施工完成后，可立即施工相应节段上弦箱梁节段，上弦箱梁施工无需滞后下弦拱形箱梁多个节段，大大提高了施工效率。
(4)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 (7)
1.拱梁组合式连续刚构桥上弦行走式挂篮施工装置，其特征在于，包括挂篮系统、下弦扣索系统、支架系统和模板系统；
所述的挂篮系统用来为下弦拱形箱梁悬臂浇筑提供模板临时支撑，包括挂篮主桁架、锚固系统、吊挂系统和底模平台；挂篮主桁架设置在上弦箱梁顶面上，可沿上弦箱梁顶面向前移动；所述的挂篮主桁架到达设定位置后通过锚固系统与上弦箱梁锚固；吊挂系统安装在挂篮主桁架上可变化吊挂长度，以适应下弦拱形箱梁底板线形斜率变化；底模平台安装在吊挂系统的底部，底模平台通过吊挂系统与挂篮主桁架连接成整体，将下弦拱形箱梁施工荷载传递至挂篮主桁架上；
所述的下弦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扣索；
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；
所述的模板系统包括上弦箱梁模板和下弦拱形箱梁模板，分别为上、下弦箱梁混凝土浇筑提供临时支护。
2.如权利要求1所述的拱梁组合式连续刚构桥上弦行走式挂篮施工装置，其特征在于，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。
3.如权利要求1所述的拱梁组合式连续刚构桥上弦行走式挂篮施工装置，其特征在于，所述支架系统包括预埋件、钢管支架和顶部平台，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，顶部连接顶部平台，所述的顶部平台为上弦箱梁悬臂浇筑提供临时支撑。
4.如权利要求1所述的拱梁组合式连续刚构桥上弦行走式挂篮施工装置，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。
5.如权利要求1所述的拱梁组合式连续刚构桥上弦行走式挂篮施工装置，其特征在于，所述的上弦箱梁模板位于支架系统顶部平台，下弦拱形箱梁模板位于挂篮底模平台上。
6.利用权利要求1-4任一所述的拱梁组合式连续刚构桥上弦行走式挂篮施工装置，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：施工完成拱梁组合式连续刚构桥墩顶梁段后，在墩顶梁段顶面两端对称拼装挂篮系统，并进行加载试验；
步骤2：预埋下弦拱形箱梁①#梁段扣索孔道，挂篮系统对称浇注该梁段，张拉该梁段内预应力筋；
步骤3：将下弦拱形箱梁①#梁段临时扣索穿过肢柱及该梁段预埋扣索孔道，并对称张拉双肢主桥墩两侧相应临时扣索；
步骤4：搭设上弦箱梁①#梁段支架系统，施工上弦箱梁①#梁段，并张拉该梁段内预应力筋。
步骤5：降低挂篮系统的底模平台，前移挂篮至上弦箱梁①#梁前端，调整吊挂系统高度，预埋下弦拱形箱梁②#梁段扣索孔道，挂篮对称施工下弦拱形箱梁②#梁段，张拉该梁段内预应力筋；
步骤6：将下弦拱形箱梁②#梁段临时扣索穿过肢柱及该梁段预埋扣索孔道，并对称张拉双肢主桥墩两侧相应临时扣索；
步骤7：搭设上弦箱梁②#梁段支架系统，施工上弦箱梁②#梁段，并张拉该梁段内预应力筋。
步骤8：重复步骤5～步骤7，进入下一个下弦节段的挂篮浇注和上弦节段的支架浇注，直至上弦和下弦梁段全部完成。
步骤9：在待合龙的上、下弦的端部设劲性支撑，挂篮浇注上下弦合龙段，完成上、下弦合龙；
步骤10：挂篮系统沿上弦箱梁顶面前移，进入实腹梁段的挂篮施工；
步骤11：适时拆除支架系统、下弦扣索系统,并将扣索孔道灌浆处理，完成拱梁组合式悬臂结构的施工。
7.如权利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述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，后立即施工相应节段上弦箱梁，以保证上弦箱梁顶部挂篮前移，施工下一节段下弦拱形箱梁。
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