CN108221709B - 一种用于跨线桥顶推施工的配套设备及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于跨线桥顶推施工的配套设备及施工方法，涉及结构工程技术领域。配套设备用于钢梁顶推施工工序中，包括：防屈曲面板、连接螺杆、紧固螺帽和垫片。防屈曲面板用于安装在钢梁中可能发生局部失稳的底板内，其按钢梁的尺寸预制，其上预留有多个贯穿其上、下表面的孔洞，其内部分布有双向布置的构造钢筋。连接螺杆用于布置在钢梁可能发生局部失稳的底板内且与其固定连接，连接螺杆的间距与孔洞间距一致。紧固螺帽对应于每一连接螺杆。垫片对应于每一紧固螺帽。所述施工方法应用所述配套设备。本发明有效的防止了钢梁局部屈曲失稳破坏的发生，节省了施工成本，缩短了施工周期，降低了施工设备成本，且有效的提升了桥梁的使用性能。

Description

一种用于跨线桥顶推施工的配套设备及施工方法

技术领域

本发明涉及结构工程技术领域，尤其是涉及一种用于跨线桥顶推施工的配套设备及施工方法。

背景技术

顶推施工是桥梁施工的重要方法之一。下面以钢梁顶推施工过程为例加以说明：图1为传统的跨线桥顶推施工示意图，主体钢梁顶推施工过程包括如下步骤：a、施工临时墩和顶推安装平台基础；b、钢梁和钢导梁6工厂加工后运到施工现场；c、现场拼装钢导梁；d、现场组拼多节段钢梁，通过钢导梁6牵引钢梁逐段拖出去。

传统的钢梁顶推施施工中，需要在主体钢梁前端连接有长度与主跨长度接近的轻型钢结构导梁段，以避免由于钢梁主体巨大的自重导致在与对面支点搭接前，顶推端梁体根部由于巨大的负弯矩作用底板发生局部屈曲，如图2所示的顶推过程中钢梁底板局部失稳破坏示意图，图中支座9。由于导梁的存在，使得在顶推过程中部可以避免的安装和牵引导梁，极大的增加了工程量，延长施工周期，增加了工程施工成本。

因此，急需研制出一种施工方案，该施工方案一方面能避免钢梁底板发生局部屈曲，另一方面能够减小工程量，缩短施工周期，降低工程的施工成本。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于跨线桥顶推施工的配套设备及施工方法。

本发明提供了一种用于跨线桥顶推施工的配套设备，用于钢梁顶推施工工序中，包括：

防屈曲面板，用于安装在所述钢梁中可能发生局部失稳的底板内，所述防屈曲面板按所述钢梁的尺寸预制，所述防屈曲面板上预留有多个贯穿其上、下表面的孔洞，所述多个孔洞呈规则排列，所述防屈曲面板内部分布有双向布置的构造钢筋；

连接螺杆，用于布置在所述钢梁可能发生局部失稳的底板内且与所述底板固定连接，两个连接螺杆之间的间距与所述防屈曲面板预留的孔洞间距一致，且保证能穿过所述防屈曲面板预留的孔洞使其与所述钢梁的底板完全接触；

紧固螺帽，对应于每一连接螺杆，用于与所述连接螺杆配合将所述防屈曲面板固定在所述钢梁的底板处；和

垫片，对应于每一紧固螺帽；

其中，在施工现场将所述防屈曲面板穿过所述连接螺杆与所述钢梁的底板结合，同时拧紧所述紧固螺帽以及其下的所述垫片，使所述钢梁与所述防屈曲面板形成组合作用，以减小所述钢梁的底板的有效失稳宽度，防止局部屈曲失稳的发生。

进一步地，所述钢梁的内宽度为所述防屈曲面板长度的整数倍，所述防屈曲面板的宽度为0.5m-2m，以便于运输与安装所述防屈曲面板。

进一步地，所述防屈曲面板采用轻质高强度混凝土材料预制而成。

进一步地，所述防屈曲面板的构造钢筋为单层或双层，以防止运输过程中的损伤和减少长期使用过程中材料收缩的影响。

进一步地，所述连接螺杆的直径略小于所述防屈曲面板内预留的孔洞的直径，所述连接螺杆的长度大于所述防屈曲面板的厚度并有冗余以用于所述紧固螺帽与所述垫片的安装。

进一步地，所述紧固螺帽符合高强螺栓相关规定中螺帽的规格。

进一步地，所述垫片的材料与所述紧固螺帽的材料一致或不低于其强度。

进一步地，所述垫片的形为圆形或方形，并根据所述防屈曲面板的局部承压限值计算最小承压面积。

本发明还提供了一种应用用于跨线桥顶推施工的施工设备的施工方法，按照如下步骤执行：

a.施工前根据计算确定钢梁顶推过程中局部失稳系数小于规范限值的区域，在该区域内均匀布置所述连接螺杆并将其与所述底板焊接，将所述防屈曲面板穿过所述连接螺杆与所述钢梁的底板结合，通过所述紧固螺帽和所述垫片将所述防屈曲面板与所述钢梁的底板形成整体；

b.所述钢梁在线路一侧搭设临时支架7装配成型，安装好常规导轨及牵引设备之后，直接将所述钢梁的主体推出；

c.在所述钢梁的主体推出一定距离之后，根据计算确定悬挑段各处钢梁应力水平，将低于规范限值区域的防屈曲面板拆除，以减轻悬挑端自重；

d.在所述钢梁与另一侧桥墩搭接后，拆除所述钢梁的底板正弯矩区的所有防屈曲面板，并在负弯矩区处的连接螺杆与防屈曲面板的孔隙以及防屈曲面板间的孔隙中注浆，使其与所述钢梁形成完全组合作用。

本发明所述的配套设备及施工方法，由于防屈曲面板的使用，有效的防止了钢梁局部屈曲失稳破坏的发生，因此，在一般钢梁尤其是组合梁桥钢箱梁的顶推过程中，无需再安装钢导梁，大大节省了施工成本，缩短了施工周期；防屈曲面板的安装与拆卸十分方便，并且可以重复利用，符合装配化理念和可持续发展的理念，降低了施工设备成本；桥梁顶推完成后，将防屈曲面板留在负弯矩区，通过孔隙注浆使得面板还可以作为结构构件参与梁体的受力，在负弯矩区形成双重组合作用，有效的提升了桥梁的使用性能。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是传统的跨线桥顶推施工示意图；

图2是顶推过程中钢梁底板局部失稳破坏示意图；

图3是本发明一实施例提供的用于跨线桥顶推施工的配套设备中防屈曲面板的示意性主视图；

图4是图3的示意性俯视图；

图5是本发明一实施例提供的配套设备中的连接螺杆、紧固螺帽及垫片的示意性组装图；

图6是图5的俯视放大图；

图7是本发明一实施例提供的配套设备安装在钢梁时的示意性剖视图；

图8是图7中沿B-B线的示意性剖视图；

图9是图7中沿C-C线的示意性剖视图；

图10是本发明一实施例提供的配套设备顶推过程的示意性组装图；

图11是本发明另一实施例提供的配套设备顶推过程的示意性组装图。

附图标记：

1 防屈曲面板，

11孔洞，12构造钢筋，

2 连接螺杆，

3 紧固螺帽，

4 垫片，

5 钢梁，

51顶板，52腹板，53底板，

6 钢导梁，

7 临时支架，

8 永久桥墩，

9 支座。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

发明人发现，解决跨线桥梁顶推施工中的安全性问题，主要在于两个方面：一是降低桥体自重，保证顶推端的负弯矩不会使得钢梁底板发生局部屈曲；另一方面则是，提升钢梁底部的局部稳定性，充分利用钢梁底板的强度。若能解决上述两个问题，在顶推过程中完全可以避免钢导梁6的安装和牵引，极大的减少工程量，缩短施工周期，降低工程施工成本。基于此研制出了本发明用于跨线桥顶推施工的配套设备及施工方法。

图3是本发明一实施例提供的用于跨线桥顶推施工的配套设备中防屈曲面板的示意性主视图。图4是图3的示意性俯视图。图5是本发明一实施例提供的配套设备中的连接螺杆、紧固螺帽及垫片的示意性组装图。图6是图5的俯视放大图。图7是本发明一实施例提供的配套设备安装在钢梁时的示意性剖视图。图8是图7中沿B-B线的示意性剖视图。图9是图7中沿C-C线的示意性剖视图。

如图7所示，还可参见图8及图9，本发明提供了一种用于跨线桥顶推施工的配套设备，用于钢梁5顶推施工工序中与钢梁5的底板53结合以保证底板53的局部稳定性要求。钢梁具有顶板51、腹板52及底板53。配套设备包括：防屈曲面板1、连接螺杆2、紧固螺帽3和垫片4。防屈曲面板1用于安装在所述钢梁5中可能发生局部失稳的底板53内，如图3所示，还可参见图4，所述防屈曲面板1在工厂按所述钢梁5的尺寸预制，预制时按设计间距所述防屈曲面板1上预留有多个贯穿其上、下表面的孔洞11，所述多个孔洞11呈规则排列，所述孔洞11用于之后穿过连接螺杆2，孔洞11的间距根据局部稳定验算确定，所述防屈曲面板1内部分布有双向布置的构造钢筋12。如图7所示，还可参见图5-图6，连接螺杆2用于布置在所述钢梁5可能发生局部失稳的底板53内且与所述底板53固定连接，连接螺杆2是在钢梁5加工时均匀布置在由计算所确定的钢梁5可能发生局部失稳的底板53内的，两个连接螺杆2之间的间距与所述防屈曲面板1预留的孔洞11间距一致，且保证能穿过所述防屈曲面板1预留的孔洞11使其与所述钢梁5的底板53完全接触。连接螺杆2与钢梁5的底板53采用电弧融透焊连接，并保证焊接质量。紧固螺帽3，对应于每一连接螺杆2，用于与所述连接螺杆2配合将所述防屈曲面板1固定在所述钢梁5的底板53处。垫片4对应于每一紧固螺帽3。其中，在施工现场钢梁5顶推前，将所述防屈曲面板1穿过所述连接螺杆2与所述钢梁5的底板53结合，同时拧紧所述紧固螺帽3以及其下的所述垫片4，使所述钢梁5与所述防屈曲面板1形成组合作用，以减小所述钢梁5的底板53的有效失稳宽度，防止局部屈曲失稳的发生。随着悬挑段长度的不断增加，可以拆除最外端一定长度内的防屈曲面板1，减少悬臂端荷载，并将其挪至悬挑根部与钢梁5底板53结合，保证根部钢梁5的局部稳定性。

其中，所述防屈曲面板1拆除时，松开紧固螺帽3，取出防屈曲面板1即可，若连接螺杆2影响后续施工或检修，可使用切割设备手动切割。

本发明所述的配套设备及施工方法，由于防屈曲面板1的使用，有效的防止了钢梁5局部屈曲失稳破坏的发生，因此，在一般钢梁5尤其是组合梁桥钢箱梁的顶推过程中，无需再安装钢导梁6，大大节省了施工成本，缩短了施工周期。

此外，防屈曲面板1的安装与拆卸十分方便，并且可以重复利用，符合装配化理念和可持续发展的理念，降低了施工设备成本。

此外，桥梁顶推完成后，将防屈曲面板1留在负弯矩区，通过孔隙注浆使得面板还可以作为结构构件参与梁体的受力，在负弯矩区形成双重组合作用，有效的提升了桥梁的使用性能。

可见，本发明配套设备制作简单便捷，安装拆卸方便，符合装配化施工理念，可重复使用，经济性能较优。

本发明中的防屈曲面板1适用于一般中小跨径桥钢梁5的顶推施工，尤其是开口箱型组合梁的钢箱梁。

进一步地，如图7所示，所述钢梁5的内宽度为所述防屈曲面板1长度的整数倍，所述防屈曲面板1的宽度为0.5m-2m，以便于运输与安装所述防屈曲面板1。防屈曲面板1的厚度根据钢梁5局部稳定性验算确定。

进一步地，如图3所示，所述防屈曲面板1采用轻质高强度混凝土材料预制而成。

进一步地，如图4所示，所述防屈曲面板1的构造钢筋12为单层或双层，即构造钢筋12要求布置为单层双向或双层双向钢筋网片，以防止运输过程中的损伤和减少长期使用过程中材料收缩的影响。

进一步地，如图5所示，所述连接螺杆2的直径根据钢梁5的底板53的稳定性分析确定，其略小于所述防屈曲面板1内预留的孔洞11的直径，所述连接螺杆2的长度大于所述防屈曲面板1的厚度并有一定冗余以用于所述紧固螺帽3与所述垫片4的安装。即连接螺杆2的高度应大于防屈曲面板1的厚度加连接螺帽及垫片4厚之和。连接螺杆2与钢梁5的底板53应采用电弧融透焊连接，并进行焊接质量检测。

进一步地，如图5所示，所述紧固螺帽3符合高强螺栓相关规定中螺帽的规格。

进一步地，如图5所示，所述垫片4的材料应与所述紧固螺帽3的材料一致或不低于其强度。

进一步地，如图5所示，所述垫片4的形状为方形，并根据所述防屈曲面板1的局部承压限值计算最小承压面积。在其他实施例中垫片4的形状还可以是圆形或其他形状。

图10是本发明一实施例提供的配套设备顶推过程的示意性组装图。图11是本发明另一实施例提供的配套设备顶推过程的示意性组装图。图10中，永久桥墩8。如图10所示，本发明还提供了一种应用上述用于跨线桥顶推施工的施工设备的施工方法，配合该配套设备的钢梁5顶推施工方法大致分为两步：防屈曲面板1的安装与拆卸，负弯矩区面板的注浆与组合。具体施工方法按照如下步骤执行：

a.施工前在施工现场搭建临时工作平台装配桥体钢梁5，根据计算确定钢梁5顶推过程中局部失稳系数小于规范限值的区域，在该区域内均匀布置所述连接螺杆2并将其与所述底板53焊接，钢梁5拼装完成后，将所述防屈曲面板1穿过所述连接螺杆2与所述钢梁5的底板53结合，通过所述紧固螺帽3和所述垫片4将所述防屈曲面板1与所述钢梁5的底板53形成整体；

b.所述钢梁5在线路一侧搭设临时支架7装配成型，安装好常规导轨及牵引设备之后，直接将所述钢梁5的主体推出；

c.在所述钢梁5的主体推出一定距离之后，根据计算确定悬挑段各处钢梁5应力水平，将低于规范限值区域的防屈曲面板1拆除，以减轻悬挑端自重，具体为，顶推过程中，随着悬挑端跨度的不断增大，最外端的防屈曲面板1可拆除，并在悬挑端根部安装新的防屈曲面板1；

d.在所述钢梁5与另一侧桥墩搭接后，即顶推结束后，拆除所述钢梁5的底板53正弯矩区的所有防屈曲面板1，并在负弯矩区处的连接螺杆2与防屈曲面板1的孔隙以及防屈曲面板1间的孔隙中注浆，使其与所述钢梁5形成完全组合作用。

本发明中由于防屈曲面板1的使用，有效的防止了钢梁5局部屈曲失稳破坏的发生。因此，在一般钢梁5尤其是组合梁桥钢梁5的顶推过程中，由于局部稳定系数的提高，本发明可以移除传统钢梁5顶推过程中的钢导梁6部分，使桥体钢梁5直接与下一墩顶搭接，施工更加便捷。由于无需再安装导梁，大大节省了施工成本，缩短了施工周期。

此外，防屈曲面板1的安装与拆卸十分方便，并且可以重复利用，符合装配化理念和可持续发展的理念，降低了施工设备成本。

桥梁顶推完成后，将防屈曲面板1留在负弯矩区，通过孔隙注浆使得防屈面板还可以作为结构构件参与梁体的受力，在负弯矩区形成双重组合作用，有效的提升了桥梁的使用性能，提高了钢梁5在移动荷载下的刚度和稳定性，同时还极大的缩短了工期。

结合该防屈曲面板1的施工方式具有装配化的特点，材料可重复利用，具有良好的技术经济效益，特别适用于桥梁结构的顶推施工以及类似跨线结构的顶推施工，具有很好的推广前景。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种应用用于跨线桥顶推施工的施工设备的施工方法，其特征在于，采用的施工设备包括：防屈曲面板、连接螺杆、紧固螺帽和垫片；

所述防屈曲面板用于安装在钢梁中可能发生局部失稳的底板内，所述防屈曲面板按所述钢梁的尺寸预制，所述防屈曲面板上预留有多个贯穿其上、下表面的孔洞，所述多个孔洞呈规则排列，所述防屈曲面板内部分布有双向布置的构造钢筋；

所述连接螺杆用于布置在所述钢梁可能发生局部失稳的底板内且与所述底板固定连接，两个连接螺杆之间的间距与所述防屈曲面板预留的孔洞间距一致，且保证能穿过所述防屈曲面板预留的孔洞使其与所述钢梁的底板完全接触；

所述紧固螺帽对应于每一连接螺杆，用于与所述连接螺杆配合将所述防屈曲面板固定在所述钢梁的底板处；

所述垫片对应于每一紧固螺帽；

施工按照如下步骤执行：

a.施工前根据计算确定钢梁顶推过程中局部失稳系数小于规范限值的区域，在该区域内均匀布置所述连接螺杆并将其与所述钢梁的底板焊接，将所述防屈曲面板穿过所述连接螺杆与所述钢梁的底板结合，通过所述紧固螺帽和所述垫片将所述防屈曲面板与所述钢梁的底板形成整体；

b.所述钢梁在线路一侧搭设临时支架装配成型，安装好常规导轨及牵引设备之后，直接将所述钢梁的主体推出；

c.在所述钢梁的主体推出一定距离之后，根据计算确定悬挑段各处钢梁应力水平，将低于规范限值区域的防屈曲面板拆除，以减轻悬挑端自重；在顶推过程中，随着悬挑端跨度的不断增大，拆除最外端的所述防屈曲面板，并在悬挑端根部安装新的所述防屈曲面板；

d.在所述钢梁与另一侧桥墩搭接后，拆除所述钢梁的底板正弯矩区的所有防屈曲面板，并在负弯矩区处的连接螺杆与防屈曲面板的孔隙以及防屈曲面板间的孔隙中注浆，使其与所述钢梁形成完全组合作用。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述钢梁的内宽度为所述防屈曲面板长度的整数倍，所述防屈曲面板的宽度为0.5m-2m，以便于运输与安装所述防屈曲面板。

3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述防屈曲面板采用轻质高强度混凝土材料预制而成。

4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述防屈曲面板的构造钢筋为单层或双层，以防止运输过程中的损伤和减少长期使用过程中材料收缩的影响。

5.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述连接螺杆的直径略小于所述防屈曲面板内预留的孔洞的直径，所述连接螺杆的长度大于所述防屈曲面板的厚度并有冗余以用于所述紧固螺帽与所述垫片的安装。

6.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述紧固螺帽符合高强螺栓相关规定中螺帽的规格。

7.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述垫片的材料与所述紧固螺帽的材料一致或不低于其强度。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的施工方法，其特征在于，所述垫片的形状为圆形或方形，并根据所述防屈曲面板的局部承压限值计算最小承压面积。