CN108411767A - 一种自闭合式合拢钢壳系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自闭合式合拢钢壳系统及施工方法，该系统包括两端悬浇梁和设于两端悬浇梁下部的预埋钢壳，连接预埋钢壳与两端悬浇梁的剪力钉，设于预埋钢壳缺口内侧的闭合钢壳、还包括设于两端悬浇梁翼缘板上的第一滑动装置、设于两端悬浇梁腹板上的第二滑动装置和设于两端悬浇梁底板上的第三滑动装置。本发明采用自闭合式合拢钢壳系统，可以让钢壳快速闭合，对桥下道路的影响减到最小，使得转体跨既有铁路、高速公路更为安全，工期上得到优化，降低了成本。

Description

一种自闭合式合拢钢壳系统及施工方法

技术领域

本发明涉及合拢钢壳系统，尤其是一种自闭合式合拢钢壳系统，还涉及其施工方法。

背景技术

在铁路、公路建设中，不可避免的会碰到新建的铁路、公路需要跨越既有铁路和繁忙高速公路的问题，尤其是在铁路、公路大跨连续梁、连续刚构桥跨越既有铁路、高速公路时，这时就要考虑采用对既有线路运营影响小的施工方法，转体施工是一种较好的方法，当采用两边转体中间钢壳合拢时，可以最大限度的减少对既有道路的影响，但是仍然会有转体到位后钢壳缺口的施焊，影响桥下既有铁路、公路运营的问题。而且，闭合钢壳在吊装和闭合过程中也存在稳定性不够好的问题，因此，需要对合拢钢壳系统及施工方法做出改进。

发明内容

为解决上述问题，本发明第一目的在于提供一种自闭合式合拢钢壳系统，第二目的在于提供其施工方法，使得对桥下道路的影响减到最小，不仅在工艺技术上更加成熟，使得转体跨既有铁路、高速公路更为安全。

本发明的具体技术方案如下：

一种自闭合式合拢钢壳系统，包括两端悬浇梁和设于两端悬浇梁下部的预埋钢壳，连接预埋钢壳与两端悬浇梁的剪力钉、设于预埋钢壳缺口内侧的闭合钢壳、还包括设于两端悬浇梁翼缘板上的第一滑动装置、设于两端悬浇梁腹板上的第二滑动装置和设于两端悬浇梁底板上的第三滑动装置，第一滑动装置、第二滑动装置和第三滑动装置与闭合钢壳连接，闭合钢壳沿第一滑动装置、第二滑动装置和第三滑动装置运动到预埋钢壳缺口部位，闭合钢壳形状与预埋钢壳相适应；剪力钉均匀布置，一端焊接在预埋钢壳上，另一端埋入悬浇梁混凝土中；闭合钢壳上设有支撑壳体内部的壳体加固装置，壳体加固装置与第一滑动装置、第二滑动装置和第三滑动装置互不接触。

进一步地，闭合钢壳包括壳体和均匀设于壳体内侧对应滑道装置的加强钢板，第一滑动装置、第三滑动装置与闭合钢壳的加强钢板连接。

进一步地，第一滑动装置包括若干沿两端悬浇梁两侧翼缘板长度方向设置的第一预埋钢卡口、设于预埋钢卡口之间的第一工字滑轨、设于工字滑轨上沿工字滑轨移动的若干第一滚轴和与第一滚轴两端连接的第一吊绳，第一吊绳与所述翼缘板对应的闭合钢壳的加强钢板连接。

进一步地，第二滑动装置包括若干设于沿两端悬浇梁两侧腹板长度方向设置的第二预埋钢卡口和预埋钢板、设于预埋钢板一侧的支撑体以及第二工字滑轨，其中，预埋钢板设于第二预埋钢卡口下方且与第二预埋钢卡口间隔设置，第二工字滑轨设于第二预埋钢卡口之间且位于支撑体上。

进一步地，闭合钢壳两侧腹板中部设有工字连接件和设于工字连接件前侧的N8挡板且N8挡板下侧凸出工字连接件，工字连接件沿第二工字滑轨滑动。

进一步地，预埋钢板另一侧通过若干预埋钢筋与悬浇梁两侧腹板外侧的若干钢筋连接。

进一步地，第三滑动装置包括若干沿两端悬浇梁两侧底板长度方向和宽度方向设置的第三预埋钢卡口、沿长度方向设于预埋钢卡口之间的第三工字滑轨、设于第三工字滑轨上沿工字滑轨移动的若干第二滚轴和与第二滚轴两端连接的第二吊绳，第二吊绳与底板对应的闭合钢壳的加强钢板连接。

进一步地，还包括工字滑轨固定安全绳和闭合钢壳固定安全绳，工字滑轨固定安全绳一端与工字滑轨固定，另一端与预埋钢卡口相连，长度可调。闭合钢壳固定安全绳一端与闭合钢壳的加强钢板固定，另一端与预埋钢卡口相连，长度可调。

进一步地，壳体加固装置包括设于闭合钢壳的顶部横撑、设于闭合钢壳底部和侧面的若干端部连接板、若干中部连接板、若干上部槽钢斜撑、若干下部槽钢斜撑以及中部横撑。下部槽钢斜撑一端设于端部连接板上，另一端采用中部连接板连接在中部横撑上，上部槽钢斜撑一端设于顶部横撑上，另一端采用中部连接板连接在中部横撑上，上下对应的上部槽钢斜撑和下部槽钢斜撑之间两两交叉在同一中部连接板，中部横撑穿过各个中部连接板采用端部连接板固设于闭合钢壳两侧。

本发明涉及的上述的自闭合式合拢钢壳系统的施工方法，包括如下步骤：

步骤（1）、施工桥梁基础、桥墩、转体结构，同时预制预埋钢壳、焊接好剪力钉，在悬臂灌注两端悬浇梁，施工跨中最后段梁体时，将预埋钢板和各个滑动装置的预埋钢卡口埋入悬浇梁的混凝土内、安装预埋钢壳；

步骤（2）、预制闭合钢壳，并安装闭合钢壳壳体加固装置；

步骤（3）、准备各个滑动装置的工字滑轨、吊绳、滚轴和固定安全绳等构件；

步骤（4）、吊装闭合钢壳，同时安装闭合钢壳固定安全绳并锁死；

步骤（5）、在预埋卡口内安装相应的工字滑轨，安装滚轴、吊绳和工字滑轨固定安全绳并锁死；各滑动装置与壳体加固装置不接触；

步骤（6）、调整工字滑轨高程和位置，用木垛塞死；

步骤（7）、桥梁转体就位，调整好梁体姿态；

步骤（8）、松开工字滑轨的木垛和工字滑轨固定安全绳，在固定安全绳的保护下快速移动工字滑轨，使其就位；

步骤（9）、调整工字滑轨的位置及标高，用木垛再次锁死工字滑轨，拆除工字滑轨的固定安全绳。

步骤（10）、解开闭合钢壳固定安全绳后，在另一端拖拉闭合钢壳，使其快速就位。

步骤（11）、对闭合钢壳与预埋钢壳进行焊接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）、自闭合式合拢钢壳较之于普通钢壳合拢法，在结构上进行优化处理，加装了滑道系统和加固装置，不仅使得钢壳结构更加稳定，还使得对桥下道路的影响减到最小，使钢壳缺口闭合段能快速移动就位，不用在道路上方施焊，不仅在工艺技术上更加成熟，使得转体跨既有铁路、高速公路更为安全，是解决合拢段施焊最经济和可行的方案。

（2）剪力钉作为预埋钢壳的承力构件，而钢壳滑道系统可作为闭合钢壳段的辅助承力结构，在闭合过程和后期混凝土浇筑过程中作为闭合段的承力结构。使得施工更加安全。

（3）、施工完成后钢壳作为永久结构，梁体整体性协调，外观效果较好。

（4）、工程能够更加安全的实施，工期短，节约工程费用，经济合理，技术创新。

附图说明

图1为发明的自闭合式合拢钢壳系统的滑动装置的结构示意图；

图2为发明的自闭合式合拢钢壳系统的滑动装置的侧视图；

图3为发明的第二滑动装置的放大图；

图4为发明的第三滑动装置的放大图；

图5为闭合段钢壳加固装置的结构示意图；

图6为闭合段钢壳加固装置的侧视图。

具体实施方式

下面将结合发明实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是对发明一部分实例，而不是全部的实例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

如图1-2所示，本实施例的一种自闭合式合拢钢壳系统，包括两端悬浇梁1和设于两端悬浇梁1下部的预埋钢壳6，对预埋钢壳6与两端悬浇梁1进行连接的剪力钉8，设于预埋钢壳6缺口内侧的闭合钢壳5、设于两端悬浇梁1翼缘板上的第一滑动装置2、设于两端悬浇梁1腹板上的第二滑动装置3和设于两端悬浇梁1底板上的第三滑动装置4，第一滑动装置2、第二滑动装置3和第三滑动装置4与闭合钢壳5连接，闭合钢壳5沿第一滑动装置2、第二滑动装置3和第三滑动装置4运动到预埋钢壳6缺口部位，闭合钢壳5形状与预埋钢壳6相适应。预埋钢壳6通过剪力钉8与两端悬浇梁1进行连接。

剪力钉8直径为25mm，长250mm，纵向布置间距为30cm，横向布置间距为40cm，一端焊接在预埋钢壳6上，另一端埋入悬浇梁1混凝土中。

闭合钢壳5包括壳体和均匀设于壳体内侧的加强钢板，第一滑动装置2和第三滑动装置4与闭合钢壳5的加强钢板连接。

预埋钢壳6包括一块3.2m和一块2.3m长的钢壳，均厚16mm，高度、宽度可根据梁体尺寸调整，埋入悬浇梁1的长度均为2m，一端悬出1.2m，另一端悬出0.3m；闭合钢壳5比预埋钢壳6小，长度为1.2m，厚12mm，高度、宽度可根据梁体尺寸调整，安装在预埋钢壳6内侧，其间涂抹黄油，闭合后两端与预埋钢壳6的搭接长度均为0.15m。

第一滑动装置2包括若干沿两端悬浇梁1两侧翼缘板长度方向设置的第一预埋钢卡口2.1、设于第一预埋钢卡口2.1之间的第一工字滑轨2.2、设于第一工字滑轨2.2上沿第一工字滑轨2.2移动的若干第一滚轴2.3和与第一滚轴2.3两端连接的第一吊绳2.4，第一吊绳2.4与所述翼缘板对应的闭合钢壳5的加强钢板连接。

如图2、3所示，第二滑动装置3包括若干设于沿两端悬浇梁1两侧腹板长度方向设置的第二预埋钢卡口3.1和预埋钢板3.2、设于预埋钢板3.2一侧的支撑体3.3以及第二工字滑轨3.4，其中，预埋钢板3.2设于第二预埋钢卡口3.1下方且与第二预埋钢卡口3.1间隔设置，第二工字滑轨3.4设于第二预埋钢卡口3.1之间且位于支撑体3.3上。闭合钢壳5中部设有工字连接件3.5和设于工字连接件前侧的N8挡板3.6且N8挡板3.6下侧凸出工字连接件，工字连接件3.5沿第二工字滑轨3.4滑动。预埋钢板3.2另一侧通过若干预埋钢筋3.7与悬浇梁1腹板外侧的若干钢筋连接。支撑体3.3可以是工字钢。

如图2、4所示，第三滑动装置4包括若干沿两端悬浇梁1两侧底板长度方向和宽度方向设置的第三预埋钢卡口4.1、沿长度方向设于预埋钢卡口4.1之间的第三工字滑轨4.2、设于第三工字滑轨4.2上沿工字滑轨4.2移动的若干第二滚轴4.3和与第二滚轴4.3两端连接的第二吊绳4.4，第二吊绳4.4与底板对应的闭合钢壳5的加强钢板连接。

本实施例还设置了第一工字滑轨固定安全绳2.5、第二工字滑轨固定安全绳3.8、第三工字滑轨固定安全绳4.5、第一闭合钢壳固定安全绳2.6和第二闭合钢壳固定安全绳4.6。第一工字滑轨固定安全绳2.5、第二工字滑轨固定安全绳3.8和第三工字滑轨固定安全绳4.5一端分别与第一工字滑轨2.2、第二工字滑轨3.4、第三工字滑轨4.2固定，另一端分别与第一预埋钢卡口2.1、第二预埋钢卡口3.1、第三预埋钢卡口4.1连接，并且长度可调。第一闭合钢壳固定安全绳2.6、第二闭合钢壳固定安全绳4.6一端分别与闭合钢壳对应的加强钢板固定，另一端分别与第一预埋钢卡口2.1、第三预埋钢卡口4.1连接，并且长度可调。

第一预埋钢卡口2.1、第二预埋钢卡口3.1、第三预埋钢卡口4.1做成弯钩形直接埋入悬浇梁1的混凝土内，埋人深度不小于20cm。木垛直接垫于第一工字滑轨2.2和第三工字滑轨4.2下面，厚度可调，用于塞紧第一工字滑轨2.2和第三工字滑轨4.2，并根据需要调整其标高。

如图5所示，闭合钢壳5上设有支撑壳体内部的壳体加固装置7，壳体加固装置7包括设于闭合钢壳5的顶部横撑7.5、设于闭合钢壳底部的若干端部连接板7.2、若干中部连接板7.1、若干上部槽钢斜撑7.4、若干下部槽钢斜撑7.6以及中部横撑7.3，下部槽钢斜撑7.6一端设于端部连接板7.2上，另一端采用中部连接板7.1连接在中部横撑7.3上，上部槽钢斜撑7.4一端设于顶部横撑7.5上，另一端采用中部连接板7.1连接在中部横撑7.3上，上下对应的上部槽钢斜撑7.4和下部槽钢斜撑7.6之间两两交叉在同一中部连接板7.1，中部横撑7.3穿过各个中部连接板7.1采用端部连接板7.2固设于闭合钢壳5两侧。

端部连接板7.2可以焊接在闭合钢壳5的内侧，上部槽钢斜撑7.4一端与顶部横撑7.5焊接、另一端采用中部连接板7.1与中部横撑7.3焊接，下部槽钢斜撑7.6一端与端部连接板7.2焊接，另一端采用中部连接板7.1与中部横撑7.3焊接，上下对应的槽钢斜撑之间两两交叉在同一中部连接板7.1上与中部横撑7.3焊接，中部横撑7.3穿过各个中部连接板7.1与端部连接板7.2焊接，形成对闭合钢壳5的支撑，而顶部横撑7.5的两端通过端部连接板7.2连接在闭合钢壳5翼缘顶部的侧面以此形成闭合钢壳5的内部格构支撑体系。

组装时，壳体加固装置7与第一滑动装置2、第二滑动装置3和第三滑动装置4互不接触，不影响钢壳滑动。

如图6所示，闭合钢壳5上平行设有两个壳体加固装置7。

本实施例采用两端悬浇梁1最后一段预埋钢壳6、预埋钢板3.1、各个滑动装置的预埋钢卡口，在悬出钢壳长的一端内侧吊装安装缺口闭合钢壳5，同时在相应位置安装各个滑动装置的工字滑轨，安装吊绳和滚轴，调整标高，使工字滑轨参与闭合钢壳5的受力，然后用木垛在各个钢卡口内塞死工字滑轨，用固定安全绳锁住闭合钢壳5和各个工字滑轨，当转体到位后，在规定的时间内快速解开各个钢卡口内木楔，松开各个工字滑轨的固定安全绳，并在固定安全绳保护下调整各个工字滑轨，使其达到最终位置，再次调整标高，用木楔在钢卡口内塞死各个工字滑轨，解开各个闭合钢壳固定安全绳，然后拉动闭合钢壳5，使其快速封闭钢壳缺口，封闭后在内侧施焊搭接缝，保证不会漏水，拆除闭合钢壳加固装置7和第二滑动装置3，然后在钢壳内进行梁体浇筑，张拉预应力等施工，施工完成后，拆除第一滑动装置2和第三滑动装置4。

各个工字滑轨支撑下的滚轴和吊绳，作为闭合钢壳5的辅助承力结构，在闭合钢壳5吊装、梁体转体、移动闭合钢壳5、及后期钢壳内浇筑混凝土时，均不得拆除，直到预应力张拉结束，方可剪断吊绳，拆除滚轴。

具体的施工方法，包括如下步骤：

步骤（1）、施工桥梁基础、桥墩、转体结构，同时预制预埋钢壳6、焊接好剪力钉8，在悬臂灌注两端悬浇梁1，施工跨中最后段梁体时，将预埋钢板3.2和各个滑动装置的预埋钢卡口埋入悬浇梁1的混凝土内、安装预埋钢壳6；

步骤（2）、预制闭合钢壳5，并安装壳体加固装置7；壳体加固装置7安装顺序如下：制作闭合钢壳5部件时，根据设计焊接好端部连接板7.2，运输到工地进行闭合钢壳5拼装后采用中间连接板7.1、端部连接板7.2对下部槽钢斜撑7.6和中部横撑7.3进行焊接连接，最后采用上部槽钢斜撑7.4、中间连接板7.1对顶部横撑7.5与中部横撑7.3进行焊接连接，最终形成闭合钢壳5的内部加固装置。闭合钢壳5在工厂分块预制，运输至施工现场，分块进行拼装焊接。

步骤（3）、准备各个滑动装置的工字滑轨、吊绳、滚轴和固定安全绳等构件；步骤（4）、吊装闭合钢壳5，安装闭合钢壳固定安全绳并锁死；

步骤（5）、在预埋钢卡口内安装相应的工字滑轨，安装滚轴、吊绳和工字滑轨固定安全绳并锁死；各滑动装置与壳体加固装置不接触；

步骤（6）、调整工字滑轨高程和位置，用木垛塞死；

步骤（7）、桥梁转体就位，调整好梁体姿态；

步骤（8）、松开工字滑轨的木垛和工字滑轨固定安全绳，在固定安全绳的保护下快速移动工字滑轨，使其就位；

步骤（9）、调整工字滑轨的位置及标高，用木垛再次锁死工字滑轨，拆除工字滑轨的固定安全绳。

步骤（10）、解开闭合钢壳固定安全绳后，在另一端拖拉闭合钢壳5，使其快速就位。

步骤（11）、对闭合钢壳5与预埋钢壳6进行焊接。

步骤（12）、拆除壳体加固装置7和第二滑动装置3。

步骤（13）、在钢壳内施工合拢段梁体的混凝土、张拉预应力。

步骤（14）、拆除第一滑动装置2和第三滑动装置4。

步骤（15）、施工桥梁其他结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自闭合式合拢钢壳系统，包括两端悬浇梁和设于两端悬浇梁下部的预埋钢壳，设于预埋钢壳缺口内侧的闭合钢壳、其特征在于：还包括连接预埋钢壳与两端悬浇梁的剪力钉、设于两端悬浇梁翼缘板上的第一滑动装置、设于两端悬浇梁腹板上的第二滑动装置和设于两端悬浇梁底板上的第三滑动装置，第一滑动装置、第二滑动装置和第三滑动装置与闭合钢壳连接，闭合钢壳沿第一滑动装置、第二滑动装置和第三滑动装置运动到预埋钢壳缺口部位，闭合钢壳形状与预埋钢壳相适应；剪力钉均匀布置，一端焊接在预埋钢壳上，另一端埋入悬浇梁混凝土中；闭合钢壳上设有支撑壳体内部的壳体加固装置，壳体加固装置与第一滑动装置、第二滑动装置和第三滑动装置互不接触。

2.根据权利要求1所述的自闭合式合拢钢壳系统，其特征在于：闭合钢壳包括壳体和均匀设于壳体内侧对应滑道装置的加强钢板，第一滑动装置、第三滑动装置与闭合钢壳的加强钢板连接。

3.根据权利要求2所述的自闭合式合拢钢壳系统，其特征在于：第一滑动装置包括若干沿两端悬浇梁两侧翼缘板长度方向设置的第一预埋钢卡口、设于预埋钢卡口之间的第一工字滑轨、设于工字滑轨上沿工字滑轨移动的若干第一滚轴和与第一滚轴两端连接的第一吊绳，第一吊绳与所述翼缘板对应的闭合钢壳的加强钢板连接。

4.根据权利要求2所述的自闭合式合拢钢壳系统，其特征在于：第二滑动装置包括若干设于沿两端悬浇梁两侧腹板长度方向设置的第二预埋钢卡口和预埋钢板、设于预埋钢板一侧的支撑体以及第二工字滑轨，其中，预埋钢板设于第二预埋钢卡口下方且与第二预埋钢卡口间隔设置，第二工字滑轨设于第二预埋钢卡口之间且位于支撑体上。

5.根据权利要求4所述的自闭合式合拢钢壳系统，其特征在于：闭合钢壳两侧腹板中部设有工字连接件和设于工字连接件前侧的N8挡板且N8挡板下侧凸出工字连接件，工字连接件沿第二工字滑轨滑动。

6.根据权利要求4所述的自闭合式合拢钢壳系统，其特征在于：预埋钢板另一侧通过若干预埋钢筋与悬浇梁两侧腹板外侧的若干钢筋连接。

7.根据权利要求2所述的自闭合式合拢钢壳系统，其特征在于：第三滑动装置包括若干沿两端悬浇梁两侧底板长度方向和宽度方向设置的第三预埋钢卡口、沿长度方向设于预埋钢卡口之间的第三工字滑轨、设于第三工字滑轨上沿工字滑轨移动的若干第二滚轴和与第二滚轴两端连接的第二吊绳，第二吊绳与底板对应的闭合钢壳的加强钢板连接。

8.根据权利要求2、4或7所述的自闭合式合拢钢壳系统，其特征在于：还包括工字滑轨固定安全绳和闭合钢壳固定安全绳，工字滑轨固定安全绳一端与工字滑轨固定，另一端与预埋钢卡口相连，长度可调，闭合钢壳固定安全绳一端与闭合钢壳的加强钢板固定，另一端与预埋钢卡口相连，长度可调。

9.根据权利要求1-7之一所述的自闭合式合拢钢壳系统，其特征在于：壳体加固装置包括设于闭合钢壳的顶部横撑、设于闭合钢壳底部和侧面的若干端部连接板、若干中部连接板、若干上部槽钢斜撑、若干下部槽钢斜撑以及中部横撑；下部槽钢斜撑一端设于端部连接板上，另一端采用中部连接板连接在中部横撑上，上部槽钢斜撑一端设于顶部横撑上，另一端采用中部连接板连接在中部横撑上，上下对应的上部槽钢斜撑和下部槽钢斜撑之间两两交叉在同一中部连接板上，中部横撑穿过各个中部连接板采用端部连接板固设于闭合钢壳两侧。

10.权利要求1-9之一的自闭合式合拢钢壳系统的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤（1）、施工桥梁基础、桥墩、转体结构，同时预制预埋钢壳、设置好剪力钉，在悬臂灌注两端悬浇梁，施工跨中最后段梁体时，将预埋钢板和各个滑动装置的预埋钢卡口埋入悬浇梁的混凝土内、安装预埋钢壳；

步骤（2）、预制闭合钢壳，并安装闭合钢壳壳体加固装置；

步骤（3）、准备各个滑动装置的工字滑轨、吊绳、滚轴和固定安全绳；

步骤（4）、吊装闭合钢壳，同时安装闭合钢壳固定安全绳并锁死；

步骤（5）、在预埋卡口内安装相应的工字滑轨，安装滚轴、吊绳和工字滑轨固定安全绳并锁死；各滑动装置与壳体加固装置不接触；

步骤（6）、调整工字滑轨高程和位置，用木垛塞死；

步骤（7）、桥梁转体就位，调整好梁体姿态；

步骤（8）、松开工字滑轨的木垛和工字滑轨固定安全绳，在固定安全绳的保护下快速移动工字滑轨，使其就位；

步骤（9）、调整工字滑轨的位置及标高，用木垛再次锁死工字滑轨，拆除工字滑轨的固定安全绳。

步骤（10）、解开闭合钢壳固定安全绳后，在另一端拖拉闭合钢壳，使其快速就位。

步骤（11）、对闭合钢壳与预埋钢壳进行焊接。