CN109778717A - 一种悬臂梁的力学状态被动调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种悬臂梁的力学状态被动调整方法，包括：拼接形成墩体上侧的梁体，所述梁体的N个梁块沿水平的第一方向向所述墩体的两侧延伸分布，以形成沿所述第一方向的边跨；在所述梁体的靠近边跨端头的一个或多个梁块连接配重体系，并将所述配重体系置于地面，以使得：在所述梁体变形时所述配重体系能够为所述梁体提供对应的被动抵抗所述变形的力矩。本发明能够有利于在桥梁施工时实现受力平衡。同时，本发明可突破现有平衡受力状态的惯性思维，为非平衡受力状态下的施工提供基础。

Description

一种悬臂梁的力学状态被动调整方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工领域，尤其涉及一种悬臂梁的力学状态被动调整方法。

背景技术

目前，预制结构的桥梁悬臂拼装主要采用对称起吊进行施工，即先在始发块上以桥墩为中心对称布置桥面吊机、对称起吊安装预制梁段，然后将桥面吊机对称前移至下一安装位置、对称起吊安装下一预制梁段，……，直至完成桥墩两侧所有的梁段安装。

采用该类方法时，需要遵循“悬臂平衡拼装工艺”要求，即预制节段在桥墩两侧对称布置支撑柱，抗拉束要提前张拉到位，再开始对称起吊安装。

针对于非平衡受力状态，难以满足桥梁的不平衡受力下的施工需求。

发明内容

本发明提供一种悬臂梁的力学状态被动调整方法，可以解决难以满足桥梁两侧悬臂梁不平衡受力下的施工需求的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种悬臂梁的力学状态被动调整方法，包括：

拼接形成墩体上侧的梁体，所述梁体的N个梁块沿水平的第一方向向所述墩体的两侧延伸分布，以形成沿所述第一方向的边跨；

在所述梁体的靠近边跨端头的一个或多个梁块连接配重体系，并将所述配重体系置于地面，以使得：在所述梁体变形时所述配重体系能够为所述梁体提供对应的被动抵抗所述变形的力矩。

可选的，所述配重体系包括两道下横梁、均布于所述下横梁上的上横梁，以及设置于所述上横梁上的压重砼立块，所述下横梁为双拼H500型钢，所述上横梁为H250型钢。

可选的，所述配重体系通过精轧螺纹钢连接所述梁块；所述精轧螺纹钢的两端分别通过双螺母组件和加劲板连接梁块和配重体系的下横梁，所述双螺母组件与对应连接的梁块的表面之间垫有双方型钢。

可选的，所述墩体包括承台与设置于承台上侧的墩柱，所述梁体设于所述墩柱上侧。

可选的，所述墩柱的沿所述第一方向的两侧分别设有连接至所述梁体与所述承台的抗倾履墩。

可选的，所述墩柱的两侧各设有三个所述抗倾履墩，三个所述抗倾履墩沿垂直于所述第一方向的水平向的第二方向均匀分布。

可选的，所述抗倾履墩为钢筋砼方柱。

可选的，所述抗倾履墩的钢筋两端分别伸入所述梁体中对应梁块的梁底，以及所述承台，所述钢筋的至少一端P型锚具连接。

可选的，拼接形成所述墩体上侧的梁体时，还包括：在所述梁体中安装第一预应力组件，所述第一预应力组件包括沿所述第一方向设置于梁块的孔道，以及穿设于所述孔道的钢绞线，所述钢绞线依次穿过所有梁块。

可选的，拼接形成所述墩体上侧的梁体时，还包括：在所述梁体中安装第二预应力组件，所述第二预应力组件为沿竖直向设置于梁块顶面的临时预应力结构，且连接于相邻的两个梁块。

可选的，所述临时预应力结构包括两组张拉台座组以及精轧螺纹钢筋，每组张拉台座组均包括多个桥面张拉台座，且两组张拉台座组分别设于相邻的两个梁块的顶面；所述精轧螺纹钢筋穿设于两组张拉台座组中对应位置的两个桥面张拉台座；所述精轧螺纹钢筋的至少一端连接张拉千斤顶。

本发明提供的悬臂梁的力学状态被动调整方法，通过与所述梁体中任意之一梁块连接的配重体系，能够在所述梁体变形时为所述梁体提供对应的抵抗所述变形的力矩，进而，在非对称受力状态下，能够有利于在桥梁施工时实现受力平衡。

同时，本发明可突破现有平衡受力状态的惯性思维，为非平衡受力状态下的施工提供基础。

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，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中悬臂梁的力学状态被动调整方法的流程示意图；

图2是本发明一实施例中配重体系安装后的结构示意图；

图3是本发明一实施例中配重体系安装后的的局部示意图；

图4是本发明一实施例中墩体的结构示意图一；

图5是本发明一实施例中墩体的结构示意图二；

图6是本发明另一实施例中悬臂梁的力学状态被动调整方法的流程示意图；

图7是本发明一实施例中第一预应力组件与梁块的结构示意图；

图8是本发明一实施例中第二预应力组件与梁块的结构示意图。

附图标记说明：

1-墩体；

11-承台；

12-墩柱；

13-抗倾履墩；

2-梁体；

21-梁块；

211-梁底

3-配重体系；

31-下横梁；

32-上横梁；

33-压重砼立块；

4-第一预应力组件；

41-钢绞线；

5-第二预应力组件；

51-桥面张拉台座；

6-精轧螺纹钢；

7-方钢。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、结构、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是本发明一实施例中悬臂梁的力学状态被动调整方法的流程示意图；图2是本发明一实施例中配重体系安装后的的结构示意图。图3是本发明一实施例中配重体系安装后的的局部示意图。

请参考图1至图3，悬臂梁的力学状态被动调整方法，包括：

S11：拼接形成墩体1上侧的梁体2，所述梁体2的N个梁块沿水平的第一方向向所述墩体1的两侧延伸分布，以形成沿所述第一方向的边跨。例如：可在所述墩体1沿所述第一方向的两侧形成边跨。

S12：在所述梁体的靠近边跨端头的一个或多个梁块连接配重体系3，并将所述配重体系3置于地面，以使得：在所述梁体2变形时所述配重体系3能够为所述梁体2提供对应的被动抵抗所述变形的力矩。

墩体1与梁体2中连接墩体1的梁块21可形成T型结构，过孔时架桥机与T型结构所形成的体系呈悬臂状态，例如最大悬臂可达68米，是整个架梁过程的最不利工况，为此在T构边跨侧，设置一定吨位的被动受力压重，其可以为250吨，该压重可利用以上所涉及的配重体系3实现。

其可搁置于地面上并通过精轧螺纹钢与桥面相连，即其中一种实施方式中，所述配重体系3可通过精轧螺纹钢连接所述梁块21。

该配重体系3能随梁体的变形而被动受力，从而提供了连续的平衡力矩，大大减少了不平衡力矩，确保了整个T构的安全。

请参考图3，具体实施过程中，所述配重体系3包括两道下横梁31、均布于所述下横梁31上的上横梁32，以及设置于所述上横梁32上的压重砼立块33，所述下横梁31为双拼H500型钢，具体可在下横梁上每0.5米均布铺满上横梁32，该上横梁32可以为H250型钢。所述精轧螺纹钢6的两端分别通过双螺母组件和加劲板连接梁块和配重体系的下横梁，所述双螺母组件与对应连接的梁块的表面之间垫有双方型钢，其可参照图中所示方钢7理解。双螺母组件，可理解为任意可利用两个螺母实现紧固连接的结构。

图4是本发明一实施例中墩体的结构示意图一；图5是本发明一实施例中墩体的结构示意图二。

请参考图4和图5，所述墩体1包括承台11与设置于承台11上侧的墩柱12，所述梁体2设于所述墩柱12上侧。

其中，所述墩柱12的沿所述第一方向的两侧分别设有连接至所述梁体2与所述承台11的抗倾履墩13。该抗倾履墩13的数量可以是一个，也可以是多个，例如为图3所示的三个。

该抗倾履墩13可以为方柱，例如钢筋砼方柱，所述抗倾履墩13的钢筋两端可分别伸入所述梁体中对应梁块的梁底，以及所述承台11，其中钢筋的至少一端P型锚具连接。

具体实施过程中，抗倾履墩13可以为1000*800mmC40钢筋砼方柱。每个抗倾履墩13内采用14根φ20钢筋，钢筋间距为@＝200伸入承台与梁底，上部钢筋弯起20cm与梁底板钢筋连接，下部埋入承台不少于1m，固定端采用p锚，同时起到抗压支撑和抗拉连接的作用。当主动控制措施全部失效时，可通过设置的抗倾履墩13来确保T构上部梁体安全。

架桥机过孔过程中当前支腿反力超过一定限值时U梁顶面会出现一定的拉应力，为此通过设置部分临时预应力来平衡可能超限的拉应力，确保结构安全。

图6是本发明另一实施例中悬臂梁的力学状态被动调整方法的流程示意图。图7是本发明一实施例中第一预应力组件与梁块的结构示意图。图8是本发明一实施例中第二预应力组件与梁块的结构示意图。

其中一种实施方式中，步骤S11可以具体包括：

步骤S110：拼接形成墩体1上侧的梁体2，并在所述梁体中安装第一预应力组件4和/或第二预应力组件5。

请参考图7，所述第一预应力组件4包括沿所述第一方向设置于梁块21的孔道，以及穿设于所述孔道的钢绞线41，所述钢绞线41依次穿过所有梁块21。

其中一种实施方式中，钢绞线可以为长束ΦS15.2-1860低松弛预应力钢铰线。

例如9#节段梁的梁块拼装完成后，利用永久预应力束孔道，即第一孔道，可以预先穿临时预应力束，其中，不同第一孔道中所穿钢绞线的数量可以是不同的，以提供不同的力。

例如位于靠近梁块顶部的三个孔道可分别穿5根钢绞线41，张拉力可达到200吨，靠近梁块底部的两个孔道可分别穿过2根钢绞线41，张拉力可达到50吨。

请参考图8，所述的结构，所述第二预应力组件5为沿竖直向设置于梁块顶面的临时预应力结构，且连接于相邻的两个梁块。其可理解为该第二预应力组件5可作用于相邻的两个梁块。

其中一种实施方式中，请参考图8，所述临时预应力结构包括两组张拉台座组以及精轧螺纹钢筋，每组张拉台座组均包括多个桥面张拉台座51，且两组张拉台座组分别设于相邻的两个梁块的顶面，即一组张拉台座组设于一个梁块的顶面，例如8#梁块，另一组张拉台座组设于另一个梁块的顶面，例如9#梁块；所述精轧螺纹钢筋穿设于两组张拉台座组中对应位置的两个桥面张拉台座51，例如可以是沿第一方向连接8#梁块上的桥面张拉台座51与9#梁块上的桥面张拉台座51；所述精轧螺纹钢筋的至少一端连接张拉千斤顶，其中，精轧螺纹钢筋可仅在一端设置张拉千斤顶，也可在两端均设置张拉千斤顶。

具体实施过程中，例如可在在8#与9#块节段预制时预留孔洞，或者预埋件，现场吊装前再安装桥面张拉台座51，拼装到位后穿Φ32精轧螺纹钢筋进行张拉。张拉可采用4台60t穿心顶，按照左右对称，上下同时由内向外的顺序进行。

此外，桥面张拉台座51可以在桥面上沿第二方向依次分布，且可以以对称分布的方式布置，以达到均匀的施力。同时，对应位置的两个桥面张拉台座51可穿设有一根精轧螺纹钢筋，也可穿设有不止一根精轧螺纹钢筋。故而，精轧螺纹钢筋的数量可以与每组中桥面张拉台座51的数量相同，或呈倍数关系。

可见，通过第一预应力组件，可以保障整个桥梁通体的预应力不会受破坏，具体可以例如使其顶板不会受破坏，通过第二预应力组件，可以保障相邻的两个梁块之间的预应力不会受破坏，具体实施时，该相邻的两个梁块可以指需设置支腿的两个梁块，例如图1所示8#梁块与9#梁块，其上设置有前支腿，因其所产生的截断力较大，尤其需利用第二预应力组件保障两个梁块之间的预应力不受破坏。

使用了本发明可选方案涉及的方法，连接梁桥可在非对称受力状态下进行悬臂拼装和架桥机在大悬臂T构梁上过孔施工，也无需受“桥墩两侧对称吊装”的工艺局限，避免在上跨现状河道、铁路、高速公路等建构筑物无法直接起吊拼装施工的局限性，为满足对称吊装前提下的运输条件而付出的巨大经济代价，极大地拓宽了此类预制结构桥梁悬臂拼装施工的应用范围，也可应用于其它类型预制结构桥梁的悬臂拼装施工。

综上所述，本发明提供的悬臂梁的力学状态被动调整方法，通过与所述梁体中任意之一梁块连接的配重体系，能够在所述梁体变形时为所述梁体提供对应的抵抗所述变形的力矩，进而，在非对称受力状态下，能够有利于在桥梁施工时实现受力平衡。

同时，本发明可突破现有平衡受力状态的惯性思维，为非平衡受力状态下的施工提供基础。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种悬臂梁的力学状态被动调整方法，其特征在于，

拼接形成墩体上侧的梁体，所述梁体的N个梁块沿水平的第一方向向所述墩体的两侧延伸分布，以形成沿所述第一方向的边跨；

在所述梁体的靠近边跨端头的一个或多个梁块连接配重体系，并将所述配重体系置于地面，以使得：在所述梁体变形时所述配重体系能够为所述梁体提供对应的被动抵抗所述变形的力矩。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配重体系包括两道下横梁、均布于所述下横梁上的上横梁，以及设置于所述上横梁上的压重砼立块，所述下横梁为双拼H500型钢，所述上横梁为H250型钢。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述配重体系通过精轧螺纹钢连接所述梁块；所述精轧螺纹钢的两端分别通过双螺母组件和加劲板连接梁块和配重体系的下横梁，所述双螺母组件与对应连接的梁块的表面之间垫有双方型钢。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述墩体包括承台与设置于承台上侧的墩柱，所述梁体设于所述墩柱上侧。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述墩柱的沿所述第一方向的两侧分别设有连接至所述梁体与所述承台的抗倾履墩。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述墩柱的两侧各设有三个所述抗倾履墩，三个所述抗倾履墩沿垂直于所述第一方向的水平向的第二方向均匀分布。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述抗倾履墩的钢筋两端分别伸入所述梁体中对应梁块的梁底，以及所述承台，所述钢筋的承台一端为P型锚具连接。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，拼接形成所述墩体上侧的梁体时，还包括：在所述梁体中安装第一预应力组件，所述第一预应力组件包括沿所述第一方向设置于梁块的孔道，以及穿设于所述孔道的钢绞线，所述钢绞线依次穿过所有梁块。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，拼接形成所述墩体上侧的梁体时，还包括：在所述梁体中安装第二预应力组件，所述第二预应力组件为沿竖直向设置于梁块顶面的临时预应力结构，且连接于相邻的两个梁块。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述临时预应力结构包括两组张拉台座组以及精轧螺纹钢筋，每组张拉台座组均包括多个桥面张拉台座，且两组张拉台座组分别设于相邻的两个梁块的顶面；所述精轧螺纹钢筋穿设于两组张拉台座组中对应位置的两个桥面张拉台座；所述精轧螺纹钢筋的至少一端连接张拉千斤顶。