CN109944161B - 一种钢管拱桥拱上钢箱混凝土排架墩及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管拱桥拱上钢箱混凝土排架墩及施工方法。排架墩结构包括钢箱壁板、空心薄壁钢筋混凝土柱、内腔钢壁板、K撑、顶帽，其中K撑、顶帽分别单独预制后，在长线法整体预拼平台上，将先装部分钢箱壁板、空心薄壁钢筋混凝土柱的钢筋、内腔钢壁板、K撑、顶帽等作为整体进行倒卧预拼，再分节段进行吊装，在桥位处完成节段钢筋连接、焊接后装部分钢箱壁板，并浇筑钢箱内补偿收缩混凝土，完成排架墩施工。本发明采用钢箱混凝土排架墩结构，最大程度地实现了拱上排架墩的预制生产，不需在高空支立模板系统，减少了高空作业量，降低了安全风险，提高了施工效率，保证了排架墩施工质量。

Description

一种钢管拱桥拱上钢箱混凝土排架墩及施工方法

技术领域

本发明属于桥梁工程施工领域，涉及一种钢管混凝土拱桥拱上排架墩的构造及施工方法，具体是一种钢管拱桥拱上钢箱混凝土排架墩及施工方法。

背景技术

上承式钢管混凝土拱桥是在山区跨越大江、大河或深谷时常用的桥梁型式。上承式钢管混凝土拱桥主要分为墩台基础、主拱、横向联系、拱上建筑等4个组成部分，其中拱上建筑又包含拱上排架墩和拱上预制梁。拱上排架墩的型式主要有钢管混凝土柱和空心薄壁混凝土柱，钢管混凝土柱可设置为格构式，混凝土柱内部还可设置型钢劲性骨架。

对于重载铁路桥梁，由于活载大，对行车稳定性的要求高，一般采用刚度较大的空心薄壁混凝土柱，并在左、右幅立柱之间设置“K”字型支撑。为保证结构的整体性，混凝土柱一般采用高空现浇的方式施工，在高空搭设支模架系统，绑扎混凝土柱钢筋，并分节段浇筑混凝土；K撑则可采用预制吊装的方式施工。在高空搭设支模架，不仅施工作业环境差、施工工序繁杂、施工效率低，而且安全风险极高，易由于模板封闭不严密引起混凝土漏浆，对桥下环境造成污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种钢管拱桥拱上钢箱混凝土排架墩及施工方法，将上承式钢管混凝土拱桥的拱上排架墩设计为钢箱混凝土柱，不需要在高空搭设支模架系统，并将墩柱的钢筋、钢箱壁板和K撑作为一个整体进行分节段预制吊装，最大程度地实现拱上排架墩的预制生产，提高排架墩施工效率，保证高空混凝土施工质量，降低高空作业安全风险。

为解决以上所述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种钢管拱桥拱上钢箱混凝土排架墩，包括钢箱壁板、空心薄壁钢筋混凝土柱、内腔钢壁板、K撑、顶帽，所述钢箱壁板和内腔钢壁板与混凝土的接触面设置剪力钉，所述K撑内部设置劲性骨架，劲性骨架的端部设置定位框，所述顶帽上设置预埋吊耳，并预留混凝土灌注孔。

优选的，排架墩底部设置有钢箱墩座，空心薄壁钢筋混凝土柱中的主筋与钢箱墩座内的加劲肋板连接，钢箱墩座与主拱肋连接。

一种钢管拱桥拱上钢箱混凝土排架墩施工方法，包含以下步骤：

步骤一，以K撑的横梁顶面作为节段分界线，对排架墩进行分段划分，将排架墩划分为底节、中间节和顶节，顶帽划入顶节；

步骤二，在预拼场内设置K撑和顶帽的预制台座，K撑和顶帽分别倒卧预制后，在存梁区存放；

步骤三，搭设长线法整体预拼平台，将先装部分钢箱壁板、空心薄壁钢筋混凝土柱的钢筋、内腔钢壁板、K撑、顶帽作为整体进行倒卧预拼，预拼完成后分解为单个节段，分别存放；

步骤四，将单个排架墩节段转运至起吊区，在K撑的横梁上设置吊装吊耳，在K撑的斜杆上设置翻身吊耳，利用缆索式起重机进行翻身起吊，完成翻身后拆除翻身吊耳，将排架墩节段吊运至桥位处；

步骤五，排架墩底节吊运至桥位后，调整姿态、位置和标高，将底节定位框及竖向主筋与钢箱墩座内的加劲板对应焊接连接，完成并检查合格后，焊接底节的后装部分钢箱壁板，浇筑钢箱内补偿收缩混凝土；

步骤六，排架墩中间节吊运至桥位后，调整姿态、位置和标高，将中间节定位框与已安装节段的定位连接板焊接，采用直螺纹套筒连接排架墩节段的竖向主筋，完成并检查合格后，焊接后装部分钢箱壁板，在钢箱壁板外围设置型钢抱箍加固，浇筑钢箱内补偿收缩混凝土；

步骤七，排架墩顶节吊运至桥位后，调整姿态、位置和标高，采用与中间立柱相同的方法定位、连接和固定，通过预留混凝土灌注孔进行混凝土灌注和振捣。

进一步，所述吊装吊耳和翻身吊耳为可拆卸，采用双拼角钢制作。

作为优选，本发明所述后装部分钢箱壁板为节段分界线至分界线以上1.0～1.2m范围内的钢箱壁板，用于预留高空节段连接的操作空间，其余为先装部分钢箱壁板。

本发明的有益效果是，将上承式钢管混凝土拱桥的拱上排架墩设计为钢箱混凝土柱，钢箱壁板不仅作为排架墩的组成部分，而且可以作为墩柱混凝土的模板，因而不需要在高空搭设支模架系统，极大地降低了安全风险，提高了施工效率；将墩柱的钢筋、钢箱壁板、K撑、顶帽等作为一个整体采用长线法进行预制，最大程度地实现拱上排架墩的预制生产，可以保证结构钢筋安装的精确性，提高排架墩的施工质量，并降低施工成本。

附图说明

图1为本发明的施工工艺流程图；

图2为本发明的节段划分示意图；

图3为本发明的中间节示意图；

图4为本发明的顶节示意图；

图5为本发明预埋吊耳板的轮廓；

图中，1—钢箱壁板，2—空心薄壁钢筋混凝土柱，3—内腔钢壁板，4—K撑，5—顶帽，6—劲性骨架，7—定位框，8—预埋吊耳，9—混凝土灌注孔，10—吊装吊耳，11—翻身吊耳，12—钢箱墩座，13—定位连接板，14—主拱肋，15—横向角钢，16—顶帽垫石。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

实施例：

参考图2、图3和图4，钢管拱桥拱上钢箱混凝土排架墩主要由钢箱壁板1、空心薄壁钢筋混凝土柱2、内腔钢壁板3、K撑4、顶帽5组成，排架墩底部设置钢箱墩座12，空心薄壁钢筋混凝土柱2中的主筋与钢箱墩座12内的加劲肋板焊接，钢箱墩座12与主拱肋14焊接，K撑4采用矩形截面混凝土结构，内部设置劲性骨架6。由于拱上排架墩的高度变化较大，不同的墩高可能采用不同的断面尺寸，可结合墩高及起重设备吊装能力情况，对拱上钢箱混凝土排架墩进行分段划分，将钢箱壁板1、空心薄壁钢筋混凝土柱2的钢筋、内腔钢壁板3、K撑4、顶帽5等作为整体采用长线法进行预制，并分节段进行吊装。如图1所示，具体实施步骤如下：

步骤1)，主拱检验合格后，焊接拱上排架墩的钢箱墩座12，并进行主拱管内混凝土压注、拱座二期混凝土施工，完成主拱肋结构体系转换，进入拱上排架墩的施工准备阶段。以K撑4横梁顶面作为节段分界线，对拱上排架墩进行分段划分，将排架墩划分为底节、中间节和顶节等3种类型，顶帽划入顶节。

步骤2)，在预拼场内，根据节段划分情况设置K撑4和顶帽5的预制台座，K撑4和顶帽5分别单独倒卧预制。

在预制台座上进行K撑4和顶帽5的钢筋绑扎、预埋件安装、混凝土浇筑和养护，其中K撑4内部设置劲性骨架6，劲性骨架6的端部设置定位框7，顶帽5设置预埋吊耳8，并预留混凝土灌注孔9，预埋吊耳8的板件上开槽，参考图5所示，以便卡入顶帽5的横向钢筋；待混凝土强度达到设计要求后吊运至存梁区存放，满足3个月左右的存梁期，以消除混凝土收缩、徐变的不利影响。

步骤3)，选取平整场地放出排架墩身轮廓线，根据轮廓线搭设整个排架墩身的长线法整体预拼平台，排架墩身整体采用长线法倒卧预拼。

在长线法整体预拼平台上，铺设排架墩的钢箱壁板1，钢箱壁板1上设置剪力钉，以保证钢与混凝土界面的粘结，在钢箱壁板1上等距离焊接横向角钢15，以便于控制空心薄壁钢筋混凝土柱2的主筋位置和间距。单个节段排架墩的钢箱壁板1分为两个部分，分界线至分界线以上1.0～1.2m范围内的钢箱壁板为后装钢板，以便于排架墩节段的高空连接操作，其余部分钢箱壁板在预拼场内与立柱主筋、内腔壁板3、K撑4、劲性骨架6等焊接后，整体吊装。

在钢箱壁板1上绑扎立柱钢筋，竖向主筋连接采用直螺纹套筒连接，相邻主筋接头在节段分界线处错开1.0m左右；绑扎好胎架底面部分钢筋后，将已满足存梁期要求的K撑4、顶帽5吊运至排架墩的相应位置，并对K撑4、顶帽5的混凝土接触面进行凿毛，安装内腔壁板3，内腔壁板与混凝土接触面设置剪力钉，内腔壁板3和钢箱壁板1之间设置型钢连接；立柱主筋、先装部分钢箱壁板、内腔壁板3、K撑4的劲性骨架6等构件之间，采用型钢焊接形成牢固的整体；在定位框7对应的位置设置定位连接板13，定位连接板13设置锚筋，定位框7的底面和定位连接板13的顶面与分界线平齐，以便于在高空节段拼装时，由定位框对排架墩节段进行定位和临时支撑；继续绑扎立柱剩余钢筋，封闭先装部分钢箱壁板，形成完整的排架墩结构，完成预拼；预拼完成后做好定位标记，拧开节段分界线处的直螺纹套筒，将采用长线法预拼好的排架墩结构分解为单个节段，分别存放。

步骤4)，按照从底节至顶帽的顺序，将排架墩的各个节段采用运梁小车转运至构件起吊区，在K撑4横梁上设置吊装吊耳10，K撑4的斜杆上设置翻身吊耳11，吊装吊耳10和翻身吊耳11采用可拆卸的双拼角钢制作；利用缆索式起重机进行翻身起吊，直至预制件处于竖直状态完成翻身，拆除翻身吊耳11，将节段吊运至桥位处。

步骤5)，排架墩底节吊运至桥位后，调整姿态、位置和标高，将底节定位框7及竖向主筋与钢箱墩座12内的加劲板对应焊接连接，完成并检查合格后，焊接底节的后装钢箱壁板2，并浇筑钢箱内补偿收缩混凝土，采用插入式振捣器进行振捣，混凝土浇筑完成后洒水养护并用塑料布覆盖。在下一节段吊装前，对已浇筑排架墩立柱2顶部的混凝土面凿毛，并以已施工节段的K撑4顶面作为支撑搭设施工作业平台。

步骤6)，排架墩中间节吊运至桥位后，调整姿态、位置和标高，复核控制点坐标和高程无误后，将中间节定位框7与定位连接板13焊接，作为排架墩节段的临时支撑，采用直螺纹套筒连接竖向主筋，将已浇筑混凝土的顶面冲洗干净，整修连接钢筋，检查钢筋及预埋件的位置和保护层厚度，完成并检查合格后，焊接后装钢箱壁板1，保证各接口密封不漏浆，在钢箱壁板外围设置型钢抱箍加固，抱箍间距为1～1.5m，以增大钢箱壁板的平面外刚度。浇筑钢箱内补偿收缩混凝土，控制浇筑方式和浇筑速度，确保左、右幅立柱对称同步进行，立柱混凝土液面连续、均匀、慢速上升，防止混凝土侧压力过大，使钢箱壁板发生外鼓变形，混凝土采用插入式为主，附着式振捣为辅，混凝土浇筑完成后洒水养护并用塑料布覆盖。在下一节段吊装前，对已浇筑立柱顶面的混凝土面凿毛，并以已施工节段的K撑4顶面作为支撑搭设施工作业平台。

步骤7)，排架墩顶节吊运至桥位后，调整姿态、位置和标高，采用与中间节相同的方法定位、连接和固定，通过预留混凝土灌注孔9进行混凝土灌注，并插入振捣器进行振捣，确保顶节立柱混凝土密实。

顶帽垫石16在高空现浇施工。

本发明的实施例中，拱上排架墩的墩高为6.2～31.1m，立柱断面尺寸为2.4×2.3m和2.4×2.0m两种，壁厚40cm，内外钢壁板厚度为12mm；K撑采用矩形截面混凝土结构，K撑的横梁截面尺寸为1.2×1.2m，斜杆截面尺寸为1.2×0.8m，壁厚25cm，不设钢壁板。

本发明通过采用钢箱混凝土排架墩，不需在高空搭设支模架系统，最大程度地实现了拱上排架墩的预制生产，极大地减少了高空作业量，降低了安全风险，保证了结构钢筋安装的精确性，提高了排架墩的施工质量，并降低了施工成本。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管申请人参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种钢管拱桥拱上钢箱混凝土排架墩施工方法，其特征在于，所述钢管拱桥拱上钢箱混凝土排架墩包括钢箱壁板（1）、空心薄壁钢筋混凝土柱（2）、内腔钢壁板（3）、K撑（4）和顶帽（5）；

所述钢箱壁板（1）和所述内腔钢壁板（3）与混凝土的接触面设置剪力钉；

所述K撑（4）内部设置劲性骨架（6），劲性骨架（6）的端部设置定位框（7）；

所述顶帽（5）上设置预埋吊耳（8），并预留混凝土灌注孔（9）；

施工方法包含以下步骤：

步骤一，以K撑（4）的横梁顶面作为节段分界线，对排架墩进行分段划分，将排架墩划分为底节、中间节和顶节，顶帽（5）划入顶节；

步骤二，在预拼场内设置K撑（4）和顶帽（5）的预制台座，K撑（4）和顶帽（5）分别倒卧预制后，在存梁区存放；

步骤三，搭设长线法整体预拼平台，将先装部分钢箱壁板（1）、空心薄壁钢筋混凝土柱（2）的钢筋、内腔钢壁板（3）、K撑（4）、顶帽（5）作为整体进行倒卧预拼，预拼完成后分解为单个节段；

步骤四，将单个排架墩节段转运至起吊区，在K撑（4）的横梁上设置吊装吊耳（10），在K撑（4）的斜杆上设置翻身吊耳（11），利用缆索式起重机进行翻身起吊，完成翻身后拆除翻身吊耳（11），将排架墩节段吊运至桥位处；

步骤五，排架墩底节吊运至桥位后，调整姿态、位置和标高，将底节定位框（7）及竖向主筋与钢箱墩座（12）内的加劲板对应焊接连接，完成并检查合格后，焊接底节的后装部分钢箱壁板，浇筑钢箱内补偿收缩混凝土；

步骤六，排架墩中间节吊运至桥位后，调整姿态、位置和标高，将中间节定位框（7）与已安装节段的定位连接板（13）焊接，采用直螺纹套筒连接排架墩节段的竖向主筋，完成并检查合格后，焊接后装部分钢箱壁板，在钢箱壁板（1）外围设置型钢抱箍加固，浇筑钢箱内补偿收缩混凝土；

步骤七，排架墩顶节吊运至桥位后，调整姿态、位置和标高，采用与步骤六中间立柱相同的方法定位、连接和固定，通过预留混凝土灌注孔（9）进行混凝土灌注和振捣。

2.根据权利要求1所述的一种钢管拱桥拱上钢箱混凝土排架墩施工方法，其特征在于：所述钢管拱桥拱上钢箱混凝土排架墩还包括钢箱墩座（12），所述钢箱墩座（12）设置在排架墩底部，所述空心薄壁钢筋混凝土柱（2）中的主筋与钢箱墩座（12）内的加劲肋板连接，所述钢箱墩座（12）与主拱肋（14）连接。

3.根据权利要求1所述的一种钢管拱桥拱上钢箱混凝土排架墩施工方法，其特征在于，所述吊装吊耳（10）和翻身吊耳（11）为可拆卸，采用双拼角钢制作。

4.根据权利要求1所述的一种钢管拱桥拱上钢箱混凝土排架墩施工方法，其特征在于，所述后装部分钢箱壁板为节段分界线至分界线以上1.0～1.2m范围内的钢箱壁板（1），用于预留高空节段连接的操作空间，其余为先装部分钢箱壁板。

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