CN110205945B - 可拆装可调节式的y形钢结构桥墩自平衡装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可拆装可调节式的Y形钢结构桥墩自平衡装置及施工方法，属于施工设备领域。自平衡装置包括：钢梁基本模块、长度调节钢梁、钢梁连接板、钢柱模块、斜撑、高度调节钢柱和柱底模块，由多个模块通过装配式连接组成，全部为螺栓连接，拆装方便，拆散之后的各模块运输方便。且该装置可以根据不同的桥墩工程的尺寸调节自身长度和高度，适用于不同工程不同尺寸的Y形钢结构桥墩。本发明的Y形钢结构桥墩的施工过程中可以达到自平衡状态，两侧不需要搭设两侧支撑架，不需要设置基础，施工方便，有效降低施工措施费用、施工难度，工期优势明显。

Description

可拆装可调节式的Y形钢结构桥墩自平衡装置及施工方法

技术领域

本发明属于施工设备领域，具体涉及一种可拆装可调节式的Y形钢结构桥墩自平衡装置及施工方法。

背景技术

桥梁工程中，Y形桥墩是比较常见的，根据材料组成，可分为混凝土桥墩和钢结构桥墩。为保证桥墩的完整性，Y形钢结构桥墩常分为底部墩身和两侧箱体三部分进行现场拼装。现有技术中，常见的安装方式是在Y形钢结构桥墩两侧设置支撑架，防止安装过程中产生倾覆的隐患，如图1所示。但是支撑架的底部需要设置独立基础或者桩基础，施工过程复杂、费用高、工期长，尤其是当桥墩位于河水范围内，施工难度更大。

因此有必要设计一种能够简化施工过程，降低施工难度的施工装置和方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种可拆装可调节式的Y形钢结构桥墩自平衡装置及施工方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种可拆装可调节式的Y形钢结构桥墩自平衡装置，其包括：钢梁基本模块、长度调节钢梁、钢梁连接板、钢柱模块、斜撑、高度调节钢柱和柱底模块；

所述的钢梁基本模块由若干H型钢梁焊接成矩形框架，且矩形框架的两条长边两端均预留螺栓孔，两条长边中部均设有一个箱形短柱，两条长边两端底部分别设置第一斜撑连接板；每个箱形短柱的底部设有法兰连接部件；

所述的长度调节钢梁共4条，每条长度调节钢梁的两端均预留螺栓孔，一端用于与钢梁连接板相连，另一端用于与待安装的Y形钢结构桥墩箱体相连；钢梁基本模块两条长边的4个末端各自通过一组钢梁连接板连接一条长度调节钢梁；

每个所述的箱形短柱下方依次连接一个钢柱模块、一条高度调节钢柱和一个柱底模块；

其中钢柱模块的主体为矩形钢管，矩形钢管顶部通过法兰连接板与箱形短柱底部的法兰连接部件连接固定，矩形钢管底部通过法兰连接板与高度调节钢柱顶部连接固定；高度调节钢柱底部通法兰连接板与柱底模块顶部相连；

每个钢柱模块的两侧分别设有第二斜撑连接板；两个钢柱模块上的4块第二斜撑连接板分别与钢梁基本模块底部的4块第一斜撑连接板两两成对，每对第一斜撑连接板和第二斜撑连接板之间连接固定一条斜撑。

作为优选，每组钢梁连接板包含两块梁翼缘板连接板和一块腹板连接板，且梁翼缘板连接板和腹板连接板上沿程均设有多组螺栓孔；长度调节钢梁也采用H型钢；H型钢梁与长度调节钢梁对接后，两者的上下翼缘各自通过搭接一块梁翼缘板连接板螺栓固定，而两者的腹板通过搭接一块腹板连接板螺栓固定。

作为优选，所述的箱形短柱与钢柱模块之间、钢柱模块与高度调节钢柱之间、高度调节钢柱与柱底模块之间，均通过螺栓固定的法兰连接板实现可拆装式固定。

作为优选，所述斜撑采用H型钢，其两端开设有螺栓孔，斜撑的两端与第一斜撑连接板和第二斜撑连接板通过螺栓连接固定。

作为优选，所述的长度调节钢梁和高度调节钢柱有多种不同长度的规格。

作为优选，所述的柱底模块的主体为矩形钢柱，矩形钢柱顶部通过法兰连接板与高度调节钢柱相连。

作为优选，每个箱形短柱下方的钢柱模块、高度调节钢柱和柱底模块同轴固定，形成竖向承力。

作为优选，待安装的Y形钢结构桥墩箱体上预安装有开设螺栓孔的连接件，长度调节钢梁的另一端与连接件之间通过螺栓固定连接。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述任一方案所述Y形钢结构桥墩自平衡装置的Y形钢结构桥墩自平衡施工方法，其步骤如下：

1)根据桥墩尺寸确定高度调整钢柱6的长度和长度调节钢梁2的尺寸，预制所述的Y形钢结构桥墩自平衡装置，并将各模块通过螺栓连接拼装成整体，且在拼装过程中根据Y形钢结构桥墩两侧箱体上连接件的距离，通过选择钢梁连接板3上的不同螺栓孔对两侧长度调节钢梁2左右端部的距离进行微调；

2)先安装Y形钢结构桥墩的底部墩身，然后将Y形钢结构桥墩自平衡装置的柱底模块安装至底部墩身顶部，并进行连接固定；

3)在Y形钢结构桥墩的一侧箱体表面焊接开设有螺栓孔的连接件，然后将该箱体吊装就位，底部固定于底部墩身上，上部通过连接件与钢梁基本模块上的H型钢梁末端相连；

4)对另一侧的箱体重复步骤3)，使两侧箱体在Y形钢结构桥墩自平衡装置的牵引下都稳定搭载于底部墩身上；

5)对Y形钢结构桥墩的各连接部位进行焊接，使其成为一个能自主稳定承力的整体结构；

6)拆除Y形钢结构桥墩自平衡装置，完成施工。

作为优选，拆除的Y形钢结构桥墩自平衡装置在下一桥墩工程中进行重复利用。

本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

1.自平衡装置由多个模块通过装配式连接组成，全部为螺栓连接，拆装方便，拆散之后的各模块运输方便。

2.各模块的组成简单，材料均为施工现场的常规构件，采购、加工制作方便，有利于降低整体造价。

3.该装置可以根据不同的桥墩工程的尺寸调节自身长度和高度，适用于不同工程不同尺寸的Y形钢结构桥墩。

4.该装置中用于调节长度和高度的结构简单，可以设置不同规格的长度调节钢梁和高度调节钢柱，仅需使用螺栓对其进行连接，操作方便。

5.Y形钢结构桥墩的施工过程中可以通过自平衡装置及方法达到自平衡状态，两侧不需要搭设两侧支撑架，不需要设置基础，施工方便，有效降低施工措施费用、施工难度，工期优势明显。

附图说明

图1为常规的施工过程中在桥墩两侧设置支撑架的示意图；

图2为可拆装可调节式的Y形钢结构桥墩自平衡装置的分解图；

图3为可拆装可调节式的Y形钢结构桥墩自平衡装置的整体拼装图；

图4为钢梁基本模块结构示意图；

图5为长度调节钢梁结构示意图；

图6为钢梁连接板结构示意图；

图7为钢柱模块结构示意图；

图8为斜撑结构示意图；

图9为高度调节钢柱结构示意图；

图10为柱底模块结构示意图；

图11为Y形钢结构桥墩自平衡施工方法步骤示意图；

图中附图标记为：钢梁基本模块1、H型钢梁11、箱形短柱12、法兰连接部件13、第一斜撑连接板14、长度调节钢梁2、钢梁连接板3、梁翼缘板连接板31、腹板连接板32、钢柱模块4、矩形钢管41、第二斜撑连接板42、斜撑5、高度调节钢柱6、柱底模块7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图2所示，为本发明的一个较佳实施例中提供的可拆装可调节式的Y形钢结构桥墩自平衡装置，其主要结构可以分为钢梁基本模块1、长度调节钢梁2、钢梁连接板3、钢柱模块4、斜撑5、高度调节钢柱6和柱底模块7。所有的模块之间通过螺栓进行拼装，可以根据需要进行拆卸和拼装，整体拼装后的装置结构如图3所示。下面详细介绍该装置中各模块的具体结构。

如图4所示，钢梁基本模块1由多条H型钢梁11焊接成带有斜撑的矩形框架，且矩形框架的两条长边对应的H型钢梁11两端伸出矩形框架的短边外部，且两端均预先开设有螺栓孔。两条长边中部均设有一个箱形短柱12，每个箱形短柱12的底部设有法兰连接部件13，本实施例中的法兰连接部件13是一块法兰连接板。矩形框架的两条长边对应的H型钢梁11两端底部分别设置第一斜撑连接板14，一共有4块第一斜撑连接板14。

钢梁基本模块1用于对两侧的箱体起临时对拉的作用。由于不同的工程中，Y形钢结构桥墩的两个箱体之间的间距不同，因此为了提高钢梁基本模块1的适用性，在其两侧设置了长度调节钢梁2。长度调节钢梁2共4条。如图5所示，每条长度调节钢梁2也采用与H型钢梁11相同的H型钢。长度调节钢梁2的两端均预留螺栓孔，一端用于与钢梁连接板3相连，另一端用于与待安装的Y形钢结构桥墩箱体相连。钢梁基本模块1两条长边的4个末端各自通过一组钢梁连接板3连接一条长度调节钢梁2。由于长度调节钢梁2和H型钢梁11都是H型钢，因此其连接时需要三块连接板。如图6所示，本实施例中，每组钢梁连接板3包含两块梁翼缘板连接板31和一块腹板连接板32，且梁翼缘板连接板31和腹板连接板32上沿程均设有多组螺栓孔，在实际安装过程中可以通过选用不同的螺栓孔进行固定，进而对整个钢梁基本模块1中左右两端的总距离进行微调，以便能够适应Y形钢结构桥墩两侧箱体上连接件的距离。H型钢梁11与长度调节钢梁2对接后，两者的上下翼缘各自通过搭接一块梁翼缘板连接板31螺栓固定，而两者的腹板通过搭接一块腹板连接板32螺栓固定。由此，在实际工程中，即使Y形钢结构桥墩的两个箱体之间的间距发生变化，也可以仅仅通过更换不同长度的长度调节钢梁2来进行适应性调整，而不用更换钢梁基本模块1。另外，H型钢梁11末端的螺栓孔也可以设置多组，选择不同的螺栓孔则可以调节整个自平衡装置水平方向的尺寸，进而可用于不同尺寸的Y形钢柱桥墩。

一个钢梁基本模块1和四个长度调节钢梁2的配合，实现了Y形钢结构桥墩两侧箱体在水平方向的对拉作用，但安装过程中，钢梁基本模块1本身在竖向也需要进行支撑承力。因此，本发明中，在每个箱形短柱12下方依次连接一个钢柱模块4、一条高度调节钢柱6和一个柱底模块7，每个箱形短柱12下方的钢柱模块4、高度调节钢柱6和柱底模块7同轴固定，形成竖向承力。下面详细描述钢柱模块4、高度调节钢柱6和柱底模块7的具体结构形式。

其中如图7所示，钢柱模块4的主体为一条矩形钢管41，矩形钢管41顶部焊接有法兰连接板，通过法兰连接板与箱形短柱12底部的法兰连接部件13对接，然后通过螺栓进行可拆卸式的连接固定。矩形钢管41底部同样焊接有法兰连接板，通过法兰连接板与高度调节钢柱6顶部的法兰连接板连接固定，固定方式也采用螺栓连接。如图9所示，高度调节钢柱6底部也焊接有法兰连接板，法兰连接板与柱底模块7顶部的法兰连接板相连。

每个钢柱模块4的两侧分别设有第二斜撑连接板42；两个钢柱模块4上的4块第二斜撑连接板42分别与钢梁基本模块1底部的4块第一斜撑连接板14两两成对，每对第一斜撑连接板14和第二斜撑连接板42之间连接固定一条斜撑5。如图8所示，斜撑5采用H型钢，其两端开设有螺栓孔，斜撑5的两端与第一斜撑连接板14和第二斜撑连接板42通过螺栓连接固定。如图10所示，柱底模块7的主体为矩形钢柱，矩形钢柱顶部通过法兰连接板与高度调节钢柱6相连，而底部则固定于Y形钢结构桥墩的底部墩身上。柱底模块7与底部墩身之间，可以通过钢板、螺栓等连接件固定，也可以采用其他能够使两者可拆卸式相连的形式。

在该装置中，箱形短柱12与钢柱模块4之间、钢柱模块4与高度调节钢柱6之间、高度调节钢柱6与柱底模块7之间，均通过螺栓固定的法兰连接板实现相接，由此在承力的同时实现了整体的可拆装，便于运输和循环使用。

在上述装置中，由于不同工程中的Y形钢结构桥墩的尺寸不同，因此除了在水平方向需要进行长度调整之外，在纵向也需要进行高度的调整。本发明中，钢柱模块4和柱底模块7的尺寸都是事先预制的，后续重复利用时基本保持不变，但可以通过改变高度调节钢柱6的尺寸来实现装置整体高度的调整。在实际使用时，可以预制多个规格、长度不同的高度调节钢柱6，根据现场施工需要进行选用。同样的，长度调节钢梁2也可以预制多个不同长度的规格。另外，在实际施工时，虽然总体尺寸经过前述调整已经能够基本满足要求，但仍存在微调的需要。此时，可以通过选择合适的钢梁连接板(3)上的螺栓孔，改变钢梁基本模块1和长度调节钢梁2之间的距离，进而适当微调两侧长度调节钢梁2端部的间距长度，以适应不同规格尺寸的Y形桥墩。

上述可拆装可调节式的Y形钢结构桥墩自平衡装置，在使用时需要配合待安装的Y形钢结构桥墩箱体上的预安装件进行使用。因此，需要在待安装的Y形钢结构桥墩箱体上预安装有开设螺栓孔的连接件，长度调节钢梁2的另一端与连接件之间通过螺栓固定连接，当施工完毕后再进行拆卸。

下面基于上述Y形钢结构桥墩自平衡装置，详细描述本发明的一种Y形钢结构桥墩自平衡施工方法，其步骤如下：

1)根据桥墩尺寸确定高度调整钢柱6的长度和长度调节钢梁2的尺寸，预制所述的Y形钢结构桥墩自平衡装置，并将各模块通过螺栓连接拼装成整体，且在拼装过程中根据Y形钢结构桥墩两侧箱体上连接件的距离，通过选择钢梁连接板3上的不同螺栓孔对两侧长度调节钢梁2左右端部的距离进行微调；

2)先安装Y形钢结构桥墩的底部墩身，然后将Y形钢结构桥墩自平衡装置的柱底模块7安装至底部墩身顶部，并进行连接固定；柱底模块7与墩身底部可以通过设计构件固定。

3)在Y形钢结构桥墩的一侧箱体表面焊接开设有螺栓孔的连接件，然后将该箱体吊装就位，底部固定于底部墩身上，上部通过连接件与钢梁基本模块1上的H型钢梁11末端相连。

4)对另一侧的箱体重复步骤3)，使两侧箱体在Y形钢结构桥墩自平衡装置的牵引下都稳定搭载于底部墩身上。

5)对Y形钢结构桥墩的各连接部位进行焊接，使其成为一个能自主稳定承力的整体结构。

6)拆除Y形钢结构桥墩自平衡装置，完成施工。

拆除的Y形钢结构桥墩自平衡装置在下一桥墩工程中进行重复利用。当桥墩整体尺寸发生变化时，可以通过更换不同尺寸的长度调节钢梁和高度调节钢柱进行调整。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种可拆装可调节式的Y形钢结构桥墩自平衡装置，其特征在于，包括钢梁基本模块（1）、长度调节钢梁（2）、钢梁连接板（3）、钢柱模块（4）、斜撑（5）、高度调节钢柱（6）和柱底模块（7）；

所述的钢梁基本模块（1）由若干H型钢梁（11）焊接成矩形框架，且矩形框架的两条长边两端均预留螺栓孔，两条长边中部均设有一个箱形短柱（12），两条长边两端底部分别设置第一斜撑连接板（14）；每个箱形短柱（12）的底部设有法兰连接部件（13）；

所述的长度调节钢梁（2）共4条，每条长度调节钢梁（2）的两端均预留螺栓孔，一端用于与钢梁连接板（3）相连，另一端用于与待安装的Y形钢结构桥墩箱体相连；钢梁基本模块（1）两条长边的4个末端各自通过一组钢梁连接板（3）连接一条长度调节钢梁（2）；

每个所述的箱形短柱（12）下方依次连接一个钢柱模块（4）、一条高度调节钢柱（6）和一个柱底模块（7）；

其中钢柱模块（4）的主体为矩形钢管（41），矩形钢管（41）顶部通过法兰连接板与箱形短柱（12）底部的法兰连接部件（13）连接固定，矩形钢管（41）底部通过法兰连接板与高度调节钢柱（6）顶部连接固定；高度调节钢柱（6）底部通法兰连接板与柱底模块（7）顶部相连；

每个钢柱模块（4）的两侧分别设有第二斜撑连接板（42）；两个钢柱模块（4）上的4块第二斜撑连接板（42）分别与钢梁基本模块（1）底部的4块第一斜撑连接板（14）两两成对，每对第一斜撑连接板（14）和第二斜撑连接板（42）之间连接固定一条斜撑（5）；

每组钢梁连接板（3）包含两块梁翼缘板连接板（31）和一块腹板连接板（32）；且梁翼缘板连接板（31）和腹板连接板（32）上沿程均设有多组螺栓孔；长度调节钢梁（2）也采用H型钢；H型钢梁（11）与长度调节钢梁（2）对接后，两者的上下翼缘各自通过搭接一块梁翼缘板连接板（31）螺栓固定，而两者的腹板通过搭接一块腹板连接板（32）螺栓固定；

所述的箱形短柱（12）与钢柱模块（4）之间、钢柱模块（4）与高度调节钢柱（6）之间、高度调节钢柱（6）与柱底模块（7）之间，均通过螺栓固定的法兰连接板实现可拆装式固定。

2.如权利要求1所述的可拆装可调节式的Y形钢结构桥墩自平衡装置，其特征在于，所述斜撑（5）采用H型钢，其两端开设有螺栓孔，斜撑（5）的两端与第一斜撑连接板（14）和第二斜撑连接板（42）通过螺栓连接固定。

3.如权利要求1所述的可拆装可调节式的Y形钢结构桥墩自平衡装置，其特征在于，所述的长度调节钢梁（2）和高度调节钢柱（6）有多种不同长度的规格。

4. 如权利要求1所述的可拆装可调节式的Y形钢结构桥墩自平衡装置，其特征在于，所述的柱底模块（7） 的主体为矩形钢柱，矩形钢柱顶部通过法兰连接板与高度调节钢柱（6）相连。

5.如权利要求1所述的可拆装可调节式的Y形钢结构桥墩自平衡装置，其特征在于，每个箱形短柱（12）下方的钢柱模块（4）、高度调节钢柱（6）和柱底模块（7）同轴固定，形成竖向承力。

6.如权利要求1所述的可拆装可调节式的Y形钢结构桥墩自平衡装置，其特征在于，待安装的Y形钢结构桥墩箱体上预安装有开设螺栓孔的连接件，长度调节钢梁（2）的另一端与连接件之间通过螺栓固定连接。

7.一种利用如权利要求1~6任一所述Y形钢结构桥墩自平衡装置的Y形钢结构桥墩自平衡施工方法，其特征在于，步骤如下：

1）根据桥墩尺寸确定高度调整钢柱（6）的长度和长度调节钢梁（2）的尺寸，预制所述的Y形钢结构桥墩自平衡装置，并将各模块通过螺栓连接拼装成整体，且在拼装过程中根据Y形钢结构桥墩两侧箱体上连接件的距离，通过选择钢梁连接板（3）上的不同螺栓孔对两侧长度调节钢梁（2）左右端部的距离进行微调；

2）先安装Y形钢结构桥墩的底部墩身，然后将Y形钢结构桥墩自平衡装置的柱底模块（7）安装至底部墩身顶部，并进行连接固定；

3）在Y形钢结构桥墩的一侧箱体表面焊接开设有螺栓孔的连接件，然后将该箱体吊装就位，底部固定于底部墩身上，上部通过连接件与钢梁基本模块（1）上的H型钢梁（11）末端相连；

4）对另一侧的箱体重复步骤3），使两侧箱体在Y形钢结构桥墩自平衡装置的牵引下都稳定搭载于底部墩身上；

5）对Y形钢结构桥墩的各连接部位进行焊接，使其成为一个能自主稳定承力的整体结构；

6）拆除Y形钢结构桥墩自平衡装置，完成施工。

8.如权利要求7所述的Y形钢结构桥墩自平衡施工方法，其特征在于，拆除的Y形钢结构桥墩自平衡装置在下一桥墩工程中进行重复利用。