CN110318344B - 一种新型钢箱梁0号块支架及0号块搭设施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑施工领域，具体涉及一种新型钢箱梁0号块支架及0号块搭设施工方法。所述支架包括安装有平联及斜撑的钢立柱、钢立柱上安装主横梁，主横梁安装有贯通轨道梁；贯通轨道梁底部下方固定有限位挂锁与塔柱下横梁的外侧面贴紧；钢立柱固定有限位撑与塔柱下横梁的外侧面贴紧。安装时，钢箱梁各分块吊装至贯通轨道梁的滑块上，牵引系统逐块牵引滑移至设计位置，由千斤顶精确调位支撑于临时支墩上，最后各分块焊接或栓接成整个0号块。本方案克服了传统支架在滑移偏载作用下抗倾覆能力弱的缺点，无须在塔柱下横梁顶面或侧面安装预埋件及扶墙件，同时避免形成塔柱下横梁内部锈蚀通道和砼表面色差等外观瑕疵问题，提高工效并保证安全和质量。
Description
技术领域
本发明属于桥梁建筑施工领域，具体涉及一种新型钢箱梁0号块支架及0号块搭设施工方法。
背景技术
斜拉桥或采用先梁后索施工工艺的自锚式悬索桥的0号块钢箱梁常采用支架法施工，即先搭设落地支架或高空鹰架，并在支架顶部设置滑移轨道，然后用浮吊或其他大型起重设备将0号块各分块逐一吊装至支架江侧最外端，逐块滑移到位后连接成整体。由于承台纵桥向长度有限，一般不超过30m，而钢箱梁0号块较长，时常达到40m以上，因此0号块支架一般会设置斜柱支撑；在整个0号块钢箱梁逐块滑移架设过程中，偏载现象明显，且存在滑移活荷载；即使箱梁架设完毕但首根斜拉索尚未安装张拉这一时间段，虽无偏载，但由于斜柱支撑也会造成较大的水平分力。为防止支架失稳，需要设置强大的抗倾覆构造，传统工艺一般在塔柱下横梁上设置预埋件，然后利用扶墙杆将支架连接在预埋件上，或者直接将轨道梁连接在预埋件上。
采用塔柱下横梁“扶墙杆(或轨道梁)+预埋件”抗倾覆的钢箱梁0号块支架较为常见，但在实际施工中存在以下几点局限性：1)塔柱下横梁多为箱室结构，标准截面的顶板及腹板厚度较小(常小于50cm)，其承载力不足以用来支架抗倾覆，因此预埋件大多布置在实腹段中隔板侧面或顶部，但中隔板中预应力钢筋、受力主筋、弯起筋、箍筋、拉筋等交叉密布，导致实际施工时预埋件钢筋难以精确放样且质量难以保证。2)各块钢箱梁一般由驳船运至0号块支架江侧最外端下方，再由浮吊或其它大型起重设备吊装至支架江侧最外端，逐步滑移至设计位置，然后利用三向千斤顶进行微调就位；整个过程滑移距离长，从支架江侧最外端滑移至岸侧最外端，滑距常达到50m甚至更长，同时各号块滑移时支架受力一直在变动中，且预埋件及扶墙杆受不平衡荷载异常明显，同时还要考虑顶升不同步或等风荷载作用下的平面外弯曲及扭曲，结构受力较为复杂，在较大的偏载及滑移荷载下，支架抗倾覆能力弱，存在一定的安全隐患。3)支架拆除时，需要拆除预埋件，然后进行表面修补，操作中有可能导致电解质回路闭合形成锈蚀通道，降低了结构可靠度；同时易出现混凝土表面色差等问题，影响塔柱整体美观。
发明内容
本发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种新型钢箱梁0号块支架及0号块搭设施工方法，在满足支架抗倾覆受力要求的前提下，尽量避免在密布钢筋的塔柱下横梁顶部或侧面安装难以保证质量的预埋件；解决钢箱梁各号块滑移、顶升就位时的支架复杂受力问题，特别是滑移产生的不平衡荷载受力；避免拆除预埋件时在塔柱下横梁内部形成锈蚀通道，以及产生外表面色差等问题。
本发明包括以下技术方案：
一种新型钢箱梁0号块支架，包括钢立柱及钢立柱之间安装的平联及斜撑、主横梁、贯通轨道梁、限位挂锁及限位撑；所述主横梁安装在钢立柱上，主横梁上搁置有千斤顶及临时支墩；所述贯通轨道梁为钢箱梁滑移轨道，安装在主横梁上，所述贯通轨道梁上安装滑板及滑块；所述限位挂锁包括大桩号侧限位挂锁和小桩号侧限位挂锁，限位挂锁一面固定在贯通轨道梁底部，另一面贴紧在塔柱下横梁的外侧面；所述限位撑包括大桩号侧限位撑和小桩号侧限位撑，限位撑一端固定于钢立柱上，另一端顶紧在塔柱下横梁外侧面。
钢立柱为主要竖向受力构件，平联及斜撑为传力构件及稳定构件，塔柱下横梁正下方的对拉平联也起到一定的抗倾覆作用。
主横梁一般设在钢箱梁横隔板正下方，一方面作为柱顶横梁，另外一方面可用于搁置三向千斤顶及临时支墩。
贯通轨道梁为钢箱梁滑移轨道，由支架江侧最外端穿过塔柱下横梁顶部，贯通至岸侧最外端；所述滑板可选择四氟滑板，贯通轨道梁不仅仅作为滑移轨道，其同时作为抗倾覆重要构造，特别是箱梁架设完成至首根斜拉索安装的这个时间段，对称荷载作用下，双向限位挂锁基本退出工作，而此时贯通轨道梁形成双向对拉体系，作为抗倾覆的主要受力构造。
进一步地，所述限位挂锁为具有一定高度的钢性构件板，钢性构件板的至少两个相邻侧面采用平面钢板封面，封面中的一面焊接在贯通轨道梁底部，相邻一面贴紧在塔柱下横梁的外侧面。进一步地，所述钢性构件板的板面焊接纵加劲板和横加劲板。
进一步地，所述限位撑为短柱撑，所述短柱撑的一端面用盖板封面，盖板所在端面与塔柱下横梁外侧面顶紧，另一端面焊接固定在钢立柱上。进一步地，所述短柱撑的柱周面围绕两端面设置有轴向的加劲板。
进一步地，所述限位挂锁与贯通轨道梁及塔柱下横梁三向交接的位置切倒角；限位挂锁的自由端切成斜面。限位挂锁与贯通轨道梁及塔柱下横梁三向交接的位置切倒角，防止局部应力集中；限位挂锁的自由端切成斜面，用于刚度顺接，避免刚度突变导致局部破坏。
限位挂锁及限位撑是抵抗支架不平衡荷载的关键构件，其二者通过顶紧塔柱下横梁，使得整体支架结构可以利用塔柱下横梁的刚度而不发生较大的水平位移，从而能抵抗住较大的不平衡荷载，实现抗倾覆的目的。
本发明还包括利用上述的钢箱梁0号块支架进行0号块搭设施工的方法，包括以下步骤：
1)在承台上搭设钢立柱，立柱之间安装好平联及斜撑，将主横梁固定安装在钢立柱上，在塔柱下横梁与立柱之间安装大桩号侧限位撑并顶紧；
2)在主横梁之上架设预先固定有大桩号侧限位挂锁的贯通轨道梁；
3)安装小桩号侧限位挂锁及限位撑并实现与塔柱下横梁的顶紧；
4)由牵引系统牵引滑块在滑板上滑动，采用接递滑移的方式使得各分块滑移至设计位置，减小不平衡荷载，然后由千斤顶精确调位最后支撑于临时支墩上，各分块调整好位置后焊接或栓接成整个0号块。
进一步地，所述步骤(2)中，先在栈桥上将大桩号侧限位挂锁焊接在所在侧的贯通轨道梁在正下方设计位置，然后整体吊装至塔柱下横梁顶面，
进一步地，在小桩号侧的限位挂锁和限位撑与塔柱下横梁的顶紧过程中，可在小桩号侧限位挂锁及限位撑与分别与贯通轨道梁和钢立柱固定之前，采用顶升设备给贯通轨道梁施加张力，待固定完毕后释放张力，实现顶紧。
进一步地，在小桩号侧的限位挂锁和限位撑与塔柱下横梁的顶紧过程中，可在小桩号侧限位挂锁及限位撑与钢立柱固定之后，在限位挂锁及限位撑尾部与塔柱下横梁侧面之间楔入一块薄钢板，实现顶紧。
进一步地，实际运用中，在施工设计前，采用ANSYS或ABAQUS等大型通用结构分析软件进行设计计算并校核，要求建立支架及塔柱下横梁的整体模型进行接触耦合分析，精确模拟限位挂锁与贯通轨道梁、限位挂锁及限位撑与塔柱下横梁的复杂边界，并按照实际吊装滑移顺序进行详细的施工步加载，确保各工况下数值模拟与结构实际受力相符合。保证支架各构件自身及连接焊缝的强度、刚度、稳定性满足规范及设计要求，同时保证限位挂锁及限位撑处的塔柱下横梁外侧壁钢筋混凝土局部承压满足规范及设计要求。
由于采取了以上技术方案，本发明的优点在于：
1)结构受力明确，抗倾覆能力强。箱梁架设过程中，限位挂锁及限位撑通过紧贴塔柱下横梁，利用塔柱下横梁相对巨大的刚度来实现支架整体抗倾覆；当架设完成后但首根斜拉索安装张拉前，大小桩号支架荷载基本对称，此时双向限位挂锁及限位撑基本退出工作，而此时贯通轨道梁形成双向对拉体系，利用钢材较大的抗拉能力来抵抗由于斜柱支撑导致的倾覆荷载；
2)限位挂锁及限位撑构造简单，制作及安装方便，限位挂锁及限位撑与塔柱下横梁为仅受压接触边界，整个施工过程中，塔柱下横梁外侧面不承受拉力，而塔柱下横梁为钢筋混凝土结构，抗压承载力较高，因此限位挂锁及限位撑可作用于塔柱下横梁外侧面大部分位置，无须同“扶墙杆(或轨道梁)+预埋件”这种工艺的支架，扶墙点总是受限于塔柱下横梁实腹段位置；
3)无须预埋，避免与塔柱下横梁交叉影响。限位挂锁及限位撑是顶紧在塔柱下横梁外侧面，无须在塔柱下横梁钢筋绑扎时预埋锚筋及锥型螺母，也无须待塔柱下横梁混凝土达到强度后再安装锚板；同时也避免了由于预埋形成了塔柱下横梁内部锈蚀通道，也避免了出现修补色差、凹凸等外观问题。
4)采用该新型支架，能较大地提高工效，保证安全和质量。
附图说明
图1是本发明的支架立面示意图；
图2是本发明的支架剖面图；
图3是本发明的限位挂锁示意图；
图4是本发明的限位撑示意图；
图5是本发明实施例中的步骤1实施过程示意图；
图6是本发明实施例中的步骤2实施过程示意图；
图7是本发明实施例中的步骤3实施过程示意图；
图8-图9是本发明实施例中的步骤4实施过程示意图；
图10-图11是本发明实施例中的步骤5实施过程示意图；
图12-图13是本发明实施例中的步骤6实施过程示意图；
图14是本发明实施例中的步骤7实施过程示意图；
图15-16是本发明实施例中的步骤8实施过程示意图；
图17是本发明实施例中的步骤9实施过程示意图.
图中，1为承台、2为钢立柱、3为平联、4为斜撑、5为主横梁、6为贯通轨道梁、7为限位挂锁、8为限位撑、9为塔柱下横梁、10为纵加劲板、11为横加劲板、12为加劲板、13为0#-1块、14为0#-2块、15为0#-3块、16为0#-4块、17为0#-5块、18为千斤顶、19为临时支墩。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
一种新型钢箱梁0号块支架，包括安装在承台1上的钢立柱2及钢立柱2之间安装的平联3及斜撑4、主横梁5、贯通轨道梁6、限位挂锁7及限位撑8；所述主横梁5焊接在钢立柱上，主横梁上搁置有千斤顶18及临时支墩19；所述贯通轨道梁6为钢箱梁滑移轨道，焊接在主横梁5上，所述贯通轨道梁6上安装有四氟滑板及滑块；所述限位挂锁7包括大桩号侧限位挂锁和小桩号侧限位挂锁，限位挂锁一面焊接在贯通轨道梁6底部，另一面贴紧在塔柱下横梁9的外侧面；所述限位撑8包括大桩号侧限位撑和小桩号侧限位撑，限位撑8一端焊接于钢立柱2上，另一端顶紧塔柱下横梁9外侧面。
所述限位挂锁7为具有一定高度的钢性构件板，可选择2HM588×300mm型钢，切取1m左右作为限位挂锁7的主要部分，然后进行板面的局部构造补强，在钢性构件板的板面焊接纵加劲板10和横加劲板11。所述限位挂锁7与贯通轨道梁6的安装面及限位挂锁7与塔柱下横梁9顶紧面的交界角及其在限位挂锁7上的对角均斜切，限位挂锁7周侧面均用板材封面。
所述限位撑8为短柱撑，可选择φ630×8mm钢管，切取1m左右作为限位撑的主要部分，然后进行局部构造补强；短柱撑的一端面用盖板封面，用盖板所在端面与塔柱下横梁外侧面顶紧，所述短柱撑的柱周面围绕两端面设置有轴向的加劲板12。
利用上述的钢箱梁0号块支架进行0号块搭设施工的方法，包括以下步骤：
1)如图5所示，在承台上搭设钢立柱，立柱之间安装好平联及斜撑，将主横梁固定安装在钢立柱上，在塔柱下横梁与立柱之间安装大桩号侧限位撑，限位撑的盖板所在端面与立柱焊接固定，另一端面与塔柱下横梁顶紧；
2)如图6所示，在栈桥上将大桩号侧限位挂锁焊接在所在侧的贯通轨道梁在正下方设计位置，然后整体吊装至塔柱下横梁顶面；所述贯通轨道梁由支架江侧最外端穿过塔柱下横梁顶部，贯通至岸侧最外端；
3)如图7所述，采用顶升设备给贯通轨道梁施加张力，将小桩号侧限位挂锁焊接在贯通轨道梁的下部，将小桩号侧限位撑的盖板所在端面与立柱焊接固定，待固定完毕后释放张力，实现限位挂锁、限位撑与塔柱下横梁的顶紧。
4)如图8-9所示，用浮吊将0#-1 13块吊运至支架大桩号侧端部，由牵引系统将0#-1块滑移至支架小桩号侧近塔柱处；
5)如图10-11所示，用浮吊将0#-2 14块吊运至支架大桩号侧端部，将0#-2块滑移至塔柱下横梁顶部处；
6)如图12-13所示，用浮吊将0#-3 15块吊运至支架大桩号侧端部，将0#-3块滑移至支架大桩号侧近塔柱处；
7)如图14所示，将0#-1块及0#-2块滑移至支架设计位置；
8)如图15-16所示，用浮吊将0#-4 16块吊运至支架大桩号侧端部，将0#-3块及0#-4块滑移至支架设计位置；
9)如图17用浮吊将0#-5 17块吊运至支架大桩号侧端部并滑移至设计位置；
10)将0号块各分块焊接成整个0号块。
基于平衡考虑，采用上述接递滑移，可较大的减少滑移过程中出现的钢箱梁偏载；同时采用双向限位挂锁及限位撑，可分别抵抗近岸侧或近江侧的不可避免且一直变动中的不平衡荷载；通过采用接梯滑移、双向限位挂锁及限位撑，共同保证支架承载力及结构安全。0号块的各分块安装过程中，由千斤顶精确调位，最后支撑于临时支墩上。采用贯通轨道梁、双向限位挂锁及限位撑的钢箱梁0号块支架，克服了传统0号块支架在滑移偏载作用下抗倾覆能力弱的缺点，且无须在塔柱下横梁顶面或侧面安装预埋件及扶墙件，同时避免形成塔柱下横梁内部锈蚀通道和砼表面色差等外观瑕疵问题。采用该新型支架，能较大地提高工效，保证安全和质量。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (8)
1.一种新型钢箱梁0号块支架，其特征在于：包括钢立柱及钢立柱之间安装的平联及斜撑、主横梁、贯通轨道梁、限位挂锁及限位撑；所述主横梁安装在钢立柱上，主横梁上搁置有千斤顶及临时支墩；所述贯通轨道梁为钢箱梁滑移轨道，安装在主横梁上，所述贯通轨道梁上安装滑板及滑块；所述限位挂锁包括大桩号侧限位挂锁和小桩号侧限位挂锁，限位挂锁一面固定在贯通轨道梁底部，另一面贴紧在塔柱下横梁的外侧面；所述限位撑包括大桩号侧限位撑和小桩号侧限位撑，限位撑一端固定于钢立柱上，另一端顶紧在塔柱下横梁外侧面；
所述限位挂锁为具有一定高度的钢性构件板，钢性构件板的至少两个相邻侧面采用平面钢板封面，封面中的一面焊接在贯通轨道梁底部，相邻一面贴紧在塔柱下横梁的外侧面；
所述限位撑为短柱撑，所述短柱撑的一端面用盖板封面，盖板所在端面与塔柱下横梁外侧面顶紧，另一端面焊接固定在钢立柱上。
2.根据权利要求1所述的钢箱梁0号块支架，其特征在于：所述钢性构件板的板面焊接纵加劲板和横加劲板。
3.根据权利要求1所述的钢箱梁0号块支架，其特征在于：所述短柱撑的柱周面围绕两端面设置有轴向的加劲板。
4.根据权利要求1-3任一项所述的钢箱梁0号块支架，其特征在于：所述限位挂锁与贯通轨道梁及塔柱下横梁三向交接的位置切倒角；限位挂锁的自由端切成斜面。
5.一种利用权利要求1-4任一项所述的钢箱梁0号块支架的0号块搭设施工的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在承台上搭设钢立柱，立柱之间安装好平联及斜撑，将主横梁固定安装在钢立柱上，在塔柱下横梁与立柱之间安装大桩号侧限位撑并顶紧；
2)在主横梁之上架设预先固定有大桩号侧限位挂锁的贯通轨道梁；
3)安装小桩号侧限位挂锁及限位撑并实现与塔柱下横梁的顶紧；
4)钢箱梁0号块各分块逐次吊装至滑块上，由牵引系统牵引滑块在滑板上滑动，采用接递滑移的方式使得各分块滑移至设计位置，减小不平衡荷载，然后由千斤顶精确调位最后支撑于临时支墩上，各分块调整好位置后焊接或栓接成整个0号块。
6.根据权利要求5所述的0号块搭设施工的方法，其特征在于：在小桩号侧的限位挂锁和限位撑与塔柱下横梁的顶紧过程中，可在小桩号侧限位挂锁及限位撑与分别与贯通轨道梁和钢立柱固定之前，采用顶升设备给贯通轨道梁施加张力，待固定完毕后释放张力，实现顶紧。
7.根据权利要求5所述的0号块搭设施工的方法，其特征在于：在小桩号侧的限位挂锁和限位撑与塔柱下横梁的顶紧过程中，可在小桩号侧限位挂锁及限位撑与钢立柱固定之后，在限位挂锁及限位撑尾部与塔柱下横梁侧面之间楔入一块薄钢板，实现顶紧。
8.根据权利要求5-7任一项所述的0号块搭设施工的方法，其特征在于：在0号块搭设施工前，采用结构分析软件进行设计计算并校核，建立由各部件构成支架及塔柱下横梁的整体模型进行接触耦合分析，精确模拟限位挂锁与贯通轨道梁、限位挂锁及限位撑与塔柱下横梁的复杂边界，并按照实际吊装滑移顺序进行详细的施工步骤加载，确保各工况下数值模拟与结构实际受力相符合,保证支架各构件自身及连接焊缝的强度、刚度、稳定性满足规范及设计要求，同时保证限位挂锁及限位撑处的塔柱下横梁外侧壁钢筋混凝土局部承压满足规范及设计要求。
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