CN111648252A - 高墩墩顶0#块托架预压的装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高墩墩顶0#块托架预压的装置及施工方法，包括对称安装在高墩两侧的两个预压单元,所述预压单元包括卷扬机、混凝土托架、反力架、转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C、储水箱，混凝土托架上安装有分配梁A，反力架上安装有分配梁B，分配梁A、分配梁B上沿长度方向分别间隔安装若干定滑轮A、定滑轮B，转向滑轮A安装在高墩墩顶上、转向滑轮B安装在高墩墩顶的侧部并位于混凝土托架上方，转向滑轮C安装在高墩侧部并位于混凝土托架与反力架之间，储水箱悬挂在扬机的钢丝绳末端，本装置能够轻松地控制墩柱两侧的预压载荷平衡性，通过调整定滑轮的位置准确控制加载位置，可以更好地模拟混凝土托架上实际荷载的分布。

Description

高墩墩顶0#块托架预压的装置及施工方法

技术领域

本发明涉及一种高墩墩顶0#块托架预压的装置及施工方法。

背景技术

随着经济的快速增长和基础设施中大量高等级公路和铁路的建设，带来了大量桥梁工程建设项目，而连续梁和连续刚构桥由于其自身优势在建设项目中的大跨度桥梁中被大量应用。连续梁桥和连续刚构高墩墩顶0#块的施工是后期悬臂施工的基础，混凝土方量一般均较大，为支撑0#块现浇混凝土而设置的托架的承压能力至关重要。因此，通过托架预压来消除非弹性变形、获得弹性变形、以及检验整个托架的稳定性，便成了悬臂施工的一个关键环节。

现有的墩顶0#块现浇混凝土托架预压施工方法大多是（1）采用在托架水箱抽水预压或放置重物堆载预压；（2）采用反力架和千斤顶进行预压；（3）或者采用承台内部预埋钢绞线再结合千斤顶进行张拉加载的方式进行预压，以上几种预压装置及方法应用过程存在以下潜在问题：

对于采用重物堆载进行托架预压的方法：（1）由于预压荷载较大，托架上方堆载面积较小，导致预压水箱或者加载块堆积较高，危险性高，荷载的分布和两侧的平衡不易控制；（2）高空吊装和作业的时间长，安全性较差，施工过程中人员及机械使用较多，加载速度慢，施工周期长，成本高；（3）由于托架上方堆载高，遮挡及障碍多，托架在各个级别预压荷载下的托架变形不易观测；（4）托架预压过程中，如托架变形出现异常时，对托架卸载速度慢，施工风险较高。

对于采用反力架结合千斤顶进行预压的方法：（1）需要采用多个大吨位的千斤顶，千斤顶难以满足长时间预压所需的恒定荷载，需不断进行人工干预；（2）随着预压荷载等级的不断提高，托架和反力架的变形容易引起千斤顶轴线的倾斜，荷载大小和方向难以准确把握。（3）当横向托架主桁架数量较多时，加载点多，需要大量的千斤顶。

对于采用承台内部预埋钢绞线，再结合千斤顶进行张拉加载进行预压的方法：（1）每一级荷载下，钢绞线张拉锚固后，预应力损失难以准确估计，预压荷载量值的控制难；（2）当承台较小或托架悬臂长度较大时，钢绞线往往是倾斜的，引起托架的受力与实际的受力状态有差异；（3）当墩身高度较大时，该方法耗费的材料多，操作困难，适用性较差。

发明内容

本发明提出一种大跨度桥梁悬臂施工过程中，高墩墩顶0#块托架预压的装置及施工方法。

本发明解决技术问题所采用的方案是，一种高墩墩顶0#块托架预压的装置，包括对称安装在高墩两侧的两个预压单元,所述预压单元包括卷扬机、混凝土托架、反力架、转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C、储水箱，所述混凝土托架安装在高墩墩顶的侧部，卷扬机安装在高墩墩顶上，反力架安装在高墩侧部并位于混凝土托架下方，混凝土托架上安装有分配梁A，反力架上安装有分配梁B，分配梁A、分配梁B上沿长度方向分别间隔安装若干定滑轮A、定滑轮B，转向滑轮A安装在高墩墩顶上、转向滑轮B安装在高墩墩顶的侧部并位于混凝土托架上方，转向滑轮C安装在高墩侧部并位于混凝土托架与反力架之间，卷扬机的钢丝绳依次绕过转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C后，随后上下交替、依次穿过布置于分配梁B、分配梁A上定滑轮B、定滑轮A，储水箱悬挂在扬机的钢丝绳末端。

进一步的，：所述混凝土托架沿分配梁A的长度方向间隔设置若干个，反力架沿分配梁B的长度方向间隔设置若干个。

进一步的，所述混凝土托架与反力架一一对应设置。

进一步的，所述储水箱上设置有带有阀门的排水口、注水口。

进一步的，所述混凝土托架、反力架、转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C均通过与墩身内的预埋件安装在高墩上。

进一步的，所述定滑轮A、定滑轮B通过高强度螺栓固定在其对应的分配梁上。

进一步的，所述储水箱侧面设置有竖向透明窗口，竖向透明窗口上刻画有基准水位。

一种高墩墩顶0#块托架预压的装置的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：高墩墩身施工过程中，在高墩墩身侧面上预埋混凝土托架、反力架、转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C所需的预埋件；

步骤2：通过设置于墩旁的施工塔吊，吊装反力架、，现场与墩身内的预埋件通过高强度螺栓进行连接，反力架沿墩身宽度方向布置的榀数根据桥梁的宽度和上部结构主梁的截面形式综合考虑确定；

步骤3：安装连接反力架上的分配梁B；

步骤4：通过设置于墩旁的施工塔吊，吊装混凝土托架，现场与墩身内的预埋件通过高强度螺栓或焊接进行连接，混凝土托架沿墩身宽度方向布置的榀数根据桥梁的宽度和上部结构主梁的截面形式综合考虑确定，且其布置的数量和位置与反力架对应；

步骤5：安装连接混凝土托架的分配梁A；

步骤6：安装分配梁A、分配梁B上的各定滑轮A、定滑轮B,定滑轮的位置根据荷载的位置和大小进行调整和确定，分配梁A、分配梁B上定滑轮A、定滑轮B错开布置

安装第一分配梁8和第二分配梁108上的定滑轮与第三分配梁5、第四分配梁105上的定滑轮错开布置，以实现通过上下定滑轮之间连线角度的大小实现荷载量值的调整；

步骤7：在高墩墩身上转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C；

步骤8：通过墩旁的施工塔吊，吊装卷扬机至高墩墩顶，并将卷扬机安装固定于墩身顶部的预埋件上；

步骤9：接通卷扬机的电源，放松卷扬机上的钢丝绳，将卷扬机上的钢丝绳依次穿过转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C，随后上下交替、依次穿过布置于分配梁B、分配梁A上定滑轮B、定滑轮A后，随后在卷扬机钢丝绳末端悬挂一定质量的重物，并下放至墩底地面标高处；

步骤10：取下重物，将储水箱悬挂在扬机的钢丝绳末端，开动卷扬机收紧钢丝绳，将储水箱提离地面。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，卸载速度快，可及时消除安全隐患，安全性高，能够轻松地控制墩柱两侧的预压载荷平衡性，通过调整定滑轮的位置准确控制加载位置，可以更好地模拟混凝土托架上实际荷载的分布，同时可以大大减少施工人员和机具的使用。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1是本装置侧立面布置示意图；

图2是本装置正立面布置示意图；

图3是本装置平面布置示意图。

图中：1-卷扬机；2-转向滑轮A；3-转向滑轮B；4-定滑轮A；5-分配梁A；6-混凝土托架；7-反力架；8-分配梁B；9-定滑轮B；10-转向滑轮C；11-储水箱；12-注排水阀门；13-混凝土托架预埋件；14-反力架预埋件；15-墩身。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1-3所示，一种高墩墩顶0#块托架预压的装置，包括对称安装在高墩两侧的两个预压单元,所述预压单元包括卷扬机1、混凝土托架6、反力架7、转向滑轮A2、转向滑轮B3、转向滑轮C10、储水箱11，所述混凝土托架安装在高墩墩顶的侧部，卷扬机安装在高墩墩顶上，反力架安装在高墩侧部并位于混凝土托架下方，混凝土托架上安装有分配梁A5，反力架上安装有分配梁B8，分配梁A、分配梁B上沿长度方向分别间隔安装若干定滑轮A4、定滑轮B9，定滑轮A、定滑轮B根据实际荷载的分布情况设置多个，分配梁上的定滑轮的安装位置根据混凝土托架的横向布置确定，以实现不同榀托架之间荷载分配的准确模拟，转向滑轮A安装在高墩墩顶上、转向滑轮B安装在高墩墩顶的侧部并位于混凝土托架上方，转向滑轮C安装在高墩侧部并位于混凝土托架与反力架之间，卷扬机的钢丝绳依次绕过转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C后，随后上下交替、依次穿过布置于分配梁B、分配梁A上定滑轮B、定滑轮A，储水箱悬挂在扬机的钢丝绳末端，通过滑轮和卷扬机的钢丝绳的联系实现荷载的传递与分配，储水箱内注水量的多少根据卷扬机牵引绳张拉力的大小通过计算确定。

在本实施例中，所述混凝土托架沿分配梁A的长度方向间隔设置若干个，反力架沿分配梁B的长度方向间隔设置若干个。

在本实施例中，所述混凝土托架与反力架一一对应设置。

在本实施例中，所述储水箱上设置有带有阀门的排水口、注水口。

在本实施例中，所述混凝土托架、反力架、转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C均通过与墩身内的预埋件安装在高墩上，预埋件通过预埋钢板与墩身内的预埋钢筋连接实现，预埋钢筋穿过设置于预埋钢板上开设的穿筋孔。

在本实施例中，所述定滑轮A、定滑轮B通过高强度螺栓固定在其对应的分配梁上，分配梁为由两根工字钢梁组拼而成的钢梁，定滑轮通过高强螺栓连接固定于双拼工字钢梁的上翼缘板上。

在本实施例中，所述储水箱侧面设置有竖向透明窗口，竖向透明窗口上刻画有基准水位，测试人员可以随时获取水箱内的注水量，并准确换算成荷载。

在本实施例中，两个预压单元除了对称安装在高墩两侧的方式外，其位置可以根据实际需要集中布置于一侧，或选择墩顶的其他位置布置。

在本实施例中，反力架为由多根工字钢梁焊接而成的三角形结构，混凝土托架为由多根工字钢梁焊接而成的三角形结构，混凝土托架、反力架沿桥墩横向（宽度方向）间隔设置。

一种高墩墩顶0#块托架预压的装置的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：高墩墩身施工过程中，在高墩墩身侧面上预埋混凝土托架、反力架、转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C所需的预埋件；

步骤2：通过设置于墩旁的施工塔吊，吊装反力架、，现场与墩身内的预埋件通过高强度螺栓进行连接，反力架沿墩身宽度方向布置的榀数根据桥梁的宽度和上部结构主梁的截面形式综合考虑确定；

步骤3：安装连接反力架上的分配梁B；

步骤4：通过设置于墩旁的施工塔吊，吊装混凝土托架，现场与墩身内的预埋件通过高强度螺栓或焊接进行连接，混凝土托架沿墩身宽度方向布置的榀数根据桥梁的宽度和上部结构主梁的截面形式综合考虑确定，且其布置的数量和位置与反力架对应；

步骤5：安装连接混凝土托架的分配梁A；

步骤6：安装分配梁A、分配梁B上的各定滑轮A、定滑轮B,定滑轮的位置根据荷载的位置和大小进行调整和确定，分配梁A、分配梁B上定滑轮A、定滑轮B错开布置

安装第一分配梁8和第二分配梁108上的定滑轮与第三分配梁5、第四分配梁105上的定滑轮错开布置，以实现通过上下定滑轮之间连线角度的大小实现荷载量值的调整；

步骤7：在高墩墩身上转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C；

步骤8：通过墩旁的施工塔吊，吊装卷扬机至高墩墩顶，并将卷扬机安装固定于墩身顶部的预埋件上；

步骤9：接通卷扬机的电源，放松卷扬机上的钢丝绳，将卷扬机上的钢丝绳依次穿过转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C，随后上下交替、依次穿过布置于分配梁B、分配梁A上定滑轮B、定滑轮A后，随后在卷扬机钢丝绳末端悬挂一定质量的重物，并下放至墩底地面标高处；

步骤10：取下重物，将储水箱悬挂在扬机的钢丝绳末端，开动卷扬机收紧钢丝绳，将储水箱提离地面。

正式加载过程中按照各加载步骤所需荷载的大小，计算注水的高度，并通过水泵抽水，两侧平衡、对称地注入两侧的两个储水箱，到达指定水位后即关闭水泵，停止注水，测量各托架的变形，并进行托架预压过程中所布置的各种测试仪器的数据采集。

由于现浇混凝土托架上方无任何遮挡物，通视性好，加载过程中托架变形的测点准确可控，变形测量容易。解决了其他方法在实施过程中由于堆载物遮挡、或者加载的千斤顶及其反力架遮挡而导致托架变形不易测量的不足。

本装置在实施过程中需要投入的施工人员和机械设备少，调整荷载大小的方式简单，速度快，所施加的荷载大小稳定，解决了通过大吨位液压加载方式荷载大小不易控制的问题。

本装置中可以通过调整设置于反力架的分配梁上的定滑轮以及设置于混凝土托架的分配梁上的定滑轮的位置来调整钢丝绳的角度，以实现混凝土托架分配梁上不同位置的定滑轮所施加的竖向荷载大小的优化调整，可以很好地模拟托架分配梁上的荷载分布。

本装置中反力架和托架之间通过位置可调的定滑轮和卷扬机的钢丝绳联系，并实现荷载的传递，钢丝绳拉力的大小则通过悬挂在牵引绳末端的注水水箱的注水量进行调整，通过卷扬机和滑轮组相结合，并利用卷扬机牵引绳的末端悬挂水箱或者水袋实现加载进行托架预压的方式，相关技术人员通过操纵卷扬机牵引绳的收放可以实现预压荷载的快速卸载，消除其他预压加载方式（包括混凝土块或钢筋堆载、张拉钢绞线方式加载等方式）荷载不易卸除的安全隐患。

本装置对高墩的施工过程中的托架预压加载尤其具有优势，当所施工的桥梁墩身高度较小时，也可采用本装置进行托架预压加载，此时反力架可调整为反力梁，直接利用承台内的预埋件进行反力梁的安装固定。

本装置解决采用传统的堆载预压技术费时费力、卸载慢，发现危险不易消除的问题，具有劳动强度低，施工进度快、安全性高的特点；本装置消除了采用千斤顶或者张拉预应力钢绞线加载时，荷载大小不易控制，随时间变化容易产生波动的问题，具有荷载量值控制精准，随时间变化小，以及加载位置与实际荷载分布一致性好。本装置轻松有效地控制墩柱两侧预压荷载的平衡性，装置简单易操作，卸载快速方便，安全隐患小，大大减小施工机具和人力的投入，缩短工期，减低施工成本。本装置适合不同高度和不同场地条件的桥墩，对高墩和超高墩墩顶0#现浇混凝土托架的预压尤其有效。

本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“ 纵向”、“ 横向”、“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“ 右”、“ 竖直”、“ 水平”、“ 顶”、“ 底”、“ 内”、“ 外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，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 (8)

1.一种高墩墩顶0#块托架预压的装置，其特征在于：包括对称安装在高墩两侧的两个预压单元,所述预压单元包括卷扬机、混凝土托架、反力架、转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C、储水箱，所述混凝土托架安装在高墩墩顶的侧部，卷扬机安装在高墩墩顶上，反力架安装在高墩侧部并位于混凝土托架下方，混凝土托架上安装有分配梁A，反力架上安装有分配梁B，分配梁A、分配梁B上沿长度方向分别间隔安装若干定滑轮A、定滑轮B，转向滑轮A安装在高墩墩顶上、转向滑轮B安装在高墩墩顶的侧部并位于混凝土托架上方，转向滑轮C安装在高墩侧部并位于混凝土托架与反力架之间，卷扬机的钢丝绳依次绕过转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C后，随后上下交替、依次穿过布置于分配梁B、分配梁A上定滑轮B、定滑轮A，储水箱悬挂在扬机的钢丝绳末端。

2.根据权利要求1所述的高墩墩顶0#块托架预压的装置，其特征在于：所述混凝土托架沿分配梁A的长度方向间隔设置若干个，反力架沿分配梁B的长度方向间隔设置若干个。

3.根据权利要求1所述的高墩墩顶0#块托架预压的装置，其特征在于：所述混凝土托架与反力架一一对应设置。

4.根据权利要求1所述的高墩墩顶0#块托架预压的装置，其特征在于：所述储水箱上设置有带有阀门的排水口、注水口。

5.根据权利要求1所述的高墩墩顶0#块托架预压的装置，其特征在于：所述混凝土托架、反力架、转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C均通过与墩身内的预埋件安装在高墩上。

6.根据权利要求1所述的高墩墩顶0#块托架预压的装置，其特征在于：所述定滑轮A、定滑轮B通过高强度螺栓固定在其对应的分配梁上。

7.根据权利要求1所述的高墩墩顶0#块托架预压的装置，其特征在于：所述储水箱侧面设置有竖向透明窗口，竖向透明窗口上刻画有基准水位。

8.一种高墩墩顶0#块托架预压的装置的施工方法，采用如权利要求1所述的高墩墩顶0#块托架预压的装置,其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：高墩墩身施工过程中，在高墩墩身侧面上预埋混凝土托架、反力架、转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C所需的预埋件；

步骤2：通过设置于墩旁的施工塔吊，吊装反力架、，现场与墩身内的预埋件通过高强度螺栓进行连接，反力架沿墩身宽度方向布置的榀数根据桥梁的宽度和上部结构主梁的截面形式综合考虑确定；

步骤3：安装连接反力架上的分配梁B；

步骤4：通过设置于墩旁的施工塔吊，吊装混凝土托架，现场与墩身内的预埋件通过高强度螺栓或焊接进行连接，混凝土托架沿墩身宽度方向布置的榀数根据桥梁的宽度和上部结构主梁的截面形式综合考虑确定，且其布置的数量和位置与反力架对应；

步骤5：安装连接混凝土托架的分配梁A；

步骤6：安装分配梁A、分配梁B上的各定滑轮A、定滑轮B,定滑轮的位置根据荷载的位置和大小进行调整和确定，分配梁A、分配梁B上定滑轮A、定滑轮B错开布置

安装第一分配梁8和第二分配梁108上的定滑轮与第三分配梁5、第四分配梁105上的定滑轮错开布置，以实现通过上下定滑轮之间连线角度的大小实现荷载量值的调整；

步骤7：在高墩墩身上转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C；

步骤8：通过墩旁的施工塔吊，吊装卷扬机至高墩墩顶，并将卷扬机安装固定于墩身顶部的预埋件上；

步骤9：接通卷扬机的电源，放松卷扬机上的钢丝绳，将卷扬机上的钢丝绳依次穿过转向滑轮A、转向滑轮B、转向滑轮C，随后上下交替、依次穿过布置于分配梁B、分配梁A上定滑轮B、定滑轮A后，随后在卷扬机钢丝绳末端悬挂一定质量的重物，并下放至墩底地面标高处；

步骤10：取下重物，将储水箱悬挂在扬机的钢丝绳末端，开动卷扬机收紧钢丝绳，将储水箱提离地面。

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