CN111926718A - 一种无损伤快速安拆临时锚固装置及无损伤快速安拆临时锚固方法 - Google Patents

Abstract

一种无损伤快速安拆临时锚固装置及无损伤快速安拆临时锚固方法，属于转体桥梁建筑技术领域。本发明为了解决临时锚固措施采用精轧螺纹钢极易出现受压屈服的情况，从而导致临时锚固措施失效，进而影响转体施工的平稳性和安全性的问题。所述临时锚固装置包括设置在通过转体球铰连接的上承台、下承台之间的多组或多个可拆卸的钢结构，以及上承台、下承台内分别设置的预埋件。将所述临时锚固装置应用在转体斜拉桥上，所述无损伤快速安拆临时锚固方法的实现过程为：安装过程、监控过程、平稳拆除过程。本发明具有构造简单，安拆过程方便，安全性高，可以确保桥梁整体的平稳性，且不对内部的球铰系统产生影响，使得转体施工更加安全可靠。

Description

一种无损伤快速安拆临时锚固装置及无损伤快速安拆临时锚 固方法

技术领域

本发明涉及一种临时锚固装置及临时锚固方法，属于转体桥梁建筑技术领域。

背景技术

在连续梁悬臂施工时，墩顶箱梁理论上采用对称浇筑，但实际施工过程中难以保证箱梁两侧重量一致，箱梁会产生不平衡力矩的作用，会对内部的球铰系统造成影响，为后续转体施工埋下隐患。因此，在承台之间布置临时锚固措施，来消除箱梁产生的不平衡力矩，以确保转体T构的整体稳定性，降低施工安全风险。

在墩顶箱梁对称施工时，单单依靠球铰和撑脚容易造成梁整体出现失稳的情况，因此要在施工过程中增加临时锚固措施进行稳定。这样能够有效地保证在施工环节中不会出现较大的风险。可见临时锚固措施对于转体桥梁来说是极为重要的。

在实际施工中，临时锚固措施通常采用精轧螺纹钢外部浇筑混凝土的形式。当箱梁产生的不平衡力矩过大时，临时锚固措施的精轧螺纹钢极易出现受压屈服的情况，从而导致临时锚固措施失效的情况发生。

在桥梁正式转体之前，需要破除临时锚固措施。在破除临时锚固措施的过程中会发生转体桥梁突然失稳而转动的现象。上述种种不利条件的影响下，临时锚固措施的失效将会造成巨大的损失。

综上，临时锚固装置安装、拆除对于转体桥梁的施工质量的保证是极其重要的。因此说，提出一种无损伤快速安拆临时锚固装置及无损伤快速安拆临时锚固方法势在必行。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：

本发明为了解决现有技术中临时锚固措施中因精轧螺纹钢受压屈服导致临时锚固措施失效和破除临时锚固措施导致桥梁突然失稳的问题，进而提供了一种无损伤快速安拆临时锚固装置及无损伤快速安拆临时锚固方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种无损伤快速安拆临时锚固装置，所述临时锚固装置包括设置在上承台和下承台之间的多个可拆卸的钢结构，以及上承台、下承台内设置的预埋件；所述可拆卸的钢结构与上承台、下承台中的预埋件形成可靠连接；所述多个可拆卸的钢结构位于上承台、下承台之间沿圆周方向布设的一组的撑脚的外部。

进一步地，所述多组或多个可拆卸的钢结构中的每个钢结构单元包括钢结构主体以及其上端缀板、下端缀板；每个钢结构单元的上端缀板用于与上承台下端对应位置的预埋件通过连接件形成可靠连接；每个钢结构单元的下端缀板用于与下承台上端对应位置的预埋件通过连接件形成可靠连接。

进一步地，每个钢结构单元的钢结构主体为临时锚固型钢、临时锚固钢管混凝土柱。

进一步地，所述临时锚固型钢为工字型钢、角钢或二者的组合。

进一步地，所述临时锚固钢管混凝土柱为波纹钢管混凝土柱。波纹钢管混凝土柱的抗屈能力好。

进一步地，所述上端缀板、下端缀板均为焊接在钢结构主体上下端的焊接钢板，焊接钢板通过高强螺栓与上承台、下承台中的预埋件形成可靠连接。

进一步地，所述上承台、下承台中的预埋件为整体式预埋件，所述整体式预埋件包括上圆环片、下圆环片及以用于连接两个圆环片的若干垂直缀条；上圆环片、下圆环片上均布设有若干个连接孔；每个钢结构单元的上端缀板及下端缀板上设有连接孔；上承台预埋整体式预埋件的下圆环片与上承台下端面齐平，下承台预埋整体式预埋件的上圆环片与下承台下端面齐平，每个钢结构单元的上端缀板的连接孔与上承台整体式预埋件的下圆环片的连接孔通过连接件可拆卸连接；每个钢结构单元的下端缀板的连接孔与下承台整体式预埋件的上圆环片的连接孔通过连接件可拆卸连接。

进一步地，在所述可拆卸的钢结构中的每个钢结构单元上或部分钢结构单元的钢结构主体的中部设有用于监测临锚固措施发生位移的智能化传感器。

一种基于上述临时锚固装置的无损伤快速安拆临时锚固方法，将所述临时锚固装置应用在转体斜拉桥上，所述无损伤快速安拆临时锚固方法的实现过程如下：

安装过程：转体斜拉桥的基础施工完成后，在浇筑上下承台时先将整体式预埋件置于设定位置，待转体斜拉桥上下承台浇筑完毕后，将临时锚固措施通过上下承台中的整体式预埋件的连接孔中连接；

监控过程：当连续梁悬臂对称施工产生不平衡力矩时，临时锚固措施会发生位移，此时临时锚固措施自带位移记录仪将数据进行自动采集，并实时对比设定的安全阈值，基于北斗卫星系统对超出允许的位移值进行报警，接到报警后再调整钢结构中各个钢结构单元(1)的位置，直至监控数据符合设计要求，以保证桥梁的整体施工安全；

平稳拆除过程：

当连续主梁施工完毕后，转体操作前，拆除临时锚固措施。

进一步地，在安装过程中临时锚固承担的竖向力的计算过程为：

确定球铰的摩擦矩M_z抵消部分不平衡弯矩，

其中，μ为上、下球铰的摩擦系数，R为球铰的曲面半径，P为竖向荷载，α为球面对应的圆心角；

M为两侧跨度不对称引起的不平衡力矩；

P₁为临时锚固承担的竖向力；

L为球铰中心线和临时锚固中心线之间的距离；

P为球铰上部的竖向荷载；

P₁×L＝M-Mz-M_撑脚

(1)若临时锚固为钢骨(型钢)，则有P₁＝fA_s

(2)若临时钢管混凝土，则有

式中：

为轴心受压稳定系数，

f、f_c分别为钢材和混凝土的抗压强度设计值，

A_s、A_c分别为钢材和核心混凝土的抗压强度设计值；

在安装过程中选确定临时锚固承担的竖向力，然后再据此确定钢结构单元1的设置位置、数量、以及包括钢结构单元1的钢结构主体1-1的几何尺寸。

本发明具有以下有益技术效果：

本发明提供的一种无损伤快速安拆临时锚固措施，其构造简单，安拆过程方便，安全性高，可以确保桥梁整体的平稳性，且不对内部的球铰系统产生影响，使得转体施工更加安全可靠。本发明实现了转体桥梁建筑施工中临时锚固装置的无损伤快速安拆，极大提高了转体桥施工的可靠性，进一步实现了转体桥的智能化施工。

本发明可实现无损安拆。临时锚固措施为组合结构体系，将传统的精轧螺纹钢变为钢结构，相比于传统的精轧螺纹钢，具有更高的受压性能，更好的消除梁体产生不平衡力矩作用，使内部球铰达到无损状态。该组合柱(钢结构主体)端部为焊接钢板，并在钢板上通过高强螺栓与上转盘、下承台中的预埋件形成可靠连接。在传统的转体施工中，拆除临时锚固措施时容易对原有结构产生破坏，发生转体结构突然失稳而转动的现象。所述的临时锚固措施中连接装置方便安装与拆除，从而避免上述现象的发生。

本发明不仅适于箱梁对称式转体斜拉桥，更适用于大跨度非对称转体斜拉桥，大跨度非对称转体斜拉桥为不平衡转体，施工难度大，要求锚固措施灵活并方便调整(而现有的锚固措施由于与上下承台浇筑在一起，无法根据施工工况进行灵活调整)，本发明是可拆卸锚固措施，完全适用于大跨度非对称转体斜拉桥的施工。

本发明能实现智能化监控。临时锚固措施自带位移记录仪，当连续梁悬臂对称施工产生不平衡力矩，临时锚固措施会发生位移。此时位移记录仪会将数据进行收集，并实时对比。结合北斗卫星系统，对超出允许的位移值进行报警，保证桥梁的整体安全。

本发明能实现平稳拆除。由于临时锚固措施为通过连接件可拆卸安装，当连续梁施工完毕后，进行转体时，需拆除临时锚固措施。无需对上下承台施以外力就能将临时锚固措施进行安全拆除。对上下承台没有任何破坏。在拆除时并且结合临时锚固的位移记录仪，实现临时锚固措施的平稳拆除，为后续转体施工打下坚实的基础。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是上下承台间临时锚固立面图(主视图)；图2是一种临时锚固平面布置示意图(俯视图)；图3是用于置于上下承台内的一种整体式预埋件的立体图；图4是用于置于上下承台内的另一种整体式预埋件的立体图；图5是钢结构单元的俯视图，钢结构主体由一个工字型钢构成。图6是钢结构单元的俯视图，钢结构主体由两个工字型钢构成。图7是钢结构单元的俯视图，钢结构主体为四个角钢围合形成的；图8是钢结构单元的俯视图，钢结构主体为钢管混凝土柱。图5至图8中的缀板上均设有与与预埋件的上的连接孔对应的缀板连接孔，但图中没有画出。

图中：1-临时锚固工字型钢/角钢/钢管混凝土柱，2-预埋件，3-上承台，4-下承台，5-球铰，6-撑脚，7-环形滑道，8-转体牵引盘，9-助推反力座。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达到实现效果的技术过程能够充分理解并据以实施，需要说明的是，只要不构成冲突，本发明的各个实施例以及各个实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

下面结合图1至7对本发明的实现进行如下阐述：

具体实施方式一：如图1和图2和图5所示，本实施方式所述一种无损伤快速安拆临时锚固装置包括设置在通过转体球铰连接的上承台、下承台之间的四组可拆卸的钢结构，以及上承台、下承台内分别设置的预埋件；上承台、下承台中的预埋件通过可拆卸的钢结构临时锚固；所述多个可拆卸的钢结构位于上承台、下承台之间沿圆周方向布设的一组的撑脚的外部。四组可拆卸的钢结构呈正交布置，即转体前上承台两侧的主梁延伸方向对应位置的上承台、下承台之间各设一组钢结构；上承台浇筑的塔柱的对应位置的上承台、下承台之间各设一组钢结构。每组可拆卸的钢结构中的每个钢结构单元1包括钢结构主体1-1以及其上端缀板1-2、下端缀板1-3；每个钢结构单元1的上端缀板1-2用于与上承台下端对应位置的预埋件通过连接件形成可靠连接；每个钢结构单元1的下端缀板1-3用于与下承台上端对应位置的预埋件通过连接件形成可靠连接。每个钢结构单元1的钢结构主体1-1为临时锚固工字型钢。每组的数量根据施工情况或监测数据来确定。所述上承台、下承台中的预埋件均为整体式预埋件2。上承台、下承台中的预埋件上的接接孔对应设置。所述上端缀板1-2、下端缀板1-3均为焊接在钢结构主体1-1上下端的焊接钢板，焊接钢板通过高强螺栓与上承台、下承台中的预埋件形成可靠连接。

可拆卸的钢结构呈正交布置，能极好的平横承台两侧箱梁(现浇筑主梁)产生的不平衡力矩。当产生的不平衡力矩过大时，临时锚固措施的精轧螺纹钢极易出现受压屈服的情况，从而导致临时锚固措施失效的情况发生。

另外临时锚固也可采用节段拼装，当连续梁施工完毕后，需拆除临时锚固措施。由于临时锚固措施为节段拼装，并且结合临时锚固的位移记录仪，实现临时锚固措施的平稳拆除。

上承台、下承台之间的可拆卸的钢结构还可以设置成多组。

具体实施方式二：如图1、图2和图3所示，本实施方式中所述整体式预埋件2包括上圆环片2-1、下圆环片2-2及以用于连接两个圆环片的若干垂直缀条2-3；上圆环片2-1、下圆环片2-2上均布设有若干个连接孔；每个钢结构单元1的上端缀板1-2及下端缀板1-3上设有连接孔；上承台预埋整体式预埋件2的下圆环片2-2与上承台下端面齐平，下承台预埋整体式预埋件2的上圆环片2-2与下承台下端面齐平，每个钢结构单元1的上端缀板1-2的连接孔与上承台整体式预埋件2的下圆环片2-2的连接孔通过连接件可拆卸连接；每个钢结构单元1的下端缀板1-2的连接孔与下承台整体式预埋件2的上圆环片2-1的连接孔通过连接件可拆卸连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。在实际施式中，由于施工误差的存在，无法保证预埋件处于水平位置，所以上承台、下承台中的预埋件为结构相同的整体式预埋件2为便于上下预埋件进行定位安装。上圆环片2-1、下圆环片2-2上可设有密布的连接孔，以确保连接上下预埋件的每个钢结构单元保持尽可能的垂直，从而适应施工过程中产生的误差。上圆环片2-1、下圆环片2-2可采用钢板。

具体实施方式三：如图1、图2和图4所示，本实施方式中所述整体式预埋件为具有若干个具有连接孔的圆环片，由钢板制成。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：如图6所示，本实施方式中每个钢结构单元1的钢结构主体1-1为两个临时锚固工字型钢。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：如图7所示，本实施方式中每个钢结构单元1的钢结构主体1-1为由四个角钢围合形成的。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式六：如图8所示，本实施方式中每个钢结构单元1的钢结构主体1-1为钢管混凝土柱。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式七：本实施方式中，在所述一组可拆卸的钢结构中的每个钢结构单元1或部分钢结构单元1的钢结构主体1-1的中部设有用于监测临锚固措施发生位移的智能化传感器。

具体实施方式八：一种基于上述临时锚固装置的无损伤快速安拆临时锚固方法，将所述临时锚固装置应用在转体斜拉桥上，所述无损伤快速安拆临时锚固方法的实现过程如下：

安装过程：转体斜拉桥的基础施工完成后，在浇筑上下承台时先将整体式预埋件置于设定位置，待转体斜拉桥上下承台浇筑完毕后，将临时锚固措施通过上下承台中的整体式预埋件的连接孔中连接；

监控过程：

当连续梁悬臂对称施工产生不平衡力矩，临时锚固措施会发生位移，此时临时锚固措施自带位移记录仪将数据进行收集，并实时对比设定的安全阈值，基于北斗卫星系统对超出允许的位移值进行报警，接到报警后再调整钢结构中各个钢结构单元(1)的位置及数量，直至监控数据符合设计要求，以保证桥梁的整体施工安全；

平稳拆除过程：

当连续主梁施工完毕后，转体操作前，拆除临时锚固措施。

在安装过程中临时锚固承担的竖向力的计算过程为：

确定球铰的摩擦矩M_z抵消部分不平衡弯矩，

其中，μ为上、下球铰的摩擦系数，R为球铰的曲面半径，P为竖向荷载，α为球面对应的圆心角；

M为两侧跨度不对称引起的不平衡力矩；

P₁为临时锚固承担的竖向力；

L为球铰中心线和临时锚固中心线之间的距离；

P为球铰上部的竖向荷载；

P₁×L＝M-Mz-M_撑脚

(1)若临时锚固为钢骨(型钢)，则有P₁＝fA_s

(2)若临时钢管混凝土，则有

式中：

为轴心受压稳定系数，

f、f_c分别为钢材和混凝土的抗压强度设计值，

A_s、A_c分别为钢材和核心混凝土的抗压强度设计值。

在安装过程中选确定临时锚固承担的竖向力，然后再据此确定钢结构单元1的设置位置、数量、以及包括钢结构单元1的钢结构主体1-1的几何尺寸。这现无损伤快速安拆临时锚固的精准设计，为后续的转体配重带来数据上的支持。以确保转体斜拉桥的转体以及后续施工的安全。

经实验验试，本发明实现了转体桥梁建筑施工中临时锚固装置的无损伤快速安拆，极大提高了转体桥施工的可靠性，进一步实现了转体桥的智能化施工。

Claims (10)

1.一种无损伤快速安拆临时锚固装置，其特征在于，所述临时锚固装置包括设置在通过转体球铰连接的上承台、下承台之间的多组或多个可拆卸的钢结构，以及上承台、下承台内分别设置的预埋件；上承台、下承台中的预埋件通过可拆卸的钢结构临时锚固；所述多个可拆卸的钢结构位于上承台、下承台之间沿圆周方向布设的一组的撑脚的外部。

2.根据权利要求1所述的无损伤快速安拆临时锚固装置，其特征在于，所述多组或多个可拆卸的钢结构中的每个钢结构单元(1)包括钢结构主体(1-1)以及其上端缀板(1-2)、下端缀板(1-3)；每个钢结构单元(1)的上端缀板(1-2)用于与上承台下端对应位置的预埋件通过连接件形成可靠连接；每个钢结构单元(1)的下端缀板(1-3)用于与下承台上端对应位置的预埋件通过连接件形成可靠连接。

3.根据权利要求1或2所述的无损伤快速安拆临时锚固装置，其特征在于，每个钢结构单元(1)的钢结构主体(1-1)为临时锚固型钢、临时锚固钢管混凝土柱。

4.根据权利要求3所述的无损伤快速安拆临时锚固装置，其特征在于，所述临时锚固型钢为工字型钢、角钢或二者的组合。

5.根据权利要求4所述的无损伤快速安拆临时锚固装置，其特征在于，所述临时锚固钢管混凝土柱为波纹钢管混凝土柱。

6.根据权利要求5所述的无损伤快速安拆临时锚固装置，其特征在于，所述上端缀板(1-2)、下端缀板(1-3)均为焊接在钢结构主体(1-1)上下端的焊接钢板，焊接钢板通过高强螺栓与上承台、下承台中的预埋件形成可靠连接。

7.根据权利要求1或2所述的无损伤快速安拆临时锚固装置，其特征在于，所述上承台、下承台中的预埋件为整体式预埋件(2)，所述整体式预埋件(2)包括上圆环片(2-1)、下圆环片(2-2)及以用于连接两个圆环片的若干垂直缀条(2-3)；上圆环片(2-1)、下圆环片(2-2)上均布设有若干个连接孔；每个钢结构单元(1)的上端缀板(1-2)及下端缀板(1-3)上设有连接孔；上承台预埋整体式预埋件(2)的下圆环片(2-2)与上承台下端面齐平，下承台预埋整体式预埋件(2)的上圆环片(2-2)与下承台下端面齐平，

每个钢结构单元(1)的上端缀板(1-2)的连接孔与上承台整体式预埋件(2)的下圆环片(2-2)的连接孔通过连接件可拆卸连接；

每个钢结构单元(1)的下端缀板(1-2)的连接孔与下承台整体式预埋件(2)的上圆环片(2-1)的连接孔通过连接件可拆卸连接。

8.根据权利要求1所述的无损伤快速安拆临时锚固装置，其特征在于，在所述一组可拆卸的钢结构中的每个钢结构单元(1)或部分钢结构单元(1)的钢结构主体(1-1)的中部设有用于监测临锚固措施发生位移的智能化传感器。

9.一种基于权利要求1至8所述临时锚固装置的无损伤快速安拆临时锚固方法，其特征在于，将所述临时锚固装置应用在转体斜拉桥上，所述无损伤快速安拆临时锚固方法的实现过程如下：

安装过程：

转体斜拉桥的基础施工完成后，在浇筑上下承台时先将整体式预埋件置于设定位置，待转体斜拉桥上下承台浇筑完毕后，将临时锚固措施通过上下承台中的整体式预埋件的连接孔中连接；

监控过程：

当连续梁悬臂对称施工产生不平衡力矩，临时锚固措施会发生位移，此时临时锚固措施自带位移记录仪将数据进行收集，并实时对比设定的安全阈值，基于北斗卫星系统对超出允许的位移值进行报警，接到报警后再调整钢结构中各个钢结构单元(1)的位置及数量，直至监控数据符合设计要求，以保证桥梁的整体施工安全；

平稳拆除过程：

当连续主梁施工完毕后，转体操作前，拆除临时锚固措施。

10.一种基于权利要求9所述临时锚固装置的无损伤快速安拆临时锚固方法，其特征在于，在安装过程中临时锚固承担的竖向力的计算过程为：

确定球铰的摩擦矩M_z抵消部分不平衡弯矩，

其中，μ为上、下球铰的摩擦系数，R为球铰的曲面半径，P为竖向荷载，α为球面对应的圆心角；

M为两侧跨度不对称引起的不平衡力矩；

P₁为临时锚固承担的竖向力；

L为球铰中心线和临时锚固中心线之间的距离；

P为球铰上部的竖向荷载；

P₁×L＝M-MzM_撑脚

(1)若临时锚固为钢骨(型钢)，则有P₁＝fA_s

(2)若临时钢管混凝土，则有

式中：

为轴心受压稳定系数，

f、f_c分别为钢材和混凝土的抗压强度设计值，

A_s、A_c分别为钢材和核心混凝土的抗压强度设计值；

在安装过程中选确定临时锚固承担的竖向力，然后再据此确定钢结构单元(1)的设置位置、数量、以及包括钢结构单元(1)的钢结构主体(1-1)的几何尺寸。

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