CN112681132A - 一种悬索桥预应力锚固系统的定位支架及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及悬索桥锚固系统施工领域，特别是涉及一种悬索桥锚碇预应力锚固系统的定位支架及施工方法。所述定位支架包括：第一基架和与之连接的下层支架，所述第一基架与锚块第一层混凝土通过预埋钢板连接；第二基架和与之连接的上层支架，所述第二基架与锚块第一层混凝土通过预埋钢板连接；所述第一基架、第二基架、下层支架和上层支架的骨架均由竖杆、平联和斜撑组成，所述平联和斜撑通过节点板与竖杆焊接连接；所述上层支架和下层支架还包括定位横杆，在所述定位横杆上设有圆弧板，所述圆弧板用于对预应力管道进行定位。所述施工方法用于安装上述定位支架。本发明能够最大限度降低定位偏差产生的附加应力,确保系统安全。

Description

一种悬索桥预应力锚固系统的定位支架及施工方法

技术领域

本发明涉及悬索桥锚碇预应力锚固系统施工领域，特别是涉及一种预应力锚固系统的定位支架及施工方法。

背景技术

悬索桥锚碇锚固体系是悬索桥的生命线工程，其设计、施工质量在很大程度上决定了桥梁的安全与耐久，对于预应力锚固体系，预应力钢管的定位是锚块施工的重点和难点。应用于悬索桥锚碇基础预应力锚固体系，为最大限度降低定位偏差产生的附加应力,确保系统安全度,锚固钢板必须精确定位并可靠固定,施工定位要求高、难度大。

发明内容

有鉴于此，本发明主要解决的技术问题在于提供一种能够对预应力管道进行精确定位的锚碇锚固系统的定位支架及施工方法。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种悬索桥锚定预应力锚固系统的定位支架，其包括：

第一基架和与之连接的下层支架，所述第一基架与锚块第一层混凝土通过预埋钢板连接；

第二基架和与之连接的上层支架，所述第二基架与锚块第一层混凝土通过预埋钢板连接；

其中：所述上层支架和下层支架平行设置，所述上层支架与前锚面平行，所述下层支架与后锚面平行；

所述第一基架、第二基架、下层支架和上层支架的骨架均由竖杆、平联和斜撑组成，所述平联和斜撑通过节点板与竖杆焊接连接；

所述上层支架和下层支架还包括定位横杆，在所述定位横杆上设有圆弧板，所述圆弧板用于对预应力管道进行定位。

上述的锚定锚固系统的定位支架中，

所述竖杆采用双拼[25b槽钢，所述平联及斜撑采用双拼[10槽钢；

所述第一基架通过双拼HW350×350型钢与所述下层支架连接；

所述第二基架通过双拼HW350×350型钢与所述上层支架连接。

上述的锚定锚固系统的定位支架中，

所述竖杆的两个槽钢间距为3cm，采用缀板连接，所述缀板之间的距离为50cm。

上述的锚定锚固系统的定位支架中，

所述定位横杆采用[10槽钢，所述定位横杆与竖杆焊接连接。

上述的锚定锚固系统的定位支架中，

所述基架竖杆与预埋钢板的第一面焊接连接，所述预埋钢板的另一面上焊接有锚筋，所述锚筋采用φ20钢筋，所述锚筋深入锚体第一层混凝土60cm。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

通过一种锚定锚固系统的定位支架的施工方法，包括如下步骤：

步骤1，在浇筑锚块第一层混凝土时，在基架竖杆位置放点并预埋钢板；

步骤2，在预埋钢板上精确放样出基架竖杆位置，安装竖杆后，再安装平联及斜撑；

步骤3，首先安装下层支架的骨架，然后再安装上层支架的骨架，确保下层支架和下层支架的骨架的误差均控制在5mm之内；

步骤4，骨架安装好后，安装定位横杆；

步骤5，定位横杆安装完后，即可进行预应力管道的安装，所述预应力管道经圆弧板进行定位。

上述的施工方法中，

步骤3中，在下层支架和下层支架的骨架初步安装就位后，用全站仪测量骨架背面任意几点，记录高程值和x值，利用方程式计算出高程为H的情况下的x坐标，再与实测坐标相比较，得出斜面位置是否正确，则可判断斜角是否准确，确保骨架的高程值和x坐标误差均控制在5mm之内，方程式如下：

x＝x₀+(H-H0)·ctg51°

式中：x₀，H₀分别表示基架顶面最高处x坐标和高程值，为常数；x、H表示所测点位的x坐标和高程值。

上述的施工方法中，

步骤4中，在定位横杆安装之前，先计算出各个断面上搭放预应力管道的中心坐标，并在安装完成的骨架上放样出三个三维坐标点，并给出该三点与定位横杆的相对距离，据此可以将定位横杆基本调整到位；定位横杆的位置与预应力管道底面位置在倾斜角度的方向上距离3cm。

上述的施工方法中，

圆弧板的放置方式为：圆弧板在安装定位横杆时放置；或

在安装预应力管道时，通过精确调整定位横杆及预应力管道后，将圆弧板与其焊接连接。

上述的施工方法中，

步骤5中，预应力管道分两段安装，第一段管道安装时，首先在后锚面上放样出锚点中心线，然后将锚垫板按轴线精度安装，将预应力管道套接在槽口中，并搭放在相邻两个断面片架的圆弧板上，第二段管道以前一段管道的接头点以及前锚面锚点中心线进行定位安装

借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

1)通过本发明的实施例所提供的定位支架，是一种应用于悬索桥锚碇基础预应力锚固体系，能够最大限度降低定位偏差产生的附加应力，确保系统安全度，解决预应力钢管的定位是锚块施工问题。

2)通过本发明的实施例所提供的技术方案，首先通过对预埋钢板、第一基架和与之连接的下层支架、第二基架和与之连接的上层支架进行精确定位，然后对定位横杆进行精确定位，通过横杆上的圆弧板使预应力管道定位，从而本实施例所提供的定位支架能够对预应力管道精确定位，并且能够对预应力管道可靠固定,并且降低了施工难度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的实施例提供的悬索桥锚碇预应力锚固系统的定位支架的总体立面图；

图2是本发明的实施例提供的悬索桥锚碇预应力锚固系统的定位支架的另一结构示意图；

图3是本发明的实施例提供的平联及斜撑与竖杆连接的结构示意图；

图4是本发明的实施例提供的平联及斜撑与节点板连接示意图；

图5是本发明的实施例提供的基架横桥向平联及斜撑与节点板连接示意图；

图6是本发明的实施例提供的基架纵桥向平联及斜撑与节点板连接示意图；

图7是本发明的实施例提供的预埋钢板立面图；

图8是本发明的实施例提供的预埋钢板平面图；

图9是本发明的实施例提供的竖杆与预埋钢板连接结构示意图；

图10是本发明的实施例提供的竖杆与预埋钢板连接俯视图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

如图1至图10所示，本实施例提供了一种悬索桥锚碇预应力锚固系统的定位支架，所述定位支架包括：第一基架1和与之连接的下层支架10，所述第一基架1与锚块第一层混凝土通过预埋钢板连接；第二基架2和与之连接的上层支架20，所述第二基架2与锚块第一层混凝土通过预埋钢板连接；其中：所述上层支架20和下层支架10平行设置，所述上层支架20与前锚面200平行，所述下层支架10与后锚面100平行；所述第一基架1、第二基架2、下层支架10和上层支架20的骨架均由竖杆5、平联和斜撑6组成，所述平联和斜撑6通过节点板8与竖杆5焊接连接；所述上层支架20和下层支架10还包括定位横杆，在所述定位横杆上设有圆弧板，所述圆弧板用于对预应力管道进行定位。

具体实施时，所述预应力管道分成两节进行安装和定位，预应力管道分两段安装，第一段管道安装时，首先在后锚面100上放样出锚点中心线，然后将锚垫板按轴线精度安装，将预应力管道套接在槽口中，并搭放在相邻两个断面片架的圆弧板上，第二段管道以前一段管道的接头点以及前锚面200锚点中心线进行定位安装。也就是说，本实施例中参照“分层浇筑锚块混凝土、分节支撑预应力管道、分段接长预应力管道”的原则设计定位支架系统。

所述竖杆5采用双拼[25b槽钢，所述平联及斜撑6采用双拼[10槽钢；所述第一基架1通过双拼HW350×350型钢3与所述下层支架10连接；所述第二基架2通过双拼HW350×350型钢3与所述上层支架20连接。基架(1和2)竖杆5与HW350型钢3满焊连接，角焊接，焊脚高度不小于最小板厚。平联和斜撑通过节点板与竖杆连接，采用连续角焊接，焊脚高度不小于最小板厚。竖杆的双拼槽钢间距3cm，采用缀板连接，缀板间距50cm。

所述竖杆5的两个槽钢间距为3cm，采用缀板9连接，所述缀板9之间的距离为50cm。缀板在槽钢两侧均应设置，如缀板位置与平联或斜撑位置冲突，可适当调整缀板位置。

本实施例中，基架(第一基架和第二基架)平联及斜撑通过节点板与竖杆焊接连接，采用连续角焊接，焊脚高度不小于最小板厚。

所述定位横杆采用[10槽钢，所述定位横杆与竖杆5焊接连接。

所述基架竖杆5与预埋钢板11的第一面焊接连接，所述预埋钢板11的另一面上焊接有锚筋110，所述锚筋110采用φ20钢筋，所述锚筋110深入锚体第一层混凝土60cm。基架竖杆与预埋钢板11焊接连接，直角角焊接，焊脚尺寸6mm。锚筋110与预埋钢板11焊接连接，焊接长度15cm，双面焊缝。

通过本实施例所提供的定位支架，是一种应用于悬索桥锚碇基础预应力锚固体系，能够最大限度降低定位偏差产生的附加应力,确保系统安全度。本实施例中，首先通过对预埋钢板、第一基架1和与之连接的下层支架10、第二基架2和与之连接的上层支架20进行精确定位，然后对定位横杆进行精确定位，通过横杆上的圆弧板使预应力管道定位，从而本实施例所提供的定位支架能够对预应力管道精确定位，并且能够对预应力管道可靠固定,并且降低了施工难度。

在另一实施例中，提供了悬索桥锚定预应力锚固系统的定位支架的施工方法，包括如下步骤：

步骤1，在浇筑锚块第一层混凝土时，在基架竖杆5位置放点并预埋钢板；

步骤2，在预埋钢板上精确放样出基架竖杆5位置，安装竖杆5后，再安装平联及斜撑6；

步骤3，首先安装下层支架10的骨架，然后再安装上层支架20的骨架，确保下层支架10和下层支架10的骨架的误差均控制在5mm之内；

步骤4，骨架安装好后，安装定位横杆；

步骤5，定位横杆安装完后，即可进行预应力管道的安装，所述预应力管道经圆弧板进行定位。

其中，所述圆弧板的放置有如下两种方式：1)圆弧板在安装定位横杆时放置；2)在安装预应力管道时，通过精确调整定位横杆及预应力管道后，将圆弧板与其焊接连接。

进一步地，在步骤3中，在下层支架10和下层支架10的骨架初步安装就位后，用全站仪测量骨架背面任意几点，记录高程值和x值，利用方程式计算出高程为H的情况下的x坐标，再与实测坐标相比较，得出斜面位置是否正确，则可判断斜角是否准确，确保骨架的高程值和x坐标误差均控制在5mm之内，方程式如下：

x＝x₀+(H-H₀)·ctg51°

式中：x₀，H₀分别表示基架顶面最高处x坐标和高程值，为常数；x、H表示所测点位的x坐标和高程值。

x是指最终实测的一个坐标值，坐标值在这里为三维坐标，XYZ三向，x₀是指调整位置设计的坐标值，H是实测标高，H₀是设计标高，通过计算H-H₀的差值乘以反玄三角函数，得到z坐标的差值，最终得到实际标高，通过实际标高进行调整。

进一步地，在步骤4中，在定位横杆安装之前，先计算出各个断面上搭放预应力管道的中心坐标，并在安装完成的骨架上放样出三个三维坐标点，并给出该三点与定位横杆的相对距离，据此可以将定位横杆基本调整到位；定位横杆的位置与预应力管道底面位置在倾斜角度的方向上距离3cm。

进一步地，在步骤5中，预应力管道分两段安装，第一段管道安装时，首先在后锚面100上放样出锚点中心线，然后将锚垫板按轴线精度安装，将预应力管道套接在槽口中，并搭放在相邻两个断面片架的圆弧板上，第二段管道以前一段管道的接头点以及前锚面200锚点中心线进行定位安装。

所述施工方法的施工顺序如下：考虑到支架与预应力管道的定位关系，必须先完成定位支架的安装后，才能确保预应力。管道精确定位，且定位支架基架需锚固在锚块第一层混凝土内。因此综合考虑后，锚块先进行第1层混凝土的浇筑，然后进行定位支架的安装，再进行锚块第二层以上的混凝土工程施工。结合现场施工场地限制及吊装能力的综合考虑，定位支架均分解逐片安装，吊装机具使用现场配置的塔吊。定位支架的总体施工顺序为：预埋件的安装→基架安装→下层支架10安装→上层支架20安装。

1、定位支架的加工定位支架加工

定位钢支架是钢结构，是预应力管道定位的关键部件，因此对其结构尺寸要求较严。加工时，根据其结构形式，制作胎膜，按照钢构件加工工艺严格操作，确保各杆件相连接面的平整度符合设计要求。在需要接长的骨架(主要为上、下层支架10竖杆5、平联及斜撑6组成的骨架)端头处加焊4根角钢，这样就可以在前一个骨架拼装定位完成后，后面的骨架可以直接套接在前一个骨架上，对后面的调整可以节省工作时间，提高工作效率。定位钢支架加工完成后首先在地面上拼接、校核并进行编号，满足设计要求后运至施工现场进行安装。

2、定位支架的安装

定位钢支架安装时按照基架、下层支架10和上层支架20的顺序进行。基架安装时按先竖杆5再平联的顺序进行，上、下层支架10按先安装骨架(骨架分为竖杆5、平联及斜撑6)、后定位横杆的顺序进行。支架运输、安装过程中，要避免碰撞变形、支架安装起重设备采用现场配置的塔吊。钢支架的定位测量采用图纸提供的坐标系坐标，适用三维坐标测量的方法进行。定位支架的安装顺序如下：

(1)基架安装

基架定位安装的关键在于控制基架顶面位置，以便于上、下层支架10的精准安装。为了基架的锚固及精确定位，在浇筑锚块第一层混凝土时，在基架竖杆5位置放点并预埋钢板。锚块第一层混凝土浇筑完成后，在预埋钢板上精确放样出基架竖杆5位置，并依次安装基架竖杆5及平联。检测基架顶面是否正确，主要是通过全站仪采用三维坐标法，保证基架顶面高程及斜面角度符合精度要求。

(2)上、下层支架10骨架安装

上、下层支架10骨架包含竖杆5、平联及斜撑6。骨架的定位是支架定位中关键的环节，尤其是支架竖杆5的位置，如安装偏差过大，将影响预应力管道的通过。骨架的定位安装考虑到加工误差及安装连接面不平引起的骨架总长变化，采取的方法是：在骨架初步安装就位后，用全站仪测量骨架背面任意几点，记录高程值和x值。

x＝x₀+(H-H₀)·ctg51°

式中：x0，H0分别表示基架顶面最高处x坐标和高程值，为常数；x、H表示所测点位的x坐标和高程值。利用上式计算出高程为H的情况下的x坐标，再与实测坐标相比较，得出斜面位置是否正确，则可判断斜角是否准确，确保骨架的高程值和x坐标误差均控制在5mm之内。

(3)定位横杆安装

骨架安装好后，安装定位横杆。定位横杆的位置与预应力管道底面位置在倾斜角度的方向上距离3cm，用于放置精确定位使用的圆弧板。圆弧板在定位支架安装时可不放置，在安装预应力管道时通过精确调整后与定位横杆及预应力管道焊接连接。

在定位横杆安装之前，先计算出各个断面上搭放预应力管道的中心坐标并在安装完成的骨架上放样出3个三维坐标点，并给出该三点与定位横杆的相对距离，据此可以将定位横杆基本调整到位。

3、预应力管道安装

定位支架安装完毕后即可进行预应力管道的安装。预应力管道分2段安装接长，第1段管道安装时，在后锚面100模板上放样出锚点中心轴线，然后将锚垫板按轴线精度安装、检查后，将管道套接在槽口中并搭放在相邻2个断面片架的圆弧板上，第2段管道以前一段管道的接头点以及前锚面200锚点中心线进行定位。钢管安装到设计位置后，再将管道焊接接长，检查合格后，将管道与定位圆弧板焊接。预应力钢管接长位置设在曲线段连接件位置，连接采用外套无缝钢管，长10cm。连接采用焊接连接，焊接接头处作专门密封处理。(考虑到实际运输情况，预应力管道分3节运输到现场，现场焊接接长)。

预应力管道的安装总原则是分2段接长，施工具体步骤如下：

第1段管道安装：在后锚面100模板上定出锚点位置，以该点及定位横杆上的圆弧板进行定位，将相应的预应力管道放置到位，测量钢管测控点坐标，满足要求后，预应力管道与定位横杆暂时用5号铁丝绑扎，待后锚具安装完成后将管道与定位横杆上的圆弧板焊接固定。

第2段预应力管道的安装：第2段管道以第1段管道的接头点、下一定位横梁上的圆弧板及前锚面200锚点位置进行定位，将相应的预应力管道放置到位，测量钢管测控点坐标，满足要求后，预应力管道与定位横杆暂时用5号铁丝绑扎，精确定位后将管道与定位横杆上的圆弧板焊接固定。

索导管定位安装完成后，因混凝土浇筑及钢绞线施工要待其全部完成后进行，施工过程中必须采取相应措施对索导管进行保护，避免发生堵管现象。采用防水布及胶带、铁丝等将管口包裹密实的方法即可，且施工过程中常常巡视，发现掉落或管口暴露现象时的立刻进行修复保护。

4、锚具及预应力管道的安装测量

锚具及预应力管道安装采用整体坐标系OXYZ，坐标系符合右手螺旋法则。

(1)张拉槽口安装测量

张拉槽口严格按设计图纸进行加工，其精度必须满足规范要求。

(2)预应力管道安装测量

用钢板加工预应力管道的导向装置，导向装置呈圆盘状，圆盘直径以管道内径为基准加工(可比管道直径小1mm左右)，圆盘中心钻一小孔作为测量置镜点(每一规格的管道加工一个圆盘)。安装管道时将圆盘扣在管口，直接测量定位圆盘中心坐标与管道设计坐标一致即可。

由于预应力管道较长，一次性安装定位难度较大，将管道分成2段安装。因为混凝土浇筑在定位支架及导管全部完成后进行，导管一次定位后的精度较难保证，定位完成后保证每两天一次的校准及混凝土浇筑前的最终符合来确保预应力管的精度要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种悬索桥锚碇预应力锚固系统的定位支架，其特征在于，包括：

第一基架和与之连接的下层支架，所述第一基架与锚块第一层混凝土通过预埋钢板连接；

第二基架和与之连接的上层支架，所述第二基架与锚块第一层混凝土通过预埋钢板连接；

其中：所述上层支架和下层支架平行设置，所述上层支架与前锚面平行，所述下层支架与后锚面平行；

所述第一基架、第二基架、下层支架和上层支架的骨架均由竖杆、平联和斜撑组成，所述平联和斜撑通过节点板与竖杆焊接连接；

所述上层支架和下层支架还包括定位横杆，在所述定位横杆上设有圆弧板，所述圆弧板用于对预应力管道进行定位。

2.如权利要求1所述的悬索桥锚碇预应力锚固系统的定位支架，其特征在于，

所述竖杆采用双拼[25b槽钢，所述平联及斜撑采用双拼[10槽钢；

所述第一基架通过双拼HW350×350型钢与所述下层支架连接；

所述第二基架通过双拼HW350×350型钢与所述上层支架连接。

3.如权利要求2所述的锚定锚固系统的定位支架，其特征在于，

所述竖杆的两个槽钢间距为3cm，采用缀板连接，所述缀板之间的距离为50cm。

4.如权利要求1所述的锚定锚固系统的定位支架，其特征在于，

所述定位横杆采用[10槽钢，所述定位横杆与竖杆焊接连接。

5.如权利要求1所述的锚定锚固系统的定位支架，其特征在于，

所述基架竖杆与预埋钢板的第一面焊接连接，所述预埋钢板的另一面上焊接有锚筋，所述锚筋采用φ20钢筋，所述锚筋深入锚体第一层混凝土60cm。

6.一种悬索桥锚碇预应力锚固系统的定位支架的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，在浇筑锚块第一层混凝土时，在基架竖杆位置放点并预埋钢板；

步骤2，在预埋钢板上精确放样出基架竖杆位置，安装竖杆后，再安装平联及斜撑；

步骤3，首先安装下层支架的骨架，然后再安装上层支架的骨架，确保下层支架和下层支架的骨架的误差均控制在5mm之内；

步骤4，骨架安装好后，安装定位横杆；

步骤5，定位横杆安装完后，即可进行预应力管道的安装，所述预应力管道经圆弧板进行定位。

7.如权利要求6所述的施工方法，其特征在于，

步骤3中，在下层支架和下层支架的骨架初步安装就位后，用全站仪测量骨架背面任意几点，记录高程值和x值，利用方程式计算出高程为H的情况下的x坐标，再与实测坐标相比较，得出斜面位置是否正确，则可判断斜角是否准确，确保骨架的高程值和x坐标误差均控制在5mm之内，方程式如下：

x＝x₀+(H-H₀)·ctg51°

式中：x₀，H₀分别表示基架顶面最高处x坐标和高程值，为常数；x、H表示所测点位的x坐标和高程值。

8.如权利要求6所述的施工方法，其特征在于，

步骤4中，在定位横杆安装之前，先计算出各个断面上搭放预应力管道的中心坐标，并在安装完成的骨架上放样出三个三维坐标点，并给出该三点与定位横杆的相对距离，据此可以将定位横杆基本调整到位；定位横杆的位置与预应力管道底面位置在倾斜角度的方向上距离3cm。

9.如权利要求6所述的施工方法，其特征在于，

圆弧板的放置方式为：圆弧板在安装定位横杆时放置；或

在安装预应力管道时，通过精确调整定位横杆及预应力管道后，将圆弧板与其焊接连接。

10.如权利要求6所述的施工方法，其特征在于，

步骤5中，预应力管道分两段安装，第一段管道安装时，首先在后锚面上放样出锚点中心线，然后将锚垫板按轴线精度安装，将预应力管道套接在槽口中，并搭放在相邻两个断面片架的圆弧板上，第二段管道以前一段管道的接头点以及前锚面锚点中心线进行定位安装。

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