CN112695637B - 一种易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构及制作施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥梁施工技术领域，涉及一种易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构及制作施工工艺，涉及漂浮或半漂浮斜拉桥的上部结构体系悬臂施工时为抵抗不平衡荷载(水平力、竖向力、弯矩)而设置的塔梁临时锚固措施。本发明由塔梁临时固结支撑系统钢主配件(带加劲肋的工字梁)、高强螺栓、纵桥向精轧螺纹钢筋、竖向精轧螺纹钢筋、锚固钢板、角钢组成，塔梁临时固结支撑系统钢主配件的结构形式是带加劲肋的工字钢梁，其由上顶板、下底板、腹板、水平加劲肋、竖向加劲肋组成。本发明消除温度变化、混凝土收缩徐变或者横向预应力等荷载产生的不利影响，制作简单且便于卸载。

Description

一种易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构及制作施工工艺

技术领域

本发明属于桥梁施工技术领域，涉及一种易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构及制作施工工艺。

背景技术

对于漂浮或半漂浮斜拉桥，上部结构体系(主梁和拉索)悬臂施工将使主塔两侧上部结构产生不平衡荷载，而主梁在不平衡荷载作用下施工，主梁结构可能发生纵向或者侧向的漂移、失稳现象，甚至出现倾覆，造成严重的安全问题。因此，必须采取一定的措施将主梁和主塔柱进行临时固结，从而抵抗不平衡荷载。

传统的塔梁临时固结支撑体系一般是用笨重的混凝土短柱，里面包裹精轧螺纹钢筋把下横梁与主梁底板连接。受力结构体系转换时需要快速破除塔梁临时固结混凝土短柱顶端混凝土，并且切断精轧螺纹钢筋，即塔梁临时固结结构需要及时撤除，完成结构体系转换，但是施工现场采用凿岩机破除混凝土块既费时又费力。

在传统的塔梁临时固结支撑体系的基础上，在混凝土短柱里面分层铺设硫磺砂浆且向硫磺砂浆夹层内布设加热管或电阻丝。但采用硫磺砂浆垫块存在一定缺陷：1、加热硫磺砂浆夹层撤除混凝土临时垫块时会产生硫化物等有毒气体，对周围环境和现场施工人员造成一定的危害。2、硫磺砂浆配制过程复杂。3、硫磺砂浆加热时夹在里面的电阻丝会断路，撤除需要使用小型爆破或凿岩机破除混凝土垫块费时费力。4、硫磺砂浆加热会影响主梁下降的平衡性及均匀性。

另一种塔梁临时固结体系是在临时承压垫块顶面安装钢支座，并在临时承压垫块旁边设置竖向预应力拉索。临时承压垫块主要用来承担施工过程中上部结构传来的竖向力，竖向预拉索主要用来承担施工过程中产生不平衡弯矩和水平力。但是钢支座定制费用贵，体系转换时释放承受荷载的竖向预应力非常危险。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构及制作施工工艺，以达到便于加工，易于工厂化或标准化生产，现场安装焊接方便，体系转换时卸载简单安全的效果。

一种易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构，包括主配件，所述主配件包括上顶板、下底板、腹板、水平加劲肋、竖向加劲肋；所述上顶板与下底板平行布置，所述腹板固定布置在上顶板与下底板之间；所述腹板两侧固定且交错地布置有水平加劲肋及竖向加劲肋。

可选的，所述主配件的下底板上设有便于精轧螺纹钢筋穿过的预留孔，所述主配件的下底板通过竖向精轧螺纹钢筋与主塔的下横梁相连，所述竖向精轧螺纹钢筋穿越整个下横梁锚固于其底面。

可选的，还包括用于连接永久支座垫石的锚固钢板，所述锚固钢板固定连接在主配件上，且通过纵桥向精轧螺纹钢筋与永久支座垫石内钢筋相连。

可选的，主配件通过高强螺栓连接主梁底板；通过角钢及高强螺栓连接主梁腹板。

一种易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构中主配件的制作工艺，用于制作根据权利要求易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构中的主配件，包括以下步骤：

S1在主配件的下底板上预留精轧螺纹钢筋孔，标注腹板及竖向加劲板的焊接位置；

S2焊接腹板下底面与下底板，采用两边焊接熔透；

S3焊接腹板上顶面与上顶板，采用两边焊接熔透，形成工字型钢结构；

S4焊接腹板两侧竖向加劲肋；

S5焊接腹板两侧水平加劲肋。

可选的，在步骤S4中，先焊接腹板与竖向加劲肋的相交处接缝，再焊接竖向加劲肋与上顶底板交汇处焊缝。

可选的，在步骤S5中，先焊接水平加劲肋与竖向加劲肋相交的焊缝，再焊接水平加劲肋与腹板相交的焊缝。

一种易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构的施工工艺，用于施工易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构，包括以下步骤：

S11浇注主塔的下横梁时预留用于安装主配件的预留孔；

S12预制主配件；

S13通过纵桥向精轧螺纹钢筋纵绑扎固定永久支座垫石与主配件，并浇注永久支座垫石；

S14安装紧靠永久支座垫石侧面的锚固钢板并拧紧精轧螺纹钢筋螺帽；

S15将锚固钢板焊接在主配件上；

S16通过高强螺栓、角钢连接主配件上顶板与主梁底板、主梁腹板；通过竖向精轧螺纹钢筋连接主板下横梁与主配件下底板；

S17在主塔的下横梁底部张拉竖向精轧螺纹钢筋至控制应力，终拧其两侧螺母。

可选的，在步骤S14与步骤S15之间，还包括以下步骤：

S14.1浇主塔下横梁与主配件之间的砂浆垫层。

可选的，在步骤S17之后，还包括以下步骤：

S17.1待中跨合龙后，体系转换时切割塔梁临时固结支撑结构，安装下横梁处永久支座。为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的有益效果在于：

(1)传统的塔梁临时固结支撑体系太“牢固”，不能有效地消除温度变化、混凝土收缩徐变或者横向预应力等荷载产生的不利影响，而且形成刚性区域；现场及时撤除塔梁临时固结既费时又费力。而本发明采用钢板焊接制作成塔梁临时固结主配件，然后通过连接件锚固成有效的支撑体系，本结构轻巧实用，显著地解决太“牢固”存在的问题；而且体系转换只需切断钢腹板即可，撤除简便。

(2)由于塔梁临时固结支撑体系采用钢材加工，就不存在使用硫磺砂浆存在的缺陷。塔梁临时固结支撑系统采用临时承压垫块顶面安装钢支座，旁边设置竖向预应力拉索，但钢支座定制费用贵，卸载竖向预应力索的张拉控制应力危险，而本发明可自行采用钢材制作，构造简单，施工便捷，放张安全。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明中塔梁临时固结支撑系统钢主配件结构示意图；

图2为本发明中塔梁临时固结支撑系统钢主配件A-A断面结构示意图；

图3为本发明中塔梁临时固结支撑系统钢主配件B-B断面结构示意图；

图4为本发明中塔梁临时固结支撑系统钢主配件E-E断面结构示意图；

图5为本发明中塔梁临时固结支撑系统示意图；

图6为本发明中塔梁临时固结支撑系统横断面示意图；

图7为本发明中塔梁临时固结支撑系统纵桥向剖面示意图；

图8为本发明中塔梁临时固结支撑系统A-A断面结构示意图；

图9为本发明中塔梁临时固结支撑系统B-B断面结构示意图；

图10为本发明中塔梁临时固结支撑系统C-C断面结构示意图；

图11为本发明中塔梁临时固结支撑系统F-F断面结构示意图；

图12为本发明中塔梁临时固结支撑系统G-G断面结构示意图；

图13为本发明中塔梁临时固结支撑系统卸载结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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发明和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1-图13，附图中的元件标号分别表示：上顶板11、下底板12、腹板13、水平加劲肋14、竖向加劲肋15、主配件上的预留孔16、主配件1、高强螺栓2、纵桥向精轧螺纹钢筋3、竖向精轧螺纹钢筋4、锚固钢板5、角钢6、主塔下横梁7、下横梁内的预留孔8、永久支座垫石9、砂浆垫层10、主梁底板17、主梁腹板18、永久支座20。

本发明涉及的易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构由塔梁临时固结支撑系统钢主配件1(带加劲肋的工字梁)、高强螺栓2、纵桥向精轧螺纹钢筋3、竖向精轧螺纹钢筋4、锚固钢板5、角钢6组成，塔梁临时固结支撑系统钢主配件1可以标准化生产且在加工厂制造成型，结构形式是带加劲肋的工字钢梁，其由上顶板11、下底板12、腹板13、水平加劲肋14、竖向加劲肋15组成。

塔梁临时固结支撑系统钢主配件1(远离道路中线侧)通过高强螺栓2与主梁底板17相连接，靠近道路中线侧通过角钢6、高强螺栓2与主梁底板17和腹板13连接起来；其底板通过精轧螺纹钢筋与下横梁锚固；纵桥向一侧通过精轧螺纹钢、饱满焊缝与永久支座垫石9连接在一起。总之，塔梁临时固结支撑系统钢主配件1通过高强螺栓2、角钢6、精轧螺纹钢筋与接壤部位及下横梁锚固起来。塔梁临时固结支撑系统钢主配件1是主要受力构件，结构形式简单，即带加劲肋的工字梁，由上顶板11、下底板12、腹板13、水平加劲肋14及竖向加劲肋15构成；其不需要在施工现场加工成型，加工厂制造利于控制精度；通过连接件及精轧螺纹钢筋与相邻部位、主塔下横梁7连接成整体受力体。

高强螺栓2是连接件，即连接塔梁临时固结主配件1和主梁底板17；其通过角钢6、高强螺栓2连接主梁腹板18。角钢6是辅助连接件，把靠近道路中线侧塔梁临时固结主配件1顶板与主梁底板17、腹板13栓接起来。锚固钢板5采用纵桥向精轧螺纹钢筋3、焊缝把塔梁临时固结主配件1纵桥向侧与永久支座垫石9侧面连接起来。纵桥向精轧螺纹钢筋3是用来连接塔梁临时固结主配件1和永久支座垫石9，起连接作用，保证永久支座垫石9和塔梁临时固结结构共同抵抗施工过程中的不平衡水平荷载。竖向精轧螺纹钢筋8的上端与塔梁临时固结主配件1下底板12相连，下端与主塔的下横梁7底面锚固；整根竖向精轧螺纹钢筋8穿越下横梁。

塔梁临时固结支撑系统主配件的制作流程如下(见图1～4)，其中，主配件采用全钢材结构：

步骤一：下底板12采用一整块钢板，预留精轧螺纹钢筋孔16。量测钢腹板13和竖向加劲肋15位置并标出来。

步骤二：腹板13选用一整块钢材，钢腹板最好不要采用拼接焊接形成，因塔梁临时固结主配件(图1)是主要受力结构。然后钢腹板下底面与下底板焊接起来，采用两边焊接熔透，焊缝饱满。

步骤三：主配件的上顶板11采用一整块钢板，在上述基础上，钢腹板的上顶面与上顶板两边焊接熔透，焊缝饱满，从而形成工字型钢(图2、图3)。

步骤四：在工字型钢基础上，先焊接腹板13两侧竖向加劲肋15，可先焊接与腹板相交处焊缝，再焊接与顶底板交汇处焊缝；每侧每块竖向加劲肋是一整块，两边熔透焊接。再开始焊接腹板两侧的水平加劲肋14，可先焊接与竖向加劲肋相交的焊缝，再焊接与腹板相交的焊缝，焊缝必须都是两边焊，焊缝饱满。最终制成带加劲肋的工字钢，即塔梁临时固结支撑系统钢主配件(图1)。

易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构的施工工艺流程如下(见图5～12)：

第一步：浇筑下横梁7时预留竖向精轧螺纹钢筋4穿过的预留孔8。

第二步：塔梁临时固结支撑系统预先采用钢板加工成型即塔梁临时固结支撑系统主配件1，各条焊缝必须满焊。

第三步：永久支座垫石9里面的钢筋和塔梁临时固结构造纵桥向且起连接作用的精轧螺纹钢筋(纵桥向精轧螺纹钢筋3)一起绑扎固定，然后浇筑混凝土垫石。

第四步：待永久支座垫石9达到设计强度后，安装紧靠永久支座垫石侧面的锚固钢板5，并拧紧精轧螺纹钢筋螺帽。

第五步：浇筑塔梁临时固结下部的砂浆垫层10。

第六步：待砂浆垫层10达到强度，成型的塔梁临时固结支撑系统主配件1与紧靠永久支座垫石9侧面的锚固钢板5焊接在一起，焊缝必须满焊，保证塔梁临时固结和永久支座垫石9能一起承担施工过程中的不平衡水平推力。

第七步：安装高强螺栓2、角钢6把塔梁临时固结主配件上顶板11与主梁底板17、主梁腹板18连接起来；下横梁预留的竖向孔道8中穿入粗的竖向精轧螺纹钢筋4，把塔梁临时固结主配件下底板12与下横梁7连接起来(顶底板螺帽都不要终拧)。在下横梁底部张拉竖向精轧螺纹钢筋4至控制应力，再终拧塔梁临时固结顶底板螺母。

最后，待中跨合龙后，体系转换时切割塔梁临时固结支撑(见图13)，安装下横梁处永久支座20。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构，其特征在于，包括主配件，所述主配件包括上顶板、下底板、腹板、水平加劲肋、竖向加劲肋；所述上顶板与下底板平行布置，所述腹板固定布置在上顶板与下底板之间；所述腹板两侧固定且交错地布置有水平加劲肋及竖向加劲肋；所述主配件的下底板上设有便于精轧螺纹钢筋穿过的预留孔，所述主配件的下底板通过竖向精轧螺纹钢筋与主塔下横梁相连，所述竖向精轧螺纹钢筋穿越整个下横梁锚固于其底面；还包括用于连接永久支座垫石的锚固钢板，所述锚固钢板固定连接在主配件上，且通过纵桥向精轧螺纹钢筋与永久支座垫石内钢筋相连。

2.如权利要求1中所述的易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构，其特征在于，主配件的上顶板通过高强螺栓连接主梁底板；通过角钢及高强螺栓连接主梁腹板。

3.一种易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构中主配件的制作工艺，其特征在于，用于制作根据权利要求1或2中易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构中的主配件，包括以下步骤：

S1在主配件的下底板上预留竖向精轧螺纹钢筋孔，标注其腹板及竖向加劲板的焊接位置；

S2焊接腹板下底面与下底板，采用两边焊接熔透；

S3焊接腹板上顶面与上顶板，采用两边焊接熔透，形成工字型钢结构；

S4焊接腹板两侧竖向加劲肋；

S5焊接腹板两侧水平加劲肋。

4.如权利要求3中所述的易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构中主配件的制作工艺，其特征在于，在步骤S4中，先焊接腹板与竖向加劲肋的相交处接缝，再焊接竖向加劲肋与上顶底板交汇处焊缝。

5.如权利要求3中所述的易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构中主配件的制作工艺，其特征在于，在步骤S5中，先焊接水平加劲肋与竖向加劲肋相交的焊缝，再焊接水平加劲肋与腹板相交的焊缝。

6.一种易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构的施工工艺，其特征在于，用于施工如权利要求1或2中所述的易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构，包括以下步骤：

S11浇注主塔的下横梁时预留用于安装主配件的预留孔；

S12预制主配件；

S13通过绑扎纵桥向精轧螺纹钢筋固定永久支座垫石与主配件，并浇注永久支座垫石；

S14安装紧靠永久支座垫石侧面的锚固钢板并拧紧精轧螺纹钢筋螺帽；

S15将锚固钢板焊接在主配件上；

S16通过高强螺栓、角钢连接主配件上顶板与主梁底板、主梁腹板；通过竖向精轧螺纹钢筋连接主塔的下横梁与主配件下底板；

S17在主塔的下横梁底部张拉竖向精轧螺纹钢筋至控制应力，终拧其两侧螺母。

7.如权利要求6中所述的易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构的施工工艺，其特征在于，在步骤S14与步骤S15之间，还包括以下步骤：

S14.1浇主塔下横梁与主配件之间的砂浆垫层。

8.如权利要求6中所述的易快速卸载的塔梁临时固结支撑结构的施工工艺，其特征在于，在步骤S17之后，还包括以下步骤：

S17.1待中跨合龙后，体系转换时切割塔梁临时固结支撑结构，安装下横梁处永久支座。

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