CN113186836A - 一种全新预应力整体桥梁膺架的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑施工技术领域，具体为一种全新预应力整体桥梁膺架的施工方法，包括以下步骤：进行施工前的准备；进行立柱支架体系的初步建设；进行钢绞线张拉施工，包括有设置荷载分配梁和钢绞线，以及后续的钢绞线张拉和贝雷梁起拱工作；进行支架的成型，包括有工字钢铺设、方木和底模板安装，以及后续的支架检查、预压、验收；进行箱梁结构施工，包括有箱梁侧模安装、箱梁钢筋施工和内模安装，以及后续的混凝土浇筑、张拉、压浆；进行支架的拆除。本发明通过预先对贝雷梁施加预应力，使贝雷梁中部达到设计要求的跨中预拱度，改变了以往设置预拱度的传统方法，避免了跨中支墩的设立，解决了由于种种原因跨中无法设立支墩的问题。

Description

一种全新预应力整体桥梁膺架的施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体为一种全新预应力整体桥梁膺架的施工方法。

背景技术

随着桥梁施工技术的迅速发展，各种桥梁支架体系相继涌现。近年来，桥梁施工环境越来越复杂，跨河、沿海、跨路施工已成常态，梁柱式支架体系由于恰好能满足复杂施工环境下桥梁支架的施工要求，而被广泛采用。其中，贝雷梁钢管立柱支架在梁柱式支架体系中应用最为广泛，其优点在于材料通用性强，施工灵活性强，拼装、拆除操作方便，克服了传统支架体系受力不均衡和拼装繁琐的缺点，同时造价低且施工速度快。

在现浇预应力箱梁桥梁工程施工中，跨中模板往往需设置预拱度，若采用传统的贝雷梁钢管立柱支架体系施工，通常是通过在跨中设立支墩，然后调节跨中钢管立柱上部活络头的高度来实现跨中所需的预拱度，此种处理方式往往局限性较大，在跨越河流、道路施工的桥梁工程，以及由于桥梁跨中地基软弱、承载力较小跨中无法设立支墩的桥梁工程中无法采用此种处理方式。因此，改进和完善传统的贝雷梁钢管立柱施工工艺具有重要的研究意义，为解决由于种种原因跨中无法设立支墩的问题，采用一种新的设置预拱度的方法是十分有必要的，使其在跨中不设立支墩的同时还能满足跨中预拱度的要求。

鉴于此，我们提出一种全新预应力整体桥梁膺架的施工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全新预应力整体桥梁膺架的施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种全新预应力整体桥梁膺架的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：进行施工前的准备；

步骤2：进行立柱支架体系的初步建设，包括有钢立柱支墩基础建设、钢立柱支墩施工、横向大分配梁安装以及纵向贝雷梁安装固定；

步骤3：进行钢绞线张拉施工，包括有设置荷载分配梁和钢绞线，以及后续的钢绞线张拉和贝雷梁起拱工作；

步骤4：进行支架的成型，包括有工字钢铺设、方木和底模板安装，以及后续的支架检查、预压、验收；

步骤5：进行箱梁结构施工，包括有箱梁侧模安装、箱梁钢筋施工和内模安装，以及后续的混凝土浇筑、张拉、压浆；

步骤6：进行支架的拆除。

优选的，步骤2中所述的钢立柱支墩基础建设工序中，需要在承台施工时按照设计图纸对应的位置在承台顶面预埋管桩地脚螺栓，且螺栓采用8根Ф20预埋螺栓，并且支架施工前清理预埋件顶面，复测预埋件标高，清除外露螺栓上的杂物，最后将支撑管桩底口法兰盘通过螺栓与承台预埋板固定、密贴完成连接，所述的钢立柱采用Ф609钢管立柱+1.45m标准段活络头组成，钢管立柱壁厚均为16mm。

优选的，步骤2中所述的横向大分配梁通过活络头将荷载传递到对应的立柱上，钢支柱顶活络头采用法兰盘与钢管柱连接，应保证其中心与管桩中心重合，确保管柱中心受力，必要时活络头顶与分配梁进行焊接固定，所述纵向贝雷梁安装在墩顶大分配梁安装结束后进行，贝雷梁桁架分节段先在施工场地内进行拼装，贝雷梁间采用标准45cm和90cm支撑架连接，2～3片贝雷梁拼装成一组单元桁架，贝雷梁之间通过销轴连接，拼装时将销轴敲打至销帽，另一端插入防脱落的开口销，场地内先分组拼装完成后整体吊装，对吊装到位的单元桁架，及时将组间支撑架安装到位。

优选的，所述步骤3包括以下工序：

①采用吊绳将新型荷载分配梁绳吊起；

②将高强螺栓按照贝雷梁端部各贝雷片端部竖杆的位置穿在上下两个横向分配梁上，高强螺栓上的两个中间螺母分别放置于横向分配梁两侧；

③调整两个中间螺母将螺纹柱与横向分配梁牢牢固定，并保证各个高强螺栓的螺纹柱伸出横向分配梁两侧的长度一致，然后将端部底座统一拧紧，保证所有端部底座的圆形垫片处于同一竖直平面上；

④将钢绞线穿过纵向分配梁上张拉锚固垫板的张拉孔，采用张拉锚具进行固定张拉；

⑤在贝雷梁跨中底部设置工字钢，在工字钢底部设置截面为半圆形的垫板；钢绞线中部穿越贝雷梁跨中底部垫板下方，钢绞线两端从贝雷梁两端的荷载分配梁的张拉孔内穿出。

优选的，步骤4中所述支架预压需要确定预压荷载，且预压加载步骤依次为预压准备、支架安装、支架检查验收、观测点布设标记、分级加载、观测读数记录、静置稳定观测记录、卸载、静置稳定观测记录、整理分析、预压试验结果报告、支架及底模调整。

优选的，步骤5中梁体模板安装应按照底模、外侧模、内模—端模的顺序进行，且步骤6中的梁体模板拆除应按照与安装相反的顺序进行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)通过预先对贝雷梁施加预应力，使贝雷梁中部达到设计要求的跨中预拱度，改变了以往设置预拱度的传统方法，避免了跨中支墩的设立，提高了工效，解决了由于种种原因跨中无法设立支墩的问题。

(2)采用钢绞线张拉法对贝雷梁施加预应力，通过控制钢绞线的受力张拉程度，即可调节跨中的预拱度，改变了通过使用钢楔子调整跨中钢管立柱上部活络头高度从而实现预拱度的传统方法，在增强了可操作性的同时又提高了调节精度。

(3)采用新型连接装置将桥跨两侧钢管立柱与两侧桥墩柱进行连接，充分利用了现有结构的优势，提高了钢管立柱的稳定性，降低了钢管立柱因自成体系而失稳的风险。

(4)钢绞线张拉过程中采用新型荷载分配梁安装在贝雷梁顺桥向两侧，力传递过程中新型荷载分配梁与贝雷梁端部能够稳固有效的接触，避免了传统荷载分配梁在施加预应力的过程中与贝雷梁端部贝雷片端部竖杆的虚接触。

附图说明

图1为本发明全新预应力整体桥梁膺架(NPW-BF)结构图；

图2为本发明全新预应力整体桥梁膺架体系施工工艺流程图；

图3为本发明新型连接装置具体结构图；

图4为本发明活络头具体结构图；

图5为本发明新型荷载分配梁具体结构图；

图6为本发明螺栓具体结构图；

图7为本发明预压截面区域划分示意图；

图8为本发明混凝土浇筑方法示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图8，本发明提供一种技术方案：一种全新预应力整体桥梁膺架的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：进行施工前的准备；

步骤2：进行立柱支架体系的初步建设，包括有钢立柱支墩基础建设、钢立柱支墩施工、横向大分配梁安装以及纵向贝雷梁安装固定；

步骤3：进行钢绞线张拉施工，包括有设置荷载分配梁和钢绞线，以及后续的钢绞线张拉和贝雷梁起拱工作；

步骤4：进行支架的成型，包括有工字钢铺设、方木和底模板安装，以及后续的支架检查、预压、验收；

步骤5：进行箱梁结构施工，包括有箱梁侧模安装、箱梁钢筋施工和内模安装，以及后续的混凝土浇筑、张拉、压浆；

步骤6：进行支架的拆除。

具体实施例以及施工方法各部分操作要点：

1.支架钢管立柱基础施工

(1)承台施工时按照设计图纸对应的位置在承台顶面预埋管桩地脚螺栓，螺栓采用8根Ф20预埋螺栓。

(2)预埋螺栓安装：首先根据钢立柱固定端底部法兰螺栓孔的位置，制作一套预埋件安装母板，进行承台施工时，将预埋螺栓与预埋件母板固定成一个整体，将预埋螺栓底部焊接到承台钢筋之上，浇筑混凝土，混凝土浇筑完成后，拆除母板。与钢立柱进行连接。

(3)支架施工前清理预埋件顶面，复测预埋件标高，清除外露螺栓上的杂物，将支撑管桩底口法兰盘通过螺栓与承台预埋板固定、密贴。

2.钢管立柱及连接系安装

(1)现浇支架钢管立柱采用Ф609钢管立柱+1.45m标准段活络头组成，钢管立柱壁厚均为16mm，钢管进场后新材料应检查材质证明书、出厂合格证，活络头必须有承载力试验报告。

(2)钢管立柱采用工厂制作，由标准段、调整段及活络组成，标准段一般为(3～9m)整数阶段构成，调整节为(50、30、20)cm构成，活络头长度为1.45m，可调节长度为20cm。

(3)钢管立柱计算高度：基础顶面标高+钢管桩长度+活络头高度+横向大分配梁高度+贝雷架高度+方木高度+底模厚度＝梁底标高+预拱度。预拱度通过预压结果计算确定。

(4)钢管立柱采用钢丝绳+吊具整段吊装，人工辅助配合方式将钢管立柱与预埋螺栓准确对位，安装螺帽锚固。钢管立柱固定牢固后，安装人员通过钢管立柱上安装的安全爬梯接触吊具。

(5)钢管立柱柱脚采用法兰盘与基础预埋螺栓连接成整体，安装过程确保钢管竖直，采用靠尺进行测定，确保倾斜度≦2.0％，且不大于20mm。

(6)钢管立柱底部与预埋件顶紧贴密实，不得留有空隙(必要时灌注砂浆，确保密实)。钢管立柱安装牢固合格后，即可进行立柱之间的连接系安装。

(7)钢管立柱之间使用[16槽钢和抱箍进行连接，连接系与钢管立柱之间通过抱箍进行连接固定。通过采用新型连接装置将桥跨两侧的钢管立柱与两侧桥墩柱进行连接，确保钢管立柱稳固可靠。新型连接装置具体结构图，如图3所示。

3.活络头及横向大分配梁安装

(1)钢管立柱顶部设置可调节活络头，活络头标准高度为145cm，可调节高度为20cm。

(2)通过活络头将横向大分配梁上的荷载传递到对应的钢管立柱上。钢管柱顶活络头采用法兰盘与钢管柱连接，应保证其中心与管桩中心重合，确保管柱中心受力，必要时活络头顶与分配梁进行焊接固定。活络头具体结构图，如图4所示。

(3)经过试验对其承载力进行确定，活动端活络头最大承载力为6000KN，根据膺架梁简算结果，其承受的最大竖向荷载单柱为1687KN，满足承载要求，活动端还起到落梁及调整标高的作用，每个立柱处活动端利用两个100吨千斤顶进行顶升，在活动口位置插塞铁，进行调整梁底支架整体标高。

(4)箱梁施工完成后，张拉压浆完成后具备拆模条件后，利用千斤顶进行顶升，待塞铁与卡槽出现间隙后，拔出塞铁，使贝雷梁膺架整体缓缓下落，拆除倒用。

(5)稳定性加固：活动端调整完后，防止活动端出现倾覆，对活动端进行加固处理，采用两块200×500钢板，进行焊接加固，钢板一端焊接在活动端顶托之上，一端焊接在活动端下部钢立柱上，使其形成一个整体。确保整体稳固。

(6)钢管立柱与活动端安装完成后，进行墩顶横向大分配梁安装，分配梁使用3I50b(可以用I56b工字钢进行代换)制作，型钢按设计要求焊接加劲板连接成整体，分配梁置于柱顶活动端上，并在活动端靠近分配梁处各焊接一个限位挡板，防止分配梁移动。

4.纵向贝雷梁桁架安装

(1)墩顶大分配梁安装结束后，即可进行支架贝雷梁桁架拼装，贝雷梁桁架可分节段先在施工场地内进行拼装，贝雷梁间采用标准45cm和90cm支撑架连接，2～3片贝雷梁拼装成一组单元桁架，贝雷梁之间通过销轴连接，拼装时将销轴敲打至销帽，另一端插入防脱落的开口销，场地内先分组拼装完成后整体吊装，对吊装到位的单元桁架，及时将组间支撑架安装到位。

(2)贝雷梁安装时采用两台吊机抬吊，吊机的选取应根据贝雷梁单元桁架的重量及吊幅进行确定(由于墩高不同，吊幅在不断的改变，吊机性能的选取根据具体情况确定，确保吊机的额定吊重能力存在50％的安全储备)。

(3)吊机抬吊过程中，应先将重物调离地面200-300mm，观察吊重物是否水平起吊，钢丝绳与吊物之间是否连接牢固及测试吊重物实际重量与理论重量比较。在确认吊重水平起吊，钢丝绳连接牢固，吊重物实测重量与理论重量比较。再确认吊重物水平起吊，钢丝绳连接牢固，吊重物实测重量与理论重量无明显区别后，方可起吊，如有异常，应立即停止起吊，查明原因并采取措施排除险情后，方可继续加载。

(4)贝雷梁起吊过程中，应在贝雷梁两端栓缆风绳，进行人工牵引，控制起吊方向，并设置专人进行指挥，确保起吊安全。

(5)贝雷梁吊放安装过程中，严格按图纸位置放置，确保贝雷梁主桁节点与横向大分配梁主肋腹板对齐。

(6)贝雷梁拼装施工时，注意检查贝雷片的完整性，将存在损坏及变形的贝雷梁坚决予以更换，贝雷梁安装完成后，及时调整贝雷梁整体纵向线型，避免贝雷梁出现旁弯情况。

5.荷载分配梁及钢绞线安装

(1)采用吊绳将新型荷载分配梁绳吊起，吊绳可穿过左右两侧的纵向分配梁与上部设置的横向分配梁交叉孔洞处，调整起吊高度，保证荷载分配梁的正中心与贝雷梁端部平面正中心在同一轴线上。新型荷载分配梁具体结构图如图5所示。

(2)将高强螺栓按照贝雷梁端部各贝雷片端部竖杆的位置穿在上下两个横向分配梁上，高强螺栓上的两个中间螺母分别放置于横向分配梁两侧。螺栓具体结构图如图6所示。

(3)调整两个中间螺母将螺纹柱与横向分配梁牢牢固定，并保证各个高强螺栓的螺纹柱伸出横向分配梁两侧的长度一致，然后将端部底座统一拧紧，保证所有端部底座的圆形垫片处于同一竖直平面上。

(4)将钢绞线穿过纵向分配梁上张拉锚固垫板的张拉孔，采用张拉锚具进行固定张拉，张拉时保证所有端部底座均直接接触在贝雷梁端部各贝雷片端部竖杆上。

(5)在贝雷梁跨中底部设置工字钢，在工字钢底部设置截面为半圆形的垫板；钢绞线中部穿越贝雷梁跨中底部垫板下方，钢绞线两端从贝雷梁两端的荷载分配梁的张拉孔内穿出。

(6)安放锚具时，为保证每一束钢绞线都能穿在锚具对应的相同孔道，可以在安装前将两个锚具对放在一起，把相同孔道进行编号，严禁同一束钢绞线在两端锚具中对应不同的孔道，以免在张拉时发生扭绞、断裂。

(7)安装夹片时注意将夹片和锚杯清理干净，不能有泥沙等杂物，以免影响锚具的锚固性能。夹片注意要安装对称，外端平齐。钢绞线外伸部分要保持干净，穿入工作锚时要保证钢束顺直，工作锚必须准确放在锚垫板的定位槽内，并与孔道对中，夹片之间缝隙要均匀，外露长度要一致并用铁管撞严。

6.支架预压

(1)确定预压荷载时，需根据箱梁自重、模板荷载、施工荷载(含施工人员、各类机具等)及充分考虑施工过程中不可预见荷载等，合理确定压在总重量，预压重量为支架所承受最大施工荷载的110％。预压截面区域划分如图7所示。

(2)预压加载步骤为：预压准备——支架安装——支架检查验收——观测点布设标记——分级加载——观测读数记录——静置稳定观测记录——卸载——静置稳定观测记录——整理分析——预压试验结果报告——支架及底模调整。

(3)整垮支架上端共设置15个观测点：按纵桥向共设置5个观测断面(即距支架端部1m处，支架1/4跨处，支架1/2跨处)，每个观测断面横桥向在贝雷梁上弦杆各布设3个观测点(中部和两侧从外向内数第2片贝雷梁处)，支架下端所有管桩柱脚处均匀布设监测点(包括承台预埋件柱脚、扩大基础柱脚)。

(4)现浇支架预压加载分三级进行：0—50％—100％—110％(预压重量)加载。每一级加载发现局部变形过大时就立即停止加载，查明原因后继续加载。预压时每级加载完成1h后进行支架各监测点变形观测，以后每隔6h检测一次，当连续两次测量变形值均不大于2mm即认为支架稳定，可继续加载，当最后一级加载完成，间隔6小时观测各点位移量，当连续12h检测位移平均值只差不大于2mm时即可认定支架稳定，方可卸载。

(5)当支架检测稳定后，即可卸载。卸载完成6h后，再次监测记录各监测点位移量。支架预压加载和卸载应按照对称、分层、分级的原则进行，每级荷载安放位置重量偏差不得大于±5％，严禁集中加载和卸载。

7.安装模板现浇梁施工

(1)梁体模板安装应按照底模—外侧模—内模—端模的顺序进行；梁体模板拆除应按照与安装相反的顺序进行。

(2)梁体底模和外模应根据计算预拱度值并结合支架预压成果设置预拱度，确保梁体线性符合设计要求。

(3)钢筋及预应力管道应在底模和外模安装完成后同步协调进行安装；安装顺序为：先安装底板、腹板钢筋及预应力管道，经检查合格后安装内模，最后安装顶板钢筋及预应力管道。

(4)混凝土浇筑：梁体混凝土应按照设计划分的节段分别连续浇筑、一次成型，并在最先浇筑的混凝土初凝前完成。

(5)梁体混凝土浇筑顺序：纵桥向应按“斜向分段、水平分层”的方法从低端往高端浇筑。斜向分段长度宜为4～5m，分层厚度一般不宜超过40cm。横桥向应按照“先底板与腹板倒角，后底板，再腹板，最后顶板”的顺序进行浇筑；两侧腹板混凝土的高度应保持基本一致。混凝土浇筑方法示意图如图8所示。

本工法采用的材料及机具设备见表1：

表1材料机具设备表

工作原理：本工法以传统的贝雷梁钢管立柱支架体系为基础，引入钢绞线张拉技术。通过在贝雷梁两端加设新型荷载分配梁，在贝雷梁跨中底部设置工字钢，在工字钢底部设置截面为半圆形的垫板；钢绞线中部穿越贝雷梁跨中底部垫板下方，钢绞线两端从贝雷梁两端的新型荷载分配梁的张拉孔内穿出；采用锚固夹具及油压千斤顶在荷载分配梁上对钢绞线进行张拉，从而使钢绞线受力，顶起跨中垫板及工字钢，从而使跨中贝雷梁起拱；张拉过程中，通过调节钢绞线的受力张拉参数，从而使跨中达到预拱度设计值。通过大量试验总结，最终形成了一种全新预应力整体桥梁膺架(NPW-BF)施工工艺。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种全新预应力整体桥梁膺架的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：进行施工前的准备；

步骤2：进行立柱支架体系的初步建设，包括有钢立柱支墩基础建设、钢立柱支墩施工、横向大分配梁安装以及纵向贝雷梁安装固定；

步骤3：进行钢绞线张拉施工，包括有设置荷载分配梁和钢绞线，以及后续的钢绞线张拉和贝雷梁起拱工作；

步骤4：进行支架的成型，包括有工字钢铺设、方木和底模板安装，以及后续的支架检查、预压、验收；

步骤5：进行箱梁结构施工，包括有箱梁侧模安装、箱梁钢筋施工和内模安装，以及后续的混凝土浇筑、张拉、压浆；

步骤6：进行支架的拆除。

2.根据权利要求1所述的一种全新预应力整体桥梁膺架的施工方法，其特征在于：步骤2中所述的钢立柱支墩基础建设工序中，需要在承台施工时按照设计图纸对应的位置在承台顶面预埋管桩地脚螺栓，且螺栓采用8根Ф20预埋螺栓，并且支架施工前清理预埋件顶面，复测预埋件标高，清除外露螺栓上的杂物，最后将支撑管桩底口法兰盘通过螺栓与承台预埋板固定、密贴完成连接，所述的钢立柱采用Ф609钢管立柱+1.45m标准段活络头组成，钢管立柱壁厚均为16mm。

3.根据权利要求1所述的一种全新预应力整体桥梁膺架的施工方法，其特征在于：步骤2中所述的横向大分配梁通过活络头将荷载传递到对应的立柱上，钢支柱顶活络头采用法兰盘与钢管柱连接，应保证其中心与管桩中心重合，确保管柱中心受力，必要时活络头顶与分配梁进行焊接固定，所述纵向贝雷梁安装在墩顶大分配梁安装结束后进行，贝雷梁桁架分节段先在施工场地内进行拼装，贝雷梁间采用标准45cm和90cm支撑架连接，2～3片贝雷梁拼装成一组单元桁架，贝雷梁之间通过销轴连接，拼装时将销轴敲打至销帽，另一端插入防脱落的开口销，场地内先分组拼装完成后整体吊装，对吊装到位的单元桁架，及时将组间支撑架安装到位。

4.根据权利要求1所述的一种全新预应力整体桥梁膺架的施工方法，其特征在于：所述步骤3包括以下工序：

①采用吊绳将新型荷载分配梁绳吊起；

②将高强螺栓按照贝雷梁端部各贝雷片端部竖杆的位置穿在上下两个横向分配梁上，高强螺栓上的两个中间螺母分别放置于横向分配梁两侧；

③调整两个中间螺母将螺纹柱与横向分配梁牢牢固定，并保证各个高强螺栓的螺纹柱伸出横向分配梁两侧的长度一致，然后将端部底座统一拧紧，保证所有端部底座的圆形垫片处于同一竖直平面上；

④将钢绞线穿过纵向分配梁上张拉锚固垫板的张拉孔，采用张拉锚具进行固定张拉；

⑤在贝雷梁跨中底部设置工字钢，在工字钢底部设置截面为半圆形的垫板；钢绞线中部穿越贝雷梁跨中底部垫板下方，钢绞线两端从贝雷梁两端的荷载分配梁的张拉孔内穿出。

5.根据权利要求1所述的一种全新预应力整体桥梁膺架的施工方法，其特征在于：步骤4中所述支架预压需要确定预压荷载，且预压加载步骤依次为预压准备、支架安装、支架检查验收、观测点布设标记、分级加载、观测读数记录、静置稳定观测记录、卸载、静置稳定观测记录、整理分析、预压试验结果报告、支架及底模调整。

6.根据权利要求1所述的一种全新预应力整体桥梁膺架的施工方法，其特征在于：步骤5中梁体模板安装应按照底模、外侧模、内模—端模的顺序进行，且步骤6中的梁体模板拆除应按照与安装相反的顺序进行。

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