CN113265955A - 一种变形不变荷支撑梁体的方法及支架系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于土建施工技术领域。涉及一种变形不变荷支撑梁体的方法及支架系统，在梁体与支架之间设置长度能伸缩的柔性变形装置，将梁体的载荷通过柔性变形装置传递至支架上；通过柔性变形装置的长度伸缩适应梁体的变形量，使支架始终保持对梁体的支撑作用。支架系统，包括用于支撑梁体的支架，支架上设有承重面，承重面与主梁之间设有长度能伸缩的柔性变形装置；柔性变形装置一端与承重面接触，另一端与主梁接触；柔性变形装置的长度与承重面与梁体之间的距离始终相等，并将梁体的载荷传递至承重面上。本发明通过增加柔性变形装置减小支架系统的整体刚度，减小支架所受的附加载荷，使各支架上载荷分布均匀，能有效减少支架数量。

Description

一种变形不变荷支撑梁体的方法及支架系统

技术领域

本发明属于土建施工技术领域，涉及一种变形不变荷支撑梁体的方法及支架系统。

背景技术

目前，支架施工因其受力简单，技术成熟，广泛应用在桥梁主梁现浇施工中。但当主梁张拉预应力时，梁体会产生变形，导致主梁向上的变形会使其下方支架受荷变小或完全脱开支架，反之其他部位支架受荷会增加。因梁端约束、预应力大小情况、支架弹性模量等因素，支架的受力变化特别是受力增加的情况，对于施工安全是非常不利的。

主梁混凝土浇筑过程中，支架以承担竖直方向的混凝土湿重为主，其支撑力为混凝土分布在支架上部的均布湿重。对于有预应力的现浇梁，张拉预应力导致梁体变形，引起主梁内力重分布，对传统支架而言，梁体上拱地方的支架受力减小，但梁体总重不变，就会有部分支架的受力增大，这种受力的增大和减小，使得支架受力不均，甚至出现安全事故。为保障施工安全，须对主梁变形后影响起荷载增加的两端位置支架进行加大加密设计以确保变形后的安全，预应力等造成的梁体变形导致的支架受力变化会造成材料浪费和成本增加。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于解决梁体局部变形后支架载荷分布不均，支架所受附加力大，造成部分支架载荷过大的问题，提供一种变形不变荷支撑梁体的方法及支架系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种变形不变荷支撑梁体的方法，在梁体与支架之间设置长度能伸缩的柔性变形装置，将梁体的载荷通过所述柔性变形装置传递至支架上；通过柔性变形装置的长度伸缩适应梁体的变形量，使支架始终保持对梁体的支撑作用。

进一步，所述柔性变形装置始终处于受压状态。

进一步，所述柔性变形装置为弹性体。

一种变形不变荷支撑梁体的支架系统，包括用于支撑梁体的支架，所述支架上设有承重面，所述承重面与梁体之间设有长度能伸缩的柔性变形装置；所述柔性变形装置一端与承重面接触，另一端与主梁接触；所述柔性变形装置的长度与所述承重面与梁体之间的距离始终相等，并将梁体的载荷传递至所述承重面上。

本方案通过在梁体与支架之间设置柔性变形装置，柔性变形装置置于支架与梁体之间，柔性变形装置与支架形成串联弹簧结构体系，该串联弹簧结构体系的整体刚度小于柔性变形装置和支架中任意一个的刚度，使得当梁体变形一致情况下，本方案中串联弹簧结构体系的附加力小于传统支架系统的附加力，支架受力更均匀，避免了梁体局部变形后部分支架载荷过大的问题。

进一步，所述柔性变形装置包括弹性件、支撑件；所述弹性件一端与所述承重面接触，另一端与支撑件连接；所述支撑件设于梁体下方，并与梁体底面接触。

进一步，所述支架上设有限位卡槽，所述支撑件设于限位卡槽内。

进一步，所述弹性件与支撑件之间设有载重板，所述弹性件通过载重板与支撑件连接。

进一步，所述弹性件为弹簧或橡胶支座；所述支架为钢管支架或贝雷支架。

进一步，所述承重面下方设有支撑板，所述支撑板与支架固定连接，为承重面提供支撑。

进一步，所述支架、柔性变形装置均有若干个，呈间隔分布于梁体下方。

本发明的有益效果在于：

1)本发明中通过增加柔性变形装置，使得支架系统的整体刚度变小，在变形量相同的情况下，支架系统所受附加力减小，各支架载荷分布均匀、合理，能有效减少支架数量。

2)本发明中，柔性变形装置可采用弹性体，可根据梁体的变形自动伸缩长度，无需人工干预；同时柔性变形装置也可设计为长度采用人工控制方式进行调整，根据载荷分布状况，进行支撑调整。

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为本发明中支架系统结构主视图；

图2为本发明中支架系统结构俯视图；

图3为采用本发明中支架系统的桥梁安装示意图；

图4为采用传统支架的桥梁安装示意图。

附图标记：1-工字钢；2-圆形钢板；3-钢管柱；4-弹簧；5-横隔板；6-支撑板；7-限位卡槽。

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。

实施例1

请参阅图1～图2，为一种变形不变荷支撑梁体的支架系统，包括用于支撑梁体的钢管柱3，钢管柱3的顶部安装有横隔板5，横隔板5通过支撑板6焊接在钢管柱3上；横隔板5与梁体之间设置有长度能伸缩的柔性变形装置；柔性变形装置包括弹簧4、工字钢1；弹簧4安装在横隔板5上，弹簧4上端安装有圆形钢板2，工字钢1安装在圆形钢板2上，对梁体形成支撑。

本实施例中，圆形钢板2的外径小于钢管柱3的内孔直径，钢管柱3上端开有限位卡槽，工字钢1安装在限位卡槽7内，随弹簧4伸缩在限位卡槽7中上下移动。

请参阅图3，在桥梁下方安装有多个钢管柱3，每个钢管柱3上均安装有柔性变形装置。

弹簧4与钢管柱3以串联方式连接在一起，成为一个串联弹簧。根据串联弹簧性质得：

其中，K₀为串联弹簧整体轴向压缩刚度，K₁为弹簧4轴向压缩刚度，K₂为钢管柱3轴向压缩刚度。

梁体未发生变形时，支架系统承担梁体载荷，各钢管柱3承受的荷载为F_i，当对梁体施加预应力F_p时，梁体发生变形，跨中位置梁体上拱，跨中钢管柱3轴向受力减小。梁体总重不变，中间钢管柱3受力减小，导致端部位置钢管柱3轴向受力增大。钢管柱3因预应力引起的受力改变量为钢管柱3附加受力ΔF_i，该附加受力与钢管柱3的压缩变形量Δx_i成正比。

为保证施工安全，支架系统必须能承受最不利状态下的荷载，即能承受不同状态下的最大荷载。以跨中、端部位置说明何为钢管支架的最不利状态。跨中位置，自重状态下钢管柱3承受荷载为F_i；预应力张拉状态下，梁体内力重分布，钢管柱3支撑力减小ΔF_i，最不利状态下的荷载为max{F_i，F_i-ΔF_i}，即自重状态为最不利状态；端部位置，自重下钢管柱3承受荷载为F_i；预应力张拉后，钢管柱3会承受张拉变形引起的附加受力ΔF_i，最不利状态下的荷载为max{F_i，F_i+ΔF_i}，即预应力张拉状态为最不利状态。

其中，

ΔF_i＝K₀Δx_i (2)

同时满足，

在本实施例中，Δx_i由弹簧4变形量Δx_i,1和钢管柱3变形量Δx_i,2组成，即

Δx_i＝Δx_i,1+Δx_i,2 (4)

对比实施例

请参阅图4，为传统支架系统示意图，自重状态下钢管柱3承受荷载为F′_i；预应力张拉后，钢管柱3承受因张拉变形引起的附加受力ΔF′_i。跨中位置，最不利状态下的荷载为max{F′_i,F′_i-ΔF′_i}。端部位置，最不利状态下的荷载为max{F′_i,F′_i+ΔF′_i}。

其中，

F′_i＝F_i (5)

ΔF′_i＝K₂Δx_i (6)

由实施例1与对比实施例中式(2)和(6)，可知：

最终，实施例1中钢管柱3附加受力为:

当弹簧4压缩刚度K₁→0时，ΔF_i→0，则变形不变荷支架系统在梁体长度范围内各个工况下钢管柱3受力均为F′_i＝F_i，即钢管柱3在自重状态下和预应力张拉状态下的受力一样，而无附加受力。而传统支架系统中，在预应力张拉状态下，钢管柱3附加受力较大，这就导致了传统支架系统在附加受力下需要加大加密设计，不仅受力不均衡，而且经济性不好。

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 (10)

1.一种变形不变荷支撑梁体的方法，其特征在于：在梁体与支架之间设置长度能伸缩的柔性变形装置，将梁体的载荷通过所述柔性变形装置传递至支架上；通过柔性变形装置的长度伸缩适应梁体的变形量，使支架始终保持对梁体的支撑作用。

2.根据权利要求1所述的一种变形不变荷支撑梁体的方法，其特征在于：所述柔性变形装置始终处于受压状态。

3.根据权利要求1所述的一种变形不变荷支撑梁体的方法，其特征在于：所述柔性变形装置为弹性体。

4.一种变形不变荷支撑梁体的支架系统，包括用于支撑梁体的支架，其特征在于：所述支架上设有承重面，所述承重面与梁体之间设有长度能伸缩的柔性变形装置；所述柔性变形装置一端与承重面接触，另一端与主梁接触；所述柔性变形装置的长度与所述承重面与梁体之间的距离始终相等，并将梁体的载荷传递至所述承重面上。

5.根据权利要求4所述的一种变形不变荷支撑梁体的支架系统，其特征在于：所述柔性变形装置包括弹性件、支撑件；所述弹性件一端与所述承重面接触，另一端与支撑件连接；所述支撑件设于梁体下方，并与梁体底面接触。

6.根据权利要求5所述的一种变形不变荷支撑梁体的支架系统，其特征在于：所述支架上设有限位卡槽，所述支撑件设于限位卡槽内。

7.根据权利要求5所述的一种变形不变荷支撑梁体的支架系统，其特征在于：所述弹性件与支撑件之间设有载重板，所述弹性件通过载重板与支撑件连接。

8.根据权利要求5所述的一种变形不变荷支撑梁体的支架系统，其特征在于：所述弹性件为弹簧或橡胶支座；所述支架为钢管支架或贝雷支架。

9.根据权利要求4所述的一种变形不变荷支撑梁体的支架系统，其特征在于：所述承重面下方设有支撑板，所述支撑板与支架固定连接，为承重面提供支撑。

10.根据权利要求4所述的一种变形不变荷支撑梁体的支架系统，其特征在于：所述支架、柔性变形装置均有若干个，呈间隔分布于梁体下方。

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