CN113914223A - 一种高墩弧形上横梁轻体量支架体系及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高墩弧形上横梁轻体量支架体系及其安装方法，包括弧形的桥塔，所述桥塔的横梁上设置有贯通横梁弧形底部的预留孔洞，横梁上对应预留孔洞设置有拆卸系统和缆绳，桥塔的塔柱内壁之间设置有位于横梁弧形底部下侧的下部支撑架；所述下部支撑架与横梁弧形底部之间设置有拱形桁架，下部支撑架包括钢牛腿、上部主梁和底部主梁，钢牛腿在横向上对称的固定设置在塔柱内壁，位于上侧的钢牛腿与上部主梁固定连接，位于下侧的钢牛腿与底部主梁固定连接；所述底部主梁两端与上部主梁之间均固定连接有斜撑钢管和斜撑平联。本发明旨在提供一种能够减少人工的高空焊接工作，型材周转率高，结构轻便利于施工安装的高墩弧形支架体系及其安装方法。

Description

一种高墩弧形上横梁轻体量支架体系及其安装方法

技术领域

本发明涉及高墩桥梁工程技术领域，尤其涉及一种高墩弧形上横梁轻体量支架体系及其安装方法。

背景技术

目前对于国内高墩横梁施工，牛腿托架形式已逐步取代传统落地式钢管支撑体系，经济性、安全性都有了很大的提高。但受限于桥塔横梁结构造型，针对大体积、异形结构横梁的支架体系轻量化设计及装配式施工仍是桥梁建设领域的主要研究方向。门型桥塔弧形横梁设计具有体积大、造型复杂、尺寸变化大的特点，因此设计满足横梁施工荷载的高承载力、轻体量支架技术难度极大。且按传统现场焊接工艺施工需使用大量型材由人工加工处理，耗时耗力，大量结构需进行高空焊接，焊接质量和施工安全风险高，且大量型材割除后周转利用率偏低。因此，现亟需一种能够减少人工的高空焊接工作，型材周转率高，结构轻便利于施工安装的高墩弧形支架体系及其安装方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，旨在提供一种能够减少人工的高空焊接工作，型材周转率高，结构轻便利于施工安装的高墩弧形支架体系及其安装方法。

为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案予以实现的：

一种高墩弧形上横梁轻体量支架体系，包括弧形的桥塔，所述桥塔的横梁上设置有贯通横梁弧形底部的预留孔洞，横梁上对应预留孔洞设置有拆卸系统和缆绳，桥塔的塔柱内壁之间设置有位于横梁弧形底部下侧的下部支撑架；所述下部支撑架与横梁弧形底部之间设置有拱形桁架，下部支撑架包括钢牛腿、上部主梁和底部主梁，钢牛腿在横向上对称的固定设置在塔柱内壁，位于上侧的钢牛腿与上部主梁固定连接，位于下侧的钢牛腿与底部主梁固定连接；所述底部主梁两端与上部主梁之间均固定连接有斜撑钢管，斜撑钢管之间固定连接有斜撑平联；所述上部主梁的上端面在端部以及与斜撑平联的连接处均固定设置有卸落块，卸落块上设置有支撑在拱形桁架底部并与上部主梁垂直的纵向分配梁。

进一步的，所述拱形桁架由横向、纵向和斜向的拱架杆件采用螺栓相互连接构成，拱形桁架顶部设置有拱圈，拱形桁架底部设置有拱架底梁，拱架杆件由双拼槽钢加工构成，拱圈由型钢拱屈加工构成。

进一步的，所述拱形桁架上设置有水平的撑梁，撑梁在拱形桁架两侧安装有操作平台。

进一步的，所述钢牛腿由对拉式钢靴构成，塔壁上开设有剪力槽和预应力孔道，剪力槽与钢牛腿的钢靴部位相固定，钢牛腿的顶部设置有与预应力孔道相连接的精轧螺纹钢，钢牛腿的焊缝均采用全熔透焊接。

进一步的，所述拆卸系统由卷扬机构成。

进一步的，所述横梁的弧形底部设置有拱形的上横梁底模板，上横梁底模板与拱形桁架的拱圈之间间隔设置有纵向次分配梁，纵向次分配梁由槽钢构成。

还包括一种高墩弧形上横梁轻体量支架体系的安装方法，基于一种高墩弧形上横梁轻体量支架体系，步骤如下：

①根据塔柱爬模施工的设计图纸在塔柱内壁的相应位置预留剪力槽和预应力孔道，剪力槽分为上下两部分；

②采用塔吊吊运钢牛腿至塔柱的剪力槽位置，将钢牛腿的钢靴部位安放到剪力槽内，使钢牛腿与塔柱内壁项紧，再从钢牛腿的项部穿入与预应力孔道相连接的精轧螺纹钢，并在精轧螺纹钢两侧拧紧螺母；

③利用拆卸系统，依次按照底部主梁、斜撑钢管、斜撑平联、上部主梁的顺序由下到上进行吊装并通过法兰、螺栓连接组装为下部支撑架，并在上部主梁上安放卸落块及纵向分配梁，通过与上部主梁垂直的纵向分配梁使各下部支撑架连接为整体；

④在塔桥的横梁弧形底部吊装拱形的上横梁底模板，使用螺栓将上横梁底模板与横梁的弧形底部连接，再吊装拱形桁架到下部支撑架上端面使拱架底梁与纵向分配梁固定连接，再间隔的在上横梁底模板与拱圈之间等间距的固定连接纵向次分配梁；

⑤在安装完成的拱形桁架上水平的架设撑梁，通过撑梁在拱形桁架两侧安装操作平台，进行塔柱的横梁浇筑施工；

⑥在横梁张拉压浆完成，压浆同条件试件达到设计值要求时进行拆卸支架体系，按照拱形桁架、卸落块、上部主梁、斜撑平联、斜撑钢管、底部主梁、钢牛腿的顺序由上到下通过拆卸系统的缆绳吊运卸除各部件，完成支架体系在塔桥上的拆除工作。

进一步的，步骤①中的剪力槽口采用铁盒进行预埋，铁盒由钢板构成且与钢牛腿的钢靴部位相同，预埋后的铁盒内填充有砂子。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明采用钢牛腿与上横梁底模板的装配式组合结构形式，采取工厂预制，现场吊装拼装的施工方法。既最大限度的减少了支架体系材料的投入，降低了施工成本，同时以螺栓装配各构件替现场焊接，减少了人力成本和高空作业时间，提高了作业效率，确保了施工安全，且有效解决了当前普遍存在的高墩支架预压荷载不足和实施困难的问题，实现了主塔结构安全快速化施工。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的侧视结构示意图；

图3为本发明中钢牛腿的结构示意图；

图4为本发明中下部支撑架的结构示意图；

图5为本发明中卸落块的结构示意图；

图6为本发明中纵向次分配梁的分布结构示意图；

图7为本发明吊装状态下的结构示意图；

图8为本发明的实施例中分块式的拱形桁架的结构示意图。

附图标记：

1-钢牛腿，2-底部主梁，3-斜撑钢管，4-斜撑平联，5-上部主梁，6-纵向分配梁，7-卸落块，8-拱形桁架，9-拱架底梁，10-拱圈，11-拱架杆件，12-纵向次分配梁，13-操作平台，14-预留孔洞，15-拆卸系统，16-缆绳，17-塔柱，18-铁盒，19-预应力孔道，20-精轧螺纹钢，21-横梁。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图6所示，一种高墩弧形上横梁轻体量支架体系，包括弧形的桥塔，所述桥塔的横梁21上设置有贯通横梁21弧形底部的预留孔洞14，横梁21上对应预留孔洞14设置有拆卸系统15和缆绳16，桥塔的塔柱17内壁之间设置有位于横梁21弧形底部下侧的下部支撑架；所述下部支撑架与横梁21弧形底部之间设置有拱形桁架8，下部支撑架包括钢牛腿1、上部主梁5和底部主梁2，钢牛腿1在横向上对称的固定设置在塔柱17内壁，位于上侧的钢牛腿1与上部主梁5固定连接，位于下侧的钢牛腿1与底部主梁2固定连接；所述底部主梁2两端与上部主梁5之间均固定连接有斜撑钢管3，斜撑钢管3之间固定连接有斜撑平联4；所述上部主梁5的上端面在端部以及与斜撑平联4的连接处均固定设置有卸落块7，卸落块7上设置有支撑在拱形桁架8底部并与上部主梁5垂直的纵向分配梁6；所述拆卸系统15由卷扬机构成。

其中，所述拱形桁架8由横向、纵向和斜向的拱架杆件11采用螺栓相互连接构成，拱形桁架8顶部设置有拱圈10，拱形桁架8底部设置有拱架底梁9，拱架杆件11由双拼槽钢加工构成，拱圈10由型钢拱屈加工构成。采用拱架杆件11、拱圈10和拱架底梁9拼接构成拱形桁架8能够减少人工进行高空焊接工作，各构件之间采用螺栓连接能够让拱形桁架8分块制作而成，便于分别吊运至下部支撑架上进行安装，且不会降低拱形桁架8的承载力。所述拱形桁架8上设置有水平的撑梁，撑梁在拱形桁架8两侧安装有操作平台13，操作平台13能够用于工作人员进行横梁21浇筑施工。

其中，所述钢牛腿1由对拉式钢靴构成，塔柱17的塔壁上开设有剪力槽和预应力孔道19，剪力槽与钢牛腿1的钢靴部位相固定，钢牛腿1的顶部设置有与预应力孔道19相连接的精轧螺纹钢20，钢牛腿1的焊缝均采用全熔透焊接。靴型结构的钢牛腿1受力简单明确，能够提供超高承载能力，且可工厂预制，具有高空现场安装方便，施工风险小的优点。

其中，所述横梁21的弧形底部设置有拱形的上横梁底模板，上横梁底模板与拱形桁架8的拱圈10之间间隔设置有纵向次分配梁12，纵向次分配梁12由槽钢构成。由于横梁21底部设计为拱形，因此在纵向次分配梁12顶部还需设置上横梁底模板进行拱形调节。在上横梁底模板与拱圈10之间间隔焊接纵向次分配梁12，能够保证上横梁底模板与拱圈10保持拱形并提高支架体系整体的承载力。

本发明的安装方法步骤如下：

①根据塔柱爬模施工的设计图纸在塔柱17内壁的相应位置横向对称的预留剪力槽和预应力孔道19，剪力槽分为上下两部分，用于安装两组钢牛腿1，剪力槽口采用铁盒18进行预埋，铁盒18由钢板构成且与钢牛腿1的钢靴部位相同，预埋后的铁盒18内填充有砂子，防止浇筑过程中混凝土进入槽口内影响钢牛腿1安装。

②采用塔吊吊运钢牛腿1至塔柱17的剪力槽位置，将钢牛腿1的钢靴部位安放到剪力槽内，使钢牛腿1与塔柱17内壁顶紧，待钢牛腿1位置调整到位后，再从钢牛腿1的项部穿入与预应力孔道19相连接的精轧螺纹钢20，并在精轧螺纹钢20两侧拧紧螺母。

③利用拆卸系统15，依次按照底部主梁2、斜撑钢管3、斜撑平联4、上部主梁5的顺序由下到上进行吊装并通过法兰、螺栓连接组装为下部支撑架，并在上部主梁5上安放卸落块7及纵向分配梁6，通过与上部主梁5垂直的纵向分配梁6使各下部支撑架连接为整体。其中下部支撑架采用工厂分片、分块预制，现场拼装的方式，各块之间采用法兰方式连接，通过螺栓将各块连接为整体，单片下部支撑架共设置八个法兰连接。本实施例中下部支撑架共设置有四组，相邻的两组下部支撑架通过斜撑平联4连接为一体，本实施例中的卸落块7采用授权公告号为CN206189273U的中国实用新型专利公开的一种支架卸落块，用于承载拱形桁架8的重量，再在卸落块7上安装纵向分配梁6支撑并连接在拱架底梁9底端。

④在塔桥的横梁21弧形底部吊装拱形的上横梁底模板，使用螺栓将上横梁底模板与横梁21的弧形底部连接，再吊装拱形桁架8到下部支撑架上端面使拱架底梁9与纵向分配梁6固定连接，再间隔的在上横梁底模板与拱圈10之间等间距的焊接纵向次分配梁12。在上横梁底模板与拱圈10之间间隔焊接纵向次分配梁12，能够保证上横梁底模板与拱圈10保持拱形并提高支架体系整体的承载力。

⑤在安装完成的拱形桁架8上水平的架设撑梁，通过撑梁在拱形桁架8两侧安装操作平台13，用于工作人员进行塔柱17的横梁21浇筑施工。

⑥在横梁21张拉压浆完成，压浆同条件试件达到设计值要求时进行拆卸支架体系，按照拱形桁架8、卸落块7、上部主梁5、斜撑平联4、斜撑钢管3、底部主梁2、钢牛腿1的顺序由上到下通过拆卸系统15的缆绳16吊运卸除各部件，完成支架体系在塔桥上的拆除工作。

如图8所示，当拱形桁架8分块制作而成，可系接相近位置的缆绳16采用拆卸系统15进行吊装。本实施例中拱形桁架8共分为八块，按照设计图纸各块体在工厂胎架分块制作，各块体内部杆件在工厂内通过焊接方式连接，运输到现场后，块体与块体之间采用螺栓方式连接。分开拆除的构件既能够重复利用周转率高，而且拆除和吊运方便快捷，减少了高空作业时间，保证施工质量并降低了安全风险。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高墩弧形上横梁轻体量支架体系，包括弧形的桥塔，其特征在于：所述桥塔的横梁(21)上设置有贯通横梁(21)弧形底部的预留孔洞(14)，横梁(21)上对应预留孔洞(14)设置有拆卸系统(15)和缆绳(16)，桥塔的塔柱(17)内壁之间设置有位于横梁(21)弧形底部下侧的下部支撑架；所述下部支撑架与横梁(21)弧形底部之间设置有拱形桁架(8)，下部支撑架包括钢牛腿(1)、上部主梁(5)和底部主梁(2)，钢牛腿(1)在横向上对称的固定设置在塔柱(17)内壁，位于上侧的钢牛腿(1)与上部主梁(5)固定连接，位于下侧的钢牛腿(1)与底部主梁(2)固定连接；所述底部主梁(2)两端与上部主梁(5)之间均固定连接有斜撑钢管(3)，斜撑钢管(3)之间固定连接有斜撑平联(4)；所述上部主梁(5)的上端面在端部以及与斜撑平联(4)的连接处均固定设置有卸落块(7)，卸落块(7)上设置有支撑在拱形桁架(8)底部并与上部主梁(5)垂直的纵向分配梁(6)。

2.根据权利要求1所述的一种高墩弧形上横梁轻体量支架体系，其特征在于：所述拱形桁架(8)由横向、纵向和斜向的拱架杆件(11)采用螺栓相互连接构成，拱形桁架(8)顶部设置有拱圈(10)，拱形桁架(8)底部设置有拱架底梁(9)，拱架杆件(11)由双拼槽钢加工构成，拱圈(10)由型钢拱屈加工构成。

3.根据权利要求2所述的一种高墩弧形上横梁轻体量支架体系，其特征在于：所述拱形桁架(8)上设置有水平的撑梁，撑梁在拱形桁架两侧安装有操作平台(13)。

4.根据权利要求1所述的一种高墩弧形上横梁轻体量支架体系，其特征在于：所述钢牛腿(1)由对拉式钢靴构成，塔壁上开设有剪力槽和预应力孔道(19)，剪力槽与钢牛腿(1)的钢靴部位相固定，钢牛腿(1)的项部设置有与预应力孔道(19)相连接的精轧螺纹钢(20)，钢牛腿(1)的焊缝均采用全熔透焊接。

5.根据权利要求1所述的一种高墩弧形上横梁轻体量支架体系，其特征在于：所述拆卸系统(15)由卷扬机构成。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种高墩弧形上横梁轻体量支架体系，其特征在于：所述横梁(21)的弧形底部设置有拱形的上横梁底模板，上横梁底模板与拱形桁架(8)的拱圈(10)之间间隔设置有纵向次分配梁(12)，纵向次分配梁(12)由槽钢构成。

7.一种高墩弧形上横梁轻体量支架体系的安装方法，基于一种高墩弧形上横梁轻体量支架体系，其特征在于：步骤如下：

①根据塔柱(17)爬模施工的设计图纸在塔柱(17)内壁的相应位置预留剪力槽和预应力孔道(19)，剪力槽分为上下两部分；

②采用塔吊吊运钢牛腿(1)至塔柱(17)的剪力槽位置，将钢牛腿(1)的钢靴部位安放到剪力槽内，使钢牛腿(1)与塔柱(17)内壁顶紧，再从钢牛腿(1)的顶部穿入与预应力孔道(19)相连接的精轧螺纹钢(20)，并在精轧螺纹钢(20)两侧拧紧螺母；

③利用拆卸系统(15)，依次按照底部主梁(2)、斜撑钢管(3)、斜撑平联(4)、上部主梁(5)的顺序由下到上进行吊装并通过法兰、螺栓连接组装为下部支撑架，并在上部主梁(5)上安放卸落块(7)及纵向分配梁(6)，通过与上部主梁(5)垂直的纵向分配梁(6)使各下部支撑架连接为整体；

④在塔桥的横梁(21)弧形底部吊装拱形的上横梁底模板，使用螺栓将上横梁底模板与横梁(21)的弧形底部连接，再吊装拱形桁架(8)到下部支撑架上端面使拱架底梁(9)与纵向分配梁(6)固定连接，再间隔的在上横梁底模板与拱圈(10)之间等间距的固定连接纵向次分配梁(12)；

⑤在安装完成的拱形桁架(8)上水平的架设撑梁，通过撑梁在拱形桁架(8)两侧安装操作平台(13)，进行塔柱(17)的横梁(21)浇筑施工；

⑥在横梁(21)张拉压浆完成，压浆同条件试件达到设计值要求时进行拆卸支架体系，按照拱形桁架(8)、卸落块(7)、上部主梁(5)、斜撑平联(4)、斜撑钢管(3)、底部主梁(2)、钢牛腿(1)的顺序由上到下通过拆卸系统(15)的缆绳(16)吊运卸除各部件，完成支架体系在塔桥上的拆除工作。

8.根据权利要求7所述的一种高墩弧形上横梁轻体量支架体系的安装方法，其特征在于：步骤①中的剪力槽口采用铁盒(18)进行预埋，铁盒(18)由钢板构成且与钢牛腿(1)的钢靴部位相同，预埋后的铁盒(18)内填充有砂子。

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