CN114351584B - 一种异形钢包混凝土上塔柱及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异形钢包混凝土上塔柱及施工方法，包括设置于桥台中部过渡段上的钢管和上塔柱竖向单元段，以及设置于钢管和上塔柱竖向单元段内部的混凝土；施工步骤包括先在拼装场地中各个上塔柱竖向单元段的拼装制作，然后进行第一道钢管起吊拼装、第一道上塔柱竖向单元段的起吊拼装、第一道混凝土浇灌的施工，再进行第二道至第N道的钢管起吊拼装、上塔柱竖向单元段的起吊拼装、混凝土浇灌的施工，直至完成异形钢包混凝土上塔柱的施工作业。

Description

一种异形钢包混凝土上塔柱及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种异形钢包混凝土上塔柱及其施工方法。

背景技术

斜拉桥是将梁用若干根斜拉索拉在塔柱上的桥。它由梁、斜拉索和塔柱三部分组成。斜拉桥是一种自锚式体系，斜拉索的水平力由梁承受。梁除了支承在墩台上外，还支承在由塔柱引出的斜拉索上。因此斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。而塔柱的施工进度和施工精度直接影响整个桥梁工程的工期和工程质量。

传统的斜拉索上塔柱施工采用复杂的人工支模或者液压爬模施工。塔柱的施工属于高空作业，且工作量大，复杂的支模体系和浇筑施工随着上塔柱的高度升高，施工现场作业空间小，施工难度越来越大，施工精度难以保障。

因此，目前亟需寻求一种结构合理，施工安全快捷且施工精度高的异形钢包混凝土上塔柱及施工方法显得十分重要。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种异形钢包混凝土上塔柱及其施工方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种异形钢包混凝土上塔柱，包括有桥台中部过渡段、设置于桥台中部过渡段上的钢管和上塔柱竖向单元段，所述的钢管位于上塔柱竖向单元段内侧；

所述的上塔柱竖向单元段包括有固定桁架、多个槽型端板和多个内凹弧板，每个槽型端板的两侧分别与相邻的两个内凹弧板的侧面固定连接，所述固定桁架连接在多个内凹弧板的内侧，在每个内凹弧板的顶部中间位置分别设有吊装定位板，在所述的固定桁架和内凹弧板上均设置有与钢管位置对应的钢管限位杆，每个钢管外壁均与与其对应的钢管限位杆固定连接，在所述的钢管和上塔柱竖向单元段内侧均浇灌有混凝土。

所述的槽型端板和内凹弧板均有三个，槽型端板和内凹弧板间隔设置，在槽型端板和内凹弧板的两侧分别设有相对应的若干螺栓孔，并通过螺栓两两固定连接。

在所述的槽型端板和内凹弧板的连接位置中间设有遇水膨胀止水板，在所述遇水膨胀止水板上设有螺栓孔，并通过所述的螺栓分别与槽型端板和内凹弧板固定连接。

所述的固定桁架包括有三根主桁杆、三根固定桁杆和六根连系桁杆，所述的三根固定桁杆的两端分别连接相邻的两个内凹弧板的内壁，所述三根主桁杆呈正三角形布置，三个顶点处分别固定在三根固定桁杆的内壁中部，在所述固定桁杆的外壁中部设有起吊耳板，所述连系桁杆一端连接固定桁杆端部，连系桁杆另一端与主桁架垂直相连，在所述连系桁杆和固定桁杆的端部设置有连接角钢。

在所述的钢管端部外壁设有焊接定位耳板一和焊接定位耳板二，且在所述焊接定位耳板一和焊接定位耳板二上分别设有竖向多排螺栓孔。

所述的桥台中部过渡段上设有钢管位置定位线。

一种异形钢包混凝土上塔柱的施工方法，具体包括以下步骤：

（1）拼装场地中各个上塔柱竖向单元段的拼装制作；

1）拼装场地定位线定位施工：所述的拼装场地定位线包括定位测点、定位边线、定位中线、钢管限位杆定位线一、钢管限位杆定位线二、外侧槽型端板定位线、内侧槽型端板定位线、外侧固定桁架定位线、内侧固定桁架定位线、外侧弧板定位线、内侧弧板定位线，所述定位测点呈正三角形布置，所述定位边线连接相邻定位测点，所述定位中线连接定位测点，并垂直相对应的定位边线，所述外侧槽型端板定位线和内侧槽型端板定位线布置在定位边线中部内侧，所述外侧弧板定位线和内侧弧板定位线布置在相邻内侧槽型端板定位线之间，所述外侧固定桁架定位线和内侧固定桁架定位线布置在相邻内侧弧板定位线之间，所述钢管限位杆定位线一布置在外侧固定桁架定位线上，所述钢管限位杆定位线二布置在内侧弧板定位线上；

2）内凹弧板吊装定位，在内凹弧板内壁上设拉毛或设置PBL剪力键，用于增加粗糙度，便与混凝土的紧密连接；

3）内部固定桁架的定位与拼装： 由三根主桁杆端部相互焊接形成正三角形，在正三角形各个顶点处焊接固定桁杆，再将连系桁杆一端与固定桁杆端部焊接在一起，连系桁杆另一端垂直焊接在主桁杆上，并在固定桁杆外壁中部焊接起吊耳板，然后在连系桁杆与固定桁杆的端部焊接连接角钢，拼装形成固定桁架后，通过连接角钢与内凹弧板采用焊接连接，根据内凹弧板高度焊接安装多道固定桁架；

4）钢管限位杆定位焊接施工：根据钢管限位杆定位线一和钢管限位杆定位线二分别在在固定桁架的固定桁杆外侧和内凹弧板内侧相应位置焊接钢管限位杆；

5）槽型端板定位栓接施工，在相邻内凹弧板侧面吊装槽型端板，并在槽型端板和内凹弧板之间设置遇水膨胀止水板，然后利用螺栓将遇水膨胀止水板、槽型端板和内凹弧板栓接在一起，从而使得内凹弧板、固定桁架和槽型端板形成一个上塔柱竖向单元段，可整体起吊；

（2）第一道钢管起吊拼装、第一道上塔柱竖向单元段的起吊拼装、第一道混凝土浇灌的施工；

①先在桥台中部过渡段上进行钢管位置定位线施工，然后将第一道钢管起吊、定位、焊接到桥台中部过渡段上，钢管外侧壁上设拉毛或设置PBL剪力键，用于增加粗糙度，便与混凝土的紧密连接；

②起吊第一道上塔柱竖向单元段，并利用钢管限位杆辅助上塔柱竖向单元段沿着钢管下放至桥台中部过渡段上，并将第一道上塔柱竖向单元段焊接固定在桥台中部过渡段上，每道钢管顶部需超出上塔柱竖向单元段一定的长度，便于后面钢管的焊接连接工作，然后校对钢管的位置和垂直度，满足要求后将钢管与钢管限位杆进行焊接固定，便于后面混凝土的浇灌；

③第一道钢管内浇灌混凝土，混凝土浇筑至与第一道上塔柱竖向单元段的顶部高度为止；

④第一道上塔柱竖向单元段内浇灌混凝土，并浇灌至第一道上塔柱竖向单元段的顶部高度为止；

（3）第二道至第N道的钢管起吊拼装、上塔柱竖向单元段的起吊拼装、混凝土浇灌的施工：

1))各道之间的钢管通过焊接定位耳板一、焊接定位耳板二进行准确定位后，采用焊接连接；

2））各道之间的上塔柱竖向单元段之间采用焊接连接；

3))各道混凝土的浇筑与第一道混凝土的浇筑类似，直至完成异形钢包混凝土上塔柱的施工作业。

本发明的优点是：1、与传统技术相比，本发明的上塔柱采用模块化异形钢包混凝土，无需复杂的模板体系和钢筋笼 ，直接逐段整体安装异形钢架结构，逐段整体浇筑混凝土，施工便捷周期短且施工精度高。

2、本发明的上塔柱采用钢管和上塔柱竖向单元段，可在地面拼装完成，先吊装钢管，再利用吊具将上塔柱的异型钢架结构整体吊装和钢管进行安装固定，减少了高空作业工作量，降低施工安全风险，极大提升了施工效率。

3、本发明中设置的拼装场地定位线，布置合理，条理清晰，便于上塔柱竖向单元段的快速准确的拼装，从而提高了施工质量，缩短了施工时间。

附图说明

图1是拼装场地定位线的示意图；

图2是内凹弧板吊装定位的示意图；

图3是固定桁架的定位与拼装的示意图；

图4是图3中A的详图；

图5是图4的立体示意图；

图6是固定桁架的前视图；

图7是钢管限位杆定位焊接施工的示意图；

图8是上塔柱竖向单元段的平面示意图；

图9是上塔柱竖向单元段的立体示意图；

图10是钢管的施工布置示意图；

图11是上塔柱竖向单元段的安装平面示意图；

图12是上塔柱竖向单元段的安装立体示意图；

图13是第一道钢管内浇灌混凝土的平面示意图；

图14是第一道异形钢包混凝土上塔柱的平面示意图；

图15是第一道异形钢包混凝土上塔柱的立体示意图。

具体实施方式

以下结合附图，如图1至图15对本发明的技术方案作进一步说明。

所述的异形钢包混凝土上塔柱，包括设置于桥台中部过渡段23上的钢管24和上塔柱竖向单元段29，以及设置于钢管24和上塔柱竖向单元段29内部的混凝土28。

所述的上塔柱竖向单元段29包括固定桁架、螺栓16、遇水膨胀止水板17、槽型端板18、钢管限位杆19、内凹弧板20和吊装定位耳板21，所述固定桁架连接内凹弧板20，所述槽型端板18设有螺栓孔，设置在相邻内凹弧板20之间，所述遇水膨胀止水板17设有螺栓孔，设置在槽型端板18和内凹弧板20之间，所述内凹弧板20顶部中间设有吊装定位耳板21，内凹弧板20两侧设有螺栓孔，通过螺栓16与遇水膨胀止水板17、槽型端板18紧固相连，所述钢管限位杆19分别布置在固定桁架和内凹弧板20上。

所述的槽型端板18和内凹弧板20均有三个，槽型端板18和内凹弧板20间隔设置，在槽型端板18和内凹弧板20的两侧分别设有相对应的若干螺栓孔，并通过螺栓两两固定连接。

所述的固定桁架包括主桁杆12、固定桁杆13、连系桁杆14、起吊耳板15和连接角钢22，所述主桁杆12呈正三角形布置，所述固定桁杆13中部设有起吊耳板15，设置在主桁杆12端部，所述连系桁杆14一端连接固定桁杆13端部，连系桁杆14另一端与主桁架12垂直相连，所述连接角钢22设置在连系桁杆14和固定桁杆13的端部。

所述的桥台中部过渡段23上设有钢管位置定位线27。

所述的钢管24端部设有焊接定位耳板一25和焊接定位耳板二26，且所述焊接定位耳板一25和焊接定位耳板二26设有竖向多排螺栓孔。

所述的异形钢包混凝土上塔柱的施工方法，包括以下步骤：

（1）拼装场地中各个上塔柱竖向单元段29的拼装制作

1）如图1所示，拼装场地定位线定位施工；所述的拼装场地定位线包括定位测点1、定位边线2、定位中线3、钢管限位杆定位线一4、钢管限位杆定位线二5、外侧槽型端板定位线6、内侧槽型端板定位线7、外侧固定桁架定位线8、内侧固定桁架定位线9、外侧弧板定位线10、内侧弧板定位线11，所述定位测点1呈正三角形布置，所述定位边线2连接相邻定位测点1，所述定位中线3连接定位测点1，并垂直相对应的定位边线2，所述外侧槽型端板定位线6和内侧槽型端板定位线7布置在定位边线2中部内侧，所述外侧弧板定位线10和内侧弧板定位线11布置在相邻内侧槽型端板定位线7之间，所述外侧固定桁架定位线8和内侧固定桁架定位线9布置在相邻内侧弧板定位线11之间，所述钢管限位杆定位线一4布置在外侧固定桁架定位线8上，所述钢管限位杆定位线二5布置在内侧弧板定位线11上。

2）如图2所示，内凹弧板吊装定位，内凹弧板内侧壁上需要拉毛或设置PBL剪力键，用于增加粗糙度，便与混凝土的紧密连接；

3）如图3、图4、图5、图6所示，内部固定桁架的定位与拼装： 由三根主桁杆12端部相互焊接形成正三角形，在正三角形各个顶点处焊接固定桁杆13，再将连系桁杆14一端与固定桁杆13端部焊接在一起，连系桁杆14另一端垂直焊接在主桁杆12上，并在固定桁杆13中部焊接起吊耳板15，然后在连系桁杆14与固定桁杆13的端部焊接连接角钢22，拼装形成固定桁架后，通过连接角钢22与内凹弧板20采用焊接连接，根据内凹弧板20高度焊接安装多道固定桁架；

4）如图7所示，钢管限位杆19定位焊接施工：根据钢管限位杆定位线一4和钢管限位杆定位线二5分别在在固定桁架的固定桁杆13外侧和内凹弧板20内侧相应位置焊接钢管限位杆19；

5）如图8、图9所示，槽型端板18定位栓接施工，在相邻内凹弧板20端部吊装槽型端板18，并在槽型端板18和内凹弧板20之间设置遇水膨胀止水板17，然后利用螺栓16将遇水膨胀止水板17、槽型端板18和内凹弧板20栓接在一起，从而使得内凹弧板20、固定桁架和槽型端板18形成一个上塔柱竖向单元段（29），可整体起吊。

（2）第一道钢管24起吊拼装、第一道上塔柱竖向单元段29的起吊拼装、第一道混凝土28浇灌的施工

①如图10所示，先在桥台中部过渡段23上进行钢管位置定位线27施工，然后将第一道钢管24起吊、定位、焊接到桥台中部过渡段23上，钢管24外侧壁上需要拉毛或设置PBL剪力键，用于增加粗糙度，便与混凝土28的紧密连接；

②如图11、图12所示，起吊第一道上塔柱竖向单元段29，并利用钢管限位杆19辅助上塔柱竖向单元段29沿着钢管24下放至桥台中部过渡段23上，并将第一道上塔柱竖向单元段29焊接固定在桥台中部过渡段23上，每道钢管24顶部需超出上塔柱竖向单元段29一定的长度，便于后面钢管24的焊接连接工作，然后校对钢管24的位置和垂直度，满足要求后将钢管24与钢管限位杆19进行焊接固定，便于后面混凝土28的浇灌；

③如图13所示，第一道钢管内浇灌混凝土28，混凝土28浇筑至与第一道上塔柱竖向单元段29的顶部高度为止；

④如图14、图15所示，第一道上塔柱竖向单元段29内浇灌混凝土28，并浇灌至第一道上塔柱竖向单元段29的顶部高度为止；

（3）第二道至第N道的钢管24起吊拼装、上塔柱竖向单元段29的起吊拼装、混凝土28浇灌的施工：

1））各道之间的钢管24通过焊接定位耳板一25、焊接定位耳板二26进行准确定位后，采用焊接连接；

2））各道之间的上塔柱竖向单元段29之间采用焊接连接；

3））各道混凝土28的浇筑与第一道混凝土28的浇筑类似，直至完成异形钢包混凝土上塔柱的施工作业。

Claims (4)

1.一种异形钢包混凝土上塔柱，其特征在于：包括有桥台中部过渡段、设置于桥台中部过渡段上的钢管和上塔柱竖向单元段，所述的钢管位于上塔柱竖向单元段内侧；

所述的上塔柱竖向单元段包括有固定桁架、多个槽型端板和多个内凹弧板，每个槽型端板的两侧分别与相邻的内凹弧板的侧面固定连接，所述固定桁架连接在多个内凹弧板的内侧，在每个内凹弧板的顶部中间位置分别设有吊装定位板，在所述的固定桁架和内凹弧板上均设置有与钢管位置对应的钢管限位杆，每个钢管外壁均与与其对应的钢管限位杆固定连接，在所述的钢管和上塔柱竖向单元段内侧均浇灌有混凝土；

所述的槽型端板和内凹弧板均有三个，槽型端板和内凹弧板间隔设置，在槽型端板和内凹弧板的两侧分别设有相对应的若干螺栓孔，并通过螺栓两两固定连接；

所述的固定桁架包括有三根主桁杆、三根固定桁杆和六根连系桁杆，所述的三根固定桁杆的两端分别连接相邻的两个内凹弧板的内壁，所述三根主桁杆呈正三角形布置，三个顶点处分别固定在三根固定桁杆的内壁中部，在所述固定桁杆的外壁中部设有起吊耳板，所述连系桁杆一端连接固定桁杆端部，连系桁杆另一端与主桁架垂直相连，在所述连系桁杆和固定桁杆的端部设置有连接角钢；

在所述的槽型端板和内凹弧板的连接位置中间设有遇水膨胀止水板，在所述遇水膨胀止水板上设有螺栓孔，并通过所述的螺栓分别与槽型端板和内凹弧板固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种异形钢包混凝土上塔柱，其特征在于：在所述的钢管端部外壁设有焊接定位耳板一和焊接定位耳板二，且在所述焊接定位耳板一和焊接定位耳板二上分别设有竖向多排螺栓孔。

3.根据权利要求1所述的一种异形钢包混凝土上塔柱，其特征在于：所述的桥台中部过渡段上设有钢管位置定位线。

4.一种如权利要求1所述的一种异形钢包混凝土上塔柱的施工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

（1）拼装场地中各个上塔柱竖向单元段的拼装制作；

1）拼装场地定位线定位施工：所述的拼装场地定位线包括定位测点、定位边线、定位中线、钢管限位杆定位线一、钢管限位杆定位线二、外侧槽型端板定位线、内侧槽型端板定位线、外侧固定桁架定位线、内侧固定桁架定位线、外侧弧板定位线、内侧弧板定位线，所述定位测点呈正三角形布置，所述定位边线连接相邻定位测点，所述定位中线连接定位测点，并垂直相对应的定位边线，所述外侧槽型端板定位线和内侧槽型端板定位线布置在定位边线中部内侧，所述外侧弧板定位线和内侧弧板定位线布置在相邻内侧槽型端板定位线之间，所述外侧固定桁架定位线和内侧固定桁架定位线布置在相邻内侧弧板定位线之间，所述钢管限位杆定位线一布置在外侧固定桁架定位线上，所述钢管限位杆定位线二布置在内侧弧板定位线上；

2）内凹弧板吊装定位，在内凹弧板内壁上设拉毛或设置PBL剪力键；

3）内部固定桁架的定位与拼装： 由三根主桁杆端部相互焊接形成正三角形，在正三角形各个顶点处焊接固定桁杆，再将连系桁杆一端与固定桁杆端部焊接在一起，连系桁杆另一端垂直焊接在主桁杆上，并在固定桁杆外壁中部焊接起吊耳板，然后在连系桁杆与固定桁杆的端部焊接连接角钢，拼装形成固定桁架后，通过连接角钢与内凹弧板采用焊接连接，根据内凹弧板高度焊接安装多道固定桁架；

4）钢管限位杆定位焊接施工：根据钢管限位杆定位线一和钢管限位杆定位线二分别在固定桁架的固定桁杆外侧和内凹弧板内侧相应位置焊接钢管限位杆；

5）槽型端板定位栓接施工，在相邻内凹弧板侧面吊装槽型端板，并在槽型端板和内凹弧板之间设置遇水膨胀止水板，然后利用螺栓将遇水膨胀止水板、槽型端板和内凹弧板栓接在一起，从而使得内凹弧板、固定桁架和槽型端板形成一个上塔柱竖向单元段，整体起吊；

（2）第一道钢管起吊拼装、第一道上塔柱竖向单元段的起吊拼装、第一道混凝土浇灌的施工；

①先在桥台中部过渡段上进行钢管位置定位线施工，然后将第一道钢管起吊、定位、焊接到桥台中部过渡段上，钢管外侧壁上设拉毛或设置PBL剪力键；

②起吊第一道上塔柱竖向单元段，并利用钢管限位杆辅助上塔柱竖向单元段沿着钢管下放至桥台中部过渡段上，并将第一道上塔柱竖向单元段焊接固定在桥台中部过渡段上，每道钢管顶部需超出上塔柱竖向单元段一定的长度，然后校对钢管的位置和垂直度，满足要求后将钢管与钢管限位杆进行焊接固定；

③第一道钢管内浇灌混凝土，混凝土浇筑至与第一道上塔柱竖向单元段的顶部高度为止；

④第一道上塔柱竖向单元段内浇灌混凝土，并浇灌至第一道上塔柱竖向单元段的顶部高度为止；

（3）第二道至第N道的钢管起吊拼装、上塔柱竖向单元段的起吊拼装、混凝土浇灌的施工：

1))各道之间的钢管通过焊接定位耳板一、焊接定位耳板二进行准确定位后，采用焊接连接；

2))各道之间的上塔柱竖向单元段之间采用焊接连接；

3))各道混凝土的浇筑与第一道混凝土的浇筑类似，直至完成异形钢包混凝土上塔柱的施工作业。