CN115787474A - 一种桥梁墩柱移动作业平台及施工方法 - Google Patents

一种桥梁墩柱移动作业平台及施工方法 Download PDF

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CN115787474A
CN115787474A CN202211394630.2A CN202211394630A CN115787474A CN 115787474 A CN115787474 A CN 115787474A CN 202211394630 A CN202211394630 A CN 202211394630A CN 115787474 A CN115787474 A CN 115787474A
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冯杰
陈杰
王毅
邹光启
王刚
胡意鹏
施巧静
张鸿
胡旭斌
邹旭辉
朱军杰
吴昌谱
华新
褚新法
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Abstract

本发明公开了一种桥梁墩柱移动作业平台及施工方法，包括墩柱、混凝土基础、围笼、立柱、竖管、工作平台和移动装置等，该工作平台中心预留与墩柱截面形状相同并供墩柱穿过的平台孔；这样，工作平台经移动装置驱动就能沿着墩柱作上下移动或经竖管上的多个插销孔内插入插销固定在墩柱的不同高度进行施工作业；同时，立柱与竖管之间安装滑动支架和固定支架，该滑动支架与立柱之间形成锚固，固定支架与立柱之间也形成锚固，再由滑动支架和固定支架共同配合工作平台而安装、拆除墩柱上的抱箍；因此，这种移动作业平台具有构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠和机动灵活等施工优点，其结合相应的施工方法，具有较高的经济效益和社会效益。

Description

一种桥梁墩柱移动作业平台及施工方法
技术领域
本发明涉及一种桥梁品质工程建设领域，具体是指一种桥梁墩柱移动作业平台及施工方法。
背景技术
桥梁盖梁支架常采用竖管落地支架法、墩柱穿心钢棒法、墩柱钢抱箍法等工艺施工。其中，竖管落地支架法占用地面范围大，存在安全隐患，施工成本高，安装和拆除支架时间长，对于桥下空间必须维持通车的改建工程施工受限因素较多；而墩柱穿心钢棒法是在桥梁墩柱中插入钢棒穿孔却会削弱结构截面，影响桥梁墩柱的外观和耐久性。现有的墩柱钢抱箍法常采用固定工作平台，抱箍安装和拆除吊机待机时间长，如对墩柱进行缺陷修复或涂喷装饰颜料等作业时，往往需要多次沿墩柱不同高度拆装工作平台，导致拆装过程费工费时，尤其对于较高的墩柱，更显效率和效益低下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠和机动灵活的桥梁墩柱移动作业平台及施工方法。
本发明的技术问题通过以下技术方案实现：
一种桥梁墩柱移动作业平台，包括已施工完成的一排多根墩柱、一排多根墩柱之间地基上浇筑的混凝土基础和搭设的围笼，该围笼的底部经锚固螺栓与混凝土基础连接牢固，所述的围笼侧面设有靠近墩柱的立柱，该立柱的顶部最高处A和底部最低处O分别设有支承支架，且支承支架内安装通长的竖管；所述的竖管上设有经移动装置驱动形成上下移动式连接的工作平台，该工作平台包括多根纵梁、多根横梁、多根斜撑和多个吊环；所述的多根纵梁和多根横梁相互焊接形成平台骨架，多根纵梁靠近竖管一侧的B端经多个竖管套上下移动在竖管上，多根斜撑上端与远离竖管另一侧的B * 端锚固，多根斜撑下端为靠近竖管的D端，也经多个竖管套上下移动在竖管上；所述的工作平台中心预留有与墩柱截面形状相同并供墩柱穿过的平台孔；所述的工作平台经移动装置驱动而沿着墩柱作上下移动或经竖管上的多个插销孔内插入插销固定在墩柱的不同高度进行施工作业；所述的立柱与竖管之间安装滑动支架和固定支架，该滑动支架与立柱之间形成C处锚固，固定支架与立柱之间形成F处锚固，并由该滑动支架和固定支架共同配合工作平台而安装、拆除墩柱上的抱箍。
所述的工作平台在竖管最低处O与最高处A之间移动，该竖管最低处O由混凝土基础和支承支架弹性固定连接，最高处A由支承支架弹性连接，受力分别为
Figure SMS_1
和
Figure SMS_2
；工作平台的纵梁B端和斜撑D端分别经竖管套上下移动在竖管上，纵梁B端和斜撑D端的竖管套底部分别由滑动支架的C处、固定支架的F处支承；考虑到围笼和竖管受力均衡起见，纵梁B端通过滑动支架的C处传递给围笼受力，斜撑D端通过固定支架的F处传递给围笼和竖管共同受力；同时由于斜撑D端与固定支架的F处间距h 3 较小，为了简化计算，将斜撑D端处的受力
Figure SMS_3
移到固定支架的F处上，则固定支架的F处受力为
Figure SMS_4
；将竖管作为支承在弹性支承A、F、O上的压弯连续梁，其中支承A、支承F处为单一的弹性拉压支承、支承O为弹性固结支承，根据弹性理论和力的平衡原理，得到如下受力计算公式。
公式一：
在工作平台上安装、拆除抱箍时竖管受力最大，计算最不利的条件下得到单根竖管受力
Figure SMS_5
，竖管AF段、FO段的压弯受力微分方程分别为
AF段：
Figure SMS_6
FO段：
Figure SMS_7
边界条件和连续条件
Figure SMS_8
物理方程为
Figure SMS_9
竖管AF段、FO段的微分方程的解为
AF段：
Figure SMS_10
FO段：
Figure SMS_11
式中
Figure SMS_12
由此可解得
Figure SMS_13
；
公式二：
由力的平衡条件，得
Figure SMS_14
公式三：
Figure SMS_15
如竖管FA段、FO段的长度较长时，需验算稳定性；
公式一、公式二和公式三中的各符号定义为：
Figure SMS_16
——分别为竖管AO段、AF段、FO段长度和斜撑D端处至固定支架的F处长度，近似计算时
Figure SMS_17
，
Figure SMS_18
；
Figure SMS_19
——以竖管处O开始至A处的竖向坐标和单根竖管变形曲线方程，
Figure SMS_20
；
Figure SMS_21
——分别为单根竖管变形曲线的系数，
Figure SMS_22
；
Figure SMS_23
——在xoy平面内单根竖管空心钢管截面考虑插销孔削弱后的刚度，
Figure SMS_24
；
Figure SMS_25
——滑动支架、固定支架的抗拉压线刚度，
Figure SMS_26
；
Figure SMS_27
——分别为单根竖管A处、F处的水平位移，
Figure SMS_28
；
Figure SMS_29
——分别为单根竖管A处所受的水平力、单根竖管F处所受的水平力、单根竖管O处所受的竖向力和水平力，
Figure SMS_30
；
Figure SMS_31
——分别为在工作平台上安装、拆除抱箍时，最不利的条件下单根竖管于斜撑D端处的所受到力矩和竖向力，
Figure SMS_32
；
Figure SMS_33
——单根竖管O处的固结弯矩，
Figure SMS_34
；
Figure SMS_35
——在xoy平面内单根竖管空心钢管截面考虑插销孔削弱后的容许弯矩，
Figure SMS_36
；
Figure SMS_37
——在xoy平面内单根竖管空心钢管截面考虑插销孔削弱后的容许剪力，
Figure SMS_38
。
所述的工作平台为钢质，多根纵梁、多根横梁和多根斜撑均为型钢；所述的多根纵梁和多根横梁相互焊接形成“田”字形的平台骨架，该平台骨架上经焊接或螺栓锚固覆盖有平台钢板；所述的平台孔预留在平台钢板的中心，该平台孔的截面尺寸比墩柱的外缘截面尺寸大1cm～2cm；所述的竖管套长度为竖管外径的2～3倍、内径比竖管的外径大2mm～3mm，并沿竖管作竖向上下移动；所述的工作平台四周设有由多根钢质管纵横焊接环绕的平台护栏；所述的工作平台顶面设有焊接在多根横梁上的多个吊环，每个吊环均为圆钢筋制成，多个吊环的位置中心与工作平台的重心重合，且移动装置驱动工作平台沿着墩柱作上下移动，该工作平台的平面呈水平面上下移动而不卡住墩柱外缘表面。
所述的支承支架为钢质，该支承支架包括支承座、支承座上的两个夹片和连接两个夹片的多个螺栓；所述的支承座经螺栓锚固在立柱顶部的最高处A或立柱底部的最低处O，该竖管在最低处O嵌入混凝土基础中3cm～5cm；所述的两个夹片夹持竖管并经多个螺栓形成夹紧固定，且两个夹片夹紧时的内径与竖管外径相同。
所述的滑动支架为钢质，该滑动支架包括滑动座、滑动座上的两个夹片和连接两个夹片的多个螺栓；所述的滑动座经螺栓锚固在立柱的C处，该C处的位置视安装、拆除抱箍或墩柱表面缺陷修复和装饰操作方便而定；所述的两个夹片内夹持竖管并经多个螺栓形成夹紧固定，该两个夹片内加入垫块而与竖管外径保留2mm～3mm空隙。
所述的固定支架为钢质，该固定支架包括固定座、固定座上的两个夹片和连接两个夹片的多个螺栓；所述的固定座经螺栓锚固在立柱的F处，该F处至C处的长度等于工作平台的纵梁B端至斜撑D端的长度；所述的两个夹片内夹持竖管并经多个螺栓形成夹紧固定。
所述的竖管为空心钢管，该竖管的壁厚由计算确定，多根竖管的横向从上而下成对开设插销孔，每对插销孔的间距等于BD或CF的长度，插销孔的开孔对数视工作平台在墩柱何处作业需要而定，但相邻两个插销孔之间的距离不小于30cm～50cm。
所述的移动装置包括卷扬机、钢丝绳、定滑轮和换向轮，所述的工作平台配置两个定滑轮和一个换向轮，其中一个定滑轮安装在围笼顶部与一排多根墩柱中心的连线处，另一个定滑轮安装在围笼底部与一排多根墩柱中心的连线处，一个换向轮安装在墩柱与竖管之间的一排多根墩柱中心的连线处，并经钢丝绳将工作平台顶面的吊环、两个定滑轮、一个换向轮和卷扬机形成连接，该移动装置的卷扬机驱动钢丝绳而带动工作平台的上下移动。
所述的围笼为钢质，由多个长方形框架的模块化单元构成，每个模块化单元均由立柱、纵横杆、斜杆、平面网格、竖向安全网和连接件共同组成的稳定结构，且多个模块化单元之间用连接件相互连接固定并安装在一排多根墩柱之间，围笼顶部设置围笼护栏。
一种桥梁墩柱移动作业平台的施工方法，包括如下步骤：
步骤一、拟定工作平台的结构尺寸
Figure SMS_39
根据墩柱的高度、工作荷载以及工作内容拟定工作平台的结构尺寸、布置形式和选择材料；
Figure SMS_40
由公式一、公式二、公式三计算复核并设计工作平台的结构尺寸、布置形式和工程材料选择；
③编制施工组织设计文件，组织施工；
步骤二、竖管、支承支架、滑动支架、固定支架和工作平台制作以及围笼和卷扬机的购置
Figure SMS_41
按设计图纸制作竖管、支承支架、滑动支架和固定支架的固定部件，以及工作平台部件；
②购置外购设备中的围笼和卷扬机；
③浇筑混凝土基础，并预埋锚固螺栓；
④检测各种部件和外购设备的质量，符合设计要求；
步骤三、安装工作平台和卷扬机
Figure SMS_42
在围笼的立柱顶部最高处A和底部最低处O用螺栓锚固支承支架以及C处、F处分别用螺栓锚固滑动支架、固定支架：
②安装两个定滑轮和一个换向轮，完成钢丝绳的连接；
③竖管下端嵌入混凝土基础内3cm～5cm，竖管安装固定在支承支架内，并检查竖直度符合设计要求；
④在墩柱的四周地面拼装焊接工作平台的纵梁、横梁、吊环、平台钢板和平台护栏，靠近竖管一侧的纵梁B端经焊接的竖管套套装在竖管上；
⑤连接钢丝绳至吊环，启动卷扬机将工作平台的纵梁B端提升至滑动支架的C处顶部高度，将斜撑的上端与纵梁B * 端用螺栓固定、斜撑的D端经焊接的竖管套套装在竖管上；
⑥在滑动支架的滑动座上安装两个夹片、垫块后用螺栓夹紧固定竖管，在固定支架的固定座上安装两个夹片后用螺栓夹紧固定竖管；
Figure SMS_43
此时工作平台已处于安装、拆除抱箍的位置，操作人员在工作平台上进行抱箍的安装或拆除，停止卷扬机运行；
步骤四、安装和拆除抱箍作业
Figure SMS_44
在工作平台上将抱箍安装在预定位置；
②安装盖梁支架；
③盖梁模板、钢筋、混凝土浇筑，混凝土强度达到设计要求后张拉预应力，盖梁施工完成后和拆除盖梁模板以及盖梁支架，拆除抱箍；
步骤五、墩柱表面缺陷修复或装饰等作业
Figure SMS_45
启动卷扬机提升工作平台1cm～2cm,拆除滑动支架和固定支架；
②下降工作平台至需要进行墩柱表面缺陷修复或装饰的作业位置；
③在纵梁B端和斜撑D端临近的竖管上插销孔内插入插销以固定工作平台，停止卷扬机运行；
④在工作平台上进行墩柱表面缺陷修复或涂喷装饰颜料的作业；
⑤以此类推直至墩柱表面缺陷修复或涂喷装饰颜料的作业完成；
步骤六、拆除工作平台和移动装置而继续进行下一排墩柱和盖梁的相关作业；
Figure SMS_46
按照安装工作平台和移动装置的反顺序拆除；
②将工作平台和移动装置转运至下一排墩柱，并按照步骤三～步骤六继续作业，直至完成所有墩柱和盖梁的相关作业。
与现有技术相比，本发明主要提供了一种桥梁墩柱移动作业平台，其结构包括已施工完成的一排多根墩柱、一排多根墩柱之间地基上浇筑的混凝土基础和搭设的围笼，该围笼的底部经锚固螺栓与混凝土基础连接牢固，主要是在围笼侧面设有靠近墩柱的立柱，该立柱的顶部最高处A和底部最低处O分别设有支承支架，且支承支架内安装通长的竖管；所述的竖管上设有经移动装置驱动形成上下移动式连接的工作平台，该工作平台包括多根纵梁、多根横梁、多根斜撑和多个吊环；所述的多根纵梁和多根横梁相互焊接形成平台骨架，多根纵梁靠近竖管一侧的B端经多个竖管套上下移动在竖管上，多根斜撑上端与远离竖管另一侧的B * 端锚固，多根斜撑下端为靠近竖管的D端，也经多个竖管套上下移动在竖管上；所述的工作平台中心预留有与墩柱截面形状相同并供墩柱穿过的平台孔；这样，工作平台经移动装置驱动就能沿着墩柱作上下移动或经竖管上的多个插销孔内插入插销固定在墩柱的不同高度进行施工作业；同时，立柱与竖管之间安装滑动支架和固定支架，该滑动支架与立柱之间形成C处锚固，固定支架与立柱之间形成F处锚固，并由该滑动支架和固定支架共同配合工作平台而安装、拆除墩柱上的抱箍。本发明的主要优点为：一是工作平台能够在整个墩柱上下按需要作业的位置移动或固定，灵活机动，操作方便；二是设置竖管、滑动支架、固定支架可按实际受力情况而调节竖管和围笼的受力分配，充分发挥竖管、围笼结构的受力特性，特别适用于大荷载工作平台的情况，性能优越，安全可靠；三是所提供的桥梁墩柱移动作业平台计算分析方法，有利于指导移动作业平台的设计、制作和施工。因此，本发明是一种构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠和机动灵活的桥梁墩柱移动作业平台，其结合相应的施工方法，具有较高的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明的结构立面示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为支承支架的结构示意图。
图4为图3的俯视图。
图5为滑动支架的结构示意图。
图6为图5的俯视图。
图7为固定支架的结构示意图。
图8为图7的俯视图。
图9为竖管受力计算图式。
具体实施方式
下面将按上述附图对本发明实施例再作详细说明。
如图1～图9所示，1.墩柱、11.抱箍、2.混凝土基础、3.围笼、31.锚固螺栓、32.爬梯围笼、33.围笼护栏、34.立柱、4.工作平台、41.纵梁、42.横梁、43.斜撑、44.平台钢板、45.平台护栏、46.平台孔、47.吊环、48.竖管套、51.支承支架、511.支承座、512.夹片、513.螺栓、52.滑动支架、521.滑动座、522.垫块、53.固定支架、531.固定座、6.竖管、61.插销孔、7.卷扬机、71.钢丝绳、72.定滑轮、73.换向轮。
一种桥梁墩柱移动作业平台及施工方法，主要涉及一种桥梁品质工程建设领域，其中的桥梁墩柱移动作业平台包括已施工完成的一排多根墩柱1、一排多根墩柱之间地基上浇筑的混凝土基础2和搭设的围笼3，该围笼的底部经锚固螺栓31与混凝土基础2连接牢固。
所述的墩柱1是指已经施工完成的桥梁立柱，后续工作是在其上安装盖梁支架所需的抱箍11和墩柱表面缺陷修复或装饰等作业，墩柱截面形状为圆形，也可以为方形或其他形状。
所述的混凝土基础2为安装围笼的基础，该混凝土基础在浇筑时需预埋锚固螺栓，并由预埋的锚固螺栓来紧固围笼底部。
所述的抱箍11为钢质，是环绕紧固墩柱四周表面用于支撑盖梁无落地支架施工的一种紧固件，在盖梁施工完成后予以拆除，而安装、拆除抱箍需要设置安全工作平台。
所述的围笼3为钢质，由多个长方形框架的模块化单元组成，其中包括爬梯围笼32可用于操作人员上下围笼进行作业，多个模块化单元之间用连接件相互连接固定并安装在一排多根墩柱1之间，每个模块化单元均为框架结构，由立柱34、纵横杆、斜杆、平面网格、竖向安全网和连接件等多个部件共同组成的稳定结构，围笼顶部需设置围笼护栏33进行防护。
所述的围笼3侧面设有靠近墩柱1的立柱34，该立柱的顶部最高处A和底部最低处O分别设有支承支架51，且支承支架内安装通长的竖管6。
其中，支承支架51为钢质，该支承支架包括支承座511、支承座上的两个夹片512和连接两个夹片的多个螺栓513；所述的支承座511经螺栓锚固在立柱34顶部的最高处A或立柱底部的最低处O，该竖管6在最低处O嵌入混凝土基础2中3cm～5cm；所述的两个夹片512夹持竖管6并经多个螺栓513形成夹紧固定，且两个夹片512夹紧时的内径与竖管6外径相同。
所述的竖管6上设有经移动装置驱动形成上下移动式连接的工作平台4，该工作平台包括多根纵梁41、多根横梁42、多根斜撑43和多个吊环47；所述的多根纵梁41和多根横梁42相互焊接形成“田”字形的平台骨架，多根纵梁41靠近竖管6一侧的B端经多个竖管套48上下移动在竖管6上，多根斜撑43上端与远离竖管6另一侧的B * 端锚固，多根斜撑43下端为靠近竖管6的D端，也经多个竖管套48上下移动在竖管6上；所述的工作平台4中心预留有与墩柱1截面形状相同并供墩柱穿过的平台孔46。
同时，所述的工作平台4为钢质，多根纵梁41、多根横梁42和多根斜撑43均为型钢；所述的平台骨架上经焊接或螺栓锚固覆盖有平台钢板44，而平台孔46预留在平台钢板44的中心，该平台孔46的截面尺寸比墩柱1的外缘截面尺寸大1cm～2cm；所述的竖管套48长度为竖管外径的2～3倍、内径比竖管6的外径大2mm～3mm，并沿竖管作竖向上下移动；所述的工作平台4四周设有由多根钢质管纵横焊接环绕的平台护栏45；所述的工作平台顶面设有焊接在多根横梁42上的多个吊环47，每个吊环均为圆钢筋制成，多个吊环47的位置中心与工作平台4的重心重合，且移动装置驱动工作平台4沿着墩柱1作上下移动，该工作平台4的平面呈水平面上下移动而不卡住墩柱外缘表面。
所述的竖管6为空心钢管，该竖管的壁厚由计算确定，多根竖管6的横向从上而下成对开设插销孔，每对插销孔61的间距等于BD或CF的长度，插销孔61的开孔对数视工作平台在墩柱何处作业需要而定，但相邻两个插销孔61之间的距离不小于30cm～50cm，当最高处抱箍11作业完成之后，经插销孔61内插入插销而使工作平台4能够从上而下进行墩柱表面缺陷修复或装饰等作业。
所述的移动装置包括卷扬机7、钢丝绳71、定滑轮72和换向轮73，所述的工作平台配置两个定滑轮72和一个换向轮73，其中一个定滑轮安装在围笼顶部与一排多根墩柱中心的连线处，另一个定滑轮安装在围笼底部与一排多根墩柱中心的连线处，一个换向轮73安装在墩柱与竖管6之间的一排多根墩柱中心的连线处，并经钢丝绳71将工作平台4顶面的吊环47、两个定滑轮72、一个换向轮73和卷扬机7形成连接，该移动装置的卷扬机7驱动钢丝绳71而带动工作平台4的上下移动。
这样，工作平台4经移动装置驱动而沿着墩柱1作上下移动或经竖管6上的多个插销孔61内插入插销固定在墩柱1的不同高度进行施工作业。
另外，立柱34与竖管6之间安装滑动支架52和固定支架53，该滑动支架与立柱34之间形成C处锚固，固定支架53与立柱34之间形成F处锚固，并由该滑动支架52和固定支架53共同配合工作平台4而安装、拆除墩柱1上的抱箍11。
所述的滑动支架52为钢质，该滑动支架包括滑动座521、滑动座上的两个夹片512和连接两个夹片的多个螺栓513；所述的滑动座521经螺栓锚固在立柱34的C处，该C处的位置视安装、拆除抱箍或墩柱表面缺陷修复和装饰操作方便而定；所述的两个夹片512内夹持竖管6并经多个螺栓513形成夹紧固定，该两个夹片512内加入垫块522而与竖管6外径保留2mm～3mm空隙。
所述的固定支架53为钢质，该固定支架包括固定座531、固定座上的两个夹片512和连接两个夹片的多个螺栓513；所述的固定座531经螺栓锚固在立柱34的F处，该F处至C处的长度等于工作平台4的纵梁B端至斜撑D端的长度；所述的两个夹片512内夹持竖管6并经多个螺栓513形成夹紧固定。
所述的工作平台4在竖管最低处O与最高处A之间移动，该竖管最低处O由混凝土基础2和支承支架51弹性固定连接，最高处A由支承支架弹性连接，受力分别为
Figure SMS_47
和
Figure SMS_48
；工作平台4的纵梁B端和斜撑D端分别经竖管套48上下移动在竖管6上，纵梁B端和斜撑D端的竖管套底部分别由滑动支架52的C处、固定支架53的F处支承；考虑到围笼3和竖管6受力均衡起见，纵梁B端通过滑动支架的C处传递给围笼受力，斜撑D端通过固定支架的F处传递给围笼和竖管共同受力；同时由于斜撑D端与固定支架的F处间距h 3 较小，为了简化计算，将斜撑D端处的受力
Figure SMS_49
移到固定支架的F处上，则固定支架54的F处受力为
Figure SMS_50
；将竖管6作为支承在弹性支承A、F、O上的压弯连续梁，其中支承A、支承F处为单一的弹性拉压支承、支承O为弹性固结支承，根据弹性理论和力的平衡原理，得到如下受力计算公式：
公式一：
在工作平台4上安装、拆除抱箍11时竖管受力最大，计算最不利的条件下得到单根竖管受力
Figure SMS_51
，竖管AF段、FO段的压弯受力微分方程分别为
AF段：
Figure SMS_52
FO段：
Figure SMS_53
边界条件和连续条件
Figure SMS_54
物理方程为
Figure SMS_55
竖管AF段、FO段的微分方程的解为
AF段：
Figure SMS_56
FO段：
Figure SMS_57
式中
Figure SMS_58
由此可解得
Figure SMS_59
；
公式二：
由力的平衡条件，得
Figure SMS_60
公式三：
Figure SMS_61
如竖管FA段、FO段的长度较长时，需验算稳定性；
公式一、公式二和公式三中的各符号定义为：
Figure SMS_62
——分别为竖管AO段、AF段、FO段长度和斜撑D端处至固定支架的F处长度，近似计算时
Figure SMS_63
，
Figure SMS_64
；
Figure SMS_65
——以竖管6处O开始至A处的竖向坐标和单根竖管变形曲线方程，
Figure SMS_66
；
Figure SMS_67
——分别为单根竖管变形曲线的系数，
Figure SMS_68
；
Figure SMS_69
——在xoy平面内单根竖管空心钢管截面考虑插销孔削弱后的刚度，
Figure SMS_70
；
Figure SMS_71
——滑动支架52、固定支架53的抗拉压线刚度，
Figure SMS_72
；
Figure SMS_73
——分别为单根竖管A处、F处的水平位移，
Figure SMS_74
；
Figure SMS_75
——分别为单根竖管A处所受的水平力、单根竖管F处所受的水平力、单根竖管O处所受的竖向力和水平力，
Figure SMS_76
；
Figure SMS_77
——分别为在工作平台4上安装、拆除抱箍11时，最不利的条件下单根竖管于斜撑D端处的所受到力矩和竖向力，
Figure SMS_78
；
Figure SMS_79
——单根竖管O处的固结弯矩，
Figure SMS_80
；
Figure SMS_81
——在xoy平面内单根竖管空心钢管截面考虑插销孔削弱后的容许弯矩，
Figure SMS_82
；
Figure SMS_83
——在xoy平面内单根竖管空心钢管截面考虑插销孔削弱后的容许剪力，
Figure SMS_84
。
本发明涉及的桥梁墩柱移动作业平台的施工方法，主要包括如下步骤：
步骤一、拟定工作平台的结构尺寸
Figure SMS_85
根据墩柱的高度、工作荷载以及工作内容拟定工作平台的结构尺寸、布置形式和选择材料；
Figure SMS_86
由公式一、公式二、公式三计算复核并设计工作平台的结构尺寸、布置形式和工程材料选择；
③编制施工组织设计文件，组织施工；
步骤二、竖管6、支承支架51、滑动支架52、固定支架53和工作平台4制作以及围笼3和卷扬机7的购置
Figure SMS_87
按设计图纸制作竖管6、支承支架51、滑动支架52和固定支架53的固定部件，以及工作平台部件；
②购置外购设备中的围笼3和卷扬机7；
③浇筑混凝土基础2，并预埋锚固螺栓31；
④检测各种部件和外购设备的质量，符合设计要求；
步骤三、安装工作平台和卷扬机
Figure SMS_88
在围笼3的立柱34顶部最高处A和底部最低处O用螺栓锚固支承支架51以及C处、F处分别用螺栓锚固滑动支架52、固定支架53：
②安装两个定滑轮72和一个换向轮73，完成钢丝绳71的连接；
③竖管6下端嵌入混凝土基础2内3cm～5cm，竖管6安装固定在支承支架51内，并检查竖直度符合设计要求；
④在墩柱1的四周地面拼装焊接工作平台4的纵梁41、横梁42、吊环47、平台钢板44和平台护栏45，靠近竖管6一侧的纵梁B端经焊接的竖管套48套装在竖管上；
⑤连接钢丝绳71至吊环47，启动卷扬机7将工作平台4的纵梁B端提升至滑动支架52的C处顶部高度，将斜撑43的上端与纵梁B * 端用螺栓固定、斜撑43的D端经焊接的竖管套套装在竖管上；
⑥在滑动支架52的滑动座521上安装两个夹片512、垫块522后用螺栓513夹紧固定竖管6，在固定支架53的固定座531上安装两个夹片512后用螺栓513夹紧固定竖管6；
Figure SMS_89
此时工作平台4已处于安装、拆除抱箍11的位置，操作人员在工作平台4上进行抱箍11的安装或拆除，停止卷扬机7运行；
步骤四、安装和拆除抱箍作业
Figure SMS_90
在工作平台4上将抱箍11安装在预定位置；
②安装盖梁支架；
③盖梁模板、钢筋、混凝土浇筑，混凝土强度达到设计要求后张拉预应力，盖梁施工完成后和拆除盖梁模板以及盖梁支架，拆除抱箍11；
步骤五、墩柱表面缺陷修复或装饰等作业
Figure SMS_91
启动卷扬机7提升工作平台1cm～2cm,拆除滑动支架52和固定支架53；
②下降工作平台4至需要进行墩柱表面缺陷修复或装饰的作业位置；
③在纵梁B端和斜撑D端临近的竖管上插销孔内插入插销以固定工作平台，停止卷扬机运行；
④在工作平台4上进行墩柱表面缺陷修复或涂喷装饰颜料的作业；
⑤以此类推直至墩柱表面缺陷修复或涂喷装饰颜料的作业完成；
步骤六、拆除工作平台4和移动装置而继续进行下一排墩柱1和盖梁的相关作业；
按照安装工作平台4和移动装置的反顺序拆除；
②将工作平台4和移动装置转运至下一排墩柱，并按照步骤三～步骤六继续作业，直至完成所有墩柱和盖梁的相关作业。
本发明所述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外还应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种桥梁墩柱移动作业平台，包括已施工完成的一排多根墩柱（1）、一排多根墩柱之间地基上浇筑的混凝土基础（2）和搭设的围笼（3），该围笼的底部经锚固螺栓（31）与混凝土基础（2）连接牢固，其特征在于所述的围笼（3）侧面设有靠近墩柱（1）的立柱（34），该立柱的顶部最高处A和底部最低处O分别设有支承支架（51），且支承支架内安装通长的竖管（6）；所述的竖管上设有经移动装置驱动形成上下移动式连接的工作平台（4），该工作平台包括多根纵梁（41）、多根横梁（42）、多根斜撑（43）和多个吊环（47）；所述的多根纵梁（41）和多根横梁（42）相互焊接形成平台骨架，多根纵梁（41）靠近竖管（6）一侧的B端经多个竖管套（48）上下移动在竖管（6）上，多根斜撑（43）上端与远离竖管（6）另一侧的B * 端锚固，多根斜撑（43）下端为靠近竖管（6）的D端，也经多个竖管套（48）上下移动在竖管（6）上；所述的工作平台（4）中心预留有与墩柱（1）截面形状相同并供墩柱穿过的平台孔（46）；所述的工作平台（4）经移动装置驱动而沿着墩柱（1）作上下移动或经竖管（6）上的多个插销孔（61）内插入插销固定在墩柱（1）的不同高度进行施工作业；所述的立柱（34）与竖管（6）之间安装滑动支架（52）和固定支架（53），该滑动支架（52）与立柱（34）之间形成C处锚固，固定支架（53）与立柱（34）之间形成F处锚固，并由该滑动支架（52）和固定支架（53）共同配合工作平台（4）而安装、拆除墩柱（1）上的抱箍（11）。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁墩柱移动作业平台，其特征在于所述的工作平台（4）在竖管最低处O与最高处A之间移动，该竖管最低处O由混凝土基础（2）和支承支架（51）弹性固定连接，最高处A由支承支架弹性连接，受力分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；工作平台（4）的纵梁B端和斜撑D端分别经竖管套（48）上下移动在竖管（6）上，纵梁B端和斜撑D端的竖管套底部分别由滑动支架（52）的C处、固定支架（53）的F处支承；考虑到围笼（3）和竖管（6）受力均衡起见，纵梁B端通过滑动支架的C处传递给围笼受力，斜撑D端通过固定支架的F处传递给围笼和竖管共同受力；同时由于斜撑D端与固定支架的F处间距h 3 较小，为了简化计算，将斜撑D端处的受力
Figure DEST_PATH_IMAGE003
移到固定支架的F处上，则固定支架（54）的F处受力为
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；将竖管（6）作为支承在弹性支承A、F、O上的压弯连续梁，其中支承A、支承F处为单一的弹性拉压支承、支承O为弹性固结支承，根据弹性理论和力的平衡原理，得到如下受力计算公式：
公式一：
在工作平台（4）上安装、拆除抱箍（11）时竖管受力最大，计算最不利的条件下得到单根竖管受力
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，竖管AF段、FO段的压弯受力微分方程分别为
AF段：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
FO段：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
边界条件和连续条件
Figure DEST_PATH_IMAGE009
物理方程为
Figure DEST_PATH_IMAGE010
竖管AF段、FO段的微分方程的解为
AF段：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
FO段：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
式中
Figure DEST_PATH_IMAGE014
由此可解得
Figure DEST_PATH_IMAGE015
；
公式二：
由力的平衡条件，得
Figure DEST_PATH_IMAGE016
公式三：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
如竖管FA段、FO段的长度较长时，需验算稳定性；
公式一、公式二和公式三中的各符号定义为：
Figure DEST_PATH_IMAGE018
——分别为竖管AO段、AF段、FO段长度和斜撑D端处至固定支架的F处长度，近似计算时
Figure DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
；
Figure DEST_PATH_IMAGE021
——以竖管（6）处O开始至A处的竖向坐标和单根竖管变形曲线方程，
Figure 459377DEST_PATH_IMAGE020
；
Figure DEST_PATH_IMAGE022
——分别为单根竖管变形曲线的系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
；
Figure DEST_PATH_IMAGE024
——在xoy平面内单根竖管空心钢管截面考虑插销孔削弱后的刚度，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
；
Figure DEST_PATH_IMAGE026
——滑动支架（52）、固定支架（53）的抗拉压线刚度，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
；
Figure DEST_PATH_IMAGE028
——分别为单根竖管A处、F处的水平位移，
Figure 78315DEST_PATH_IMAGE020
；
Figure DEST_PATH_IMAGE029
——分别为单根竖管A处所受的水平力、单根竖管F处所受的水平力、单根竖管O处所受的竖向力和水平力，
Figure DEST_PATH_IMAGE030
；
Figure DEST_PATH_IMAGE031
——分别为在工作平台（4）上安装、拆除抱箍（11）时，最不利的条件下单根竖管于斜撑D端处的所受到力矩和竖向力，
Figure DEST_PATH_IMAGE032
；
Figure DEST_PATH_IMAGE033
——单根竖管O处的固结弯矩，
Figure 733419DEST_PATH_IMAGE027
；
Figure DEST_PATH_IMAGE034
——在xoy平面内单根竖管空心钢管截面考虑插销孔削弱后的容许弯矩，
Figure 751797DEST_PATH_IMAGE027
；
Figure DEST_PATH_IMAGE035
——在xoy平面内单根竖管空心钢管截面考虑插销孔削弱后的容许剪力，
Figure 221961DEST_PATH_IMAGE027
。
3.根据权利要求1所述的一种桥梁墩柱移动作业平台，其特征在于所述的工作平台（4）为钢质，多根纵梁（41）、多根横梁（42）和多根斜撑（43）均为型钢；所述的多根纵梁（41）和多根横梁（42）相互焊接形成“田”字形的平台骨架，该平台骨架上经焊接或螺栓锚固覆盖有平台钢板（44）；所述的平台孔（46）预留在平台钢板（44）的中心，该平台孔（46）的截面尺寸比墩柱（1）的外缘截面尺寸大1cm～2cm；所述的竖管套（48）长度为竖管（6）外径的2～3倍、内径比竖管的外径大2mm～3mm，并沿竖管（6）作竖向上下移动；所述的工作平台（4）四周设有由多根钢质管纵横焊接环绕的平台护栏（45）；所述的工作平台（4）顶面设有焊接在多根横梁（42）上的多个吊环（47），每个吊环均为圆钢筋制成，多个吊环（47）的位置中心与工作平台（4）的重心重合，且移动装置驱动工作平台（4）沿着墩柱（1）作上下移动，该工作平台（4）的平面呈水平面上下移动而不卡住墩柱（1）外缘表面。
4.根据权利要求1所述的一种桥梁墩柱移动作业平台，其特征在于所述的支承支架（51）为钢质，该支承支架包括支承座（511）、支承座上的两个夹片（512）和连接两个夹片的多个螺栓（513）；所述的支承座（511）经螺栓锚固在立柱（34）顶部的最高处A或立柱底部的最低处O，该竖管（6）在最低处O嵌入混凝土基础（2）中3cm～5cm；所述的两个夹片（512）夹持竖管（6）并经多个螺栓（513）形成夹紧固定，且两个夹片（512）夹紧时的内径与竖管（6）外径相同。
5.根据权利要求1所述的一种桥梁墩柱移动作业平台，其特征在于所述的滑动支架（52）为钢质，该滑动支架包括滑动座（521）、滑动座上的两个夹片（512）和连接两个夹片的多个螺栓（513）；所述的滑动座（521）经螺栓锚固在立柱（34）的C处，该C处的位置视安装、拆除抱箍或墩柱表面缺陷修复和装饰操作方便而定；所述的两个夹片（512）内夹持竖管（6）并经多个螺栓（513）形成夹紧固定，该两个夹片（512）内加入垫块（522）而与竖管（6）外径保留2mm～3mm空隙。
6.根据权利要求1所述的一种桥梁墩柱移动作业平台，其特征在于所述的固定支架（53）为钢质，该固定支架包括固定座（531）、固定座上的两个夹片（512）和连接两个夹片的多个螺栓（513）；所述的固定座（531）经螺栓锚固在立柱（34）的F处，该F处至C处的长度等于工作平台（4）的纵梁B端至斜撑D端的长度；所述的两个夹片（512）内夹持竖管（6）并经多个螺栓（513）形成夹紧固定。
7.根据权利要求1所述的一种桥梁墩柱移动作业平台，其特征在于所述的竖管（6）为空心钢管，该竖管的壁厚由计算确定，多根竖管（6）的横向从上而下成对开设插销孔（61），每对插销孔的间距等于BD或CF的长度，插销孔（61）的开孔对数视工作平台（4）在墩柱（1）何处作业需要而定，但相邻两个插销孔（61）之间的距离不小于30cm～50cm。
8.根据权利要求1所述的一种桥梁墩柱移动作业平台，其特征在于所述的移动装置包括卷扬机（7）、钢丝绳（71）、定滑轮（72）和换向轮（73），所述的工作平台（4）配置两个定滑轮（72）和一个换向轮（73），其中一个定滑轮安装在围笼（3）顶部与一排多根墩柱（1）中心的连线处，另一个定滑轮安装在围笼（3）底部与一排多根墩柱（1）中心的连线处，一个换向轮（73）安装在墩柱（1）与竖管（6）之间的一排多根墩柱中心的连线处，并经钢丝绳（71）将工作平台（4）顶面的吊环（47）、两个定滑轮（72）、一个换向轮（73）和卷扬机（7）形成连接，该移动装置的卷扬机（7）驱动钢丝绳（71）而带动工作平台（4）的上下移动。
9.根据权利要求1所述的一种桥梁墩柱移动作业平台，其特征在于所述的围笼（3）为钢质，由多个长方形框架的模块化单元构成，每个模块化单元均由立柱（34）、纵横杆、斜杆、平面网格、竖向安全网和连接件共同组成的稳定结构，且多个模块化单元之间用连接件相互连接固定并安装在一排多根墩柱之间，围笼顶部设置围笼护栏（33）。
10.一种根据权利要求1~9任一项所述的桥梁墩柱移动作业平台的施工方法，其特征在于所述的施工方法包括如下步骤：
步骤一、拟定工作平台的结构尺寸
Figure DEST_PATH_IMAGE037
根据墩柱（1）的高度、工作荷载以及工作内容拟定工作平台的结构尺寸、布置形式和选择材料；
Figure DEST_PATH_IMAGE039
由公式一、公式二、公式三计算复核并设计工作平台的结构尺寸、布置形式和工程材料选择；
③编制施工组织设计文件，组织施工；
步骤二、竖管、支承支架、滑动支架、固定支架和工作平台制作以及围笼和卷扬机的购置
Figure 60736DEST_PATH_IMAGE037
按设计图纸制作竖管（6）、支承支架（51）、滑动支架（52）和固定支架（53）的固定部件，以及工作平台部件；
②购置外购设备中的围笼（3）和卷扬机（7）；
③浇筑混凝土基础（2），并预埋锚固螺栓（31）；
④检测各种部件和外购设备的质量，符合设计要求；
步骤三、安装工作平台和卷扬机
Figure 265452DEST_PATH_IMAGE037
在围笼（3）的立柱（34）顶部最高处A和底部最低处O用螺栓锚固支承支架（51）以及C处、F处分别用螺栓锚固滑动支架（52）、固定支架（53）：
②安装两个定滑轮（72）和一个换向轮（73），完成钢丝绳（71）的连接；
③竖管（6）下端嵌入混凝土基础内3cm～5cm，竖管安装固定在支承支架（51）内，并检查竖直度符合设计要求；
④在墩柱（1）的四周地面拼装焊接工作平台（4）的纵梁（41）、横梁（42）、吊环（47）、平台钢板（44）和平台护栏（45），靠近竖管（6）一侧的纵梁B端经焊接的竖管套（48）套装在竖管（6）上；
⑤连接钢丝绳（71）至吊环（47），启动卷扬机（7）将工作平台（4）的纵梁B端提升至滑动支架（52）的C处顶部高度，将斜撑（43）的上端与纵梁B * 端用螺栓固定、斜撑（43）的D端经焊接的竖管套（48）套装在竖管（6）上；
⑥在滑动支架（52）的滑动座（521）上安装两个夹片（512）、垫块（522）后用螺栓（513）夹紧固定竖管（6），在固定支架（53）的固定座（531）上安装两个夹片（512）后用螺栓（513）夹紧固定竖管（6）；
Figure DEST_PATH_IMAGE041
此时工作平台（4）已处于安装、拆除抱箍（11）的位置，操作人员在工作平台上进行抱箍的安装或拆除，停止卷扬机（7）运行；
步骤四、安装和拆除抱箍作业
Figure 821942DEST_PATH_IMAGE037
在工作平台（4）上将抱箍（11）安装在预定位置；
②安装盖梁支架；
③盖梁模板、钢筋、混凝土浇筑，混凝土强度达到设计要求后张拉预应力，盖梁施工完成后和拆除盖梁模板以及盖梁支架，拆除抱箍；
步骤五、墩柱表面缺陷修复或装饰等作业
Figure 677771DEST_PATH_IMAGE037
启动卷扬机（7）提升工作平台1cm～2cm,拆除滑动支架（52）和固定支架（53）；
②下降工作平台（4）至需要进行墩柱表面缺陷修复或装饰的作业位置；
③在纵梁B端和斜撑D端临近的竖管（6）上插销孔（61）内插入插销以固定工作平台，停止卷扬机运行；
④在工作平台（4）上进行墩柱表面缺陷修复或涂喷装饰颜料的作业；
⑤以此类推直至墩柱表面缺陷修复或涂喷装饰颜料的作业完成；
步骤六、拆除工作平台和移动装置而继续进行下一排墩柱和盖梁的相关作业；
Figure 343239DEST_PATH_IMAGE037
按照安装工作平台（4）和移动装置的反顺序拆除；
②将工作平台（4）和移动装置转运至下一排墩柱，并按照步骤三～步骤六继续作业，直至完成所有墩柱和盖梁的相关作业。
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