CN117230701B - 超重荷载弧形v墩桥梁扇形支架及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架及施工方法，包括V墩承台处预埋用于支撑系梁的剪力键支座与锚拉板，系梁锚拉板位于剪力键上端，系梁另一侧支点处位置桩基础+钢筋砼横梁；剪力键支座与钢筋砼横梁顶面设置卸落块，卸落块上安装系梁，系梁一端与锚拉板通过预埋螺栓连接，将支架水平荷载通过系梁传递至承台，形成自平衡的结构体系；主梁加工成与V墩截面曲率半径相同的弧形截面形式，系梁两端设置连接节点板；系梁另一端通过撑杆与主梁分散连接，形成扇形支撑，在主梁顶面安装横向分配梁，即完成支架搭设。本发明通过在墩身承台预留剪力键支座与锚拉板的槽口，优化支架设计，减少结构构件，减少了施工强度，节省了施工时间，提高效率。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁非常规墩柱支架施工技术领域，具体涉及一种超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架及施工方法。
背景技术
铁路桥梁大跨径V型墩连续梁其V型墩结构有效减小了主跨的计算跨径，较常规连续梁结构具有跨越能力强，造型美观等特点。施工时从承台上开始顺桥向以斜腿形式由两侧自下而上浇筑V型墩，在墩柱底板与两侧V型墩上搭设支架浇筑零号块箱梁，自上至下形成一个倒梯形的V型墩预应力钢筋混凝土梁桥结构。与常规的直立式桥墩相比，V型墩具有重量轻、稳定性好、造型美观、有效减少主梁计算跨径，增加跨越能力等特点，且能更好地美化、协调周边地理环境。桥梁V型墩与下部承台通过支座连接传递竖向荷载，弧形截面V墩的结构尺寸大、形式复杂，施工过程中支架结构受力复杂，竖向荷载大且存在巨大的水平推力，采用常规钢管柱膺架法或盘扣式钢管支架法施工时，支架体系无法承受水平荷载，容易使V型墩混凝土结构产生裂缝等质量缺陷，不能满足施工质量和安全要求，严重的将会影响使用寿命和结构安全。常规支架布置形式水平承载能力不足，支架用钢量大、工期长，经济效益和社会效益欠佳。
发明内容
本发明提出的一种超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架，以解决上述背景技术中提出的问题，不仅能够适用于非常规的造型、美观要求高的弧形截面V墩结构受力复杂的施工条件，而且减少了工作量，提高了施工效率。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架，包括V墩承台， V墩承台预埋用于支承系梁的剪力键支座和系梁锚拉板，系梁锚拉板位于剪力键支座上端；
系梁锚拉板对应位置浇筑支架基础桩基+钢筋砼横梁用于支承系梁，传递竖向荷载；
剪力键支座与钢筋砼横梁顶面安装有卸落块，卸落块上支承有系梁，系梁与系梁锚拉板连接，系梁上连接有主梁，系梁与主梁之间设有撑杆系。
进一步地，所述撑杆系具有以下结构：
第一撑杆、第二撑杆、第三撑杆分别与系梁、主梁围合形成类似三角形结构，该类似三角形结构的三个端点分别是系梁、钢筋砼横梁支承端处的节点、主梁上分布的3个撑杆连接点、系梁与主梁的连接点，在该类似三角形结构中点位置设置有拉杆连接系。
另一方面，本发明还公开一种超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架施工方法，其包括以下步骤，
S1:V墩承台预埋用于支承系梁的剪力键支座和系梁锚拉板，系梁锚拉板位于剪力键支座上端；
S2:系梁锚拉板对应位置浇筑支架基础桩基+钢筋砼横梁用于支承系梁，传递竖向荷载；
S3:剪力键支座与钢筋砼横梁顶面安装多个卸落块；
S4:在卸落块顶面安装系梁，系梁一端与系梁锚拉板通过预埋螺栓连接；
S5:安装主梁；
S6:安装用于连接主梁和系梁的撑杆系，主梁与系梁的交点通过销轴铰接；
S7:安装撑杆之间的拉杆；
S8:在主梁顶面安装横向分配梁，即完成支架搭设。
进一步地，所述系梁支承在剪力键支座与钢筋砼横梁的卸落块顶面与系梁锚拉板通过预埋螺栓固结。
进一步地，承台浇筑前分别预留用于承载剪力键支座与系梁锚拉板的槽口一和槽口二；
槽口一预埋爬锥锚固拉杆，槽口二处预埋φ32mm精轧螺纹钢；
槽口一与槽口二处分别通过爬锥锚固拉杆、精扎螺纹钢螺栓安装剪力键支座和系梁锚拉板。
进一步地，V墩承台浇筑前，需对槽口一与槽口二处进行钢筋加强，保证剪力键支座底座端与V墩承台槽口一端、系梁锚拉板底座端与V墩承台槽口二端混凝土紧密贴合。
进一步地，卸落块的布置位置与系梁锚拉板位于同一竖直平面内，所有卸落块顶面确保在同一水平面。
进一步地，系梁采用双拼HN500*200H型钢，横桥向布置6道，长度为13m，系梁与系梁锚拉板通过预留螺栓进行连接，系梁两端支承位置设置连接节点，节点与系梁在工厂加工焊接。
进一步地，主梁采用双拼HN600*200H型钢，同系梁横桥向布置6道，长度为17.5m，构造采用同V墩弧形断面截面曲率半径相同的形式，主梁设置4个连接节点，节点与系梁在工厂加工焊接，主梁一端与系梁锚拉板端节点销接连接。
进一步地，撑杆采用Φ325*12mm钢管，钢管两端的柱头在工厂加工焊接，第一撑杆，第二撑杆，第三撑杆一端与系梁在钢筋砼横梁节点连接，另一端与主梁连接，撑杆成扇形安装。
进一步地，拉杆采用φ32mm精轧螺纹钢，拉杆接长时采用螺纹套筒机械连接，顺桥向不同型号撑杆之间在撑杆中点设置连接节点，横桥向撑杆之间在同一型号撑杆两端和中点设置横向连接，竖向采用八字形连接。
进一步地，主梁顶面安装横向分配梁，横向分配梁为2C10双槽钢截面夹方木作为底模次楞分配梁，分配梁间距19.6cm一道，每道长度为7.5m，横向分配梁从下到上密贴排布，即完成支架搭设。
由上述技术方案可知，本发明的超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架包括V墩承台处预埋用于支撑系梁的剪力键支座与锚拉板，系梁锚拉板位于剪力键上端，系梁另一侧支点处位置桩基础+钢筋砼横梁；剪力键支座与钢筋砼横梁顶面设置卸落块，卸落块上安装系梁，系梁一端与锚拉板通过预埋螺栓连接，将支架水平荷载通过系梁传递至承台，两侧支架形成自平衡的结构体系；主梁加工成与V墩截面曲率半径相同的弧形截面形式，系梁两端设置连接节点板，主梁靠近承台端与系梁通过销轴铰接；系梁另一端通过撑杆与主梁分散连接，形成扇形支撑，支架各连接节点通过销轴铰接；在主梁顶面安装横向分配梁，即完成支架搭设。
本发明的超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架具有以下有益效果：
本发明适用于非常规的弧形等异型截面V墩施工，通过在墩身承台设置剪力键支座与系梁锚拉板，系梁锚拉板对应位置浇筑支架基础桩基+钢筋砼横梁，以剪力键支座、系梁锚拉板、钢筋砼横梁作为受力点进行支架搭设，具有施工便捷、施工周期短的优点。撑杆系可通过中间段组成可调节段，进行支架线形调节，支架撑杆、系梁、主梁通过节点板铰接连接，形成类似空间三角桁架结构体系，支架结构受力简单明确、稳定性好、整体牢固稳定。通过在墩身承台预留剪力键支座与锚拉板的槽口，优化支架设计，减少结构构件，支架竖向荷载通过系梁，分配至其两端的支承点，传递至承台和另一侧的桩基结构，大幅降低支架基础处理措施费用和施工强度，节省工期，提高施工效率。
附图说明
图1为本发明的总体布置图结构示意图；
图2为本发明的横断面布置图；
图3为本发明系梁锚拉板示意图；
图4为本发明撑杆加工示意图；
图中：1-承台、11-剪力键支座、12-系梁锚拉板、2-钢筋砼横梁、3-卸落块、4-系梁、5-主梁、6-撑杆系、61-第一撑杆、62-第二撑杆、63-第三撑杆、7-拉杆连接系、8-横向分配梁。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本实施例所述的超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架，包括V墩承台1，承台1预埋有剪力键支座11、系梁锚拉板12，剪力键支座11与系梁锚拉板顺桥向对应位置支架基础桩基+钢筋砼横梁2，剪力键支座11与钢筋砼横梁2顶面安装有卸落块3，卸落块3上支承有系梁4，系梁4与系梁锚拉板12连接，系梁4上连接有主梁5，系梁4与主梁5之间设有撑杆系6。其中撑杆系6具有以下结构：第一撑杆61、第二撑杆62、第三撑杆63分别与系梁、主梁围合形成类似三角形结构，该三角形的三个端点分别是系梁4钢筋砼横梁支承端处的节点、主梁5上分布的3个撑杆连接点、系梁4与主梁5的连接点，在该三角形结构中点位置设置有连接系7。
请参阅图1-4，本实施例所述的超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架的施工方法步骤具体如下：
S1:V墩承台1浇筑前，需在V墩承台1提前预留槽口一与槽口二，槽口一与槽口二需施工准确，槽口一预埋爬锥锚固拉杆，槽口二处预埋φ32mm精轧螺纹钢。V墩承台浇筑前，需对槽口一与槽口二处进行钢筋加强，尤其保证剪力键支座底座端与V墩承台1槽口一端、系梁锚拉板底座端与V墩承台1槽口二端混凝土紧密贴合。槽口一与槽口二处分别通过爬锥锚固拉杆、精扎螺纹钢螺栓安装剪力键支座和系梁锚拉板。
S2:系梁锚拉板对应位置浇筑直径1m、长50m支架基础桩基和8m×1.2m×1m钢筋砼横梁。
S3:在剪力键支座与钢筋砼横梁顶面放置卸落块3，卸落块3的布置位置与系梁锚拉板12位于同一竖直平面内，所有卸落块顶面确保在同一水平面。
S4：在卸落块顶面支承系梁4，系梁4采用双拼HN500*200H型钢，横桥向布置6道，长度为13m,系梁4与系梁锚拉板通过预留螺栓进行连接，系梁两端支承位置设置连接节点，节点与系梁在工厂加工焊接，连接焊缝质量等级达到一级焊缝标准，不低于二级焊缝质量要求。
S5：安装主梁，主梁采用双拼HN600*200H型钢，同系梁横桥向布置6道，长度为17.5m，构造采用同V墩弧形断面截面曲率半径相同的形式，主梁设置4个连接节点，节点与系梁在工厂加工焊接，连接焊缝质量等级达到一级焊缝标准，不低于二级焊缝质量要求。主梁一端与系梁锚拉板端节点销接连接。
S6:安装主梁与系梁间的撑杆系，撑杆采用Φ325*12mm钢管，钢管两端的柱头在工厂加工焊接，如图1所示，第一撑杆61，第二撑杆62，第三撑杆63一端与系梁在钢筋砼横梁节点连接，另一端与主梁连接，撑杆成扇形安装。
S7：进行撑杆间的拉杆安装。拉杆采用φ32mm精轧螺纹钢，拉杆接长时采用螺纹套筒机械连接，顺桥向不同型号撑杆之间在撑杆中点设置连接节点，横桥向撑杆之间在同一型号撑杆两端和中点设置横向连接，竖向采用八字形连接，使撑杆系6的结构更加稳定。
S8：主梁顶面安装横向分配梁8，横向分配梁8为2C10双槽钢截面夹方木作为底模次楞分配梁，分配梁间距19.6cm一道，每道长度为7.5m，横向分配梁从下到上密贴排布，即完成支架搭设。
请继续参阅图3，剪力键支座槽口一和系梁锚拉板槽口二位置预埋爬锥锚固拉杆和φ32mm精轧螺纹钢，爬锥、锚拉板下面设置三层局部φ12加强钢筋网，网格尺寸@80×80mm，60mm层距。系梁锚拉板上钻孔直径均为36mm。系梁安装时，通过锚拉板上预埋的锚固螺栓进行连接。
请继续参阅图4，撑杆为三段式，钢管两端柱头在工厂加工焊接，钢管连接端加工成法兰形式，中间段两端加工成法兰形式，现场进行拼接，通过螺栓进行连接。采用三段式撑杆，可通过更换中间段来适应不同的施工工况。
总的来说，本发明实施例通过V墩承台处预埋用于支撑系梁的剪力键支座与锚拉板，系梁锚拉板位于剪力键上端，系梁另一侧支点处位置桩基础+钢筋砼横梁；剪力键支座与钢筋砼横梁顶面设置卸落块，卸落块上安装系梁，系梁一端与锚拉板通过预埋螺栓连接，将支架水平荷载通过系梁传递至承台，两侧支架形成自平衡的结构体系；主梁加工成与V墩截面曲率半径相同的弧形截面形式，系梁两端设置连接节点板，主梁靠近承台端与系梁通过销轴铰接；系梁另一端通过撑杆与主梁分散连接，形成扇形支撑，支架各连接节点通过销轴铰接；在主梁顶面安装横向分配梁，即完成支架搭设。本发明可以根据V墩截面形式加工主梁，通过在承台预埋剪力键支座与系梁锚拉板，用于支承系梁一端竖向和水平荷载，系梁另一支点设置桩基+钢筋砼横梁作为竖向荷载的支承点，系梁与弧形主梁连接撑杆采用三段式，中间段与两端采用法兰连接，中间段可进行调节更换，便于适应不同截面形式，主要适用于弧形等异形截面高墩施工。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (11)
1.一种超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架，包括V墩承台（1），其特征在于，V墩承台（1）预埋用于支承系梁（4）的剪力键支座（11）和系梁锚拉板（12），系梁锚拉板（12）位于剪力键支座（11）上端；
系梁锚拉板（12）对应位置浇筑支架基础桩基+钢筋砼横梁（2）用于支承系梁（4），传递竖向荷载；
剪力键支座（11）与钢筋砼横梁（2）顶面安装有卸落块（3），卸落块（3）上支承有系梁（4），系梁（4）与系梁锚拉板（12）连接，系梁（4）上连接有主梁（5），系梁（4）与主梁（5）之间设有撑杆系（6）；所述主梁同系梁横桥向布置，构造采用同V墩弧形断面截面曲率半径相同的形式；
所述撑杆系（6）具有以下结构：
第一撑杆（61）、第二撑杆（62）、第三撑杆（63）分别与系梁（4）、主梁（5）围合形成类似三角形结构，该类似三角形结构的三个端点分别是系梁（4）、钢筋砼横梁（2）支承端处的节点、主梁（5）上分布的3个撑杆连接点、系梁（4）与主梁（5）的连接点，在该类似三角形结构中点位置设置有拉杆连接系（7）；
具体的说，第一撑杆（61）、第二撑杆（62）、第三撑杆（63）分别采用Φ325*12mm钢管，钢管两端的柱头在工厂加工焊接，第一撑杆（61），第二撑杆（62），第三撑杆（63）一端与系梁在钢筋砼横梁节点连接，另一端与主梁连接，撑杆成扇形安装；
其中，拉杆连接系（7）的拉杆采用精轧螺纹钢，拉杆接长时采用螺纹套筒机械连接，顺桥向不同型号撑杆之间在撑杆中点设置连接节点，横桥向撑杆之间在同一型号撑杆两端和中点设置横向连接，竖向采用八字形连接，使撑杆系（6）的结构更加稳定。
2.一种超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架施工方法，其特征在于：采用权利要求1所述的一种超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架，实现以下步骤，
S1:V墩承台（1）预埋用于支承系梁（4）的剪力键支座（11）和系梁锚拉板（12），系梁锚拉板（12）位于剪力键支座（11）上端；
S2:系梁锚拉板（12）对应位置浇筑支架基础桩基+钢筋砼横梁（2）用于支承系梁，传递竖向荷载；
S3:剪力键支座（11）与钢筋砼横梁（2）顶面安装多个卸落块（3）；
S4:在卸落块（3）顶面安装系梁（4），系梁（4）一端与系梁锚拉板（12）通过预埋螺栓连接；
S5:安装主梁（5）；
S6:安装用于连接主梁（5）和系梁（4）的撑杆系（6），主梁（5）与系梁（4）的交点通过销轴铰接；
S7:安装撑杆之间的拉杆；
S8:在主梁顶面安装横向分配梁，即完成支架搭设。
3.根据权利要求2所述的超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架施工方法，其特征在于：所述系梁（4）支承在剪力键支座（11）与钢筋砼横梁（2）的卸落块（3）顶面与系梁锚拉板（12）通过预埋螺栓固结。
4.根据权利要求2所述的超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架施工方法，其特征在于：承台浇筑前分别预留用于承载剪力键支座（11）与系梁锚拉板（12）的槽口一和槽口二；
槽口一预埋爬锥锚固拉杆，槽口二处预埋φ32mm精轧螺纹钢；
槽口一与槽口二处分别通过爬锥锚固拉杆、精扎螺纹钢螺栓安装剪力键支座和系梁锚拉板。
5.根据权利要求4所述的超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架施工方法，其特征在于：V墩承台浇筑前，需对槽口一与槽口二处进行钢筋加强，保证剪力键支座底座端与V墩承台槽口一端、系梁锚拉板底座端与V墩承台槽口二端混凝土紧密贴合。
6.根据权利要求2所述的超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架施工方法，其特征在于：卸落块（3）的布置位置与系梁锚拉板（12）位于同一竖直平面内，所有卸落块（3）顶面确保在同一水平面。
7.根据权利要求2所述的超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架施工方法，其特征在于：系梁（4）采用双拼HN500*200H型钢，横桥向布置6道，长度为13m，系梁（4）与系梁锚拉板通过预留螺栓进行连接，系梁两端支承位置设置连接节点，节点与系梁在工厂加工焊接。
8.根据权利要求2所述的超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架施工方法，其特征在于：
主梁（5）采用双拼HN600*200H型钢，同系梁（4）横桥向布置6道，长度为17.5m，构造采用同V墩弧形断面截面曲率半径相同的形式，主梁设置4个连接节点，节点与系梁（4）在工厂加工焊接，主梁（5）一端与系梁锚拉板（12）端节点销接连接。
9.根据权利要求2所述的超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架施工方法，其特征在于：
撑杆采用Φ325*12mm钢管，钢管两端的柱头在工厂加工焊接，第一撑杆（61），第二撑杆（62），第三撑杆（63）一端与系梁在钢筋砼横梁节点连接，另一端与主梁连接，撑杆成扇形安装。
10.根据权利要求2所述的超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架施工方法，其特征在于：拉杆采用φ32mm精轧螺纹钢，拉杆接长时采用螺纹套筒机械连接，顺桥向不同型号撑杆之间在撑杆中点设置连接节点，横桥向撑杆之间在同一型号撑杆两端和中点设置横向连接，竖向采用八字形连接。
11.根据权利要求2所述的超重荷载弧形V墩桥梁扇形支架施工方法，其特征在于：主梁顶面安装横向分配梁（8），横向分配梁（8）为2C10双槽钢截面夹方木作为底模次楞分配梁，分配梁间距19.6cm一道，每道长度为7.5m，横向分配梁从下到上密贴排布，即完成支架搭设。
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