CN201901847U - 一种千斤顶加载三角桁架挂篮 - Google Patents

一种千斤顶加载三角桁架挂篮 Download PDF

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张剑宁
熊朝家
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Abstract

本实用新型公开了一种千斤顶加载三角桁架挂篮,其中挂蓝上部采用三角桁架的结构型式,其特征在于:其中挂蓝装置由三角桁架、前上横梁、底板纵梁、前下横梁、后下横梁、吊带、内滑梁、外滑梁以及后锚等所构成。本实用新型具有(1)节约大量人力、物力,加载可在地面或承台上操作,安全环保、缩短工期;(2)操作简便,加载数据准确,可对挂篮各重要节点、杆件及整体桁架结构直观验证其安全可靠性;(3)加载所用主要材料、设备可再利用;(4)方便操作,以检验挂篮的承载能力和安全可靠性,保障施工顺利进行等优点。

Description

一种千斤顶加载三角桁架挂篮
技术领域
[0001] 本实用新型涉及建筑应用领域,具体涉及一种千斤顶加载三角桁架挂篮。 背景技术
[0002] 挂篮是悬臂施工中的主要设备,按结构形式可分为桁架式(包括平弦无平衡重式、 菱形、三角形、弓弦式等)、斜拉式(包括三角斜拉式和预应力斜拉式)、型钢式及混合式4种。 所谓挂篮施工,是指浇筑较大跨径的悬臂梁桥时,采用吊篮施工方法,它不需要架设支架和 不使用大型吊机。挂篮施工较其他方法,具有结构轻拼制简单方便无压重等优点。
[0003] 在国内,大跨度桥梁采用挂篮悬浇成型施工工艺已比较普遍,作为桥梁施工的主 要承重结构,挂篮的安全性至关重要。在悬浇结构施工前须对挂篮进行荷载试验,以检验挂 篮的承载能力和安全性能,同时消除非弹性变形并获得弹性变形规律,为挂蓝施工提供参 考数据。
实用新型内容
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是如何提供一种施工安全的千斤顶三角桁架挂 篮,保障施工顺利进行。
[0005] 本实用新型所提出的技术问题是这样解决的:构造一种千斤顶加载三角桁架挂 篮,其中挂蓝上部采用三角桁架的结构型式,其特征在于:其中挂蓝装置由三角桁架、前上 横梁、底板纵梁、前下横梁、后下横梁、吊带、内滑梁、外滑梁以及后锚等所构成,其中三角桁 架由主纵梁、立柱、斜拉带以及桁架片之间的横向联系杆及斜撑拼接而成,桁架后端锚固在 已浇筑的混凝土上,桁架中部通过立柱下方的钢支点支承,其中内滑梁以及外滑梁的后端 均锚固在已浇筑的混凝土上,底板纵梁的后端也通过后下横梁锚固在已浇筑的混凝土上, 其中底板纵梁、内滑梁、外滑梁的前端与前上横梁、前下横梁之间用吊带连接,并且用三角 桁架的前端支撑;其中采用在三角桁架前端主纵梁上方焊接千斤顶反力临时底座,临时底 座上安装有千斤顶,千斤顶上定位安装传力杆,两片三角桁架上的传力杆用临时拉杆连接 固定的结构进行挂蓝斜拉带与立柱、纵梁之间受力节点的加载试验;其中通过将张拉端型 钢锚固框架固定在地锚上,并安装有穿心式千斤顶以及行程锚具,穿心式千斤顶以及行程 锚具通过预应力钢绞线与安装在反力架中下方的锚具连接,反力架上方两端的锚具用预应 力钢绞线与传力连接分配梁相接的结构进行挂蓝的整体荷载试验。
[0006] 上述设计加工挂蓝整体加载系统步骤中,设计了传力分配梁、反力架、张拉端型钢 锚固框架,布置了千斤顶、锚具和行程锚具,并将这些设备用预应力钢绞线同地锚、三角挂 蓝相连接,顶升千斤顶即达到加载的效果。
[0007] 上述设计加工挂蓝整体加载系统步骤中,反力架将其下方一组钢绞线所传递的荷 载平均分配到了反力架上方的两组钢绞线上,并传递荷载到传力分配梁达到加载的效果。
[0008] 上述设计加工挂蓝整体加载系统步骤中,传力分配梁将加载时预应力钢绞线所传 递的力有效地分配到了在底板上确定的荷载着力点,使加载更能接近于底板所需承受的实际荷载情况。
[0009] 上述设计加工挂蓝整体加载系统步骤中,张拉端型钢锚固框架增设了行程锚具, 使千斤顶和行程锚具共同作用,以满足加载时钢绞线所产生的伸长量要求。
[0010] 上述挂篮斜拉带与立柱、纵梁之间受力节点的加载试验步骤中,在挂蓝斜拉带侧 设计了由临时底座、千斤顶、传力杆等所组成的加载装置,能有效检验节点和斜拉带的受力 安全情况。
[0011] 上述挂篮整体荷载试验步骤中,通过在挂篮主桁架、后锚、支点、前上横梁等部位 布置变形观测点(Hi),测量了挂蓝各部位在逐级加载作用下的位移变化情况。
[0012] 上述挂篮整体荷载试验步骤中,通过对在0#块上对称布置的三角挂蓝进行同步 逐级加载,用布置在0#块中心位置的水准仪有效观测了在挂篮主桁架、后锚、支点、前横梁 等部位的观测点的变形情况,判定挂篮的受力状况能否满足安全及施工变形控制要求。
[0013] 上述挂篮整体荷载试验步骤中,通过对在0#块上对称布置的三角挂蓝进行同步 加载和同步卸载,消除挂蓝的非弹性变形,掌握挂蓝各部位在荷载作用下所产生的弹性变 形情况,为挂蓝悬浇砼施工高程控制提供数据。
[0014] 本实用新型的有益效果为:(1)节约大量人力、物力,加载可在地面或承台上操 作,安全环保、缩短工期。(2)操作简便,加载数据准确,可对挂篮各重要节点、杆件及整体桁 架结构直观验证其安全可靠性。(3)加载所用主要材料、设备可再利用。(4)方便操作,以 检验挂篮的承载能力和安全可靠性,保障施工顺利进行。
附图说明
[0015] 图1是本实用新型所述挂蓝进行荷载试验的施工方法的流程示意图
[0016] 图2是本实用新型所述三角形挂蓝荷载试验立面图
[0017] 图3是三角形挂蓝荷载试验侧面图(对应正立面图中I-I剖面)。
[0018] 图4是本实用新型所述传力分配梁大样图
[0019] 图5是本实用新型所述传力分配梁着力点布置图
[0020] 图6是本实用新型所述反力架设计图
[0021] 图7是本实用新型所述张拉端型钢锚固框架设计图
[0022] 图8是本实用新型所述斜拉带与销节点组合试验设计图
[0023] 图9是本实用新型所述挂篮变形观测点布置图
[0024] 其中,1、三角桁架主纵梁,2、三角桁架立柱,3、三角桁架斜拉带,4、三角桁架横向 联系杆及斜撑,5、前上横梁,6、底板纵梁,7、前下横梁,8、后下横梁,9、吊带,10、内滑梁,11、 外滑梁,12、挂蓝钢支点,13、后锚,14、传力分配梁,14-1、型钢分配梁,14-2、型钢传力支垫, 15、3Φ15· 24钢绞线(张拉力400ΚΝ),16、6Φ15. 24钢绞线(张拉力800ΚΝ),17、反力架,18、 锚具,19、张拉端型钢锚固框架,20、行程锚具,21、200t穿心式千斤顶,22、预埋2 Φ IOOmm圆 钢地锚,23、挂蓝节点,24、临时底座,25、千斤顶,26、2 I 40a型钢传力杆,27、临时拉杆。
具体实施方式
[0025] 下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
[0026] 本方法基本不受地形限制,特别是在高桥墩、山区地理环境中运用,其综合效果更显突出。本方法在这里针对的是三角形挂篮承重结构,其他类型的挂篮荷载试验也可参照 采用。
[0027] 如图2—8所示,本实用新型提供了一种千斤顶加载三角桁架挂篮,其中挂蓝上部 采用三角桁架的结构型式,其中三角桁架由主纵梁1、立柱2、斜拉带3以及桁架片之间的横 向联系杆及斜撑4拼接而成,其中本挂蓝装置还包括前上横梁5、底板纵梁6、前下横梁7、 后下横梁8、吊带9、内滑梁10、外滑梁11、钢支点12以及后锚13,上横梁5固定设置在主 纵梁1上,其中上述三角桁架通过钢支点12支撑,该三角桁架、内滑梁10以及外滑梁11的 后端锚固在已浇筑的混凝土上,底板纵梁6的后端也通过后下横梁8锚固在已浇筑的混凝 土上,其中底板纵梁6、内滑梁10、外滑梁11的前端与前上横梁5、前下横梁7之间用吊带 9连接,并且用三角桁架的前端支撑,在三角桁架的前端主纵梁1上方焊接千斤顶反力临时 底座24,临时底座M上安装有千斤顶25,千斤顶25上有定位安装传力杆沈,两片三角桁架 上的传力杆26用临时拉杆27连接固定,前下横梁7上有传力分配梁14,其中传力分配梁 14由型钢分配梁14-1和传力钢垫14-2所组成,其中本挂蓝整体加载系统还包括下部的地 锚22、张拉端型钢锚固框架19,张拉端型钢锚固框架19内安装有穿心式千斤顶21以及行 程锚具20,其中穿心式千斤顶21通过预应力钢绞线16与反力架17连接,在反力架17上有 锚具18,反力架17的两端通过预应力钢绞线15与上述传力分配梁14连接。
[0028] 本实用新型还提供了一种关于上述千斤顶加载挂篮的荷载试验施工方法,如图1 所示,其中该方法具体包括下述步骤:(1)设计和拼装挂篮系统;(2)设计加工挂蓝整体加 载系统;(3)挂篮斜拉带与立柱、纵梁之间受力节点的加载试验;(4)挂篮整体荷载试验。
[0029] 首先设计和拼装挂篮系统,如图2-3所示,所采用的三角挂篮系统主要由主纵梁
I、立柱2、斜拉带3、前上横梁5、前下横梁7、后下横梁8、吊带9、底板纵梁6、内(外)滑梁10、
II、后锚13、钢支点12组成。挂篮主桁架、内(外)滑梁10、11后端、后下横梁8通过后锚13 系统锚固在已浇筑的混凝土上,前下横梁7、内(外)滑梁10、11前端通过吊带9与挂篮前上 横梁5连接,具体的挂篮拼装按照上述操作。
[0030] 在本实用新型提供的千斤顶加载挂篮荷载试验施工方法中还包括对挂蓝整体进 行加载:加载的结构如图2-7所示,所设计的挂蓝整体加载系统主要由地锚22、千斤顶25、 传力分配梁14、反力架17、钢绞线15、16及配套锚固装置等组成。其中地锚22为加载的反 力支点,临时底座M上安装有千斤顶25,千斤顶25上定位安装传力杆沈,两片三角桁架上 的传力杆26用临时拉杆27连接固定,其中通过将张拉端型钢锚固框架19固定在地锚上 22,并安装有穿心式千斤顶21以及行程锚具20,穿心式千斤顶21以及行程锚具20通过预 应力钢绞线16与安装在反力架17中下方的锚具18连接,反力架17上方两端的锚具18用 预应力钢绞线15与传力连接分配梁14相接。
[0031] 其中地锚22为加载的反力支点,其设置的位置和数量根据加载的大小、地形条 件、千斤顶数量等因素综合考虑,一般可在承台上预埋,其中可根据加载力的大小、加载作 用点位置综合确定千斤顶25的型号与数量,其中可由面受力简化为点受力的数量及受力 点位置确定传力分配梁14的结构形式,其中可根据加载量的大小及千斤顶25、钢绞线位置 并经受力计算确定其反力架17的结构形式,其中可根据挂蓝试验加载力的大小和力作用 点位置确定钢绞线15、16及配套锚具18的数量,其中可以通过力学计算分析确定其节点传 力杆26的结构形式。[0032] 本实用新型提供一种千斤顶加载挂篮荷载试验施工方法,如图8所示,挂篮斜拉 带3与立柱2、纵梁之间受力节点的加载试验按如下步骤进行:
[0033] 1)计算斜拉带需承受拉力的大小,确定传力杆的用材及截面形式;
[0034] 2)在主纵梁前端适当位置焊接千斤顶反力临时支座;
[0035] 3)安装传力杆、千斤顶并固定;
[0036] 4)施加荷载,检验节点、斜拉带的安全情况。
[0037] 本实用新型提供一种千斤顶加载挂篮荷载试验施工方法,如图2-7及图9所示,挂 篮整体荷载试验主要验证三角桁架、前上横梁、吊带、前下横梁、后锚及支点的组合受力安 全情况。试验按如下步骤进行:
[0038] 1)在0#块上对称拼装三角挂篮;
[0039] 2)将滑梁吊带延伸至底板前下横梁连接;
[0040] 3)确定前下横梁简化受力点位置并安装传力分配梁、钢绞线、反力架、千斤顶等加 载系统;
[0041] 4)布置变形测量观测点
[0042] 在挂篮后锚、支点、前上横梁等部位(可根据情况增加或减少测点)布置变形观测 点(如图9中Hi点)。水准仪安设在0#块中心,测量在逐级加载作用下各观测点的位移变 化。
[0043] 5)加载与测量
[0044] 在桥墩两侧用千斤顶逐级(按计算荷载的20%、40%、60%、80%、100%)同步施加荷载, 每级停留30分钟,进行挂篮主桁架、后锚、支点、前横梁等部位观察和变形测量,最大有效 荷载按最重节段混凝土的1. 3倍重量计。
[0045] 6)卸载与测量
[0046] 用千斤顶逐级(分别按计算荷载的80%、40%、0%)同步卸除荷载,每级停留30分钟, 进行挂篮主桁架、后锚、支点、前横梁等部位观察和变形测量。
[0047] 7)整理测量数据并进行分析,以判定挂篮的受力状况能否满足安全性及施工变形 控制要求。
[0048] 加载试验操作要点:
[0049] 1)根据施工荷载的大小,系统分析计算挂篮主要构件受力及经简化的受力点位 置,从而设计传力分配梁的结构形式,确定加载用钢绞线的数量、牵引点的位置与拉力大 小,使其受力效果尽量与实际浇注混凝土时挂篮的受力情况接近。
[0050] 2)传力分配梁的受力点与简化计算所确定的底板受力点对应安装固定,计算确定 传力分配梁用材,确保其具有足够刚度。
[0051] 3)挂篮整体施加荷载前,先选择重要杆件或节点单独试验,如三角挂篮的斜拉带 与节点组合部份的试验等。
[0052] 4)设计张力端型钢锚固框架时,除考虑受力因素外还应综合考虑钢绞线的引伸量 与千斤顶的行程,应设置行程锚具以利千斤顶换行程和卸载。
[0053] 5)挂篮整体荷载试验时,墩两侧千斤顶分级同步施加或卸除荷载,维持墩身整体 受力不偏心,最大有效荷载按最重节段混凝土的1. 3倍重量计。
[0054] 6)各级加载和卸载的间隔时间为30分钟,以确保挂篮在本级荷载作用下不再发生变形,然后进行后锚点、支点处、主桁架上下前横梁处的变形测量,同时检查各构件、节点 的外观状况。
[0055] 7)进行三角挂篮的斜拉带与节点组合部份的试验前,应计算出需施加的有效荷载 数据,并采取临时固定拉杆等措施确保传力杆稳定。
[0056] 本方法使用的材料与设备见表1
[0057] 表1为挂蓝荷载试验主要材料、设备表
[0058]
Figure CN201901847UD00071
[0059] 本实用新型的经济效益
[0060] 同挂篮堆载试验相比,采用千斤顶加载方法的挂篮荷载试验只需增加如传力分配 梁、反力架、钢绞线等少量材料费用,这些结构部件加工和安装简便,且可再利用,大量节约 了堆载所需的人工费用、配重材料和机械吊装等费用,并减少了材料堆放场地费用(见表 2)。
[0061] 表2为挂篮千斤顶加载同挂蓝堆载试验成本对比表
[0062]
Figure CN201901847UD00072
[0063] 由上表可见,对挂蓝采用千斤顶加载试验所产生的成本为37900元,比用堆载试 验方案节约成本阳100元,节约59%的试验费用,具有良好的经济效益。
实施例
[0064] 雅(安)泸(沽)高速公路C21合同段栗子树特大桥地处雅安市石棉县栗子坪,桥梁 全长2212米,桥梁上部结构为简支T梁+连续刚构,桥宽2X 12. 25m,其中连续钢构为跨沟 谷设计,墩高85米,预应力混凝土箱型结构,采用挂篮悬浇施工形成,连续刚构桥跨结构组 成为 49. 68m+2 X 82m+45. 68m。
[0065] 悬浇箱梁共分13个节段逐节浇注形成,所用挂篮为三角形结构形式,挂篮承受的 最大现浇段重量约110吨。[0066] 米用千斤顶加载挂篮试验方案完成后,顺利测得挂篮及各结构部件的力学数据, 鉴定了挂篮的安全性能。
[0067] 表3为栗子树特大桥三角挂篮节点荷载试验记录表
[0068]
Figure CN201901847UD00081
[0069] 表4是栗子树特大桥千斤顶加载挂篮荷载试验观测成果记录表
[0070]
Figure CN201901847UD00082
[0071 ] 表5为栗子树特大桥千斤顶加载挂篮荷载试验观测成果记录表
[0072]
Figure CN201901847UD00091
[0073] 挂篮千斤顶加载试验是通过地面千斤顶施荷,避免了堆载试验所产生的扬尘、土 质污染,降低了吊装安全风险,做到了安全、环保,且加载试验过程时间短,节约了工期。

Claims (2)

1. 一种千斤顶加载三角桁架挂篮,其中挂蓝上部采用三角桁架的结构型式,其特征在 于:其中挂蓝装置由三角桁架、前上横梁(5)、底板纵梁(6)、前下横梁(7)、后下横梁(8)、吊 带(9)、内滑梁(10)、外滑梁(11)以及后锚(13)等所构成,其中三角桁架由主纵梁(1)、立柱 (2)、斜拉带(3)以及桁架片之间的横向联系杆及斜撑(4)拼接而成,三角桁架后端锚固在 已浇筑的混凝土上,三角桁架中部通过立柱(2)下方的钢支点(12)支承,其中内滑梁(10) 以及外滑梁(11)的后端均锚固在已浇筑的混凝土上,底板纵梁(6)的后端也通过后下横梁 (8)锚固在已浇筑的混凝土上,其中底板纵梁(6)、内滑梁(10)、外滑梁(11)的前端与前上 横梁(5)、前下横梁(7)之间用吊带(9)连接,并且用三角桁架的前端支撑,其中采用在三角 桁架前端主纵梁(1)上方焊接千斤顶反力临时底座(24),临时底座(24)上安装有千斤顶 (25),千斤顶(25)上定位安装传力杆(26),两片三角桁架上的传力杆(26)用临时拉杆(27) 连接固定,其中通过将张拉端型钢锚固框架(19)固定在地锚上(22),并安装有穿心式千斤 顶(21)以及行程锚具(20),穿心式千斤顶(21)以及行程锚具(20)通过预应力钢绞线(16) 与安装在反力架(17)中下方的锚具(18)连接,反力架(17)上方两端的锚具(18)用预应力 钢绞线(15)与传力连接分配梁(14)相接。
2.根据权利要求1所述的一种千斤顶加载三角桁架挂篮,其特征在于:其中传力分配 梁(14)由型钢分配梁(14-1)和传力钢垫(14-2)所组成。
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