CN219053291U - 一种超大断面附筋双壁钢混横梁 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超大断面附筋双壁钢混横梁，超大断面附筋双壁钢混横梁杆件的断面为双壁板回字形结构，双壁板回字形结构的钢混横梁的外壁高宽为7.8×8.5m，横梁长等于或大于41m，双壁钢混横梁杆件由多段横梁杆件构成且每段钢混横梁杆件由内壁板单元、外壁板单元和隔板构成，两道隔板分别分布在每段横梁杆件两端头，两封板间安装有网片钢筋。优点：一是解决了双壁钢壳式横梁隔板少、刚度低、操作空间小、节段组装难度大、变形控制难度大等难题；二是既保证钢筋连接精度，也保证了横梁杆件的制作精度；三是整体减少了总拼时间，提高组装效率，减少了高空作业时间，保证施工人员安全作业。

Description

一种超大断面附筋双壁钢混横梁

技术领域

本实用新型涉及一种附筋块体和卧式长线总拼相结合的超大断面附筋双壁钢混横梁，属大桥塔间横梁制造领域。

背景技术

传统中塔间横梁为箱型结构，基本沿用板单元→槽型→杆件的制作模式；近来，钢壳结构主要应用于塔柱设计，其制作工艺也基本为板单元→立拼节段工艺，但是上述工艺均不适用于附筋钢壳式横梁杆件的制作。原因在于：附筋钢壳式横梁杆件虽属大断面超长杆件，但其焊接、钢筋组装作业均在双壁间完成，双壁净间距为1.05~1.48m，且密布加劲肋、剪力钉、钢筋，实际操作空间极为狭小，横梁制作难度极大，并且横梁杆件的焊接、钢筋安装、杆件结构尺寸精度以及与塔柱接头的匹配度是横梁制作的重点也是难点。如何完成附筋横梁杆件的制作，同时保证各项加工精度是横梁制造的难点更是重点。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种既能够解决双壁钢壳式横梁隔板少、刚度低、操作空间小、节段组装难度大、变形控制难度大等难题，又能有效保证横梁杆件制作精度高，总拼时间短，组装效率，并能减少高空作业时间，保证施工人员安全作业的超大断面附筋双壁钢混横梁。

设计方案：为了实现上述设计目的，本实用新型在设计：一是针对超大断面超长杆件，为简化制造过程，降低加工难度，采用长度分段结构，横断面方向为分块结构，并在块体划分时，通过预留搭接接头，调整焊缝方向及板件间搭接关系，减少高空作业及狭小空间作业量；二是为针对横梁回字形区域内密布加劲板和钢筋，操作空间狭小，横断面超高超大，组装焊接等作业难度极大的特点，将横梁复杂构造分散到各制造环节，通过附筋板单元→附筋块体→卧式长线总拼作业，将板件及钢筋作业相互交叉完成，简化制作过程；三是根据横梁的架设位态和其结构形式，总拼采用卧式拼装，且采用长线组装工艺。

本实用新型的钢塔下横梁跨塔段设置技术要求，断面尺寸分别为6.8×8m和7.8×8.5m，横梁长约41m，属于超大断面、超长双壁回字形杆件。横梁为钢混结构，除双层壁板及隔板设置外，为增加钢材与混凝土的结合力，使其共同受力，在回字形双壁间布置有纵向钢筋、环向钢筋以及环向钢筋间的钩筋，同时横梁浇筑侧壁板上满布剪力钉。钢筋均须穿过壁板加劲上的预留孔布置。横梁中间设置有实心部位，其间布置有网片筋，网片筋间搭设钩筋。

1、分块方案

横梁节段纵向划分：本实用新型为满足工地现场吊装能力、方便运输和施工，将横梁杆件纵向划分为若干小段，保证每根横梁杆件内部至少有两道隔板分别分布在横梁两端头，起到内外壁板间连接及支撑作用。同时为了便于桥位吊装和对接施工，横梁两端头接头部位和塔柱制作成整体，中间杆件单独制作，横梁纵向划分方案如图6所示。

横梁节段横向分块：横梁单根杆件采用卧式总拼工艺，为提高组装效率，保证制造精度，同时方便施工，将横梁分为上下左右4个块体进行制作，见图7。

横梁块体划分主要考虑块体组装的顺序及辅助定位功能，先定位的块体在组装过程可以充当后上块体的内胎或外胎，以提高组装效率和精度。如图7中所示，序号①处隔板和腹板分别预留了直边和壁板，当块体K2、K3就位后，在定位块体K1时序号①处的设置可以起到外胎作用；同理序号②处的设置在定位两侧块体K2、K3时可以起到内胎作用，有利于块体辅助定位，保证组装精度（其中块体包含横梁内外壁板各一组、壁板间隔板及壁板间钢筋）。

横梁内部钢筋划分：横梁双壁间布置多向钢筋（即顺横梁梁长方向内外圈钢筋、横梁内外圈环向钢筋、内外圈钢筋间钩筋），在与板件、剪力钉及混凝土共同作用下，提高横梁的承载能力。为保证横梁节段的组装简便可行，在对其板件进行纵横向划分的同时（如图6所示在横梁总长方向将其划分为6个节段；如图7所示，根据块体制作思想，根据回字形结构，将横梁四个面的内外壁各作为一组，构成一个块体），需要根据钢筋组装位置及连接关系不同（根据钢筋布置不同，顺横梁长度方向钢筋，在横梁杆件组装结束时可由一端穿入；对于平行于横梁端口的内外壁的环向钢筋则无法在横梁组装后安装，尤其外圈环向钢筋为闭环设置，且钢筋穿过外壁板周圈加劲，为实现钢筋安装，必须将其划分为若干小段。），对影响组装的钢筋进行断开处理，并设计搭接接头（焊接搭接接头）形式（见图9）。

（1）横梁节段内部纵向钢筋划分方式（见图17）：纵向钢筋沿横梁内外壁板纵向通长布置，与横梁节段划分匹配（横梁节段划分依据桥位起吊能力设定，钢筋断开位置与横梁节段保持一致），在横梁断开位置纵向钢筋同时断开，采用机械连接形式实现钢筋通长设置。

（2）横梁节段内部环向钢筋划分方式（见图4和18）：横梁节段采用先块体后节段的制作工艺，为实现上述制造工艺，横梁内外壁板所附环向钢筋划分须与板件划分相匹配（横梁内部环向钢筋分内外两层，内层横断面上的纵横向钢筋属搭接关系，且分别属于横梁划分的四个块体，故无需分段，外圈钢筋为闭环设计，为与块体划分匹配，外圈钢筋断开位置分别设置在下图搭接连接及机械连接部位）。

横梁内壁板环向钢筋6贴合内壁板设置，且为四根单独设置，所以不需要再重新断开。外壁板环向钢筋5贴合外壁板周圈闭合设置，无论是横梁节段整体拼焊制作还是以块体工艺制作，钢筋均需设置断点，才能完成组装作业。为配合先块体后节段的制作工艺，外壁板环向钢筋5在左右两侧块体内部设置断点，钢筋在断点位置采用机械连接，机械连接位置距离壁板间棱角焊缝间距需满足焊接距离要求，以保证焊缝质量。在上下块体间，采取搭接接头形式连接，主要原因是，外壁板环向钢筋5在上下块体上为U型结构，其折弯位置刚好在横梁节段四个角部，贴近棱角焊缝，为保证棱角部位焊缝焊接质量，设置搭接接头形式，在横梁节段制作时，钢筋可视组装状态在长度方向实现伸缩，避免影响焊接作业。

除上述钢筋外，在横梁节段内部两封板间安装有网片钢筋（在图中标出网片钢筋标号），此处钢筋拟在横梁节段组装中完成安装。

2、节段细化方案：横梁杆件结构复杂，内外壁板件密布加劲板、剪力钉，且贴合内外壁板根部有环向钢筋，内外层环向钢筋之间通过钩筋连接，同时杆件内部还贯穿纵向钢筋，不同位置的钢筋分别或同时穿过加筋开孔、隔板开孔等。

为提高加工件的准确度，保证内部各构件组装顺畅、准确，横梁杆件用CATIA建模，从模型中检验各零件关系，形成开孔尺寸及各零件轮廓尺寸。

技术方案：一种超大断面附筋双壁钢混横梁，超大断面附筋双壁钢混横梁杆件的断面为双壁板回字形结构，双壁钢混横梁杆件由多段横梁杆件构成且每段钢混横梁杆件由内壁板单元、外壁板单元和隔板构成，两道隔板4分别分布在每段横梁杆件两端头，两封板4间安装有网片钢筋11。

本实用新型与背景技术相比，一是采用附筋块体及长线卧式总拼相结合的技术方案，解决了双壁钢壳式横梁隔板少、刚度低、操作空间小、节段组装难度大、变形控制难度大等难题；二是整体减少了总拼时间，提高组装效率，且将减少高空作业时间，保证施工人员安全作业；四是技术先进可靠，节约成本，并显著加快施工进度，具有显著的经济效益。

附图说明

图1是横梁断面示意图。

图2是横梁主视示意图。

图3是横梁断面板件布置示意图。

图4是横梁断面钢筋布置示意图。

图5是中实心混凝土部位钢筋布置示意图。

图6是横梁杆件纵向划分示意图。

图7是横梁杆件块体划分示意图。

图8是横梁外壁环向钢筋划分示意图。

图9是外壁板环向钢筋5断开示意图。

图10是横梁焊接形式示意图。

图11是横梁杆件三维模型示意图。

图12是附筋块体结构示意图。

图13是板单元结构示意图。

图14是附筋块体结构示意图。

图15是横梁杆件组装示意图。

图16是横梁杆件长线作业示意图。

图17是横梁节段内部纵向钢筋划分方式示意图。

图18是横梁节段内部环向钢筋划分方式示意图。

图19是组装平胎的主俯示意图。

图20是钢筋在断点位置采用机械连接示意图。

具体实施方式

实施例1：参照附图1--20。一种超大断面附筋双壁钢混横梁，超大断面附筋双壁钢混横梁杆件的断面为双壁板回字形结构，双壁钢混横梁杆件由多段横梁杆件构成且每段钢混横梁杆件由内壁板单元、外壁板单元和隔板构成，两道隔板4分别分布在每段横梁杆件两端头，两封板4间安装有网片钢筋11。

所述内壁板单元由内壁板2、纵向加劲板3、剪力钉10组成，内壁板2面上间距设有多条纵向加劲板3且多条纵向加劲板3间设有多个剪力钉10；外壁板单元由外壁板1、纵向加劲板3、剪力钉10组成，外壁板面上间距设有多条纵向加劲板3且多条纵向加劲板间设有多个剪力钉10。所述回字形双壁板间即内壁板和外壁板间布置有纵向钢筋、环向钢筋以及环向钢筋间的钩筋，横梁浇筑侧壁板上满布剪力。所述横梁中间设置有实心部位，其间布置有网片筋，网片筋间搭设钩筋。所述双壁板回字形结构的钢混横梁杆件由上下左右四块附筋块体构成。所述附筋块体由外壁板1、内壁板2、隔板4、外壁板环向钢筋5、内壁板环向钢筋6、外壁板纵向钢筋7、内壁板纵向钢筋8组成；以内壁板2的基准线为基准组装隔板4，对线组装外壁板1，焊接隔板4与外壁板1和内壁板2面板的角焊缝，焊接纵向加劲板3与隔板4的角焊缝，外壁板1和内壁板2上分别设有外壁板环向钢筋5和内壁板环向钢筋6，外壁板纵向钢筋7设置在外壁板环向钢筋5上，内壁板纵向钢筋8设置在内壁板环向钢筋6上。所述内壁板环向钢筋6贴合内壁板设置，且为四根单独设置。

所述外壁板环向钢筋5贴合外壁板周圈闭合设置且外壁板环向钢筋5均需设置断点。所述外壁板环向钢筋5在左右两侧块体内部设置断点，钢筋在断点位置采用机械连接，机械连接位置距离壁板间棱角焊缝间距。所述附筋块体排列为纵横排列，在上下附筋块体间，外壁板环向钢筋5在上下块体上为U型结构，其折弯位置刚好在横梁节段四个角部，贴近棱角焊缝设置搭接接头形式连接，在横梁节段制作时，钢筋可视组装状态在长度方向实现伸缩采取搭接接头形式连接。

其超大断面附筋双壁钢混横梁制造方法：

1、制造包含以下步骤：

（1）板单元制造：以K1块体为例，介绍板单元及附筋块体制作工艺，首先附筋块体K1构成如图12所示的结构，即

单个附筋块体K1由板单元K1-1、板单元K1-2、隔板4、外壁板环向钢筋5、内壁板环向钢筋6、外壁板纵向钢筋7、内壁板纵向钢筋8组成。

附筋块体制作则遵循板单元制作→附筋块体制作流程，具体如下所述：

板单元K1-1、K1-2分别由外壁板1、内壁板2、纵向加劲板3、剪力钉10组成。

板单元制作流程：见附图13。

①为保证板单元组装精度，保证壁板平面度，板单元制造均在专用组装平胎上完成，平胎顶面平面度应≤2.0mm。

②板单元组装过程中，在外壁板1上划出纵横向基线，并以纵横基线为准划出纵向加劲板3、剪力钉10的组装位置线，并按线组装纵向加劲板3。

③为保证板单元的焊接质量，减小焊接变形，板单元焊接可在船位胎架上预设反变形焊接，同时焊接应从中间向两端同步对称施焊。

④按线焊接剪力钉10，修整板单元的焊接变形，保证平面度≤1.0mm/m。

⑵附筋横梁块体制造：见图14。为加快横梁杆件制作效率，提升组装精度及焊接质量，减少高空作业，保证施工相对安全，横梁杆件先进行分块体制作，块体制作过程将完成隔板与内外壁板的焊缝，以及单块体内钢筋安装作业，大大简化横梁制作难度，横梁块体制作采用水平拼装方式，组装工艺和控制要点为：

①在纵横梁体系的胎架上，先铺内壁板单元K1-2，再以内壁板单元K1-2的基准线为基准组装隔板4，在对线组装内壁板单元K1-1。

②检查组装尺寸，满足要求后，焊接隔板4与外壁板单元K1-1和内壁板单元K1-2面板的角焊缝，焊接纵向加劲板3与隔板4的角焊缝。

③检查焊接后的外形尺寸，通过火焰矫正等方式修整焊接变形，保证块体K1的整体尺寸精度。

④安装内外壁板环向钢筋5、6，并相对固定，外壁板环向钢筋5-1、5-2暂时不搭接焊。

⑤安装纵向钢筋7、8，纵向钢筋采用绑扎形式和块体连接固定。

⑶横梁杆件总拼制作：见图15和图16。单根横梁杆件由K1、K2、K3、K4共计四个块体组成，横梁连接两塔柱为卧式状态安装，综合横梁结构形式和安装位态，横梁杆件制作采用卧式总拼长线作业，具体制造工艺如下：

①将横梁总拼胎架检验合格，整体平面度≤2mm，在胎架上划出纵横向基线；

②将第一根横梁下块体K4底板纵横向基线与胎架所划基线对正定位，调整好相对位置及块体K4各项位态后将其与胎架马固；

③对正块体纵向基线，控制相邻杆件块体K4间横向基线间距，依次摆放其余杆件块体K4，同时重点控制相邻块体间内外壁板错台；

④对正横基线，定位组装第一根横梁杆件的两侧块体K2、K3，控制两块体间距，及其与下块体壁板间垂直度，将块体间马固，同时增加刚性支撑，防止侧块体倾覆；

⑤对正首根杆件两侧块体K2、K3纵基线，并对正自身杆件下块体K4的横基线，依次定位组装其余两侧块体K2、K3；

⑥安装K2、K3、K4块体内外壁板环向钢筋处钩筋9，同时安装横梁实心段护筒、网片筋、护筒周圈钢筋及网片筋间钩筋；

⑦对正横基线，定位组装第一根横梁杆件的上块体K1，控制横梁杆件两端箱口尺寸，将块体间马固；

⑧对正首根杆件上块体K1纵基线，并对正自身杆件上块体K1的横基线，依次定位组装其余两侧块体K1；

⑨将外壁板环向钢筋5-1和5-2向内侧收缩，留足外壁板和腹板焊缝焊接空间，完成各块体间焊缝焊接，注意控制焊接收缩，减小焊接变形；

⑩将外壁板环向钢筋5-1和5-2调整到指定位置，完成两根钢筋间的搭接焊，同时完成其余腹板处外壁板环向钢筋间的机械连接。

⑾修整横梁杆件各项变形，矫正合格后，检测各杆件间位置关系，箱口匹配度，将环口位置纵向钢筋间机械连接接头预连接，检查其匹配性；

⑿整体检测合格后，在横梁环口位置安装匹配件。

2、焊接方案：横梁杆件属于超大断面杆件，通过块体制作，将大部分焊接作业保留在板单元及块体制作过程中完成，为方便杆件制作的焊接作业，保证焊缝质量，焊接上重点考虑的坡口方向及坡口施焊位态。

在杆件制作时，主要完成图中Ⅰ-Ⅴ类焊缝的焊接作业，其中上端焊缝施焊均属于高空作业，为便于操作，确保施工安全可靠，焊接形式设计时针对不同位置，给出不同搭接及焊接形式，见图10。

焊缝Ⅰ为外腹板和外顶板焊缝，焊接坡口开在顶板外侧，保证操作者可以在顶板外施焊；

焊缝Ⅱ为隔板对接焊缝，此处主要考虑焊接空间，将焊缝形式设计为单面焊双面成型坡口，在箱内侧贴衬垫，外侧施焊，方便焊接；

焊缝Ⅲ为内腹板和内顶板焊缝，焊接坡口开在内顶板外侧，保证操作者可以在内顶板外施焊，避免高空仰焊；

焊缝Ⅳ为外腹板和外底板焊缝，焊接坡口开在外腹板外侧，保证操作者可以平位施焊；

焊缝Ⅴ为内腹板和内底板焊缝，焊接坡口开在内腹板外侧，保证操作者可以平位施焊；

需要理解到的是：上述实施例虽然对本实用新型的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本实用新型设计思路的简单文字描述，而不是对本实用新型设计思路的限制，任何不超出本实用新型设计思路的组合、增加或修改，均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种超大断面附筋双壁钢混横梁，其特征是：超大断面附筋双壁钢混横梁杆件的断面为双壁板回字形结构，双壁钢混横梁杆件由多段横梁杆件构成且每段钢混横梁杆件由内壁板单元、外壁板单元和隔板构成，两道隔板分别分布在每段横梁杆件两端头，在横梁节段内部两隔板间安装有网片钢筋。

2.根据权利要求1所述的超大断面附筋双壁钢混横梁，其特征是：所述内壁板单元由内壁板、纵向加劲板、剪力钉组成，内壁板面上间距设有多条纵向加劲板且多条纵向加劲板间设有多个剪力钉；外壁板单元由外壁板、纵向加劲板、剪力钉组成，外壁板面上间距设有多条纵向加劲板且多条纵向加劲板间设有多个剪力钉。

3.根据权利要求1所述的超大断面附筋双壁钢混横梁，其特征是：所述双壁板回字形结构间即内壁板和外壁板间布置有纵向钢筋、环向钢筋以及环向钢筋间的钩筋，横梁浇筑侧壁板上满布剪力钉。

4.根据权利要求1所述的超大断面附筋双壁钢混横梁，其特征是：所述横梁中间设置有实心部位，其间布置有网片筋，网片筋间搭设钩筋。

5.根据权利要求1所述的超大断面附筋双壁钢混横梁，其特征是：所述双壁板回字形结构的钢混横梁杆件由上下左右四块附筋块体构成。

6.根据权利要求5所述的超大断面附筋双壁钢混横梁，其特征是：所述附筋块体由外壁板、内壁板、隔板、外壁板环向钢筋、内壁板环向钢筋、外壁板纵向钢筋、内壁板纵向钢筋组成。

7.根据权利要求6所述的超大断面附筋双壁钢混横梁，其特征是：所述内壁板环向钢筋贴合内壁板设置，且为四根单独设置。

8.根据权利要求6所述的超大断面附筋双壁钢混横梁，其特征是：所述外壁板环向钢筋贴合外壁板周圈闭合设置且外壁板环向钢筋（5）均需设置断点。

9.根据权利要求8所述的超大断面附筋双壁钢混横梁，其特征是：所述外壁板环向钢筋在左右两侧块体内部设置断点，钢筋在断点位置采用机械连接。

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