CN219137417U - 斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔的临时支架体系 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种斜拉桥异形钢‑混凝土组合主塔的临时支架体系，包括支承体系以及作业平台；支承体系包括主支承体系、侧向支承体系；主支承体系布置在斜拉桥主梁上方，包括16根呈九宫结构布置的立柱；斜拉桥主塔位于九宫结构的中间一排；侧向支承体系包括刚性支撑和柔性支撑；所述刚性支撑和柔性支撑沿着主支承体系的长度伸长方向交替布置；作业平台通过处于横桥向中间位置的两排立柱上所设置的钢牛腿支撑。由此可见，本实用新型采用大钢管结构体系，抗倾覆承载力和侧向稳定性强，整体刚度高。同时，作业平台与侧向支承体系交错，作业平台的承载力高，可满足主塔各个阶段施工的作业需求。

Description

斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔的临时支架体系

技术领域

本实用新型涉及斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔的临时支架体系，属于土木工程桥梁施工领域。

背景技术

异形主塔斜拉桥在城市桥梁中占有较高的比例，一方面，斜拉桥的跨径较大，结构布置较为灵活；另一方面，异形主塔斜拉桥的景观效果显著，在人群聚集区域可凸显一桥一景。同时，为兼顾桥梁建设的经济效益，异形主塔斜拉桥通常采用钢—混凝土组合结构，钢结构主要作为造型模板，混凝土结构作为主要的承压结构。该类主塔往往具备以下几个特点：

（1）主塔高度较大：为凸显景观效果，主塔高度与主跨长度的比值通常较公路、铁路桥梁大；

（2）主塔造型多样化，结构形式复杂；

（3）钢结构重量相对较小，且钢板厚度普遍较薄（以16mm~20mm为主，少数采用25mm钢板）；

（4）施工期间，钢结构必须先完成安装，然后灌注填芯混凝土；

（5）多采用墩塔梁固结体系，且主梁结构以预应力混凝土箱梁为主，主梁固结段先于主塔施工，且主梁区域处固结段外，其余均为空心结构。

因此，斜拉桥异形钢混组合主塔施工期间主要面临以下几个难点：

（1）安装难度较大（造型复杂），需要投入的人工、设备多；

（2）施工作业周期较长（较钢结构主塔），钢塔吊装与混凝土浇筑需分阶段；

（3）钢结构吊装的成本控制难度较大：主梁先于主塔施工，且完成后无法作为重型机械的作业平台（斜拉索尚未张拉），故主塔钢结构的吊装半径较大（对于独塔斜拉桥而言更显著），需采用重型吊装设备，并提供其作业平台及构件的运输通道；这与现场其他构件吊装要求形成显著差异；

（4）施工阶段稳定性差，一方面钢板厚度较薄，且不采用Z向板，无法承担厚度方向的较小作用，否则即发生撕裂破坏；另一方面，异形主塔钢结构在填芯混凝土灌注前自身稳定性较差，甚至需设置额外的临时支撑结构；

（5）需搭设稳定、可靠的作业平台，用于钢结构现场焊接及检测、填芯混凝土灌注、斜拉索安装及钢结构表面涂装等现场作业；

（6）支架体系锚固结构脆弱，相当部分支架锚固区仅为不足30cm的箱梁顶板；

此外，我国滨海地区地面开阔，处于季风带，常年风压较大：夏、秋季的台风与冬季的西北季风，异形钢—混组合结构主塔的施工周期至少需面临1个季节的季风气候，甚至2个以上，这对斜拉桥主塔自身结构及临时作业平台的稳定性提更高的要求。

目前常见的支架主要为2类满堂支架：碗扣式支架和盘扣式支架。

因此满堂支架不适用于搭设高度较高的强风压区工程施工措施。

综上所述，为解决作业平台强度需求高、传统满堂支架抗横载（风压）性能差、支架锚固区弱且塔身主体钢结构强度隐患等问题，研发一种新型的主塔支架体系。

发明内容

本实用新型目的是提供一种斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔的施工临时支架，主要由立柱、刚性横梁、柔性支撑体系（平撑&交叉斜撑）、牛腿支承、作业平台组成。其中，立柱提供竖向支承及整体稳定性；刚性横梁提供支架体系抗扭稳定，确保支架作为高耸结构的风振稳定；柔性支撑体系提供较大的侧向刚度，可降低杆件的规格尺寸，减少措施费投资，并以钢板作为连接件来降低施工难度和提供连接安全性；牛腿支承保证加工便利和构造强度。因此，本实用新型作为桥梁施工临时结构，具有较大的优势与竞争力，在滨海地区等风压较大区域优势显著。

为实现上述的技术目的，本实用新型将采取如下的技术方案：

一种斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔的临时支架体系，包括支承体系以及作业平台；所述支承体系包括主支承体系、侧向支承体系；其中：

所述的主支承体系布置在斜拉桥主梁上方，包括16根呈九宫结构布置的立柱；斜拉桥主塔位于九宫结构的中间一排；

所述的侧向支承体系，包括刚性支撑和柔性支撑；所述刚性支撑和柔性支撑沿着主支承体系的长度伸长方向交替布置；

所述刚性支撑与所述立柱均采用同一规格的钢管，且所述刚性支撑的端部接触面线型与立柱贴合以形成环焊缝；同时所述刚性支撑与斜拉桥主塔的塔壁间设置有支撑联结；

所述柔性支撑采用槽钢制作，且柔性支撑与立柱之间通过连接钢板焊接固定；

所述作业平台通过处于横桥向中间位置的两排立柱上所设置的钢牛腿支撑。

优选地，所述支承体系沿着立柱的长度伸长方向通过四个支承节段拼接而成；所述支承体系在每一个支承节段均通过四个支承区段围合形成。

优选地，所述刚性支撑仅有水平设置的刚性横撑；

所述柔性支撑包括水平设置的柔性横撑以及倾斜设置的柔性斜撑；所述的柔性斜撑对称分布在柔性横撑的上、下两侧。

优选地，所述柔性斜撑包括横桥向柔性斜撑、顺桥向柔性斜撑；横桥向柔性斜撑沿着斜拉桥的横桥向布置，而顺桥向柔性斜撑则沿着斜拉桥的顺桥向布置。

优选地，所述柔性斜撑为交叉剪刀斜撑。

优选地，所述的支撑联结分为沿着斜拉桥的顺桥向布置的顺桥向支撑联结和沿着斜拉桥的横桥向布置的横桥向支撑联结；顺桥向支撑联结采用钢管制成；横桥向支撑联结采用钢板制成，且横桥向支撑联结至少包括两片钢板。

优选地，顺桥向支撑联结所采用的钢管中心线与刚性横撑中心线处于同一水平面，并与主塔的塔壁联结于塔壁直线段的中心处。

优选地，横桥向支撑联结所采用的钢板呈竖向布置，并与塔身外侧的弧线段相连。

优选地，所述作业平台包括平台主梁以及铺设在平台主梁上的平台组合板。

优选地，作业平台的顶面设置于支承节段拼缝以下1.2m处；平台组合板包括若干等距分布的分配梁以及铺设在各分配梁上并与分配梁连接成一体的平台面板。

基于上述的技术目的，相对于现有技术，本实用新型具有如下的优势：

1）为独立式结构，不与主塔连接，对主塔钢结构壁厚无要求。

2）采用大钢管结构体系，抗倾覆承载力和侧向稳定性强，整体刚度高；

3）支架区域范围小，仅在主塔投影面附近，不影响斜拉桥其他部位的施工作业；

4）作业平台与侧向支承体系交错，作业平台的承载力高，可满足主塔各个阶段施工的作业需求。

附图说明

图1是本实用新型所述的临时支架体系搭设在斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔上的结构示意图；

图2是图1中侧向支撑体系的局部放大结构示意图；

图3是图1中临时支架体系的其中一段支架节段（不包括横桥向剪刀撑、顺桥向剪刀撑）的放大结构示意图；

图4是图1中主塔与B型水平支撑之间连接部分的局部放大结构示意图；

图5是图1中作业平台的结构示意图；

图1至4中：1-1、斜拉桥主梁；1-2、斜拉桥主塔；2、梯笼；3、侧向支承体系；4、刚性横撑；4-1、横桥向支撑联结；4-2、顺桥向支撑联结；5、主支承体系；5-1、钢牛腿；6、柔性横撑；7、横桥向连接钢板；8、横桥向柔性斜撑；9、顺桥向柔性斜撑；10、斜撑槽钢；11、作业平台；11-1、平台主梁；11-2、梯笼孔洞；11-3、塔身孔洞；11-4、平台面板；11-5、分配梁；12、顺桥向连接钢板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、表达式和数值不限制本实用新型的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

如图1-5所示，本实用新型所述的一种斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔的临时支架体系，包括支承体系以及作业平台11；所述支承体系包括主支承体系5、侧向支承体系3；其中：

所述的主支承体系5布置在斜拉桥主梁1-1上方，包括16根呈九宫结构布置的立柱；斜拉桥主塔位于九宫结构的中间一排；

所述的侧向支承体系3，包括刚性支撑和柔性支撑；所述刚性支撑和柔性支撑沿着主支承体系5的长度伸长方向交替布置；

所述刚性支撑与所述立柱均采用同一规格的钢管，且所述刚性支撑的端部接触面线型与立柱贴合以形成环焊缝；同时所述刚性支撑与斜拉桥主塔1-2的塔壁间设置有支撑联结；

所述柔性支撑采用槽钢制作，且柔性支撑与立柱之间通过连接钢板焊接固定；

所述作业平台11通过处于横桥向中间位置的两排立柱上所设置的钢牛腿5-1支撑。

优选地，所述支承体系沿着立柱的长度伸长方向通过四个支承节段拼接而成；所述支承体系在每一个支承节段均通过四个支承区段围合形成。

优选地，所述刚性支撑仅有水平设置的刚性横撑4；

所述柔性支撑包括水平设置的柔性横撑6以及倾斜设置的柔性斜撑；所述的柔性斜撑对称分布在柔性横撑6的上、下两侧。

优选地，所述柔性斜撑包括横桥向柔性斜撑8、顺桥向柔性斜撑9；横桥向柔性斜撑8沿着斜拉桥的横桥向布置，而顺桥向柔性斜撑9则沿着斜拉桥的顺桥向布置，且横桥向柔性斜撑8通过横桥向连接钢板7与主支承体系相应位置处的立柱连接，而顺桥向柔性斜撑9则通过顺桥向连接钢板12与主支承体系相应位置处的立柱连接。横桥向连接钢板7、顺桥向连接钢板12构成所述的连接钢板。

优选地，所述柔性斜撑为交叉剪刀斜撑，由两根斜撑槽钢10呈剪刀交叉状布置，且两根斜撑之间不存在联结。

优选地，所述的支撑联结分为沿着斜拉桥的顺桥向布置的顺桥向支撑联结4-2和沿着斜拉桥的横桥向布置的横桥向支撑联结4-1；顺桥向支撑联结4-2采用钢管制成；横桥向支撑联结4-1采用钢板制成，且横桥向支撑联结4-1至少包括两片钢板。

优选地，顺桥向支撑联结4-2所采用的钢管中心线与刚性横撑4中心线处于同一水平面，并与主塔的塔壁联结于塔壁直线段的中心处。

优选地，横桥向支撑联结4-1所采用的钢板呈竖向布置，并与塔身外侧的弧线段相连。

优选地，所述作业平台11包括平台主梁11-1以及铺设在平台主梁11-1上的平台组合板。

优选地，作业平台11的顶面设置于支承节段拼缝以下1.2m处；平台组合板包括若干等距分布的分配梁11-5以及铺设在各分配梁11-5上并与分配梁11-5连接成一体的平台面板11-4。

本实用新型所述的支承于主梁上的斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔的临时支架体系，其核心特征包括以下几点：

1）采用独立支架体系作为主塔作业平台11，立柱（构成主支承体系5）和主横梁（构成B形水平支撑）均采用大钢管；

2）主支承体系5的各立柱均位于主梁上（包括主梁空心区），荷载传递于主体结构实心段和箱式梁顶板；

3）支架-塔身联结构造在塔节段完成砼施工后进行设置，作为支架横向抗压的加固。

以下将结合附图详细地说明本实用新型的一个优选实施例。

实施例

本实用新型所述的临时支架体系主要由主支承体系5、侧向支撑体系及作业平台113部分构成。其中：

3.1、主支承体系5

3.1.1、总体布置

1）、主支承体系5采用大钢管支架体系，支架投影面积与主塔投影轮廓相近，且高宽比控制在5.0左右，以兼顾安全性与经济性。

2）、主支承体系5的侧向支撑采用“横向刚性支撑+柔性支撑体系并存”。

3）、主支承体系5在平面上共设置4×4共16根钢管立柱，形成“九宫”结构，主塔位于中间一排。

4）、角点端部的每四个钢管立柱通过侧向支撑形成一个单元，共由四个单元组成主支承体系5，单元间采用侧向支撑体系；

5）预留侧边中格作为设置整体式梯笼2，作为作业人员垂直行走通道；梯笼2与作业平台11间的高差，采用临时钢梯过渡；梯笼2与立柱间采用槽钢作为连接件。

6）主支承体系5的每个单元在竖向上分为4个主支承节段，每个主支承节段长度为12-18m，其中刚性横撑4和柔性横撑6交替布置。

7）四个单元的同一层区段结构布置相同，便于单元间连接。

8）单个区段在地面完成制作，由塔式起重机完成现场吊装。

9）区段的安装进程随塔身施工进度进行，可在下节段支架范围内的主塔施工期间加工下节段支架，提供施工效率。

10）区段间钢管采用柔性支承体系连接。

3.1.2、支架锚固

立柱通过环形闭口钢筋+钢板构件与主梁锚固，并在环形钢筋内设置额外的水平筋，通过多层钢筋网片的形式提高支架底部与主梁的锚固强度。

3.2、侧向支撑体系

3.2.1、刚性支撑

刚性支撑沿高度方向间隔5-10m设置1道，其规格与立柱钢管规格相同。

刚性支撑主要用于提高支架体系的整体性及稳定性（尤其是扭转刚度），降低高耸建筑在风荷载作用下振动与颤动，提高作业人员的安全感。

刚性支撑不影响立柱完整性，其端部接触面线型与立柱贴合形成环焊缝。

刚性支撑平面内不设置斜撑。

3.2.2、柔性支撑

柔性支撑采用拉压杆模型，以受拉杆传递水平风载作用为主，不仅可提供较大的侧向刚度，而且可降低杆件的规格尺寸，减少措施费投资。

柔性支撑均采用槽钢制作，采用角焊缝连接，避免端焊缝，提高现场尤其是高空作业的焊接质量。

柔性支撑的水平杆采用背对双拼槽钢，斜杆采用单根槽钢。

柔性支撑与立柱通过钢板进行焊接固定，焊缝尺寸：① 焊脚尺寸不得低于8mm；②焊缝总长度不得低于600mm。

柔性支撑包括水平设置的柔性横撑6以及布置在柔性横撑6上下两侧的柔性斜撑，柔性斜撑为交叉剪刀斜撑。

柔性横撑6上下两侧的交叉剪刀斜撑之间不进行焊接固定。

3.2.3、支架与主塔塔壁之间的支撑联结

支架与主塔塔壁间的支撑联结分为顺桥向支撑联结4-2和横桥向支撑联结4-1，其均通过焊缝连接。每道刚性横撑4处均设置支撑联结。

1）、顺桥向支撑联结4-2：采用和刚性横撑4同规格的φ426钢管制作，顺桥向支撑联结4-2苏采用的钢管中心线与刚性横撑4中心线同一水平面，且其与塔身联结于塔身直线段的中心处。

2）、横桥向支撑联结4-1：采用板厚20mm的钢板制作，共对称布置三道，间距50cm。横桥向支撑联结4-1所采用的钢板呈竖向布置，并与塔身外侧的弧线段相连。

3.3、作业平台11

作业平台11顶面距离钢塔节段拼缝以下1.2m处，采用双25a工字钢体系，即分别在支架钢管两端设置钢牛腿5-1，在钢牛腿5-1上部搁置平台主梁11-1。平台主梁11-1的梁顶铺设平台组合板，平台组合板采用木制平台面板11-4和10#槽钢（分配梁11-5）组成的组合体系。

作业平台11与支撑体系交错布置，一方面避免节点构件与主体结构的碰撞，另一方面支撑体系的横梁可兼做现场临时作业平台11。

4、使用方法

本实用新型所述的临时支架体系的使用包括制作、使用及拆卸等3部分。

4.1、制作

临时支架体系分为4个相对独立的单元，单个单元由4个节段拼装，由塔式起重机完成现场吊装。其加工制作主要过程包括：

1）首先根据设计图纸进行下料，包括钢管、型钢、连接钢板等，；

2）第1节段支架采用单件散拼吊装，钢管、支撑体系、平台主梁11-1均采用6513型塔式起重机依次吊装，就位后再通过焊缝连接；

3）第2-4段节段支架采用整体吊装：即先采用塔式起重机在0#块主梁上完成节段拼装；

4）钢管立柱拼装时，需先通过环向对接焊缝将钢管拼成整体，再在外侧覆盖弧形加强钢板，钢板占钢管周长比例不少于50%，以确保钢管的整体性；

5）4个单元的同一层节段完成安装后，再连接单元间的支撑；

6）主塔的混凝土施工完成后，再设置刚性横撑4与主塔间的联结构件；

支架制作安装完成之后，应分别进行验收，检查焊缝尺寸和焊接质量是否满足设计要求。

4.2、使用

1）工人以梯笼2作为垂直通道，并由钢梯从梯笼2进入支架的作业平台11；

2）将电焊机等施工设备放置在支架作业平台11上时需对设备进行临时加固；

3）在平台上作业时人员和设备应较均匀分布，不得集中。

4.3、拆卸

主塔支架拆除应结合主塔最后一道涂装施工及主塔拉杆装饰板一道施工——后者施工时需解除支架与主塔间的联结——当且仅当第4道支架完成拆除后，方可解除第3道支架与主塔间的联结，然后再实施后续施工步骤。

Claims (10)

1.一种斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔的临时支架体系，其特征在于，包括支承体系以及作业平台；所述支承体系包括主支承体系、侧向支承体系；其中：

所述的主支承体系布置在斜拉桥主梁上方，包括16根呈九宫结构布置的立柱；斜拉桥主塔位于九宫结构的中间一排；

所述的侧向支承体系，包括刚性支撑和柔性支撑；所述刚性支撑和柔性支撑沿着主支承体系的长度伸长方向交替布置；

所述刚性支撑与所述立柱均采用同一规格的钢管，且所述刚性支撑的端部接触面线型与立柱贴合以形成环焊缝；同时所述刚性支撑与斜拉桥主塔的塔壁间设置有支撑联结；

所述柔性支撑采用槽钢制作，且柔性支撑与立柱之间通过连接钢板焊接固定；

所述作业平台通过处于横桥向中间位置的两排立柱上所设置的钢牛腿支撑。

2.根据权利要求1所述的斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔的临时支架体系，其特征在于，所述支承体系沿着立柱的长度伸长方向通过四个支承节段拼接而成；所述支承体系在每一个支承节段均通过四个支承区段围合形成。

3.根据权利要求2所述的斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔的临时支架体系，其特征在于，所述刚性支撑仅有水平设置的刚性横撑；

所述柔性支撑包括水平设置的柔性横撑以及倾斜设置的柔性斜撑；所述的柔性斜撑对称分布在柔性横撑的上、下两侧。

4.根据权利要求3所述的斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔的临时支架体系，其特征在于，所述柔性斜撑包括横桥向柔性斜撑、顺桥向柔性斜撑；横桥向柔性斜撑沿着斜拉桥的横桥向布置，而顺桥向柔性斜撑则沿着斜拉桥的顺桥向布置。

5.根据权利要求4所述的斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔的临时支架体系，其特征在于，所述柔性斜撑为交叉剪刀斜撑。

6.根据权利要求5所述的斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔的临时支架体系，其特征在于，所述的支撑联结分为沿着斜拉桥的顺桥向布置的顺桥向支撑联结和沿着斜拉桥的横桥向布置的横桥向支撑联结；顺桥向支撑联结采用钢管制成；横桥向支撑联结采用钢板制成，且横桥向支撑联结至少包括两片钢板。

7.根据权利要求6所述的斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔的临时支架体系，其特征在于，顺桥向支撑联结所采用的钢管中心线与刚性横撑中心线处于同一水平面，并与主塔的塔壁联结于塔壁直线段的中心处。

8.根据权利要求7所述的斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔的临时支架体系，其特征在于，横桥向支撑联结所采用的钢板呈竖向布置，并与塔身外侧的弧线段相连。

9.根据权利要求8所述的斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔的临时支架体系，其特征在于，所述作业平台包括平台主梁以及铺设在平台主梁上的平台组合板。

10.根据权利要求9所述的斜拉桥异形钢-混凝土组合主塔的临时支架体系，其特征在于，作业平台的顶面设置于支承节段拼缝以下1.2m处；平台组合板包括若干等距分布的分配梁以及铺设在各分配梁上并与分配梁连接成一体的平台面板。

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