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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet des Unterwassertiefbaus für Brücken und insbesondere eine gesamte Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen.
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Stand der Technik
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Gegenwärtig werden beim Unterwassertiefbau für Brücken bei zunehmender Wassertiefe häufig doppelwandige Stahlkofferdämme mit hoher Steifigkeit und guter Sicherheit als Schutz- und Wasserblockiervorrichtung für Unterwasserfundamente von Brücken verwendet. Beim Unterwassertiefbau für Brücken werden Stahlschutzrohre unterhalb eines Teils der lokalen Kolklinie im Flussbett abgesenkt, wobei die Oberseiten der Schutzrohre höher als der höchste Wasserstand des Baus sind, um den Wasserdruck im Bohrloch zu stabilisieren. Beim Bau von Bohrpfählen können Stahlschutzrohre eine Rolle bei der Stabilisierung des Bodens um das Bohrloch herum, der Positionierung des Pfahls und der Führung des Bohrlochs spielen.
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Im Stand der Technik werden die Stahlschutzrohre eines Unterwasserfundaments der Brücke in der Regel auf dem Wasser zusammengebaut, nachdem der doppelwandige Stahlkofferdamm montiert wurde, wobei das vibrationsbasierte Eintreibeverfahren oder das Verfahren, bei dem, nachdem die unteren Abschnitte der Stahlschutzrohre befestigt wurden, diese mit dem Stahlkofferdamm abgesenkt und durch abschnittsweises Verbinden bis über die Wasseroberfläche erhöht werden, verwendet wird. Die Armlänge eines Stahlschutzrohrs ist lang und sein Gewicht ist hoch. Beim vibrationsbasierten Eintreibeverfahren auf dem Wasser stellt die Konstruktion hohe Anforderungen an die Fähigkeiten von Hebegeräten und Maschinen. Es ist schwierig, die Positionierungsgenauigkeit und Vertikalität eines Stahlschutzrohrs zu kontrollieren. Beim Verfahren zum abschnittsweisen Verbinden und Erhöhen müssen mehrere zeit- und arbeitsintensive Schweißvorgänge durchgeführt werden, sodass die Schweißqualität nicht einfach zu kontrollieren ist. Für die Tiefwasser-Pfahlgruppe muss eine große Menge Stahlmaterial für die Stahlschutzrohre verwendet werden. Die Recyclingquote ist gering und der Material- und Kostenaufwand hoch. Die Positionierung und Montage der Stahlschutzrohre auf dem Wasser befindet sich auf der Hauptlinie des Tiefwasser-Fundamentbaus. Die Gesamtbauzeit wird durch diesen Schlüsselprozess eingeschränkt, sodass die Gesamtbauzeit relativ lang ist.
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Darüber hinaus können die Stahlschutzrohre in dünnen Deckschichten oder nackten Felsformationen einen stabilen Zustand nicht aufrechterhalten, wenn die Einbettungstiefe der Stahlschutzrohre in die Deckschicht oder die Gesteinsschicht unzureichend ist. Oft ist es erforderlich, zur Stabilisierung den Boden eines Schutzrohrs mit Beton zu vergießen oder ein Vergussverfahren an den Deckschichten durchzuführen, um somit das Schutzrohr zu verankern.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gesamte Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen bereitzustellen, die einfach und bequem für den Bau ist und die Vorteile einer hohen Positioniergenauigkeit der Stahlschutzrohre, eines geringen Material- und Kostenaufwands, einer hohen Effizienz, einer kurzen Bauzeit, einer hohen Sicherheit und einer hohen Zuverlässigkeit aufweist.
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Die erfindungsgemäße gesamte Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen umfasst umgekehrte Konsolen (9) und Versteifungsplatten (10), die beim Zusammenbau eines Stahlkofferdamms (1) jeweils an die Enden der jeweiligen Querträger (5) und der jeweiligen Diagonalstreben (6) geschweißt werden, wobei ein jeweiliger Querträger (5) und mindestens zwei Stahlschutzrohre (2) jeweils durch Hängestangen (7) miteinander verbunden werden und die benachbarten Stahlschutzrohre (2) durch vertikale Parallelverbindungselemente (4), horizontale Parallelverbindungselemente (3) und Verbindungsplatten (8) zu einer kurzen Schutzrohrgruppe verschweißt werden, wobei die kurze Schutzrohrgruppe und der Stahlkofferdamm (1) ein Ganzes bilden.
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Bei der erfindungsgemäßen gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen werden die kurze Schutzrohrgruppe und der Stahlkofferdamm als Ganzes positioniert und zusammengebaut und als Ganzes ins Wasser gelassen. Die Stahlschutzrohre, die normalerweise für das vibrationsbasierte Eintreibeverfahren und für das Verfahren zum abschnittsweisen Verbinden und Erhöhen bis über die Wasseroberfläche im Stand der Technik verwendet werden, werden hier an Land positioniert und zusammengebaut, was der Kontrolle der Positionierungsgenauigkeit und Montagequalität förderlich ist. Ferner wird der Zusammenbauprozess der Stahlschutzrohre von einem kritischen Prozess zu einem unkritischen Prozess umgestellt, sodass der Zusammenbau der Stahlschutzrohre parallel zum Sprengen/Ausgraben für die Unterwasserfundamente durchgeführt werden kann, was die Bauzeit verkürzt.
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Vorzugsweise wird eine jeweilige Versteifungsplatte (10) mit der Unterseite der entsprechenden umgekehrten Konsole (9) verbunden.
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Es kann auch bevorzugt sein, dass eine jeweilige Hängestange (7) an den entsprechenden Querträger angehängt wird und die Enden der jeweilige Hängestange (7) an zwei Seiten der oberen Öffnung des entsprechenden Stahlschutzrohrs (2) angeschweißt werden.
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Es kann auch bevorzugt sein, dass die umgekehrten Konsolen (9) zweischichtig sind, wobei ein jeweiliger Querträger (5) angehängt und auf die entsprechenden umgekehrten Konsolen (9) der oberen Schicht aufgesetzt wird, wobei die Enden der entsprechenden Diagonalstreben (6) durch Schweißen mit diesem Querträger (5) verbunden und die anderen Enden direkt auf die entsprechenden umgekehrten Konsolen (9) der unteren Schicht aufgesetzt werden.
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Es kann auch bevorzugt sein, dass die vertikalen Parallelverbindungselemente (4) und die horizontalen Parallelverbindungselemente (3) jeweils mindestens zweischichtig sind und jeweils durch Profilstähle mit den entsprechenden Stahlschutzrohren (2) verbunden werden.
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Es kann auch bevorzugt sein, dass ein reservierter Spalt zwischen einem Ende eines jeweiligen Querträgers (5) und dem Stahlkofferdamm (1) vorgesehen ist und die Breite eines jeweiligen Querträgers (5) kleiner als die Breite der entsprechenden umgekehrten Konsole (9) ist.
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Es kann auch bevorzugt sein, dass die Böden der Stahlschutzrohre (2) versiegelt und mit WU-Beton (12) vergossen werden, wobei mindestens drei ringförmige Verankerungsbewehrungen (11) in gleichen Abständen an der am WU-Beton (12) befindlichen Außenwand eines jeweiligen Stahlschutzrohrs (2) angeschweißt und mindestens eine Verankerungsbewehrung (11) und die Außenwand des entsprechenden Stahlschutzrohrs (2) vollflächig miteinander verschweißt werden.
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Mit der vorliegenden Erfindung können folgende vorteilhafte Effekte erzielt werden: Die erfindungsgemäße gesamte Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen weist insbesondere folgende Vorteile auf: [1] Die Erfindung schlägt ein Bauverfahren vor, bei dem die kurze Schutzrohrgruppe und der doppelwandige Stahlkofferdamm als Ganzes zusammengebaut, positioniert und ins Wasser gelassen werden. Im Vergleich zum Verfahren zum Anheben, Einsetzen und Befestigen von Stahlschutzrohren auf dem Wasser wird der Zusammenbauprozess der Stahlschutzrohre von einem kritischen Prozess zu einem unkritischen Prozess umgestellt, wodurch die Gesamtdauer des Schlüsselprozesses verkürzt, die Ausführungszeit der aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte beschleunigt und die Bauzeit effektiv verkürzt wird; [2] In der Erfindung wird eine kurze Schutzrohrkonstruktion verwendet, sodass die Stahlschutzrohre nicht durch Verbinden bis über die Wasseroberfläche erhöht werden müssen, wodurch bei den Stahlschutzrohren eine große Menge an Material eingespart wird und die Materialkosten niedrig sind; [3] Der Zusammenbau und die Positionierung der Stahlschutzrohre werden von auf dem Wasser auf an Land umgestellt, was eine sichere und zuverlässige Arbeitsumgebung für Baumaschinen schafft, die Arbeitseffizienz verbessert und Sicherheitsrisiken reduziert. Auf diese Weise können die Anforderungen an die Leistung und Modelle von Baumaschinen gesenkt und die Maschinenkosten reduziert werden. Ferner können die Nachteile des herkömmlichen auf dem Wasser durchgeführten vibrationsbasierten Eintreibeverfahrens, nämlich eine niedrige Positioniergenauigkeit, eine schwer zu steuernde Vertikalität der Stahlschutzrohre bei der Montage, ein zeitaufwendiges und mühsames, abschnittsweises Verbinden und Erhöhen, eine schlechte Schweißqualität und die Notwendigkeit zum Betongießen während der Verankerung der Stahlschutzrohre oder zum Betongießen zur Stabilisierung, überwunden werden. Darüber hinaus sind die Positionierung und Vertikalität der Stahlschutzrohre leicht zu kontrollieren und die Kontrollgenauigkeit ist hoch; [4] Die Außenwand eines jeweiligen Stahlschutzrohrs ist mit Verankerungsbewehrungen verschweißt, was die Haftkraft zwischen den Stahlschutzrohren und dem WU-Beton und die Tragfähigkeit des WU-Betons gegen Aufschwimmen und Einsinken erhöht. Mindestens eine Verankerungsbewehrung ist vollflächig mit dem entsprechenden Stahlschutzrohr durch Schweißen verbunden, wodurch das Eindringen von Wasser an der Fuge zwischen den Stahlschutzrohren und dem WU-Beton effektiv verhindert wird; [5] Die zwischen den Stahlschutzrohren befestigten Parallelverbindungselemente bilden einen Stahlrahmen im Inneren des WU-Betons, was die Zugfestigkeit und Gesamtleistung des WU-Betons erhöht und bei der Ausführung der tragenden Plattform das durch Pumpen entstehende Sicherheitsrisiko reduziert.
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Figurenliste
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Die hier beigefügten Zeichnungen dienen dem besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und bilden einen Teil der vorliegenden Erfindung. Anhand folgender Figuren und Ausführungsbeispiele soll die vorliegende Erfindung näher erläutert werden, ohne die Erfindung auf diese zu beschränken. Dabei zeigt:
- 1 einen Grundriss des gesamten Aufbaus der erfindungsgemäßen gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen;
- 2 einen schematischen Querschnitt des gesamten Aufbaus der erfindungsgemäßen gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen;
- 3 einen schematischen Längsschnitt des gesamten Aufbaus der erfindungsgemäßen gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen;
- 4 eine vergrößerte Vorderansicht einer umgekehrten Konsole und der entsprechenden Versteifungsplatte der erfindungsgemäßen gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen;
- 5 eine vergrößerte Seitenansicht einer umgekehrten Konsole und der entsprechenden Versteifungsplatte der umgekehrten Konsole und der Versteifungsplatten der erfindungsgemäßen gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen;
- 6 eine schematische Ansicht des ersten Schritts des Bauverfahrens der erfindungsgemäßen gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen;
- 7 eine schematische Ansicht des dritten Schritts des Bauverfahrens der erfindungsgemäßen gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen;
- 8 eine schematische Ansicht des vierten Schritts des Bauverfahrens der erfindungsgemäßen gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen;
- 9 eine schematische Ansicht des fünften Schritts des Bauverfahrens der erfindungsgemäßen gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen;
- 10 eine erste schematische Ansicht des sechsten Schritts des Bauverfahrens der erfindungsgemäßen gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen, in der diese als Ganzes ins Wasser gelassen werden;
- 11 eine zweite schematische Ansicht des sechsten Schritts des Bauverfahrens der erfindungsgemäßen gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen, in der diese als Ganzes ins Wasser gelassen werden;
- 12 eine schematische Ansicht des sechsten Schritts des Bauverfahrens der erfindungsgemäßen gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen, in der diese als Ganzes durch Schweben zu einem Brückenpfeiler gebracht werden;
- 13 eine schematische Ansicht des siebten Schritts des Bauverfahrens der erfindungsgemäßen gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen;
- 14 eine schematische Ansicht des achten Schritts des Bauverfahrens der erfindungsgemäßen gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stahlkofferdamm;
- 2
- Stahlschutzrohr;
- 3
- horizontales Parallelverbindungselement;
- 4
- vertikales Parallelverbindungselement;
- 5
- Querträger;
- 6
- Diagonalstrebe;
- 7
- Hängestange;
- 8
- Verbindungsplatte;
- 9
- umgekehrte Konsole;
- 10
- Versteifungsplatte;
- 11
- Verankerungsbewehrung;
- 12
- WU-Beton;
- 13
- Bodenanker;
- 14
- Winde;
- 15
- Riemenscheibenblock;
- 16
- Kabelbrecher;
- 17
- Luftbeutel;
- 18
- Wasserstand
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden wird die in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung enthaltene technische Lösung detailliert und vollständig unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zu den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen dabei selbstverständlich nur einige der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und nicht alle Ausführungsbeispiele dar. Alle weiteren Ausführungsbeispiele, zu denen der Fachmann ohne schöpferisches Zutun auf Grundlage der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gelangen kann, fallen ebenfalls unter den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
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Im Folgenden wird die in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung enthaltene technische Lösung detailliert und vollständig unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zu den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Ausführungsbeispiel 1
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Es wird auf die 1 bis 3 Bezug genommen. Eine gesamte Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen umfasst umgekehrte Konsolen 9 und Versteifungsplatten 10, die beim Zusammenbau eines Stahlkofferdamms 1 jeweils an die Enden der jeweiligen Querträger 5 und der jeweiligen Diagonalstreben 6 geschweißt werden, wobei ein jeweiliger Querträger 5 und mindestens zwei Stahlschutzrohre 2 jeweils durch Hängestangen 7 miteinander verbunden werden und die benachbarten Stahlschutzrohre 2 durch vertikale Parallelverbindungselemente 4, horizontale Parallelverbindungselemente 3 und Verbindungsplatten 8 zu einer kurzen Schutzrohrgruppe verschweißt werden, wobei die kurze Schutzrohrgruppe und der Stahlkofferdamm 1 ein Ganzes bilden.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind bei der gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen die umgekehrten Konsolen 9 mit dem Stahlkofferdamm 1 verschweißt und ist ein jeweiliger Querträger 5 auf die entsprechenden umgekehrten Konsolen 9 der oberen Schicht aufgesetzt, wobei ein Ende einer jeweiligen Diagonalstrebe 6 an der Unterseite des entsprechenden Querträgers 5 abgestützt wird und das andere Ende direkt auf die entsprechende umgekehrte Konsole 9 der unteren Schicht aufgesetzt ist. Ein jeweiliges Stahlschutzrohr 2 ist mittels einer entsprechenden Hängestange 7 am entsprechenden Querträger 5 angehängt. Alle Stahlschutzrohre 2 und der Stahlkofferdamm 1 sind durch die entsprechenden vertikalen Parallelverbindungselemente 4 und die entsprechenden horizontalen Parallelverbindungselemente 3 miteinander verbunden.
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Ausführungsbeispiel 2
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Es wird auf die 4 und 5 Bezug genommen, die die gesamte Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen des Ausführungsbeispiels 1 zeigen. Eine jeweilige Versteifungsplatte 10 ist mit der Unterseite der entsprechenden umgekehrten Konsole 9 verbunden.
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Ferner können die umgekehrten Konsolen 9 zweischichtig sein, wobei ein jeweiliger Querträger 5 angehängt und auf die entsprechenden umgekehrten Konsolen 9 der oberen Schicht aufgesetzt ist. Insbesondere ist zwischen einem Ende eines jeweiligen Querträgers 5 und der Platte des Stahlkofferdamms 1 ein reservierter Spalt von 5 bis 10 cm vorgesehen und ist die Breite eines jeweiligen Querträgers 5 3 bis 5 cm kleiner als die Breite der entsprechenden umgekehrten Konsole 9.
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Ferner können die Enden der Diagonalstreben 6 durch Schweißen mit dem entsprechenden Querträger 5 verbunden und die anderen Enden direkt auf die entsprechenden umgekehrten Konsolen 9 der unteren Schicht aufgesetzt sein.
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Ferner kann eine jeweilige Hängestange 7 an den entsprechenden Querträger angehängt sein und können die Enden der jeweilige Hängestange 7 an zwei Seiten der oberen Öffnung des entsprechenden Stahlschutzrohrs 2 angeschweißt sein.
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Ferner können die vertikalen Parallelverbindungselemente 4 und die horizontalen Parallelverbindungselemente 3 jeweils durch Profilstähle mit den entsprechenden Stahlschutzrohren 2 verbunden sein.
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Ferner können die Böden der Stahlschutzrohre 2 versiegelt und mit WU-Beton 12 vergossen sein, wobei mindestens drei ringförmige Verankerungsbewehrungen 11 in gleichen Abständen an der am WU-Beton 12 befindlichen Außenwand eines jeweiligen Stahlschutzrohrs 2 angeschweißt sind. Die Verankerungsbewehrungen 11 sind Gewindestähle mit hoher Haftkraft. Mindestens eine Verankerungsbewehrung 11 und die Außenwand des entsprechenden Stahlschutzrohrs 2 sind vollflächig miteinander verschweißt.
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Insbesondere können die umgekehrten Konsolen 9 gemäß der tatsächlichen Länge eines entsprechenden Stahlschutzrohrs 2 an einer vorgegebenen Position mit dem Stahlkofferdamm 1 verschweißt sein, wobei die umgekehrten Konsolen 9 direkt darunter mit entsprechenden Versteifungsplatten 10 verstärkt sind. Ein jeweiliger Querträger 5 ist angehängt und auf die entsprechenden umgekehrten Konsolen 9 aufgesetzt. Ein jeweiliger Querträger 5, die entsprechenden Diagonalstreben 6 und die entsprechenden umgekehrten Konsolen 9 sind nicht miteinander verschweißt oder befestigt, damit nach dem Aufsetzen des Stahlkofferdamms 1 und vor den Bohrungen für die Pfahlgründung die Querträger 5 und die Diagonalstreben 6 mittels eines Krans direkt angehoben und dann entfernt werden können, um die Bohrungen für die Pfahlgründung zu erleichtern.
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Hierbei werden nach dem Aufsetzen eines jeweiligen Querträgers 5 die Enden der entsprechenden Diagonalstreben 6 direkt darunter verschweißt und die anderen Enden der Diagonalstreben 6 direkt auf die entsprechenden umgekehrten Konsolen 9 der unteren Schicht aufgesetzt, sodass in der späteren Bauphase die Querträger 5 einfach direkt angehoben und entfernt werden können. Durch die Diagonalstreben 6 können die Spannweite und die Belastung der Querträger 5 erhöht und kann die Durchbiegungsverformung der Querträger reduziert werden. Wenn im Hinblick auf Belastung und Verformung der Querträger 5 die Konstruktions- und Spezifikationsanforderungen erfüllt werden, kann ferner auf die Bauausführung der Diagonalstreben 6 und der umgekehrten Konsolen 9 der unteren Schicht verzichtet werden.
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Ferner können die Hängestangen 7 aus Rundstahlmaterial mit guter Zugfestigkeit bestehen, durch die die Höhen und die Grundrisspositionen der Stahlschutzrohre 2 temporär festgelegt werden können.
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Hierbei sind die vertikalen Parallelverbindungselemente 4 und die horizontalen Parallelverbindungselemente 3 jeweils mindestens zweischichtig, um die gesamte Festigkeit, Steifigkeit und Stabilität zu erhöhen. Ferner kann die Anzahl der Schichten der vertikalen Parallelverbindungselemente 4 und der horizontalen Parallelverbindungselemente 3 gemäß der Höhe des entsprechenden Stahlschutzrohrs 2 bestimmt werden. Die einzelnen Stahlschutzrohre 2 sind miteinander verbunden und bilden zusammen eine gesamte kurze Schutzrohrgruppe.
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Insbesondere ist bei der gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen des obigen Ausführungsbeispiels ein jeweiliges Stahlschutzrohr 2 längszylindrisch. Die Anzahl der Stahlschutzrohre beträgt mindestens zwei. Zwischen den Stahlschutzrohren und den Pfählen ist eine Eins-zu-Eins-Entsprechung vorgesehen. Ein jeweiliges horizontales Parallelverbindungselement 3 besteht aus einer vertikalen Verbindungsplatte und zwei horizontalen Verbindungsplatten, wobei die beiden horizontalen Verbindungsplatten gleichmäßig oben und unten auf einer Seite der entsprechenden vertikalen Verbindungsplatte verteilt sind. Die vertikalen Parallelverbindungselemente 4 sind horizontale und diagonale Verbindungsstangen. Ein jeweiliges vertikales Parallelverbindungselement 4 kann zwei horizontale Verbindungsstangen und zwei sich in der Mitte kreuzende Verbindungsstangen umfassen, wobei sich die beiden horizontalen Verbindungsstangen jeweils oberhalb und unterhalb der beiden sich kreuzenden Verbindungsstangen befinden. Die Querträger 5 können I-Träger oder H-Träger sein. Ein jeweiliger Querträger 5 kann durch Schweißen von zwei nebeneinanderliegenden I-Trägern oder H-Trägern gebildet sein. Die Diagonalstreben 6 können diagonale Stangen sein und die Hängestangen 7 können vertikale Stangen sein. Die Verbindungsplatten 8 können rechteckige Platten sein, die mit der Außenwand des entsprechenden Stahlschutzrohrs 2 verbunden sind, wobei eine jeweilige Verbindungsplatte 8 mit den Enden der entsprechenden vertikalen Parallelverbindungselemente 4 verbunden ist. Beispielsweise ist eine jeweilige Verbindungsplatte 8 mit den Enden der entsprechenden horizontalen und diagonalen Verbindungsstangen verbunden. In Bezug auf die Struktur der umgekehrten Konsolen 9 und der Versteifungsplatten 10 ist insbesondere eine jeweilige umgekehrte Konsole 9 eine horizontale offene Hohlsäule, wobei die Verbindungsfläche einer jeweiligen umgekehrten Konsole 9 und des Stahlkofferdamms 1 eine ebene Fläche ist und die Verbindungsfläche einer jeweiligen umgekehrten Konsole 9 und des entsprechenden Querträgers 5 eine geneigte Fläche ist, d. h. der Längsschnitt einer jeweiligen umgekehrten Konsole 9 entspricht einem rechtwinkligen Trapez, wobei dementsprechend die beiden Endflächen des entsprechenden Querträgers 5 geneigte Flächen sind und der Längsschnitt des entsprechenden Querträgers 5 einem umgekehrten Trapez, vorzugsweise einem umgekehrten gleichschenkligen Trapez, entspricht. Eine jeweilige Versteifungsplatte 10 ist eine rechtwinklige Dreiecksplatte, wobei die mit dem Stahlkofferdamm 1 und der entsprechenden umgekehrten Konsole 9 verbundene Seite dieser Versteifungsplatte eine rechtwinklige Seite ist.
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Das Bauverfahren der gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen des obigen Ausführungsbeispiels umfasst folgende Schritte:
- Es wird auf 6 Bezug genommen. Schritt 1: Stückweises Zusammenbauen und Schweißen des Stahlkofferdamms 1 an Land;
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Schritt 2: Walzverarbeitung der Stahlschutzrohre 2 und Transportieren dieser zur Baustelle;
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Es wird auf 7 Bezug genommen. Schritt 3: Schweißen der Verankerungsbewehrungen 11 an die Außenwand des entsprechenden Stahlschutzrohrs 2 und Schweißen der umgekehrten Konsolen 9 und der Versteifungsplatten 10 an die Innenwand des Stahlkofferdamms 1;
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Es wird auf 8 Bezug genommen. Schritt 4: Anheben und Aufsetzen der Stahlschutzrohre 2 eins nach dem anderen und Anheben und Aufsetzen der Querträger 5 auf die entsprechenden umgekehrten Konsolen 9;
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Es wird auf 9 Bezug genommen. Schritt 5: Anhängen der Stahlschutzrohre 2 an die entsprechenden Querträger 5 und Verschweißen der vertikalen Parallelverbindungselemente 4 und der horizontalen Parallelverbindungselemente 3 zwischen den entsprechenden Stahlschutzrohren 2 zu einer kurzen Schutzrohrgruppe;
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Es wird auf die 10, 11 und 12 Bezug genommen. Schritt 6: Ins-Wasser-Lassen des Stahlkofferdamms 1 und der kurzen Schutzrohrgruppe, die ein Ganzes bilden, mittels eines Kabelbruchverfahrens nach der Luftbeuteleinstellung auf einer Rampe und schwebender Transport dieser zu einem Brückenpfeiler;
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Es wird auf 13 Bezug genommen. Schritt 7: Erhöhen durch Verbinden, Absenken ins Wasser, Positionieren, Einsetzen und Verankern des Stahlkofferdamms 1 und Reinigen seines Fundaments;
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Es wird auf 14 Bezug genommen. Schritt 8: Versiegeln der Böden der Stahlschutzrohre 2 und Vergießen mit WU-Beton 12, wobei, nachdem der WU-Beton 12 die vorgegebene Festigkeit erreicht hat, die Hängestangen 7 geschnitten und die Querträger 5 angehoben und herausgenommen werden;
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Beim Bauverfahren der gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen des obigen Ausführungsbeispiels wird im ersten Schritt beim Zusammenbau des Stahlkofferdamms 1 eine unverschlossene Schließöffnung belassen, die nach dem Zusammenbau der Stahlschutzrohre 2 verschlossen wird.
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Ferner wird im zweiten Schritt ein jeweiliges Stahlschutzrohr 2 mit einer mitteldicken Stahlplatte in eine zylindrische Form gewalzt, wobei der Durchmesser eines jeweiligen Stahlschutzrohrs 2 größer als der Durchmesser eines Pfahls ist und die Verarbeitungslänge eines jeweiligen Stahlschutzrohrs 2 größer als die vorgegebene Dicke des WU-Betons 12 ist.
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Ferner werden im zweiten Schritt mindestens zwei Innenstreben in gleichen Abständen innerhalb eines jeweiligen Stahlschutzrohrs 2 angeordnet, wobei die Innenstreben Profilstähle sind und sich kreuzen.
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Ferner werden im dritten Schritt im Bereich des WU-Betons 12 mindestens drei Verankerungsbewehrungen 11 in gleichmäßigen Abständen an der Außenwand eines jeweiligen Stahlschutzrohrs 2 angeschweißt, wobei mindestens eine Verankerungsbewehrung 11 und die Außenwand des entsprechenden Stahlschutzrohrs 2 vollflächig miteinander verschweißt werden.
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Ferner ist im fünften Schritt die Höhe der Böden der Stahlschutzrohre 2 höher als die Höhe des Bodens des Stahlkofferdamms 1.
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Ferner werden/wird im achten Schritt für das Versiegeln der Böden der Stahlschutzrohre 2 Sandsäcke oder Hinterfüllungserde verwendet, um den Spalt zwischen den Stahlschutzrohren 2 und dem Flussbett zu verschließen.
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Ferner wird im achten Schritt die zwischen einem jeweiligen Stahlschutzrohr 2 und dem entsprechenden Querträger 5 angehängte Hängestange 7 geschnitten, anschließend werden dieser Querträger 5 und die entsprechenden Diagonalstreben 6 mittels eines Hebegeräts aus dem Wasser angehoben und herausgenommen.
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Bei der konkreten Bauausführung kann das Bauverfahren der gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen wie folgt zusammengefasst werden: Beim Zusammenbau des Stahlkofferdamms 1 werden die Stahlschutzrohre 2 vorab gemäß den vorgegebenen Positionen grob positioniert, anschließend werden die Schweißhöhen der umgekehrten Konsolen 9 gemäß der tatsächlichen Höhe des entsprechenden Stahlschutzrohrs 2 festgelegt, wobei die umgekehrten Konsolen 9 an die Innenwand des Stahlkofferdamms 1 angeschweißt werden und sich die Versteifungsplatten 10 direkt unter den entsprechenden umgekehrten Konsolen 9 befinden. Nachdem das Schweißen der umgekehrten Konsolen 9 abgeschlossen wurde und die Prüfung erfolgreich war, werden die Querträger 5 angehoben und auf die entsprechenden umgekehrten Konsolen 9 aufgesetzt, anschließend werden die auf zwei Seiten dieses Querträgers 5 befindlichen Diagonalstreben 6 mit der Unterseite dieses Querträgers 5 verschweißt. Ein jeweiliges Stahlschutzrohr 2 und der entsprechende Querträger 5 werden durch die entsprechende Hängestange 7 miteinander verbunden, wobei eine jeweilige Hängestange 7 die Form eines umgekehrten „U“ aufweist und an den entsprechenden Querträger 5 angehängt wird. Die Positionen der Hängestangen 7 werden gemäß den Konstruktionspositionen des entsprechenden Stahlschutzrohrs 2 festgelegt, wobei das andere Ende einer jeweiligen Hängestange 7 und das entsprechende Stahlschutzrohr 2 vollflächig miteinander verschweißt werden, um dieses Stahlschutzrohr 2 zu positionieren und seine Höhenposition festzulegen. Die jeweiligen Stahlschutzrohre 2 werden durch die vertikalen Parallelverbindungselemente 4, die horizontalen Parallelverbindungselemente 3 und die Verbindungsplatten 8 miteinander verschweißt, um die Stahlschutzrohre 2 miteinander zu einem stabilen Ganzen zu verbinden, wobei die kurze Schutzrohrgruppe und der Stahlkofferdamm 1 ebenfalls miteinander zu einem Ganzen verbunden werden. Schließlich wird geprüft, ob die Höhenpositionen und die Grundrisspositionen der Stahlschutzrohre 2 den Anforderungen entsprechen, um den Zusammenbau der gesamten Konstruktion der kurzen Schutzrohrgruppe und des Stahlkofferdamms abzuschließen. Insbesondere wird im ersten Schritt beim Zusammenbau des Stahlkofferdamms 1 eine unverschlossene Schließöffnung auf einer Seite belassen, die als Zugangskanal für Maschinen und Personal verwendet wird und nach dem Zusammenbau der Stahlschutzrohre 2 verschlossen wird. Im zweiten Schritt wird ein jeweiliges Stahlschutzrohr 2 mit einer mitteldicken Stahlplatte in eine zylindrische Form gewalzt, wobei ferner der Durchmesser eines jeweiligen Stahlschutzrohrs 2 30 bis 40 cm größer als der Durchmesser eines Pfahls ist und die Verarbeitungslänge eines jeweiligen Stahlschutzrohrs 2 1,5 bis 2,0 m größer als die vorgegebene Dicke des WU-Betons 12 ist. Im zweiten Schritt werden kreuzförmig angeordnete Innenstreben in gleichen Abständen innerhalb eines jeweiligen Stahlschutzrohrs 2 angeordnet, um zu verhindern, dass die Stahlschutzrohre 2 sich beim Stapeln und Transportieren verformen. Im dritten Schritt werden mindestens eine Verankerungsbewehrung 11 und die Außenwand des entsprechenden Stahlschutzrohrs 2 vollflächig miteinander verschweißt, wodurch in der späteren Bauphase das Eindringen von Wasser an der Fuge zwischen den Stahlschutzrohren und dem WU-Beton verhindert wird. Im vierten Schritt besteht die Funktion der Diagonalstreben 6 darin, den Verformungswert eines jeweiligen nach unten gebogenen Querträgers 5 zu reduzieren. Es ist auch möglich, die Durchbiegung nach unten und die Verformung eines jeweiligen Querträgers 5 innerhalb des zulässigen Bereichs der Spezifikation zu steuern, indem die Biegesteifigkeit dieses Querträgers erhöht wird, sodass keine Diagonalstreben 6 vorgesehen werden müssen. Im fünften Schritt ist die Höhe der Böden der Stahlschutzrohre 2 20 bis 40 cm höher als die Höhe des Bodens des Stahlkofferdamms 1. Der Höhenunterschied zwischen den beiden beträgt mindestens 20 cm oder 30 cm, um zu verhindern, dass beim Absinken der Gesamtheit der kurzen Schutzrohrgruppe und des Stahlkofferdamms 1 die Senktiefe und der Aufsetzeffekt durch lokale Unebenheiten im Flussbett oder durch Erhebungen beeinträchtigt werden. Gleichzeitig kann auch verhindert werden, dass beim Ins-Wasser-Lassen der Stahlschutzrohre die Luftbeutel 17 durch die Böden der Stahlschutzrohre 2 geschnitten werden. Im sechsten Schritt können je nach den tatsächlichen Gegebenheiten auf der Baustelle und der Konfiguration der mechanischen Ausrüstung usw. der Stahlkofferdamm 1 und die kurze Schutzrohrgruppe mittels einer technischen Lösung wie eines großen Hebegeräts, eines Kabelbruchverfahrens nach der Luftbeuteleinstellung auf einer Rampe oder einer Gleitbahn mit Gefälle als Ganzes ins Wasser gelassen werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass nach dem Ins-Wasser-Lassen des Stahlkofferdamms 1 bei der kurzen Schutzrohrgruppe keine Phänomene wie offene Schweißnähte, Lösen von Lötstellen, offensichtliches Verformen von Bauteilen und Kippen oder Abfallen von Stahlschutzrohren 2 auftreten. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird für das Ins-Wasser-Lassen des Stahlkofferdamms 1 das Kabelbruchverfahren nach der Luftbeuteleinstellung auf einer Rampe verwendet. Es wird auf die 10 und 11 Bezug genommen. Insbesondere werden, nachdem die Positionierung und der Zusammenbau der gesamten Arbeitsplattform des Stahlkofferdamms 1 und der Stahlschutzrohre 2 an Land abgeschlossen wurden, mehrere Luftbeutel 17 in gleichmäßigen Abständen am Boden angeordnet, um das Gesamtgewicht des Stahlkofferdamms 1 und der Stahlschutzrohre 2 zu tragen. Zuerst werden der Stahlkofferdamm 1 und die Stahlschutzrohre 2 mittels einer am vorderen Ende angeordneten Winde 14 langsam zu einer Rampe mit einem gewissen Gefälle gezogen. Um gleichzeitig der horizontalen Komponente des Eigengewichts des Stahlkofferdamms 1 auf der Rampe standzuhalten, sind am hinteren Ende des Stahlkofferdamms zur Befestigung ein Bodenanker 13, eine Winde 14 und ein Riemenscheibenblock 15 angeordnet. Die am hinteren Ende angeordnete Winde 14 wird gestartet, um den Stahlkofferdamm 1 langsam zum Wassereinlass gleiten zu lassen, anschließend wird der Kabelbrecher 17 gestartet. Der Stahlkofferdamm 1 beschleunigt und gleitet durch seine Eigengewichtskomponente frei ins Wasser, tritt mit Trägheit ins Wasser ein und verlangsamt sich allmählich unter dem Einfluss des Wasserwiderstands bis er sich stabil in einem selbstschwimmenden Zustand befindet. Im achten Schritt werden/wird für das Versiegeln der Böden der Stahlschutzrohre 2 Sandsäcke oder Hinterfüllungserde verwendet, um den Spalt zwischen den Stahlschutzrohren 2 und dem Flussbett dicht zu verschließen und zu verhindern, dass beim Versiegeln des Bodens Beton in das Innere der Stahlschutzrohre 2 fließt und dadurch die später ausgeführten Bohrungen für die Pfahlgründung beeinträchtigt werden. Im achten Schritt werden alle zwischen den jeweiligen Stahlschutzrohren 2 und den entsprechenden Querträgern 5 angehängten Hängestangen 7 mittels eines unter Wasser stattfindenden Schneidverfahrens geschnitten, anschließend werden die Querträger 5 und die Diagonalstreben 6 mittels eines Hebegeräts aus dem Wasser angehoben und herausgenommen, um die Bohrungen für die Pfahlgründung zu erleichtern.
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Beim Bauverfahren der gesamten Positionier- und Montagekonstruktion für doppelwandige Stahlkofferdämme und kurze Schutzrohrgruppen des obigen Ausführungsbeispiels wird der Zusammenbauprozess der Stahlschutzrohre 2 von einem kritischen Prozess zu einem unkritischen Prozess umgestellt, wodurch die Gesamtdauer des Schlüsselprozesses verkürzt und die Bauzeit effektiv verkürzt wird. In der Erfindung wird eine kurze Schutzrohrkonstruktion verwendet, sodass die Stahlschutzrohre 2 nicht durch Verbinden bis über die Wasseroberfläche erhöht werden müssen, wodurch bei den Stahlschutzrohren eine große Menge an Material eingespart wird und die Materialkosten niedrig sind. Der Zusammenbau und die Positionierung der Stahlschutzrohre werden von auf dem Wasser auf an Land umgestellt, was eine sichere und zuverlässige Arbeitsumgebung für Baumaschinen schafft, die Arbeitseffizienz verbessert und Sicherheitsrisiken reduziert. Auf diese Weise können die Anforderungen an die Leistung und Modelle von Baumaschinen gesenkt und die Maschinenkosten reduziert werden. Ferner sind die Positionierung und Vertikalität der Stahlschutzrohre 2 leicht zu kontrollieren und die Kontrollgenauigkeit ist hoch. Die Außenwand eines jeweiligen Stahlschutzrohrs 2 ist mit Verankerungsbewehrungen 11 verschweißt, sodass die Haftkraft zwischen den Stahlschutzrohren 2 und dem WU-Beton 12 hoch und die Tragfähigkeit des WU-Betons 12 gegen Aufschwimmen und Einsinken hoch ist. Ferner kann in der späteren Bauphase das Eindringen von Wasser an der Fuge zwischen den Stahlschutzrohren 2 und dem WU-Beton effektiv verhindert werden. Die zwischen den Stahlschutzrohren 2 befestigten Parallelverbindungselemente bilden einen Stahlrahmen im Inneren des WU-Betons 12, was die Zugfestigkeit und Gesamtleistung des WU-Betons 12 erhöht und bei der Ausführung der tragenden Plattform das durch Pumpen entstehende Sicherheitsrisiko reduziert.
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Die vorstehende Beschreibung stellt nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht die Schutzansprüche beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die gemäß der Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung von einem Fachmann auf diesem Gebiet vorgenommen werden können, fallen in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
