专利名称：通用型桥梁现浇支架的制作方法
技术领域：
本发明专利土建施工中的桥梁原味现浇施工机械领域
背景技术：
在桥梁的施工建设中，桥梁的施工方式可以分为预制架设施工和原位现浇施工两大类施工方法，实际生产中通常根据现场实际情况选择使用，但大多数情况下由于现场条件或者项目的规模等具体情况的限制较适合采用原位现浇的施工方法进行桥梁的施工。目前原位现浇施工主要有以下几种1)移动模架现浇施工，这是目前最为先进的桥梁现浇施工方法；2)满堂支架支架现浇施工法；3)钢管桩支架+贝雷架+碗扣件现浇施工。其中移动模架现浇施工机械化程度高，不需要考虑地面情况但只适用于特定桥型现浇施工，对工程项目的规模有一定的要求，且组装于解体困难，存在大型构件转场运输不便；对于满堂支架而言，虽然使用于所有的桥型，但支架的搭设耗工耗时，虽然上部荷载已经通过支架立杆分担但立杆下得局部区域应力仍然等不到有效分散，因此对地基的承载能力要求还是有点高，针对不同的地质条件需要有不同的地基处理方案；而钢管桩支架+贝雷架+碗扣件现浇施工则存在多次的体系转换，转换过度之间的连接不牢固，在目前情况下该方法并不通用，每一个不同的项目的结构都要单独设计，毫无标准可言，所用材料的通用性不强，对使用的型钢和钢管又焊又割破坏材料的整体性与完整性，材料浪费相当严重。
发明内容
本发明专利的目的是设计一种通用性强、标准化程度高、对地基承载力要求低、装配于解体简单、转场运输方便的现浇混凝土通用支架。本发明专利由按刚性角扩大要求而形成的混凝土活动底座1，具有沉降监测和自动补偿能力的液压千斤顶系统包括2，34和中心液压控制站(图中未示出)、钢管混凝土立柱底节3,钢管混凝土立柱4 (包含5m、3m、2m、lm、0. 5m)，稳定系杆5,7,8,9,12、耳板13、稳定系杆连接板6，10,13、球形铰支座14、支架主梁15、支架次梁16、加强斜杆17、墩顶大吨位液压千斤顶18、分配肋19、墩顶横梁20、梁底模板21、主梁预埋螺栓24、横梁预埋螺栓25、支撑杆26、支撑垫块27、夹梁28、顶梁区钢板29、墩顶底模30、箱梁梁体31、沉降监测传感器34、梁内落架卷扬机或手拉葫芦、落架钢索、沉降监控补偿系统、沉降补偿液压泵站系统等组成。以上所述为本发明的基本组成形式，在实际应用中可以根据实际情况增减其中的某些构件。浇筑施工时所浇筑的梁体混凝土荷载及施工机具荷载还有人员、施工冲击产生的荷载等上部荷载通过模板、分配梁等传递给主梁，再由主梁传递给立柱，最后通活动底座传给地基。由于底座对地基应力的分散作用使得该支架系统对基础的承载力要求大为降低，可以通过控制混凝土活动底座底面尺寸的大小来适应不同的地基承载力情况，但为保证通用性建议混凝土活动底座的底面积控制在9m2左右，这样即使每根立柱承受100T的荷载，其基底应力仍不到120KPa，这样能够保证在绝大多数情况下直接使用。由于钢管混凝土立柱为分段拼装式，因此能够适应不同地面状况的情况，对地基处理的方式带来了方便。当遇到松软地基时并不要求必须将松软土层换填，只需要将活动底座下面局部范围的不合格土层清除再将活动底座置于清除不合格土层后的合格土层上即可，也就是说相邻的两立柱之间可以存在错层。针对施工过程中浇筑混凝土重力引起的沉降，以往都是采用大幅度提高地基承载力的方式来处理，这样势必造成投入的大幅增加且不可回收，属于一次性投入，针对这一难题本法发明的另一核心技术便是增加了沉降监控补偿系统，通过沉降监控补偿系统的调节即可保证梁底线形符合设计要求又能极大的提高地基的承载能力获得于地基处理相同的效果。从而节省支架式支撑平台的地基处理费用。支架的各组成部件之间的连接方式均采用螺栓连接易于安装拆卸，以及改变不同组合形式，从而能够适应不同跨径，不同桥型，也可适用于建筑工程的施工，增加了支架系统的灵活性、扩大了支架系统的使用范围。针支架系统的落架方式，本发明专利提供了两种落架方案，分别为1)采用墩顶大吨位千斤顶将梁顶升进行支架拆除；2)通过立柱下面的液压千斤顶回油进行支架的拆除。两种支架拆除方式均采用由下往上得拆除方式，即先底座后立柱、系杆，最后是支架上端的主梁、次梁等结构部件。与以往的现浇梁施工设备相比较而言，本发明专利具有以下明显优点1.本支架结构简单、拼装灵活、构件数量少、拼装时清晰明了、支架的通透性好便于检查和发现隐患。2.结构的材料利用率高，经过有限元模拟分析不断优化调整结构内部尺寸结构参数，使得支架系统内的受力均匀，各构件的应力水平大致相当消除了由于荷载布置或构件位置不当造成材料整体应力水平不高而某一局部盈利水平很高的不均衡现象，这样就充分的利用了材料的性能、节约了成本。3.增加了使应力扩散的活动底座，这样就避免了每孔现浇梁支架基础都要进行大面积地基处理的麻烦，从而显著地减少了工程投入。4.该支架不但适用于现浇简支箱梁的现浇施工，同时也适用于连续梁、拱桥的现浇施工。5.抗风能力强，由于采取支架主梁在墩顶固结的方式，因此支架系统以及上部现浇梁的模板在受到水平风载时便会将水平荷载传递给墩身，依靠墩身的刚度抵抗风荷载的作用。6.智能化程度高，由于该支架设计了沉降监控及补偿系统，因此在施工过程中的沉降均可由其自动记录并进行处理甚至形成报告。7.整个支架系统的质量轻，其包括顶部大型底模全部重量仅70T (以20m墩高作为依据)，不到移动模架重量的1/5，与相同高度的满堂支架相比较而言用钢量也要少的多且安装便捷。8.材料重复利用性高，转场运输方便，由于支架均为螺栓连接。因此易于解体，且支架结构中没有大型构件，转运不需要专用机械、专用车辆。9.可以明显的缩短工程的施工工期，在相同的投入情况下，一套移动模架的成本可以制造或购买4 5套本发明专利现浇支架，这相对于移动模架的循序施工造成某些工序窝工而言则可以多道工序并行施工，加快施工进度总之，本发明专利支架在总结了现行桥梁现浇施工设备的优缺点基础上，设计出了适应范围广，通用性强、标准化程度高、集成度好、成本低、装配解体运输方便、且能够进 行工厂化生产的桥梁现浇施工的支撑平台，能够缩短工期、节省施工成本。
图1是通用型桥梁现浇支架应用于铁路双线简直箱梁时的工作状态图
图2是图1的半A-A截面、半b_b截面图
图3是通用型桥梁现浇支架应用于铁路双线连续箱梁时的工作状态侧视图
图4是通用型桥梁现浇支架的混凝土活动底座图
图5是通用型桥梁现浇支架的立柱底节示意图
图6是通用型桥梁现浇支架的立柱示意图
图7是通用型桥梁现浇支架的稳定系杆图
图8是通用型桥梁现浇支架的水平面稳定系杆图
图9是通用型桥梁现浇支架的系杆连接板图
图10是是通用型桥梁现浇支架的球形活动铰支座图
图11是通用型桥梁现浇支架的支架主梁与球形活动铰支座连接方式图
图12是通用型桥梁现浇支架的支架主梁连接图
图13是通用型桥梁现浇支架的支架主梁于次梁连接图
图14是通用型桥梁现浇支架的支架主梁于墩顶固结示意图
图15是通用型桥梁现浇支架的墩顶横梁连接图
图16是通用型桥梁现浇支架的墩顶横梁于墩身的连接图
图中1-混凝土活动底座 2-沉降补偿液压千斤顶 3-钢管混凝土立柱底 节4-钢管混凝土立柱5，7，8，9，12_稳定系杆6，10，13-稳定系杆连接板13-耳板14-球形铰支座15-支架主梁16-支架次梁 17-加强斜杆 18-墩顶大吨位液压 千斤顶 19-分配肋 20-墩顶横梁 21-梁底模板 22-墩身 23-支座垫石 24-主梁预埋螺栓 25-横梁预埋螺栓 26-支撑杆 27-支撑垫块 28-夹梁 29-顶梁区钢板 30-墩顶底模 31-箱梁梁体 32-特制立柱 33-连续梁梁体 34-沉降监测传感器具体实施方式
实施方式一该处以铁路客运专线的32. 6m双线简支箱梁的现浇施工作为说明依 据。如图1所示一墩高在20m以上的本发明专利通用型桥梁现浇支架的工作状态图，其具 体拼装方法为
1.首先依据墩身高度和梁底曲线初步选定所需要的钢管混凝土立柱底节3和钢 管混凝土立柱4的组合；
2.对梁底一定范围内的地基根据具体情况进行适当处理，建议地基处理方案议下 挖为主，不建议填土或换填，因为支架系统对地基的高差具有很好的适应能力，故不必要求 梁底地基处于同一高程，但建议相邻两柱之间的高差不要超过3m，否则要对高处地基进行 下挖以调整闻差；
3.在初步处理的地基上摆放活动底座1，活动底座I应该精确定点放置，其中心点误差应该严格控制在5_以内否则将影响上部支架系统的装配
4.在活动底座I上安装具有沉降补偿及高差调节功能的液压千斤顶2，注意在安 装液压千斤顶2之后必须将液压千斤顶2的活动杆顶升到工作位置处，在保证液压活动杆 处于工作位置之后对液压千斤顶2的顶面高程进行测量，保证所有的液压千斤顶2的顶面 处于同一高程
5.在调整好的液压千斤顶2顶面组装支架系统的其他部分，包括钢管混凝土立柱 底节3和钢管混凝土立柱4、稳定系杆5，7，8，9，12，为保证支架系统的装配精度优先选用结 构尺寸固定的稳定系杆，当然若认为经济性与通用性更为重要，在荷载工况不是特别恶劣 的情况下可以选用尺寸可调的稳定系杆
6.根据连续梁梁底曲线变化较大的特点增加调整段的数目调节相邻两柱之间的 高差，或者按实际尺寸定制上段立柱与梁底曲线的标高适应
7.装配好立柱于系杆之后根据线路的坡度在立柱顶端安装楔形帽或安装球形活 动铰支座
8.架设支架主梁15、支架次梁16、加强斜杆17、分配肋等上部结构19，并将支架 主梁15与钢管混凝土立柱4、球形铰支座14或楔形帽用螺栓固接，梁底曲线与支架主梁15 之间的间隙根据实际情况分两种情况处理，如间隙最大处间距小于30mm则可以在底模上 浇筑混凝土垫层补偿，如大于30mm则采用弓形木适应梁底曲线的变化，在弓形木上铺设梁 底模板，并与支架主梁15和支架次梁16用螺栓连接固定；
9.将支架主梁15在墩顶与支座垫石23用主梁预埋螺栓24，与墩身形成可靠连接 以抵御风荷载的影响；
10.安装墩顶大吨位千斤顶18，其位置与箱梁的防落梁挡块位置对应，在拆模时 将箱梁顶起即可实现现浇梁与支架的脱离；
11.安装墩顶横梁20、夹梁28、顶梁区钢板、墩顶模板30，并通过支座垫石23内的 预埋横梁螺栓25形成可靠的连接；
12.安装现浇梁模型，同时注意在底板适当位置预留支架卸落时的钢索孔道
13.进行箱梁的现浇施工(按现有的方法进行)
14.梁体强度达到拆模要求时进行支架的拆除工作，支架拆除时分两种情况，但拆 梁原则均按从跨中向两侧，同一立柱按从下至上的顺序逐一拆除，即首先移除活动底座I 液压千斤顶2，然后移除立柱3及4、稳定系杆5，7，8，9，12，立柱3和4与系杆5，7，8，9，12 的拆除在将连接螺栓或销钉拆除后让其自由下落即可，下面叙述两种不同情况下的支架拆 除方式。
①所有立柱下面均设有液压千斤顶的拆模方式
a)拆除墩顶区的支架模块，解除支架主梁与墩顶的连接；
b)用设置于箱梁内并通过支架卸架预留孔的钢索，将支架主梁与箱梁锁定；
c)立柱液压千斤顶系统回油，使立柱液千斤顶以上部分支架同液压千斤顶和活动 底座分离(其顺序按上述规定顺序进行)逐步拆除立柱和立柱稳定系杆，最后通过释放落 架钢索将支架主梁、次梁、模板的整体缓慢下落至地面
d)按以上步骤分段分批逐步拆除支架及模板
②立柱下不设液压缸的拆模方式
a)向墩顶大吨位液压千斤顶加压，使箱梁顶升离开支架系统；
b)解除支架系统与桥墩的所有连接；
c)上提设置于箱梁内的卸架钢索等装置，使支架的活动底座以上部分与底座脱 离，移除活动底座，按照先中间后两侧，先下后上的原则拆除所有的支架立柱和稳定系杆；
d)释放钢索，使主梁、次梁和底模缓慢下落至地面；
e)墩顶大吨位液压千斤顶回油，箱梁就位。
实施方式2 :该处以变截面连续梁的整体现浇作为说明对象，阐述本发明专利的 具体应用。如图2所示一连续梁的本发明专利通用型桥梁现浇支架的工作状态图，其具体 拼装方法与实施方式一的方法相同，其特点仅在于梁底曲线变化使得梁底标高不统一，需 要较多的调节段或者专门定制适应于梁底标高的特制立柱；并且其支架的拆除方式与实施 方式一所述完全相同。
权利要求
1.通用型桥梁现浇支架其特征在于由活动底座1、沉降监测及补偿液压千斤顶2、钢管混凝土立柱3和4、纵横平三个平面的稳定系杆4，7，8，9，12、球形铰支座14、支架主梁15、支架次梁16、加强斜杆17、分配肋18、墩顶横梁19、梁底模板20、支架与墩顶固结系、墩顶横梁20、墩顶部分模板、墩顶大吨位液压千斤顶18、梁内落架卷扬机或手拉葫芦、落架钢索等组成，各构件之间均为可拆互换式拼装，各部分之间的连接主要通过螺栓实现。
2.如权利要求1所述的通用型桥梁现浇支架，其特征在于设置有活动底座1，活动底座 I与钢管混凝土立柱3和4之间设有液压千斤顶2 ;钢管混凝土立柱3和4为分段拼装式， 具有多种尺寸规格(5m、3m、2m、lm、O. 5m),且为钢管混凝土复合截面。
3.如权利要求1所述的通用型桥梁现浇支架，其特征在于在纵、横、平三个平面内均设有稳定系杆，稳定系杆的尺寸有固定式于活动可调式两种，可以根据实际情况选择使用。
4.如权利要求1所述的通用型桥梁现浇支架，其特征在于设有沉降监测及自动补偿系统。
5.如权利要求1所述的通用型桥梁现浇支架，其特征在于支架钢管混凝土立柱与其上的受力主梁之间设有球形铰支座或者按线路坡度加工的楔形柱帽。
6.如权利要求1所述的通用型桥梁现浇支架，其特征在于支架系统的受力梁均为散件拼装式，并且结构尺寸可以根据需要调整。
7.如权利要求1所述的通用型桥梁现浇支架，其特征在于支架的纵向受力主梁在墩顶处与墩身通过支座垫石内的预埋螺栓固结。
8.如权利要求1所述的通用型桥梁现浇支架，其特征在于设有专门的墩顶支架模块， 并且墩顶支架模块由墩顶横梁，支撑杆、顶梁区钢板构成，通过预埋螺栓连接螺栓等于墩身及支架形成可靠的连接。
9.如权利要求1所述的通用型桥梁现浇支架，其特征在于其所有部件均为分体可拆式，互换性于通用性强，并且可以根据实际情况增加或取消某些功能部件。
10.如权利要求1所述的通用型桥梁现浇支架，其特征在于本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
全文摘要
本发明涉及桥梁现浇施工的现浇支撑平台；其特征在于由活动底座、液压千斤顶、钢管混凝土立柱、纵横平三个平面的稳定系杆、球形铰支座、支架主梁、支架次梁、加强斜杆、分配肋、梁底大块钢模、支架与墩顶固结系、墩顶横梁、墩顶部分模板、墩顶大吨位液压千斤顶、梁内落架卷扬机或手拉葫芦、落架钢索等组成，各构件之间均为可拆互换式拼装，各构件之间的连接主要通过螺栓实现，在根据现场实际情况组装好该现浇支架后在其上安装梁体模板之后即可进行桥梁的现浇施工。本发明的最大特点在于实用性好、标准化程度高、支架系统本身承载能力大、对地基承载力要求低、具有沉降监测及自动补偿功能；适用于简支梁、连续梁还有拱桥的现浇施工；并且具有组装、解体部件少，解体后无体积庞大构件便于运输，是迄今为止标准化程度最高，通用性最好的一种桥梁现浇施工的一种支撑设备，使用发明新型现浇支架能够显著的缩短工期、节省成本。
文档编号E01D21/00GK102995561SQ20111027842
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者曹新恒 申请人:曹新恒