用于水中墩超长预应力盖梁施加预顶力的装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于水中墩超长预应力盖梁施加预顶力的装置，包括相对的预顶钢板Ⅰ和预顶钢板Ⅱ，所述预顶钢板Ⅰ和所述预顶钢板Ⅱ分别预埋在相邻的两根水中墩柱的外侧表面上，在所述预顶钢板Ⅰ和所述预顶钢板Ⅱ之间自所述预顶钢板Ⅰ开始设有依次水平连接的预顶钢管、千斤顶和承压座，所述预顶钢管与所述预顶钢板Ⅰ连接，所述预顶钢管支撑在支架上，所述支架设有与承台连接的钢斜撑和钢管立柱，所述钢斜撑与承台铰接。本发明利用已有的墩柱承台作为结构的基础，减少了地基处理的工艺环节，能够缩短工期，降低人工费及材料成本，并且结构所用钢构件还可以循环利用，能够节约大量成本。对永久结构墩身外观无影响。
【专利说明】 用于水中墩超长预应力盖梁施加预顶力的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种盖梁施工的预顶装置，特别是一种用于水中墩超长预应力盖梁施加预顶力的装置。
【背景技术】
[0002]目前，在超长大体积盖梁的施工中，为了避免砼收缩变形及徐变影响对墩身产生的应力造成局部节点混凝土开裂，需要采用预顶工艺，一般情况下需要搭设临时支承。苏州市中环快速路工业园区段工程吴淞江大桥，为单跨双幅简支钢桁架桥，总重约4410t，跨径119m，单幅宽22.8m,属国内单幅宽度之最、苏州市及江苏省跨径之最，盖梁，长54.2m,宽
3.6m,高2.5m,亦为国内同类型桥梁长度之最，单个盖梁总重可达1300t，盖梁下墩柱与墩柱之间净距为20.2m，且位于水上施工，吴淞江南岸存在超过20m深的淤泥质土层。如果采用搭设临时支承实施预顶工艺的方法，需要在水上进行地基处理和支撑架体搭设，施工难度大，工期长，成本高。
【发明内容】
[0003]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用于水中墩超长预应力盖梁施加预顶力的装置，该装置能够缩短工期，降低成本。
[0004]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种用于水中墩超长预应力盖梁施加预顶力的装置，所述盖梁下部设有至少两根水中墩柱，该预顶装置包括相对的预顶钢板I和预顶钢板II，所述预顶钢板I和所述预顶钢板II分别预埋在相邻的两根水中墩柱的外侧表面上，在所述预顶钢板I和所述预顶钢板II之间自所述预顶钢板I开始设有依次水平连接的预顶钢管、千斤顶和承压座，所述预顶钢管与所述预顶钢板I通过钢连接结构I连接，所述承压座固接在所述预顶钢板II上，所述预顶钢管支撑在支架上；
[0005]所述支架包括设置在相邻两根水中墩柱之间的两个呈八字形布置的钢斜撑以及布设在每根水中墩柱周围的四根钢管立柱；对应每一根所述水中墩柱的四根所述钢管立柱的底端通过预埋钢板I固定在该水中墩柱的承台的四个角部；每个所述钢斜撑设有两根撑杆，每个所述钢斜撑的两根所述撑杆在该支架横向立面上的投影重合，且纵向间距与纵向相邻的两根钢管立柱的间距相同，每个所述钢斜撑的两根所述撑杆通过钢结构连接在一起，在每个撑杆的底端连接有销铰及其支座，所述钢斜撑底端的销铰支座通过预埋钢板II与相应所述水中墩柱的承台连接，所述预埋钢板II位于与其靠近的所述预埋钢板I的外侧；呈八字形布置的两个所述钢斜撑的顶部通过横向连接梁连接；每根所述撑杆的顶端和每根所述钢管立柱的顶端均设有等标高的水平支撑盖板，在纵向相对的每两个所述水平支撑盖板上固定有一纵向支撑梁；在所述纵向支撑梁的中部顶面上固定有限位卡板，所述预顶钢管支撑在所述限位卡板上；所有所述钢管立柱和所有所述钢斜撑通过水平连接构件I连接在一起。
[0006]所述在所述预埋钢板I和所述预埋钢板II的下面焊接有倒U形锚固钢筋和水平加强钢筋网，所述水平加强钢筋网与所述倒U形锚固钢筋连接。
[0007]所述预埋钢板II和与其靠近的所述预埋钢板I是一整块钢板。
[0008]所述横向连接梁和所述纵向支撑梁以及所述钢斜撑的构件均采用双拼工字钢结构。
[0009]对应每一根所述水中墩柱的四根所述钢管立柱的底部通过水平连接构件II形成一体。
[0010]所述钢斜撑底端的销铰支座与靠近该销铰支座的所述钢管立柱的底部采用水平钢板连接。
[0011]在所述钢管立柱的底部设有与所述预埋钢板I焊接的加劲钢板。
[0012]每个所述钢斜撑的两根所述撑杆通过米字形钢结构连接在一起。
[0013]本发明具有的优点和积极效果是:采用墩柱承台作为着力点，将结构承受荷载传递至永久结构，打破了目前搭设临时支承的限制。在水中墩承台施工期间预埋钢板，待水中墩柱施工完成后，将钢斜撑和钢管立柱连接在预埋钢板上，拔除用于承台及墩柱施工的拉森桩，将钢斜撑转到设定倾角，即可进行下一步的施工，能够缩短预顶装置的安装工期，节省成本。原因在于:利用销铰结构，使钢斜撑可以进行角度调整。由于墩柱施工用的围堰拉森桩与支架的钢斜撑是交叉的，安装支架时必须先拔出交叉部位的拉森桩。如果采用钢斜撑与承台预埋钢板直接焊接的架设方式，施工难度大，承台离江岸较远、又有水下障碍物，故改为在钢斜撑的底脚处增加一个铰接结构与承台预埋钢板连接，使用该铰接结构可以不受现场环境条件和拉森桩交叉的影响，钢斜撑与承台预埋钢板连接后，采用手拉葫芦牵住穿过钢斜撑上部耳板的钢丝绳与墩柱临时固定，使钢斜撑垂直于承台，待拉森桩拔除后再按照斜向角度进行安装。如不设置销铰可转动结构，则需整体打设拉森桩围堰，将所有墩柱承台形成封闭的整体。设置销铰节点，可提前拔除部分承台施工用拉森桩，同时减少了整体打设拉森桩的成本和工期，缩短了支架安装时间，节省了拉森桩的租赁费用。本发明利用已有的墩柱承台作为结构的基础，减少了地基处理的工艺环节，能够缩短工期，降低人工费及材料成本，并且结构所用钢构件还可以循环利用，能够节约大量成本。对永久结构墩身外观无影响，能够适用长度超过40m、安装高度大于Sm，墩身间净距大于18m的超长水中墩柱的预顶，并且能够适用于非圆柱形墩柱的预顶。在施工盖梁的过程中，使用本发明预顶墩柱，使墩身顶部承受预顶力，能够与超长盖梁大体积混凝土收缩应力对墩顶产生的拉应力相互抵消，有效避免节点产生裂纹和开裂，保证施工质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的立面图；
[0015]图2为图1的II1-1II剖视图；
[0016]图3为图1的俯视图；
[0017]图4为本发明的承台预埋钢板I和承台预埋钢板II的立面图；
[0018]图5为本发明的承台预埋钢板I和承台预埋钢板II的锚固钢筋结构示意图；
[0019]图6为本发明的墩柱预埋钢板的结构示意图。
[0020]图中:1、钢管立柱；2、水中墩柱；31、撑杆；32、钢结构；4、横向连接梁；5、纵向支撑梁；6、水平连接构件I ;7、预埋钢板I ;8、预埋钢板II ;9、水平连接构件II ;10、销铰；11、销铰支座；12、承台；13、水平支撑盖板；14、拉森桩；15、承台顶层钢筋；16、水平加强钢筋网；17、倒U形锚固钢筋；18、预顶钢板I ;19、限位卡板；20、预顶钢管；21、千斤顶；22、承压座；23、预顶钢板II ;24、U形锚固钢筋；25、传力竖向钢板。
【具体实施方式】
[0021]为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0022]请参阅图1?图6，一种用于水中墩超长预应力盖梁施加预顶力的装置，所述盖梁下部设有至少两根水中墩柱2，该预顶装置包括相对的预顶钢板I 18和预顶钢板II 23，所述预顶钢板I 18和所述预顶钢板II 23分别预埋在相邻的两根水中墩柱2的外侧表面上，在所述预顶钢板I 18和所述预顶钢板II 23之间自所述预顶钢板I 18开始设有依次水平连接的预顶钢管20、千斤顶21和承压座22，所述预顶钢管20与所述预顶钢板I 18连接，所述预顶钢管20支撑在支架上。在实施预顶操作前，千斤顶21和承压座22从支架上方吊装。
[0023]所述支架包括设置在相邻两根水中墩柱2之间的两个呈八字形布置的钢斜撑以及布设在每根水中墩柱周围的四根钢管立柱I ;对应每一根所述水中墩柱2的四根所述钢管立柱I的底端通过预埋钢板I 7固定在该水中墩柱2的承台12的四个角部；每个所述钢斜撑设有两根撑杆31，每个所述钢斜撑的两根所述撑杆31在该支架横向立面上的投影重合，且纵向间距与纵向相邻的两根钢管立柱I的间距相同，每个所述钢斜撑的两根所述撑杆31通过钢结构32连接在一起，在每个撑杆31的底端连接有销铰10及其支座11，所述钢斜撑底端的销铰支座11通过预埋钢板II 8与相应所述水中墩柱2的承台12连接，所述预埋钢板II 8位于与其靠近的所述预埋钢板I I的外侧；呈八字形布置的两个所述钢斜撑的顶部通过横向连接梁4连接；每根所述撑杆31的顶端和每根所述钢管立柱2的顶端均设有等标高的水平支撑盖板13，在纵向相对的每两个所述水平支撑盖板13上固定有一纵向支撑梁5 ;在所述纵向支撑梁5的中部顶面上固定有限位卡板19，所述预顶钢管20支撑在所述限位卡板19上；所有所述钢管立柱I和所有所述钢斜撑通过水平连接构件I 6连接在一起。
[0024]在本实施例中，中间的墩柱的截面为椭圆形。墩柱施工用的围堰拉森桩14桩长为18m,设河床顶标高为0.0Om,则水面标高是1.5m,墩柱承台顶标高为-2.8m。对墩柱施加预顶力，若直接接触，千斤顶头与墩柱接触面小，受力集中，有局部开裂的可能，因此在千斤顶21的前方，设置了承压座22和预顶钢板II 23，同理，在预顶钢管20远离千斤顶21的端部外侧设置了预顶钢板I 18，所述预顶钢板I 18和所述预顶钢板II 23结构相同，均包括一块与水中墩柱2外侧表面适配的弧形钢板，在弧形钢板的背面焊接有U形锚固钢筋24，所述U形锚固钢筋24的开口方向与所述弧形钢板的开口方向相同，在所述U形锚固钢筋24的底部设有两个内翻的勾状结构。所述勾状结构的作用与胀管的作用类似。所述预顶钢板I 18和所述预顶钢板II 23通过焊接锚固筋，达到扩散集中应力的作用。所述承压座22包括传力竖向钢板25，所述传力输入竖向钢板25通过钢连接结构II与所述预顶钢板II 23连接。在进行预顶施工时，为了防止对墩柱产生污染，采用土工布包裹所述预顶钢板I 18和所述预顶钢板II 23的周边区域。
[0025]钢管立柱I承压，底部与承台12连接部位局部受压，钢斜撑底部铰接节点与承台12连接部位受压并抗剪，因此在预埋钢板I 7和预埋钢板II 8下面焊接倒U形锚固钢筋17与承台永久结构相连，并在预埋钢板I 7和预埋钢板II 8下面设置三层水平加强钢筋网16，所述水平加强钢筋网16位于承台顶层钢筋15的下方，与倒U形锚固钢筋17和承台内钢筋分别连接。钢筋焊接网的纵筋与横筋形成网状结构，与混凝土粘结锚固性好，承受的载荷均匀扩散分布，能够明显提高钢筋混凝土结构的抗震裂性能。能够减少混凝土的裂缝，能够提高抗剪能力和局部抗压承载力。所述钢斜撑位于与其靠近的所述钢管立柱I的外侧，所述预埋钢板II 8和与其靠近的所述预埋钢板I 7是一整块钢板，以进一步方便施工。为了加强结构的稳定性，所述钢斜撑底端的销铰支座与靠近该销铰支座的所述钢管立柱的底部采用水平钢板连接。为了在满足结构强度和刚度的情况下，减轻结构重量，所述横向连接梁4和所述纵向支撑梁5以及所述钢斜撑的构件均采用双拼工字钢结构。为了进一步增强结构刚度，对应每一根所述水中墩柱2的四根所述钢管立柱I的底部通过水平连接构件II 9形成一体。为了确保钢管立柱I和预埋钢板I 7连接可靠，在所述钢管立柱I的底部设有与所述预埋钢板I 7焊接的加劲肋板。每个所述钢斜撑的两根所述撑杆31通过米字形钢结构连接在一起，施工方便，结构可靠。
[0026]综上所述，钢管立柱及钢斜撑与墩柱承台预埋钢板连接，水平方向采用水平连接构件按工艺先后顺序与钢管立柱及钢斜撑焊接，在钢管立柱及钢斜撑顶端焊接水平支撑盖板，在水平支撑盖板上安装纵向支撑梁，在纵向支撑梁上安装限位卡板，形成预顶钢管的水平支撑。
[0027]由钢管立柱及钢斜撑形成的这种结构体系承担盖梁自重及施工荷载传递下来的竖向荷载，并将作用力传递至永久结构承台基础上，对永久结构影响较小，结构受力均匀，支撑稳固。且该结构体系，能够很好地解决其它支架体系由于钢管桩承受竖向荷载并通过与河床的摩擦力作用下导致钢管桩加长、从而造成基础稳定性能不足的现象。适用于淤泥质土层比较深的，在不加长支撑高度的情况下，满足承载力的要求。另外，在钢管立柱顶端焊接水平支撑盖板，一是可以在单点起吊时用于钢丝绳悬挂围绕，二是可以增大接触面积，使从上部传递下来的作用力能够均匀通过水平支撑盖板竖直传递给钢管立柱。
[0028]在支架上设置预顶钢管，通过千斤顶对墩身施加预顶力，能够避免超长大体积盖梁砼收缩变形及徐变影响对墩身产生的应力造成局部节点混凝土开裂。预顶力加载完成后，在预顶钢管与预顶钢板II之间焊接钢构件，卸载千斤顶和承压座，将预顶力转移至钢构件上，预顶力可通过预顶钢管传递，作用于墩柱顶部以下Im左右范围内，使墩身顶部承受预顶力，能够与超长盖梁大体积混凝土收缩应力对墩顶产生的拉应力相互抵消，避免节点产生裂纹和开裂。预推钢管需等到盖梁浇筑完成达到设计强度后方可拆除。
[0029]尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于水中墩超长预应力盖梁施加预顶力的装置，所述盖梁下部设有至少两根水中墩柱，其特征在于，该预顶装置包括相对的预顶钢板I和预顶钢板II，所述预顶钢板I和所述预顶钢板II分别预埋在相邻的两根水中墩柱的外侧表面上，在所述预顶钢板I和所述预顶钢板II之间自所述预顶钢板I开始设有依次水平连接的预顶钢管、千斤顶和承压座，所述预顶钢管与所述预顶钢板I连接，所述预顶钢管支撑在支架上； 所述支架包括设置在相邻两根水中墩柱之间的两个呈八字形布置的钢斜撑以及布设在每根水中墩柱周围的四根钢管立柱；对应每一根所述水中墩柱的四根所述钢管立柱的底端通过预埋钢板I固定在该水中墩柱的承台的四个角部；每个所述钢斜撑设有两根撑杆，每个所述钢斜撑的两根所述撑杆在该支架横向立面上的投影重合，且纵向间距与纵向相邻的两根钢管立柱的间距相同，每个所述钢斜撑的两根所述撑杆通过钢结构连接在一起，在每个撑杆的底端连接有销铰及其支座，所述钢斜撑底端的销铰支座通过预埋钢板II与相应所述水中墩柱的承台连接，所述预埋钢板II位于与其靠近的所述预埋钢板I的外侧；呈八字形布置的两个所述钢斜撑的顶部通过横向连接梁连接；每根所述撑杆的顶端和每根所述钢管立柱的顶端均设有等标高的水平支撑盖板，在纵向相对的每两个所述水平支撑盖板上固定有一纵向支撑梁；在所述纵向支撑梁的中部顶面上固定有限位卡板，所述预顶钢管支撑在所述限位卡板上；所有所述钢管立柱和所有所述钢斜撑通过水平连接构件I连接在一起。
2.根据权利要求1所述的用于水中墩超长预应力盖梁施加预顶力的装置，其特征在于，所述在所述预埋钢板I和所述预埋钢板II的下面焊接有倒U形锚固钢筋和水平加强钢筋网，所述水平加强钢筋网与所述倒U形锚固钢筋连接。
3.根据权利要求2所述的用于水中墩超长预应力盖梁施加预顶力的装置，其特征在于，所述预埋钢板II和与其靠近的所述预埋钢板I是一整块钢板。
4.根据权利要求3所述的用于水中墩超长预应力盖梁施加预顶力的装置，其特征在于，所述横向连接梁和所述纵向支撑梁以及所述钢斜撑的构件均采用双拼工字钢结构。
5.根据权利要求4所述的用于水中墩超长预应力盖梁施加预顶力的装置，其特征在于，对应每一根所述水中墩柱的四根所述钢管立柱的底部通过水平连接构件II形成一体。
6.根据权利要求5所述的用于水中墩超长预应力盖梁施加预顶力的装置，其特征在于，所述钢斜撑底端的销铰支座与靠近该销铰支座的所述钢管立柱的底部采用水平钢板连接。
7.根据权利要求6所述的用于水中墩超长预应力盖梁施加预顶力的装置，其特征在于，在所述钢管立柱的底部设有与所述预埋钢板I焊接的加劲筋板。
8.根据权利要求7所述的用于水中墩超长预应力盖梁施加预顶力的装置，其特征在于，每个所述钢斜撑的两根所述撑杆通过米字形钢结构连接在一起。
【文档编号】E01D21/00GK104404885SQ201410690254
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】郭颖, 余流, 张晓军, 徐楚, 窦卫 申请人:中建六局第三建筑工程有限公司