基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工结构及施工方法与流程

本发明属于连续刚构桥施工领域，具体涉及一种基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工结构及施工方法。

背景技术：

连续刚构架桥梁的梁体，按施工部位划分，包括墩顶现浇段、悬浇段、边跨现浇段和合拢段，施工顺序为：先施工墩顶现浇段，之后在墩顶现浇段上安装挂篮，对称悬臂施工悬浇段，在悬浇段施工完成之前，将边跨悬浇段施工完成，最后施工合拢段。边跨现浇段是梁体结构的一部分，位于连续梁的两端，边跨现浇段一端搭在边墩上，另一端悬空。施工时，须搭设支架，在其上施工该段梁体，待施工完合拢段后，各段梁体形成一个整体，方可拆除支架，采用支架法施工时存在以下缺点：1.当边跨现浇段离地面较高时，搭设支架危险性大，所用材料较多，增加建造成本；2.由于边跨现浇段只在边墩一侧设置，为了解决施工时边墩受力的不平衡，需在另一侧配重或者增加下拉装置，增加了施工难度；3.如果边跨处于地势较差的山坡上，开挖的面积较大，对地表破坏大，同时修建施工平台难度系数大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工结构。该基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工结构替换了现有支架法施工技术，有效避免了现有支架法导致的安全性差、遇到较差地势施工难度系数高，工期长，建造成本高的技术问题，同时基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工结构结构简单、施工方便、稳定性好。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工结构，其特征在于：包括挂篮、挂篮后横梁、位于所述挂篮后横梁下方的挂篮前横梁、架设在所述挂篮前横梁和挂篮后横梁上的桁架式导梁系统和设置在桁架式导梁系统上方两侧的侧模系统、以及预压载系统和平衡配重系统；

所述桁架式导梁系统包括多榀的单元桁架以及设置在单元桁架上方的底模，多榀所述单元桁架并列布设，所述单元桁架包括上弦杆和下弦杆，以及连接上弦杆和下弦杆的腹杆，所述上弦杆的两端分别架设在边墩和挂篮后横梁上，所述下弦杆处于挂篮前横梁上方，所述上弦杆和下弦杆平行设置，所述腹杆由竖向腹杆和斜向腹杆组成，所述竖向腹杆和斜向腹杆的数量均为多根，多根所述斜向腹杆的首尾相连，相邻两根所述斜向腹杆之间设置有一根竖向腹杆，多根所述竖向腹杆沿上弦杆和下弦杆的长度方向并列设置，所述底模包括横架在多榀单元桁架上方的主分配梁，所述主分配梁的数量为多榀，多榀所述主分配梁并列设置，相邻两榀所述主分配梁之间布设有方木，多个所述方木与多榀主分配梁相互平行设置，所述方木和主分配梁上方铺设有竹胶板，所述竹胶板通过连接件与方木连接。

上述基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工结构，其特征在于：所述侧模系统包括侧模板以及用来支撑侧模板的加固支架，所述侧模板设置在桁架式导梁系统上部的两侧，所述侧模板和桁架式导梁系统之间形成用于现浇混凝土的成型腔。

上述基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工结构，其特征在于：所述加固支架包括安装在侧模板外侧且相互平行的上水平直杆和下水平直杆；

所述上水平直杆和下水平直杆之间设置有两根斜杆和两根立杆，两根所述立杆并列设置，两根所述斜杆呈“V”型结构，两根所述斜杆的下端均延伸至上弦杆且均与上弦杆连接；

所述侧模板的上部和上水平直杆之间设置有三根斜杆和三根立杆，三根所述斜杆由第一斜杆、第二斜杆和第三斜杆组成，三根所述立杆由并列设置的第一立杆、第二立杆和第三立杆组成，所述第一斜杆的一端固定在侧模板上，所述第一斜杆的另一端固定在第一立杆的下端，所述第二斜杆和第三斜杆呈“V”型结构。

上述基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工结构，其特征在于：所述上弦杆搭设在所述边墩上的一端的下方设置有垫片，所述垫片为钢板垫片。

上述基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工结构，其特征在于：所述上弦杆搭设在所述挂篮后横梁上的一端上方设置有翼板加强板，以及所述上弦杆搭设在所述挂篮后横梁上的一端侧面设置有腹板加强板。

同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理、可缩短工期的基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工方法，其特征在于该施工方法包括以下步骤：

步骤一、边墩表面清理及挂篮位置调整：将挂篮移至轨道距离中跨悬梁砼端面50cm-60cm厘米处并将边墩表面清理干净；

步骤二、挂篮前横梁和挂篮后横梁位置调整：将挂篮前横梁移至挂篮后横梁的下方，使挂篮前横梁和挂篮后横梁沿竖直方向具有高度差；

步骤三、桁架式导梁系统安装：

步骤301、多榀单元桁架预制：预制多榀的单元桁架，其中每榀的单元桁架结构、尺寸均相同，预制每榀单元桁架的具体操作过程如下：

步骤301a、材料准备：准备一根上弦杆、一根下弦杆、多根竖向腹杆和多根斜向腹杆；

步骤301b、单元桁架拼焊:

步骤301b1、布设上弦杆和下弦杆：将上弦杆和下弦杆平行布设在枕木上；

步骤301b2、两根竖向腹杆安装：取两根所述竖直腹杆，将两根所述竖直腹杆分别布设在下弦杆的两端，并将两根所述竖向腹杆的两端分别焊接在上弦杆和下弦杆上，使上弦杆和下弦杆固定连接；

步骤301b3、单元框架安装：安装两根竖直腹杆和两根所述斜向腹杆形成单元框架，单元框架具体操作过程如下：

取两根所述竖直腹杆和两根所述斜向腹杆，将所取的两根所述竖直腹杆和两根所述斜向腹杆布设在步骤301b2左端的竖直腹杆右侧，两根所述竖直腹杆并列固定在上弦杆和下弦杆之间，两根所述斜向腹杆呈“V”结构固定在步骤301b2左端的竖直腹杆、以及两根所述竖直腹杆之间，最终完成单元框架的安装；

步骤301b4、多次重复步骤301b3，直至完成单元桁架的拼焊；

步骤302、多次重复步骤301b1至301b4，直至完成多榀单元桁架的预制；

步骤303、单元桁架逐榀安装：采用塔吊或者吊车将多榀单元桁架逐榀架设在边墩、挂篮后横梁和挂篮前横梁上方；

步骤304、铺设底模：将底模铺设在步骤303的多榀单元桁架上方形成桁架式导梁系统，底模铺设具体步骤如下；

步骤304a、方木和主分配梁铺设：在步骤303的多榀单元桁架上部间隔铺设方木和主分配梁；

步骤304b、竹胶板铺设：在方木和主分配梁上方铺设竹胶板，并采用连接件将方木和竹胶板固定连接形成桁架式导梁系统；

步骤四、预埋件和侧模系统安装：将侧模系统对称安装在桁架式导梁系统两侧；

步骤五、桁架式导梁系统预压：在边跨现浇段的施工段采用钢材和砂袋对桁架式导梁系统进行预压；

步骤六、平衡配重施工：将充有水的水袋放置在悬灌梁的两侧进行平衡配种施工，其中水袋中水的重量等于设计时边跨现浇段重量、桁架式导梁系统重量以及边跨合拢段重量之和；

步骤七、边跨现浇段砼浇筑及振捣：由边墩至边跨合拢段方向进行分层砼浇筑，每层浇筑厚度小于等于30cm，且每层浇筑时间小于1小时，采用振捣棒振捣时，需在下层混凝土初凝之前进行上层混凝土振捣，且每次振捣棒应插入下层混凝土中4cm-5cm；

步骤八、边跨现浇段凿毛及养护：现浇同终凝后进行洒水养护，洒水养护小于等于7天，待砼强度达到2.5MPa时拆除侧模系统，并进行凿毛处理，完成基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工。

上述的施工方法，其特征在于：所述步骤303中每榀单元桁架的安装方式相同，具体操作过程如下：

步骤303a、调整单元桁架位置：采用塔吊或者吊车将单元桁架吊装，使所述上弦杆的一端靠近边墩，所述上弦杆的另一端靠近挂篮后横梁，所述下弦杆处于挂篮前横梁上方；

步骤303b、单元桁架安装：采用塔吊或者吊车将步骤303a调整的单元桁架落在边墩、挂篮后横梁和挂篮前横梁上，并将上弦杆的两端分别与边墩和挂篮后横梁紧固连接；

步骤303c、重复步骤303a至303b，直至完成多榀单元桁架的安装；

上述的施工方法，其特征在于：步骤301a中所述的上弦杆和下弦杆均为双拼槽钢。

上述的施工方法，其特征在于：步骤304a中所述主分配梁为槽钢。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.本发明采用的基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工结构的结构简单，施工方便，稳定性好，可缩短施工工期，降低施工成本，便于推广使用。

2.本发明采用的基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工结构通过设置在侧模板内的加固支架，提高了侧模系统的连接强度，提高了施工结构的稳定性。

3.本发明采用的基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工结构通过设置的主分配梁既可以承担桁架式导梁系统上方的荷载，也能将上方的荷载均匀分配至单元桁架上，保证现场施工的平衡性及稳定性。

4.本发明采用的基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工结构通过方木和竹胶板，可以最大限度减少承担桁架式导梁系统的重量，且便于安装和改造。

5.本发明采用的基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工方法步骤简单、替换了现有的支架法施工方法，可提高整个施工过程的安全系数，降低施工难度，同时能够避免边跨处于较差地势时引起地基处理困难、开挖面积大、地表破坏较大的技术问题，且无需修建施工平台，可降低建造成本。

综上所述，本发明设计新颖合理，结构简单，稳定性好，便于推广使用，且施工方法步骤简单、设计合理、可缩短施工工期，降低建造成本。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的使用状态图。

图2为图1沿A-A的断面剖视图。

图3为图1沿B-B的断面剖视图。

图4为本发明单元桁架的安装结构示意图。

图5为本发明底模的结构示意图。

图6为本发明上弦杆和垫片的安装结构示意图。

图7为本发明上弦杆、翼板加强板和腹板加强板的安装结构示意图。

图8为本发明侧模系统的结构示意图。

附图标记说明:

1—挂篮； 2—边墩； 3—挂篮前横梁；

4—挂篮后横梁； 5—桁架式导梁系统； 5-1—单元桁架；

5-1-1—上弦杆； 5-1-2—下弦杆； 5-1-3—竖向腹杆；

5-1-4—斜向腹杆； 5-2—底模； 5-2-1—主分配梁；

5-2-2—竹胶板； 5-2-3—方木； 5-2-4—连接件；

6—侧模系统； 6-1—侧模板； 6-2—加固支架；

6-2-1—上水平直杆； 6-2-2—下水平直杆； 6-2-3—立杆；

6-2-4—斜杆； 7—垫片； 8—翼板加强板；

9—腹板加强板。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明所述的基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工结构，包括挂篮1、挂篮后横梁4、位于所述挂篮后横梁4下方的挂篮前横梁3、架设在所述挂篮前横梁3和挂篮后横梁4上的桁架式导梁系统5和设置在桁架式导梁系统5上方两侧的侧模系统6、以及预压载系统和平衡配重系统；

如图4所示，所述桁架式导梁系统5包括多榀的单元桁架5-1以及设置在单元桁架5-1上方的底模5-2，多榀所述单元桁架5-1并列布设，所述单元桁架5-1包括上弦杆5-1-1和下弦杆5-1-2，以及连接上弦杆5-1-1和下弦杆5-1-2的腹杆，所述上弦杆5-1-1的两端分别架设在边墩2和挂篮后横梁4上，所述下弦杆5-1-2处于挂篮前横梁3上方，所述上弦杆5-1-1和下弦杆5-1-2平行设置，所述腹杆由竖向腹杆5-1-3和斜向腹杆5-1-4组成，所述竖向腹杆5-1-3和斜向腹杆5-1-4的数量均为多根，多根所述斜向腹杆5-1-4的首尾相连，相邻两根所述斜向腹杆5-1-4之间设置有一根竖向腹杆5-1-3，多根所述竖向腹杆5-1-3沿上弦杆5-1-1和下弦杆5-1-2的长度方向并列设置，如图5所示，所述底模5-2包括横架在多榀单元桁架5-1上方的主分配梁5-2-1，所述主分配梁5-2-1的数量为多榀，多榀所述主分配梁5-2-1并列设置，相邻两榀所述主分配梁5-2-1之间布设有方木5-2-3，多个所述方木5-2-3与多榀主分配梁5-2-1相互平行设置，所述方木5-2-3和主分配梁5-2-1上方铺设有竹胶板5-2-2，所述竹胶板5-2-2通过连接件5-2-4与方木5-2-3连接。

本实施例中，如图6所示，所述上弦杆5-1-1搭设在所述边墩2上的一端的下方设置有垫片7，所述垫片7为钢板垫片，优选的，所述钢板垫片的厚度为30mm，设置钢板垫片的目的是：1.作为边跨现浇段底模系统安装的支点标准，可方便将桁架式导梁系统架设在边墩2上；2.可增强桁架式导梁系统5与边墩2节点处所承受的载荷，保证节点处的连接强度。

本实施例中，如图7所示，所述上弦杆5-1-1搭设在所述挂篮后横梁4上的一端上方设置有翼板加强板8，以及所述上弦杆5-1-1搭设在所述挂篮后横梁4上的一端侧面设置有腹板加强板9，优选的，所述翼板加强板8的尺寸为800mm*250mm*10mm，所述腹板加强板9的尺寸为800mm*100mm*10mm，设置翼板加强板8和腹板加强板9可增强桁架式导梁系统5与挂篮后横梁4节点处所承受的载荷，保证节点处的连接强度。

需要说明的是，上弦杆5-1-1和下弦杆5-1-2均为双拼槽钢，所述竖向腹杆5-1-3和斜向腹杆5-1-4均为双拼工字钢，优选的，所述槽钢为[16槽钢，所述工字钢为I14工字钢，双拼槽钢和双拼工字钢可增加连接强度，增强桁架式导梁系统5的稳定性。

需要说明的是，所述主分配梁5-2-1为槽钢，所述槽钢为[14槽钢，采用主分配梁5-2-1不仅可以承担承担桁架式导梁系统5上方的荷载，且多榀主分配梁5-2-1能够将承担的载荷均匀分配到单元桁架5-1上，保证桁架式导梁系统5的稳定性。

需要说明的是，相邻两根所述竖向腹杆5-1-3之间的距离为85mm-95mm，优选的，相邻两根所述竖向腹杆5-1-3之间的距离为90mm。

需要说明的是，所述方木5-2-3的尺寸是50mm*100mm*2000mm，所述竹胶板5-2-2的厚度是12mm，所述连接件5-2-4为螺钉，所述螺钉的数量为多个，多个所述螺钉沿竹胶板5-2-2的长度方向均匀设置，保证方木5-2-3与竹胶板5-2-2的连接强度。

本实施例中，如图8所示，所述侧模系统6包括侧模板6-1以及用来支撑侧模板6-1的加固支架6-2，所述侧模板6-1设置在桁架式导梁系统5上部的两侧，所述侧模板6-1和桁架式导梁系统5之间形成用于现浇混凝土的成型腔。

具体实施时，如图8所示，所述加固支架6-2包括安装在侧模板6-1外侧且相互平行的上水平直杆6-2-1和下水平直杆6-2-2；

所述上水平直杆6-2-1和下水平直杆6-2-2之间设置有两根斜杆6-2-4和两根立杆6-2-3，两根所述立杆6-2-3并列设置，两根所述斜杆6-2-4呈“V”型结构，两根所述斜杆6-2-4的下端均延伸至上弦杆5-1-1且均与上弦杆5-1-1连接；

所述侧模板6-1的上部和上水平直杆6-2-1之间设置有三根斜杆6-2-4和三根立杆6-2-3，三根所述斜杆6-2-4由第一斜杆、第二斜杆和第三斜杆组成，三根所述立杆6-2-3由并列设置的第一立杆、第二立杆和第三立杆组成，所述第一斜杆的一端固定在侧模板6-1上，所述第一斜杆的另一端固定在第一立杆的下端，所述第二斜杆和第三斜杆呈“V”型结构。

本实施例中，所述加固支架6-2可提高侧模系统6的连接强度，提高了基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工结构的稳定性。

本实施例中的一种基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工方法，包括以下步骤：

步骤一、边墩表面清理及挂篮位置调整：将挂篮1移至轨道距离中跨悬梁砼端面50cm-60cm厘米处并将边墩2表面清理干净；

步骤二、挂篮前横梁和挂篮后横梁位置调整：将挂篮前横梁3移至挂篮后横梁4的下方，且挂篮前横梁3和挂篮后横梁4位于相互平行的上下两个平面内；

步骤三、桁架式导梁系统安装：

步骤301、多榀单元桁架预制：预制多榀的单元桁架5-1，其中每榀的单元桁架5-1结构、尺寸均相同，预制每榀单元桁架5-1的具体操作过程如下：

步骤301a、材料准备：根据设计要求准备一根上弦杆5-1-1、一根下弦杆5-1-2、多根竖向腹杆5-1-3和多根斜向腹杆5-1-4；

步骤301b、单元桁架拼焊:

步骤301b1、布设上弦杆和下弦杆：将上弦杆5-1-1和下弦杆5-1-2平行布设在枕木上；

步骤301b2、两根竖向腹杆安装：取两根所述竖直腹杆5-1-3，将两根所述竖直腹杆5-1-3分别布设在下弦杆5-1-2的两端，并将两根所述竖向腹杆5-1-3的两端分别焊接在上弦杆5-1-1和下弦杆5-1-2上，使上弦杆5-1-1和下弦杆5-1-2固定连接；

步骤301b3、单元框架安装：安装两根竖直腹杆和两根所述斜向腹杆形成单元框架，单元框架具体操作过程如下：

取两根所述竖直腹杆5-1-3和两根所述斜向腹杆5-1-4，将所取的两根所述竖直腹杆5-1-3和两根所述斜向腹杆5-1-4布设在步骤301b2左端的竖直腹杆5-1-3右侧，两根所述竖直腹杆5-1-3并列固定在上弦杆5-1-1和下弦杆5-1-2之间，两根所述斜向腹杆5-1-4呈“V”结构固定在步骤301b2左端的竖直腹杆5-1-3、以及两根所述竖直腹杆5-1-3之间；

步骤301b4、多次重复步骤301b3，直至完成单元桁架的拼焊。

步骤302、多次重复步骤301b1至301b4，直至完成多榀单元桁架5-1的预制。

步骤303、单元桁架逐榀安装：采用塔吊或者吊车将多榀单元桁(5-1逐榀架设在边墩2、挂篮后横梁4和挂篮前横梁3上方；

步骤304、铺设底模：将底模5-2铺设在步骤303的多榀单元桁架5-1上方形成桁架式导梁系统5，底模5-2铺设具体步骤如下；

步骤304a、在步骤303的多榀单元桁架5-1上部间隔铺设方木5-2-3和主分配梁5-2-1；

步骤304b、在方木5-2-3和主分配梁5-2-1上方铺设竹胶板5-2-2，并采用连接件5-2-4将方木5-2-3和竹胶板5-2-2固定连接形成桁架式导梁系统5；

步骤四、预埋件和侧模系统安装：将两个侧模系统6对称安装在桁架式导梁系统5两侧；

步骤五、桁架式导梁系统预压：在边跨现浇段的施工段采用钢材和砂袋对桁架式导梁系统进行预压；

步骤六、平衡配重施工：将充有水的水袋放置在悬灌梁的两侧进行平衡配种施工，其中水袋中水的重量等于设计时边跨现浇段重量、桁架式导梁系统重量以及边跨合拢段重量之和；

步骤七、边跨现浇段砼浇筑及振捣：由边墩2至边跨合拢段方向进行分层砼浇筑，每层浇筑厚度小于等于30cm，且每层浇筑时间小于1小时，采用振捣棒振捣时，需在下层混凝土初凝之前进行上层混凝土振捣，且每次振捣棒应插入下层混凝土中4cm-5cm；

步骤八、边跨现浇段凿毛及养护：现浇同终凝后进行洒水养护，洒水养护小于等于7天，待砼强度达到2.5MPa时拆除侧模系统，并进行凿毛处理，完成基于挂篮与桁架式导梁的边跨现浇段施工。

本实施例中，所述步骤303中每榀单元桁架5-1的安装方式相同，具体操作过程如下：

步骤303a、调整单元桁架位置：采用塔吊或者吊车将单元桁架5-1吊装，使所述上弦杆5-1-1的一端靠近边墩2，所述上弦杆5-1-1的另一端靠近挂篮后横梁4，所述下弦杆5-1-2处于挂篮前横梁3上方；

步骤303b、单元桁架安装：采用塔吊或者吊车将步骤303a调整的单元桁架5-1落在边墩2、挂篮后横梁4和挂篮前横梁3上，并将上弦杆5-1-1的两端分别与边墩2和挂篮后横梁4紧固连接；

步骤303c、重复步骤303a至303b，直至完成多榀单元桁架5-1的安装；

具体施工时，首先调节挂篮前横梁3和挂篮后横梁4的高度，使挂篮前横梁3和挂篮后横梁4不在同一平面内，且挂篮前横梁3处于挂篮后横梁4的下方，具体高度差根据现场施工决定。

具体施工时，桁架式导梁系统结合挂篮一起施工，这种施工方法替换现有支架法施工技术，采用现有支架法施工时，搭设支架工序复杂、所用材料较多，增加建造成本，当边跨现浇段离地面较高时，搭设支架是一项危险系数极高的工作，桁架式导梁系统结合挂篮无需搭设支架，降低了施工危险性，可缩短施工周期，降低建造成本，同时边跨现浇段底模系统结构简单，施工方便，与挂篮一起工作，可保证施工时整个装置的稳定性，也无需对地表进行大面积破坏，保护环境，尤其边跨处于地势较差的山坡上时，避免了地表土方开挖和地基处理及修建施工平台，极大的降低了工作难度及工作强度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。