悬臂支架以及使用悬臂支架的钢-混凝土组合桥混凝土翼缘的施工方法与流程

本申请涉及建筑结构技术领域，尤其涉及一种用于钢-混凝土组合桥混凝土翼缘施工的悬臂支架以及使用悬臂支架的钢-混凝土组合桥混凝土翼缘的施工方法。

背景技术：

钢-混凝土组合桥是指将钢梁与混凝土桥面板通过抗剪连接件连接成整体并考虑共同受力的桥梁结构形式。相比于纯钢桥，组合桥的钢梁截面更小，减小了用钢量；组合桥的截面惯性矩更大，提升了结构的刚度，减少了结构在活荷载下的挠度，提高了使用舒适性；抗剪连接件将钢翼缘与混凝土板相连接，混凝土板起到支撑作用，提升了钢梁受压翼缘的稳定性。相比于混凝土桥，组合桥上部结构高度较低、自重减轻、地震作用减小、适用跨度更大，使得结构的延性提高、基础造价降低。此外，组合梁桥便于工厂化生产、现场安装质量高、施工费用低、施工速度快。由于钢-混凝土组合桥具有上述的种种优势，因此近年来，越来越多的组合桥得以修建。

钢-混凝土组合桥施工时，钢梁部分多通过分段栓接的方式连接，施工速度较快，而混凝土翼缘板的浇筑成为了影响施工速度的主要问题。通过叠合板桥面板技术(聂建国，刘明，叶列平.钢-混凝土组合结构.中国建筑工业出版社，2005)，将混凝土板部分预制成为叠合板，在施工阶段作为模板，后浇混凝土凝固后与其形成整体共同受力，解决了混凝土浇筑模板架设的问题，极大地提高了施工速度。

然而，叠合板桥面板技术尚不能有效地解决混凝土板悬臂部分的支模问题，目前混凝土悬臂板的浇筑多采用悬臂支架支模现浇的方法，悬臂支架的安装多采用焊接、栓接等传统方法，其拆卸时需要对螺栓、连接板等进行切割，对结构易造成破坏，材料较为浪费，施工速度慢。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种悬臂支架以及使用悬臂支架的钢-混凝土组合桥混凝土翼缘的施工方法，从而可以实现悬臂支架的快速安装与拆卸，提高施工速度，节省使用成本，且对结构无破坏。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种用于钢-混凝土组合桥混凝土翼缘施工的可拆装悬臂支架，该可拆装悬臂支架包括：钢支架、螺栓、螺母、圆钢杆、钢垫板和旋转限位装置；

所述钢支架的形状为钝角三角形；所述钢支架的钝角端设置有连接板；所述连接板上设置有用于供螺栓通过的螺栓孔；

钢梁上翼缘外伸部分上开设用于供螺栓通过的通孔，所述螺母设置于所述通孔的上方；

所述钢支架的一个锐角端设置有钢套筒；

所述圆钢杆的一端与所述钢垫板固定连接；所述钢垫板与钢梁腹板抵接；所述圆钢杆的另一端穿过所述钢套筒；所述圆钢杆上设置有外螺纹；

所述旋转限位装置包括第一限位器和第二限位器；所述第一限位器和第二限位器中设置有与所述圆钢杆上的外螺纹相对应的内螺纹；

所述第一限位器和第二限位器均通过所述外螺纹和内螺纹套设在所述圆钢杆上，并分别位于所述钢套筒的两端，将所述钢套筒固定在所述圆钢杆上。

较佳的，所述螺栓为可拆卸的六角螺栓；所述螺母为六角螺母。

较佳的，所述钢套筒和所述钢支架为一体成型。

较佳的，所述钢支架是采用型钢或者圆钢管焊接而成。

较佳的，所述可拆装悬臂支架还包括：垫圈；

所述垫圈设置在所述螺栓与钢梁上翼缘外伸部分的底部之间。

本发明还提供了一种使用上述的悬臂支架的钢-混凝土组合桥混凝土翼缘的施工方法，该方法包括如下步骤：

根据需求选择所需的悬臂支架；

根据所选择的悬臂支架的受力大小与钢梁上翼缘的厚度，确定所使用的螺栓和螺母的尺寸与数量；

在钢-混凝土组合桥混凝土翼缘的钢梁上翼缘外伸部分上开设通孔；

将螺栓穿过连接板上的螺纹孔以及钢梁上翼缘上的通孔，并与螺母连接，将悬臂支架的顶部固定于钢梁上翼缘的底部，并通过旋转限位装置调节圆钢杆的位置，使得钢垫板与钢梁上翼缘外伸部分之下的钢梁腹板顶紧，并将钢套筒固定在圆钢杆上；

在悬臂支架上安装浇筑用垫块及模板；如果为叠合板则继续安装预制叠合板；

进行混凝土桥面板悬臂部分的浇筑；

当混凝土凝固后，拧出螺栓，取下悬臂支架；

对钢梁上翼缘上的通孔处进行后期的防护措施。

如上可见，在本发明中的用于钢-混凝土组合桥混凝土翼缘施工的可拆装悬臂支架中，由于使用了可拆卸式的螺栓与接触式的钢支撑作为连接固定方式，上述悬臂支架的顶部是通过螺栓固定，而下部的钢垫板仅与钢梁腹板抵接，而并不是与钢梁腹板固定连接，因此通过上部的螺栓固定及下部的旋转限位装置定位即可实现快速地安装，安装过程中不需要焊接，且栓接工作量小；而当混凝土浇筑完成之后，只需在混凝土凝固后将钢梁上翼缘处的螺栓直接拧出即可，避免了传统悬臂支架拆卸时需要切割的流程，可以实现快速拆卸，从而可以大大提高施工速度。另外，整个悬臂支架在被拆卸之后，其所有的构件均可重复利用，因此可以有效地节省使用成本，提高经济效益。另外，本发明中的上述悬臂支架的整个拆装过程无需焊接与切割，对结构无破坏，因此对原结构的影响小，对周围环境的影响小，便捷美观，符合绿色施工的要求。此外，本发明中的悬臂支架的受力明确，传力途径清晰，传力可靠，便于计算和设计，可应用于具有钢梁外伸翼缘的任何截面形式的组合结构。

附图说明

图1为本发明实施例中的用于钢-混凝土组合桥混凝土翼缘施工的可拆装悬臂支架的使用示意图(悬臂翼缘全部现浇)。

图2为本发明实施例中的用于钢-混凝土组合桥混凝土翼缘施工的可拆装悬臂支架的使用示意图(悬臂翼缘采用叠合板，部分现浇)。

图3为本发明实施例中的用于钢-混凝土组合桥混凝土翼缘施工的可拆装悬臂支架的侧视图。

图4为本发明实施例中的钢支架的结构示意图。

图5为本发明实施例中的圆钢杆、钢垫板和旋转限位装置的结构示意图。

图6为本发明实施例中的用于钢-混凝土组合桥混凝土翼缘施工的可拆装悬臂支架的受力简图。

图7为本发明实施例中的钢-混凝土组合桥混凝土翼缘的施工方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。

如图1～图5所示，本发明实施例中的用于钢-混凝土组合桥混凝土翼缘施工的可拆装悬臂支架包括：钢支架11、螺栓12、螺母22、圆钢杆13、钢垫板14和旋转限位装置15；

所述钢支架11的形状为钝角三角形；所述钢支架11的钝角端设置有连接板16；所述连接板16上设置有用于供螺栓12通过的螺栓孔17；

钢梁上翼缘外伸部分上开设用于供螺栓12通过的通孔20，所述螺母22设置于所述通孔20的上方；

所述钢支架11的一个锐角端设置有钢套筒18；

所述圆钢杆13的一端与所述钢垫板14固定连接；所述钢垫板14与钢梁腹板10抵接；所述圆钢杆13的另一端穿过所述钢套筒18；所述圆钢杆13上设置有外螺纹31；

所述旋转限位装置15包括第一限位器51和第二限位器52；所述第一限位器51和第二限位器52中设置有与所述圆钢杆13上的外螺纹31相对应的内螺纹53；

所述第一限位器51和第二限位器52均通过所述外螺纹31和内螺纹53套设在所述圆钢杆13上，并分别位于所述钢套筒18的两端，将所述钢套筒18固定在所述圆钢杆13上。

在使用上述悬臂支架时，可以先在钢-混凝土组合桥混凝土翼缘的钢梁上翼缘外伸部分上开设通孔20，然后将该通孔20与钢支架钝角端的连接板16上的螺纹孔17对齐，再将螺栓12分别穿过螺纹孔17和上述通孔20，与螺母22连接，并用工具拧紧，从而将上述悬臂支架的顶部固定在钢梁上翼缘外伸部分的底部。随后，通过转动第一限位器和第二限位器，调节圆钢杆的位置，使得钢垫板与钢梁上翼缘外伸部分之下的钢梁腹板顶紧；位置调整好之后，再拧紧第一限位器和第二限位器，将所述钢套筒固定在所述圆钢杆上。

另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述螺栓为可拆卸的六角螺栓；所述螺母为六角螺母。

另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述钢套筒和所述钢支架为一体成型。当然，在另外一个具体实施例中，也可以将所述钢套筒直接焊接在所述钢支架的锐角端上。

另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述钢支架是采用型钢或者圆钢管焊接而成。

另外，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，所述悬臂支架还包括：垫圈19；所述垫圈19设置在所述螺栓12与钢梁上翼缘外伸部分的底部之间。

在本发明的技术方案中，上述悬臂支架的顶部通过螺栓和螺母与钢梁上翼缘外伸部分固定，为钢支架提供竖向与侧向支撑力，而悬臂支架下部的钢垫板则与钢梁腹板抵接，为悬臂支架提供侧向支撑力。因此，悬臂湿混凝土的重力是由固定于钢梁上翼缘处的螺栓、螺母和支撑于钢梁腹板上的钢垫板以及圆钢杆共同承担的。

另外，由于本发明中的悬臂支架的钢支架的形状为钝角三角形，因此使得该钢支架的下端比较靠近钢梁腹板的方向，从而可以缩短圆钢杆的支撑长度，提高其受压稳定性。

由于上述悬臂支架的顶部是通过螺栓和螺母固定，而下部的钢垫板仅与钢梁腹板抵接，而并不是与钢梁腹板固定连接，因此通过上部的螺栓和螺母固定及下部的旋转限位装置定位即可实现快速地安装，安装过程中不需要焊接，且栓接工作量小；而当混凝土浇筑完成之后，混凝土浇筑凝固后对留在其内部的六角螺母起到嵌固作用，因此只需从外侧将螺栓直接拧出即可，避免了传统悬臂支架拆卸时需要切割的流程，可以实现快速拆卸，从而可以大大提高施工速度。另外，整个悬臂支架在被拆卸之后，除了螺母之外，其他的部件均可重复利用，因此可以有效地节省使用成本，提高经济效益。另外，本发明中的上述悬臂支架的整个拆装过程无焊接、无切割，因此对原结构的影响小，对周围环境的影响小，符合绿色施工的要求。此外，本发明中的悬臂支架的受力明确，传力途径清晰，传力可靠，便于计算和设计。

图6为本发明实施例中的用于钢-混凝土组合桥混凝土翼缘施工的可拆装悬臂支架的受力简图。可以假设在钢梁上翼缘外伸部分上设置了多个上述的悬臂支架，并设钢梁上翼缘外伸部分的长度为1.5m，厚度均匀为0.3m，相邻两个悬臂支架之间的间距d为2.0m，悬臂支架高h为0.5m，钢梁采用q345钢材，上翼缘厚度为20mm，混凝土容重为25kn/m3，则有：

作用于悬臂支架上重力的合力g＝1.5×0.3×2.0×25＝22.5kn；

螺栓处受到的竖直作用力f1y＝g＝22.5kn；

湿混凝土的重力作用点与螺栓之间的距离l＝0.75m；

螺栓处受到的水平作用力f1x＝f2＝gl/h＝33.8kn。

其中，f2为圆钢杆所提供的侧向支撑力。

如果钢梁上翼缘厚度为20mm，则通孔的最大厚度为20mm，其材性按照q345计算。该荷载较小，采用普通螺栓m24即可，q345材料，普通螺母采用4.6材料，其抗拉承载力保证载荷为79.4kn(《gbt3098.1-2000紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》)，其抗剪承载力保证载荷为：

225/3^1/2×π×12²/1000＝58.8kn，

m24螺栓的螺母厚度为21.5mm(《gb/t6170-2000六角螺母》)，其承载力按照20/21.5＝93.0％折减，折减后的保证载荷为73.8kn与54.7kn，22.5/73.8+33.8/54.7＝0.92<1.0，满足设计要求。在本发明的技术方案中，钢支架的尺寸按一般构造采用即可满足要求。如采用大的支架间距(例如，5m)，则可增加顶部的螺栓数(例如，使用2个螺栓)以达到设计要求。

另外，在本发明的技术方案中，还提出了一种使用上述悬臂支架的钢-混凝土组合桥混凝土翼缘的施工方法。

图7为本发明实施例中的钢-混凝土组合桥混凝土翼缘的施工方法的流程示意图。如图7所示，在本发明的技术方案中，所述钢-混凝土组合桥混凝土翼缘的施工方法包括如下步骤：

步骤71，根据需求选择所需的悬臂支架。

在本发明的技术方案中，可以根据实际工程的具体需求，选择所需使用的悬臂支架的尺寸和间距。可以根据需求直接制作所需的悬臂支架，也可以使用已有的可直接使用的悬臂支架。

步骤72，根据所选择的悬臂支架的受力大小与钢梁上翼缘的厚度，确定所使用的螺栓和螺母的尺寸与数量。

在本发明的技术方案中，一般情况下，采用普通的螺栓和螺母即可。

另外，根据图6所示的受力简图，有以下的公式成立：

g＝f1y，f1x＝f2，gl＝f1xh；

因此，在本发明的一个较佳的具体实施例中，也可以根据上述的公式，来确定所使用的螺栓和螺母的尺寸与数量。

步骤73，在钢-混凝土组合桥混凝土翼缘的钢梁上翼缘外伸部分上开设通孔。

在本发明的技术方案中，可以根据工程的实际应用场景(例如，结构是全部现浇还是部分现浇等)，在钢梁上翼缘外伸部分上选择一个合适的位置(例如，具有相应的施工操作空间，不与其他结构部分相互干扰等)，然后在所选定的位置上在钢梁上翼缘开设通孔。一般情况下，可以沿钢梁上翼缘全厚度开设贯穿通孔。

步骤74，将螺栓穿过连接板上的螺纹孔以及钢梁上翼缘上的通孔，并与螺母连接，将悬臂支架的顶部固定于钢梁上翼缘的底部，并通过旋转限位装置调节圆钢杆的位置，使得钢垫板与钢梁上翼缘外伸部分之下的钢梁腹板顶紧，并将钢套筒固定在圆钢杆上。

在本发明的技术方案中，可以将通孔20与螺纹孔17对齐，再将螺栓分别穿过螺纹孔17和上述通孔20，并与螺母22连接，用工具拧紧，从而将上述悬臂支架的顶部固定在钢梁上翼缘外伸部分的底部；然后，再转动第一限位器和第二限位器，调节圆钢杆的位置，使得钢垫板与钢梁上翼缘外伸部分之下的钢梁腹板顶紧；位置调整好之后，再拧紧第一限位器和第二限位器，将所述钢套筒固定在所述圆钢杆上。

步骤75，在悬臂支架上安装浇筑用垫块及模板；如果为叠合板则继续安装预制叠合板。

步骤76，进行混凝土桥面板悬臂部分的浇筑。

步骤77，当混凝土凝固后，拧出螺栓，取下悬臂支架。

步骤78，对钢梁上翼缘上的通孔处进行后期的防护措施。

例如，在本发明的一个较佳的具体实施例中，可以对钢梁上翼缘上的通孔处进行后期涂装等防护措施。

通过上述的步骤71～78，即可完成钢-混凝土组合桥混凝土翼缘的施工。

综上所述，在本发明的技术方案中，由于所述悬臂支架使用可拆卸式的螺栓、螺母与接触式的钢支撑作为连接固定方式，上述悬臂支架的顶部是通过螺栓和螺母固定，而下部的钢垫板仅与钢梁腹板抵接，而并不是与钢梁腹板固定连接，因此通过上部的螺栓和螺母固定及下部的旋转限位装置定位即可实现快速地安装，安装过程中不需要焊接，且栓接工作量小；而当混凝土浇筑完成之后，只需在混凝土凝固后将钢梁上翼缘处的螺栓直接拧出即可，避免了传统悬臂支架拆卸时需要切割的流程，可以实现快速拆卸，从而可以大大提高施工速度。另外，整个悬臂支架在被拆卸之后，除了螺母之外，其它的构件均可重复利用，因此可以有效地节省使用成本，提高经济效益。另外，本发明中的上述悬臂支架的整个拆装过程无需焊接与切割，对结构无破坏，因此对原结构的影响小，对周围环境的影响小，便捷美观，符合绿色施工的要求。此外，本发明中的悬臂支架的受力明确，传力途径清晰，传力可靠，便于计算和设计，可应用于具有钢梁外伸翼缘的任何截面形式的组合结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。