专利名称：非落地托架承重剪力销及施工方法
技术领域：
本发明涉及桥梁施工领域，具体说是一种非落地托架承重剪力销及施工方法。
背景技术：
目前同类托架承重系统有以下两种类型
一种类型是使用混凝土构件中预留贯通的孔道，孔道中插入粗钢筋或特制钢棒，靠粗钢筋或特制钢棒的抗剪力抵抗托架传递的荷载，此种承重系统存在较多缺点1、如荷载大，需要的钢棒直径必须大，预留孔道的直径也必须大，对混凝土构件质量造成影响，钢棒重量也大，安装、拆除操作困难；2、钢棒或粗钢筋抗弯性能差，如钢棒外伸长度大，外露部分很容易弯曲，造成支撑系统失稳；3、因钢棒或粗钢筋抗剪部位在混凝土表面位置，混凝土受力集中，极易造成混凝土构件的损坏；4、因钢棒与预留孔道之间存在空隙，如托架两侧受力不对称，有可能导致两侧托架高程发生变化，从而影响工程质量。另一种类型是在墩柱顶端使用抱箍，利用抱箍与墩柱混凝土之间的摩擦力抵抗上部托架传递的荷载，此种承重系统也存在很多问题1、一般抱箍重量和体积都很大，安装和拆除较困难；2、抱箍使用和周转过程中很容易变形，影响使用质量；3、抱箍紧固螺栓的预紧力较难控制，预紧力不足会导致抱箍失稳，如抱箍使用过程中发生失稳事故，纠偏、补救较困难，预紧力过大会伤到墩柱混凝土表面；4、如两侧托架荷载相差加大，也可能导致抱箍失稳；5、抱箍安装后正式使用前，需经过严格的预压等检测，增加施工成本且周转周期长。
发明内容
发明目的为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能加大剪力承重装置的抗剪截面、提高支撑力、增大支撑承重系统与混凝土的接触面积、减小对混凝土破坏的非落地托架承重剪力销及施工方法。技术方案为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为一种非落地托架承重剪力销，包括本体，所述本体的头部呈圆台状、尾部呈圆柱状，在所述本体中设有沿着中心轴线方向贯穿所述本体的拉杆孔。本发明的原理靠剪力销外露的圆柱状尾部承受托架传递的荷载，剪力销与墩柱混凝土紧密贴靠，通过剪力销将托架传递的荷载传递到墩柱上，最终达到墩柱受力支撑。优选，所述圆台状的本体头部的上底面的直径为100mm、下底面的直径为140mm，所述圆柱状的本体尾部的直径为100mm。利用所述的非落地托架承重剪力销进行施工的方法，该方法包括如下步骤
1)浇筑混凝土前在需要安装剪力销的位置设置不带外露尾柱的剪力销模用以制作剪力销预留孔，剪力销预留孔对称预留，每对剪力销预留孔之间并且在混凝土中预留贯通的拉杆孔道用以穿对拉装置；
2)剪力销安装前，应先清理拉杆孔道和剪力销预留孔内的杂物，再将对拉装置穿入拉杆孔道内，然后从两端分别安装剪力销，使得剪力销的头部安装在剪力销预留孔中，尾部露、在混凝土构件外，剪力销安装后，在剪力销外露的尾部上安装支撑牛腿等装置；
3)最后将混凝土构件两侧的牛腿使用对拉装置拉紧，牛腿推动剪力销与其预留孔内混凝土紧密贴靠即完成设置。作为上述施工方法的进一步改进，所述剪力销模的头部为圆柱体，所述剪力销模的尾部的结构与所述剪力销本体的头部结构相适配。作为剪力销模的进一步改进，所述剪力销模的尾部开有凹槽。用以放置剪力销模安装时用的螺栓及垫片。步骤I)中，所述拉杆孔道采用直径048X3. 5mm的脚手钢管制作而成，将所述脚手钢管两端分别套在剪力销模端部的圆柱上。有益效果与现有技术相比，本发明的优点是能加大剪力承重装置的抗剪截面， 提高支撑力；增大支撑承重系统与混凝土的接触面积，减小对混凝土的破坏。
图I为本发明中剪力销的结构示意 图2为本发明中剪力销模的结构示意 图3为本发明中剪力销模和拉杆孔道的安装示意 图4为本发明中剪力销的安装示意图。
具体实施例方式下面结合附图本发明作进一步的详细说明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。如图I所示，一种非落地托架承重剪力销，包括由头部和尾部构成的本体1，本体I的头部11呈圆台状、尾部12呈圆柱状，在本体I中设有沿着中心轴线方向贯穿本体的拉杆孔2。优选尺寸为圆台状的本体头部11的上底面的直径为100mm、下底面的直径为140mm，圆台的高度为240mm,圆柱状的本体尾部12的直径为100mm、高度为100mm。利用上述剪力销I进行无落地托架法施工，剪力销I的安装示意图如图4所示，具体施工方法如下
I)混凝土构件4模板安装前需在预埋剪力销位置精确安装剪力销模5，用以制作剪力销预留孔；剪力销预留孔对称预留，每对剪力销预留孔之间并且在混凝土中预留贯通的拉杆孔道6用以穿对拉装置7 ;其中，剪力销模5的结构如图2所示剪力销模5的头部为圆柱体，剪力销模5的尾部的结构与剪力销本体I的头部11结构相适配；剪力销模5的尾部开有凹槽。对拉装置7为精轧螺纹钢筋，精轧螺纹钢筋可根据受力情况使用I根或多根钢绞线代替。拉杆孔道6采用直径048X3. 5_的脚手钢管制作而成，如图3所示，将脚手钢管两端套套在剪力销模5端部的圆柱上，再对穿两端有螺纹的拉杆10，使用螺栓9将两个剪力销模5和脚手钢管拧紧，此处拉杆10和螺栓9是用于浇筑时固定脚手钢管和剪力销模5的，此处拉杆10脱模后要取出的，具体为将脚手钢管两端分别套在剪力销模5端部的圆柱上，拉杆10两端采用螺栓9拧紧，将脚手钢管两端的剪力销模5拉紧固定成一个整体，可防止混凝土浇筑时冲击或人员踩踏及振捣棒触碰造成脚手钢管与剪力销模分离，可保证预留孔与剪力销中间的贯穿孔在一条直线轴线上，同时确保剪力销模不至于因无支撑而脱离构件模板。其次，螺栓9拧紧后可防止混凝土浇筑时水泥浆漏入脚手钢管内堵塞预留孔。再次，拉杆10穿入脚手钢管内 可增强钢管的抗弯性能确保预留孔顺直，并确保预留孔与混凝土构件表面垂直。为确保顺利脱出剪力销模5，剪力销模5安装前需在剪力销模5上均匀涂抹一层脱模剂，包裹一层塑料薄膜，薄膜为类似食品保鲜膜的塑料薄膜。剪力销模5拆模时，可在剪力销模5尾部凹槽内对称点焊两个小拉环，所点焊的小拉环的要求是以不影响下次使用时模板安装即可。2)剪力销I安装前，应先清理拉杆孔道6和剪力销预留孔内的杂物，再将对拉装置7穿入拉杆孔道6内，然后从两端分别安装剪力销1，使得剪力销I的头部11安装在剪力销预留孔中，尾部12露在混凝土构件4外，剪力销I安装后，在剪力销I外露的尾部12上安装支撑牛腿8等装置；
3)最后将构件两侧的牛腿8使用对拉精轧螺纹钢筋7拉紧，牛腿8推动剪力销I与其预留孔内混凝土紧密贴靠，螺纹钢筋7两端的螺帽3必须拧紧即完成设置。实施例鄂尔多斯市东胜大桥引桥下部结构，墩柱多为高墩柱，盖梁长度23. 64m,盖梁悬挑长度为7. 52m，盖梁混凝土 142m3，采用本发明非落地托架承重剪力销进行无落地托架法施工，托架为桁架结构，桁架支撑系统使用设置在墩柱内的剪力销将荷载传递到墩柱上以支撑整个桁架及盖梁等荷载。原理是靠剪力销外露的圆柱状尾部承受托架传递的荷载，剪力销与墩柱混凝土紧密贴靠，通过剪力销将托架传递的荷载传递到墩柱上，最终达到墩柱受力支撑。以东胜大桥引桥下部结构为例说明东胜大桥引桥下部立柱为方形柱，截面尺寸为2200X 3000mm，剪力销对称布置的方向为3000mm方向。剪力销本体I的头部11长240mm，￠48 X 3. 5mm脚手钢管长为2520mm。因本桥立柱为方柱，如采用其他方法可采用特制钢棒作抗剪承重装置，不宜使用抱箍法。I)加大剪力承重装置的抗剪截面，提高支撑力；
本发明承重装置的抗剪部位为剪力销尾部的圆柱，圆柱抗剪截面积为IOO2 31 /4-402 31 /4=6597. 3mm2。按本发明施工混凝土构件的截面最大失效面积(因预留剪力销孔和对拉孔所致)为(100+140) /2 X 240 X 2+41 X 2520=160920mm2。如采用常规方法是用特制钢棒作为承重抗剪装置，按对混凝土造成等截面失效，特制钢棒最大直径为160920/3000=53. 64mm，钢棒抗剪截面积为53. 642 n /4=2259. 8mm2，远小于6597. 3mm2 ;由此可知，采用本发明在混凝土等截面失效的情况下，加大了剪力承重装置的抗剪截面。2)增大支撑承重系统与混凝土的接触面积，减小对混凝土的破坏。本发明是用精轧螺纹钢筋对拉，拉紧后剪力销本体I的头部11的下半圆台面均能够与混凝土有效接触，且半圆台面对混凝土的压力是指向混凝土内部，局部承压时混凝土的承压能力会增强；剪力销圆台外端与混凝土表面接触线长为140 /2=219. 9mm,一端的剪力销混凝土承载接触面积为剪力销I的头部11圆台正投影面积为(100+140)/2X240=28800mm2。
由I)知剪力销抗剪截面积为6597. 3mm2，如采用特制钢棒，钢棒理论最大直径为2X (6597. 3/ )~1/2=91. 7mm，钢棒与混凝土表面接触线理论最大长度为91. 7 n /2=144. Omm< 219. 9_。钢棒受外力具有挠度变形特性，钢棒变形后混凝土的有效承载面积集中在混凝土表面与钢棒接触位置，因施工需要，钢棒预留孔直径需要比钢棒直径稍大，导致钢棒和混凝土的有效接触面积急剧减小，势必易造成混凝土表面处局部破坏。由此可知，采用本发明在承重装置同样的抗剪截面的情况下，混凝土的有效承载面积远远大于采用钢棒的方法。圆柱形立柱还可使用抱箍法施工，抱箍法靠抱箍与柱体表面摩擦力抵抗上部荷载，与本专利方法本质不同，此处不做对比说明。
权利要求
1.一种非落地托架承重剪力销，其特征在于，包括本体，所述本体的头部呈圆台状、尾部呈圆柱状，在所述本体中设有沿着中心轴线方向贯穿所述本体的拉杆孔。
2.根据权利要求I所述的非落地托架承重剪力销，其特征在于，所述圆台状的本体头部的上底面的直径为100mm、下底面的直径为140mm，所述圆柱状的本体尾部的直径为IOOmm0
3.利用权利要求I所述的非落地托架承重剪力销进行施工的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤 1)浇筑混凝土前在需要安装剪力销的位置设置不带外露尾柱的剪力销模用以制作剪力销预留孔，剪力销预留孔对称预留，每对剪力销预留孔之间并且在混凝土中预留贯通的拉杆孔道用以穿对拉装置； 2)剪力销安装前，应先清理拉杆孔道和剪力销预留孔内的杂物，再将对拉装置穿入拉杆孔道内，然后从两端分别安装剪力销，使得剪力销的头部安装在剪力销预留孔中，尾部露在混凝土构件外，剪力销安装后，在剪力销外露的尾部上安装支撑牛腿等装置； 3)最后将混凝土构件两侧的牛腿使用对拉装置拉紧，牛腿推动剪力销与其预留孔内混凝土紧密贴靠即完成设置。
4.根据权利要求3所述的利用非落地托架承重剪力销进行施工的方法，其特征在于，所述剪力销模的头部为圆柱体，所述剪力销模的尾部的结构与所述剪力销本体的头部结构相适配。
5.根据权利要求3或4所述的利用非落地托架承重剪力销进行施工的方法，其特征在于，所述剪力销模的尾部开有凹槽。
6.根据权利要求3所述的利用非落地托架承重剪力销进行施工的方法，其特征在于，步骤I)中，所述拉杆孔道采用直径0 48X3. 5mm的脚手钢管制作而成，将所述脚手钢管两端分别套在剪力销模端部的圆柱上。
7.根据权利要求3所述的利用非落地托架承重剪力销进行施工的方法，其特征在于，步骤I)中，所述对拉装置为精轧螺纹钢筋。
全文摘要
本发明公开了一种非落地托架承重剪力销，包括本体，所述本体的头部呈圆台状、尾部呈圆柱状，在所述本体中设有沿着中心轴线方向贯穿所述本体的拉杆孔。靠剪力销外露的圆柱状尾部承受托架传递的荷载，剪力销与墩柱混凝土紧密贴靠，通过剪力销将托架传递的荷载传递到墩柱上，最终达到墩柱受力支撑。本发明的优点是能加大剪力承重装置的抗剪截面，提高支撑力；增大支撑承重系统与混凝土的接触面积，减小对混凝土的破坏。
文档编号E01D21/00GK102747687SQ20121023434
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月9日 优先权日2012年7月9日
发明者丁玉春, 吴士金, 王济东 申请人:江苏省交通工程集团有限公司