专利名称：后支点三角托架挂篮及应用该挂篮的桥梁施工方法
技术领域：
本发明主要涉及桥梁现浇混凝土箱梁施工技术领域，尤其是用于斜拉桥悬浇施工的挂篮。
背景技术：
近年来，随着我国经济建设的不断发展，跨越大江、大河和峡谷的桥梁也越来越多。由于斜拉桥具有良好的力学性能、建造相对经济、景观优美，在大跨径桥梁建设中扮演着重要的角色。对于斜拉桥宽达30 40m的主梁施工，如何保证主梁施工质量及结构耐久性,施工挂篮的设计十分重要。由于主梁现浇节段标准截面宽，主梁高度高、面板厚，主体结构设计与监控对挂篮自重和刚度要求高，挂蓝的设计必须满足重量轻、刚度大和综合技术指标高的特点。挂蓝作为悬臂施工的承重结构，挂蓝设计的合理与否关系到整个桥梁的施工质量。目前的斜拉桥混凝土箱梁多采用传统的前支点挂篮进行悬浇施工，其利用斜拉索作为挂篮前支点牵引索，后锚点锚于已浇梁段底板上，中支点用C形挂钩支撑于已浇主梁顶面。传统前支点挂篮存在以下几个问题(I)施工过程中预埋件较多，且预埋件无法回收，材料浪费严重。(2)斜拉索位置的限制较大。
公开日为2011年11月30日，公开号为CN202055176U，发明名称为《中央索面大挑臂主梁结构复合型挂篮》的中国实用新型专利公开了一种挂篮，其包括桥面主桁架，桥面主桁架下连接承载平台，桥面主桁架分别设在大挑臂主梁的两侧，承载平台包括主框架，主框架两侧连接承载平台桁架，主框架上设底模板，承载平台桁架设侧模板；桥面主桁架和主框架之间设牵引机构；大挑臂主梁和主框架间设行走机构；主框架后设止推机构,主框架后设顶升机构。整体上采用箱梁主框架和桁架组合结构构成挂篮的承载平台，控制挂篮的刚度并减少挂篮的自重。该挂篮适用于中央索面大挑臂主梁结构的施工操作。
公开日为2011年9月14日，公开号为CN201972099U，发明名称为《桥梁施工中的下承式挂篮》的中国实用新型专利公开了一种挂篮，其具有两片主桁架，为倒梯形桁架结构，上弦杆的尾部与箱梁翼缘板的底面之间设置上弦杆顶撑千斤顶；在上弦杆的中部与后上横梁之间设置后上吊杆；在弦杆的前端与前上横梁连接；在下弦杆的中部与后下横梁之间设置后上吊杆；在前上横梁与前下横梁之间以前吊杆连接；平行设置的各底篮纵梁固定连接在所述前下横梁和后下横梁之间；挂篮底模固定设置在底篮纵梁上，挂篮侧模位于两片主桁架的内侧。该挂篮主要改善了挂篮的走形方式。
公开日为2011年11月30日，公开号为CN202055183U，发明名称为《悬浇拱桥施工挂篮》的中国实用新型专利公开了一种挂篮，其包括顶模、底模板和侧模板、内模板构成的施工挂篮体，悬吊系统与底模板和内模板连接，悬吊系统的前部与承重主桁架连接，承重主桁架下方设有行走轨道；承重主桁架上设有滑梁，滑梁上设有滑块和固定块，滑块和固定块之间连接有滑块移动调节机构，滑块上设有支承转轴，支撑转轴上有摆动块，竖向吊杆穿过摆动块与侧模板连接，承重主桁架上连接有变角度止推装置。该挂篮可用于拱圈沿竖直方向分段的拱桥箱梁浇筑，可用于不同截面开式的箱梁浇筑等。上述挂篮均不适合于斜拉桥悬浇先主梁后桥面板和横梁砼的施工。
发明内容
为了达到上述发明目的，本发明采用了以下技术方案一种后支点三角托架挂篮，其特征在于包括(I)承载平台，其包括-沿桥向成对设置的左主纵梁和右主纵梁，左、右主纵梁底部分别设有斜撑，与主纵梁构成倒三角形桁架结构，-连接左、右主纵梁中点的第一横梁，-连接左、右主纵梁后侧之末端的第二横梁，-设置于左、右主纵梁中点的第一挂臂，第一挂臂从所处的左、右主纵梁向上延伸并弯折形成倒钩形悬挂部，悬挂部末端设置有与行走机构连接的滑靴，-设置于左、右主纵梁后侧的第二挂臂，第二挂臂从所处的左、右主纵梁向上延伸并弯折形成倒钩形悬挂部，悬挂部末端设置有行走轮，第一挂臂与第二挂臂固定于已浇筑边主梁，使左、右主纵梁成为向前延伸的悬臂梁；(2)用于把承载平台支撑固定于已浇筑混凝土上的悬吊固定系统；(3)模板系统,所述模板系统包括模板和对模板进行合模及开模操作的控制机械；(4)行走系统，所述行走系统包括一推动三角托架挂篮纵向前移的液压系统。上述三角托架挂篮还包括将所述承载平台固定于已浇混凝土上的悬吊固定系统。为了便于施工操作，所述三角托架挂篮还包括搭建于主纵梁表面的施工操作平台。进一步来说，所述模板系统包括边主梁模板及顶板模板、横隔板模板，所述边主梁模板系统位于左、右主纵梁向前延伸的悬臂梁之上。所述行走系统包括可拆卸地安装于已浇筑边主梁上表面的行走轨道、液压油缸及滑动锁定装置，液压油缸一端连接于第一挂臂上的滑靴，另一端连接于滑动锁定装置，所述滑动锁定装置设置于行走轨道上，可沿行走轨道滑行，并通过连接件固定于行走轨道。所述行走系统还包括沿桥向设置于已浇筑混凝土上的限位槽，所述行走轨道与所述限位槽适配连接并可沿所述限位槽移动，所述行走轨道通过连接件锚固于已浇筑混凝土。所述第一挂臂及第二挂臂的主体为中空箱型结构。挂臂留有空挡，可有效避免横隔板预应力张拉时发生干涉。一种桥梁施工方法，其包括以下步骤(I)浇筑边主梁把如上任一所述的三角托架挂篮横桥向下放安装至桥梁横断面，第一挂臂及第二挂臂锚固于已浇筑的边主梁，利用位于三角托架挂篮左、右主纵梁悬臂梁段的边主梁模板系统对桥梁左、右两侧边主梁同时进行浇筑施工；(2)行走系统推动三角托架挂篮沿步骤(I)所浇筑好的左、右两侧边主梁前移，前移到位后然后浇筑两边主梁之间的顶板和横隔板；(3)重复(I)及(2)的步骤。本发明还提供了另一种桥梁施工方法，其特征在于包括以下步骤(I)沿桥梁横断面安放挂篮如权利要求6所述的后支点三角托架挂篮，准备进行第N节段边主梁施工；(2)把所述行走轨道推拉至已浇筑的第N-1节段边主梁表面，锚固；(3)把后支点三角托架挂篮的拱架下放，使第一挂臂滑靴及第二挂臂行走轮分别接触行走轨道，第一挂臂滑靴与液压油缸固定连接，液压油缸另一端与滑动锁定装置连接，通过悬吊固定系统将第一挂臂及第二挂臂支撑固定于已浇筑边主梁；(4)进行第N节段边主梁浇筑施工，待混凝土强度达到要求张拉力后准备移篮操作；(5)解除悬吊固定系统的锁定，液压油缸作用顶推滑靴，从而使挂篮整体前移至第N节段，挂篮前移到位后拆除滑动锁定装置的锁定，前移液压油缸座体，使活塞杆回缩；(6)提升挂篮，提升拱架，进行第N节段顶板和横隔板的浇筑施工；、(7)重复步骤2 步骤6已完成整座桥梁的施工。本发明的后支点三角托架挂篮，通过其底部的倒三角形结构更符合等强度梁的原理，材料得到充分的利用，并能为上部的悬挂受力提供良好的受力平衡。挂篮通过设置于中部及后部的挂臂支撑固定在已浇筑边主梁上，已向前延伸的前部则成为悬臂可承载起边主梁的浇筑施工。不需要桥梁拉缆进行受力，这样挂篮系统整体上受力均匀，外形上更为轻巧，且便于进行移动施工操作。另一方面，借助该三角托架挂篮，本发明可采用先边主梁浇筑、后桥梁顶板及横隔板的施工方式。边主梁和顶板及横隔板分开先后施工，很好的解决了边主梁预应力对顶板的不利影响，确保了边主梁预应力不被顶板分摊消弱，能更准确地对边主梁施加预应力。
图1是本发明后支点三角托架挂篮的立体结构示意图。图2a是本发明后支点三角托架挂篮安装于桥梁横断面的示意图，本图中准备进行边主梁施工。图2b是对应于图2a步骤的挂篮的侧向示意图。图3是本发明后支点三角托架挂篮安装于桥梁横断面的示意图，本图为拱架下放状态。图4a是本发明后支点三角托架挂篮安装于桥梁横断面的示意图，本图为挂篮下放的示意图。图4b是挂篮侧向示意图，此时为拱架下放、挂篮下放状态。图5是挂篮侧向示意图，此时液压油缸作用顶推使挂篮前移。图6是挂篮侧向示意图，此时挂篮前移到位。其中，第一横梁-1主纵梁-2第一挂臂-3滑靴-3.1第二挂臂-4行走轮-4.1第二横梁-5悬吊固定装置-6行走系统-7液压油缸-7.1滑动锁定装置-7. 2行走轨道-7. 3边主梁模板系统-8第N节段边主梁-N第N-1节段边主梁-N-1第N-2节段边主梁-N-2第N+1节段边主梁-N+具体实施例方式为了方便理解，现将沿桥梁方向称为沿桥向或纵向，横桥梁方向称为横桥向或横向。定义施工前进方向为前，而相反方向为后。如图1 6各图可见本发明的挂篮，其包括承载平台，该承载平台由分设于桥梁横截面两侧的左、右主纵梁2，连接左、右主纵梁2中点的第一横梁1，和连接左、右主纵梁前进方向侧之末端的第二横梁5构成。其中，左、右主纵梁2底部分别设有斜撑，与主纵梁2构成倒三角形桁架结构。承载平台还包括设置于左、右主纵梁中点的第一挂臂3和设置于左、右主纵梁后侧的第二挂臂4。第一挂臂从所处的左、右主纵梁向上延伸并弯折形成倒钩形悬挂部，悬挂部末端设置有与行走机构连接的滑靴3.1。-第二挂臂从所处的左、右主纵梁向上延伸并弯折形成倒钩形悬挂部，悬挂部末端设置有行走轮4.1，第一挂臂与第二挂臂固定于已浇筑边主梁，使左、右主纵梁成为向前延伸的悬臂梁。模板系统,包括模板(和对模板进行合模及开模操作的控制机械。模板具体来说包括了边主梁模板8、横隔板模板、顶板模板、拱架、可调撑杆和组合螺杆等。所述边主梁模板系统8位于左、右主纵梁向前延伸的悬臂梁之上。边主梁的合模及开模操作采用机械方式，而不用液压方式，以防止混凝土浇筑后的回流，可通过可调撑杆进行横向调节，使模板精确定位，浇注完成后，调节可调撑杆调整开模角度并承载模板自重。拱架通过销轴连接到两根主纵梁之间。通过调节上横梁下方的可调撑杆来调整拱顶模板的预拱度。在挂篮开始行走之前，可通过主纵梁上的4个穿心千斤顶将拱架及拱顶模板整体下放到横梁底板下方。行走系统7，由滑动锁定装置7. 2、液压油缸7.1、行走轨道7. 3等构成。行走轨道可移动、可拆卸地固定连接于已浇筑混凝土上。挂篮行走时，位于行走轨道上方的液油缸将第一挂臂上的滑靴3.1与滑动锁定装置7. 2连接在一起，滑动锁定装置7. 2固定在行走轨道7. 3上，通过液压油缸7.1的伸缩顶推和和第二挂臂上行走轮4.1使挂篮向前行走到位。悬吊固定系统6，其安装在已浇筑混凝土 (边主梁)，由支撑座、反力座、精轧螺纹钢筋及螺帽、千斤顶构成。悬吊固定系统用于固定支撑挂臂。支撑座下端采用球形支撑面，可自行调整悬吊杆角度，使得各个吊杆受力均匀。施工操作平台(附图中未示出)，该施工操作平台搭建于主纵梁表面，为施工人员的操作提供了场所。图2 6各图为挂篮施工的各步骤示意，现详述如下如图2a所示，沿桥梁横断面安放挂篮，准备进行第N节段边主梁施工。行走轨道7. 3推拉至已浇筑的N-1节段边主梁表面，锚固。如图3所示，拱架下放；图4a及图4b所示，挂篮下放，使第一挂臂滑靴及第二挂臂行走轮分别接触行走轨道7. 3，第一挂臂滑靴与液压油缸固定连接，液压油缸另一端与滑动锁定装置连接。通过悬吊固定系统将挂臂支撑固定于已浇筑边主梁。进行N节段边主梁浇筑施工。待混凝土强度达到要求张拉力后准备移篮操作。解除悬吊固定系统的锁定。如图5所示，液压油缸7.1作用顶推滑靴3. 1，从而使挂篮整体前移。如图6所示，挂篮前移到位至第N节段。拆除滑动锁定装置的锁定，前移液压油缸座体，使活塞杆回缩。提升挂篮，提升拱架，进行第N节段顶板和横隔板的浇筑施工。在顶板和横隔板的浇筑施工过程中，挂臂不承受挂篮的整体负载，其荷载由已浇注边主梁悬吊系统支撑。 在边主梁浇筑施工过程中，挂篮的自重和边主梁的重量通过挂臂的悬挂而负载在已浇筑混凝土上，不需要通过桥梁的缆绳来承担重力。通过以上施工步骤，边主梁和顶板、横隔板分开先后施工，很好的解决了边主梁预应力对顶板的不利影响，确保了边主梁预应力不被顶板分摊削弱，能够更准确地对边主梁施加预应力。
权利要求
1.一种后支点三角托架挂篮，其特征在于包括: (1)承载平台，其包括 -沿桥向成对设置的左主纵梁和右主纵梁，左、右主纵梁底部分别设有斜撑，与主纵梁构成倒三角形桁架结构， -连接左、右主纵梁中点的第一横梁， -连接左、右主纵梁后侧之末端的第二横梁， -设置于左、右主纵梁中点的第一挂臂，第一挂臂从所处的左、右主纵梁向上延伸并弯折形成倒钩形悬挂部，悬挂部末端设置有与行走机构连接的滑靴， -设置于左、右主纵梁后侧的第二挂臂，第二挂臂从所处的左、右主纵梁向上延伸并弯折形成倒钩形悬挂部，悬挂部末端设置有行走轮，第一挂臂与第二挂臂固定于已浇筑边主梁，使左、右主纵梁成为向前延伸的悬臂梁； (2)用于把承载平台支撑固定在已浇筑混凝土上的悬吊固定系统； (3)模板系统，所述模板系统包括模板和对模板进行合模及开模操作的控制机械； (4)行走系统，所述行走系统包括一推动三角托架挂篮纵向前移的液压系统。
2.根据权利要求1所述的后支点三角托架挂篮，其特征在于:还包括将所述承载平台支撑固定于已浇混凝土上的悬吊固定系统。
3.根据权利要求1所述的后支点三角托架挂篮，其特征在于:还包括搭建于主纵梁表面的施工操作平台。
4.根据权利要求1所述的后支点三角托架挂篮，其特征在于:所述模板系统包括边主梁模板及顶板模板、横隔板模板，所述边主梁模板系统位于左、右主纵梁向前延伸的悬臂梁之上。
5.根据权利要求1所述的后支点三角托架挂篮，其特征在于:所述行走系统包括可拆卸地安装于已浇筑边主梁上表面的行走轨道、液压油缸及滑动锁定装置，液压油缸一端连接于第一挂臂上的滑靴，另一端连接于滑动锁定装置，所述滑动锁定装置设置于行走轨道上，可沿行走轨道滑行，并通过连接件固定于行走轨道。
6.根据权利要求5所述的后支点三角托架挂篮，其特征在于:所述行走系统还包括沿桥向设置于已浇筑混凝土上的限位槽，所述行走轨道与所述限位槽适配连接并可沿所述限位槽移动，所述行走轨道通过连接件锚固于已浇筑混凝土。
7.根据权利要求1所述的后支点三角托架挂篮，其特征在于:所述第一挂臂及第二挂臂的主体为中空箱型结构。
8.一种桥梁施工方法，其特征在于包括以下步骤: (1)烧筑边主梁:把如权利要求1 7任一所述的后支点三角托架挂篮横桥向下放安装至桥梁横断面，第一挂臂及第二挂臂固定于已浇筑的边主梁，利用位于三角托架挂篮左、右主纵梁悬臂梁段的边主梁模板系统对桥梁左、右两侧边主梁同时进行浇筑施工； (2)行走系统推动三角托架挂篮沿步骤(I)所浇筑好的左、右两侧边主梁前移，前移到位后然后浇筑两边主梁之间的顶板和横隔板； (3)重复(I)及(2)的步骤。
9.一种桥梁施工方法，其特征在于包括以下步骤: (I)沿桥梁横断面安放挂篮如权利要求6所述的后支点三角托架挂篮，准备进行第N节段边主梁施工； (2)把所述行走轨道推拉至已浇筑的第N-1节段边主梁表面，锚固； (3)把后支点三角托架挂篮的拱架下放，使第一挂臂滑靴及第二挂臂行走轮分别接触行走轨道，第一挂臂滑靴与液压油缸固定连接，液压油缸另一端与滑动锁定装置连接，通过悬吊固定系统将第一挂臂及第二挂臂支撑固定于已浇筑边主梁； (4)进行第N节段边主梁浇筑施工，待混凝土强度达到要求张拉力后准备移篮操作； (5)解除悬吊固定系统的锁定，液压油缸作用顶推滑靴，从而使挂篮整体前移至第N节段，挂篮前移到位后拆除滑动锁定装置的锁定，前移液压油缸座体，使活塞杆回缩； (6)提升挂篮，提升拱架，进行第N节段顶板和横隔板的浇筑施工；、 (7)重复步骤2 步骤 6已完成整座桥梁的施工。
全文摘要
本发明公开了一种后支点三角托架挂篮，其包括(1)承载平台，(2)用于把承载平台支撑固定在已浇筑混凝土上的悬吊固定系统；(3)模板系统；(4)行走系统。本发明的后支点三角托架挂篮通过设置于中部及后部的挂臂支撑固定在已浇筑边主梁上，向前延伸的前部则成为悬臂可承载起边主梁的浇筑施工，不需要桥梁拉缆进行受力，这样挂篮系统整体上受力均匀，外形上更为轻巧，且便于进行移动施工操作。另一方面，借助该三角托架挂篮，本发明可采用先边主梁浇筑、后桥梁顶板及横隔板的施工方式。边主梁和顶板及横隔板分开先后施工，解决了边主梁预应力对顶板的不利影响，确保了边主梁预应力不被顶板分摊消弱，能更准确地对边主梁施加预应力。
文档编号E01D21/10GK103074854SQ201310025479
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月23日 优先权日2013年1月23日
发明者吴浩, 吴文峰, 陈鸣, 周拥军, 刘宇峰, 黎彦, 叶其奎, 詹文讯, 蔡祺锋, 王爱溪, 黄国忠, 赖学海 申请人:中交四航局第一工程有限公司