桥面泄水管衬套模具及使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种桥面泄水管衬套模具及使用方法，它是作为浇筑桥面板预留泄水管孔道与泄水管外壁之间的衬套砂浆所用的桥梁施工辅助模具，其结构是由中管、中心拉杆、束管、多根斜撑杆、多根模板支杆、折叠模板、底螺母、套筒、挡板、支撑环和连接板等构成，主要通过使用上述衬套模具的方法来代替现有的泄水管分两步施工的方法，还将衬套混凝土改为具有快速凝固和微膨胀功能的衬套砂浆，通过这种衬套模具结合衬套砂浆的使用能有效改善泄水管在泄水管孔道内的安装，防止出现泄水管渗漏水污染桥面底板和滴漏到桥下的现象；同时，这种衬套模具还具有构造简单、使用方便、省工节料、集成度高等优点，并起到节能环保的作用，故具有较高的推广应用价值。
【专利说明】桥面泄水管衬套模具及使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种桥梁施工领域，尤其是指桥面泄水管衬套模具及使用方法。
【背景技术】
[0002] 桥面泄水管是桥梁上部结构的重要组成部分，它能将桥面水排至桥梁外面，起到 保护桥面结构和利于车辆行驶的作用。
[0003] 桥面泄水管的安装一般要在预制或现浇桥面结构时先在桥面板上预留泄水管孔 道，由于预制、安装误差或现浇桥面结构振动等因素的影响，往往会导致预留的泄水管孔道 变位，故泄水管孔道的直径都会比泄水管外径要大些，再在泄水管孔道与泄水管外壁之间 浇筑衬套混凝土，既可用于调整泄水管的安装位置，又能密封泄水管的外壁周边与泄水管 孔道之间的缝隙，使泄水管安装准确、保证桥面板上的泄水管整齐美观、排水畅通；同时，也 能防止泄水管外径周边渗漏水而污染桥面底板和滴漏到桥下，避免污染环境、影响桥下过 往行人和车辆的交通安全。
[0004] 另外，泄水管底端一般需伸出泄水管孔道外露一段长度，作为外接排水管道之用， 故目前衬套混凝土和安装泄水管需分两步进行：首先在桥面板的泄水管孔道底面用铁丝吊 模、泄水管孔道内安放钢管或塑料管芯模进行衬套混凝土的施工；待砂浆终凝之后再放置 泄水管。这种施工方法费工费料，泄水管安装的经济性较差，工人劳动强度也较大。同时，由 于分两步施工泄水管，泄水管外壁周边与衬套混凝土之间的缝隙在一定程度上还是存在， 渗漏水污染桥面底板和滴漏到桥下的现象也难以避免。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造简单、使用方便、省工节 料、节能环保、集成度高的桥面泄水管衬套模具及使用方法。
[0006] 本发明的技术问题通过以下技术方案实现： 一种桥面泄水管衬套模具，包括桥面板、预留在桥面板上的泄水管孔道、泄水管、及将 泄水管安装在泄水管孔道内的衬套模具，泄水管与泄水管孔道之间浇筑衬套砂浆，泄水管 底端伸出泄水管孔道外露，所述的衬套模具包括活动穿入泄水管顶部并从泄水管底部穿出 的中管，该中管内设有中心拉杆；所述的中管下部管壁上设有滑槽，中管外设有活动套装并 沿中管作升降移动的束管，该束管上设有多根圆周均布的斜撑杆，每根斜撑杆的下端均上、 下转动铰接在束管上；所述的束管上方设有与斜撑杆数量相同并以中管为圆心作圆周均布 的模板支杆，每根模板支杆的内端均上、下转动铰接在中管上，每根模板支杆的外端均与相 对应的每根斜撑杆的上端作铰接连接；所述的模板支杆上方设有环形的折叠模板，该折叠 模板同时与桥面板底面和泄水管底部作吻合紧贴，折叠模板的内环固定安装在中管上，夕卜 环固定安装在每根模板支杆上，相邻两根模板支杆之间的折叠模板上设有折叠线；所述的 泄水管顶部设有挡板，桥面板上方设有架设在泄水管孔道上方的支撑环；所述的中管滑槽 内设有拉板，该拉板滑移设置在滑槽内，并与所述束管底端相接触，拉板与中心拉杆下端连 接；所述的中心拉杆上端依次穿过挡板和支撑环，该中心拉杆与挡板之间、中心拉杆与支撑 环之间均为可调式锁定结构。
[0007] 所述的衬套模具的中管、中心拉杆、模板支杆、斜撑杆和折叠模板在衬套砂浆作用 下的受力计算公式如下： 公式一、
【权利要求】
1. 一种桥面泄水管衬套模具，包括桥面板（1)、预留在桥面板上的泄水管孔道（11)、泄 水管（3)、及将泄水管安装在泄水管孔道（11)内的衬套模具（4)，泄水管（3)与泄水管孔道 (11)之间浇筑衬套砂浆（2)，泄水管（3)底端伸出泄水管孔道（11)外露，其特征在于： a、 所述的衬套模具（4)包括活动穿入泄水管（3)顶部并从泄水管底部穿出的中管 (41)，该中管内设有中心拉杆（42); b、 所述的中管（41)下部管壁上设有滑槽（41)，中管（41)外设有活动套装并沿中管 (41)作升降移动的束管（43)，该束管上设有多根圆周均布的斜撑杆（44)，每根斜撑杆的下 端均上、下转动铰接在束管（43)上；所述的束管（43)上方设有与斜撑杆（44)数量相同并以 中管（41)为圆心作圆周均布的模板支杆（45)，每根模板支杆的内端均上、下转动铰接在中 管（41)上，每根模板支杆（45)的外端均与相对应的每根斜撑杆（44)的上端作铰接连接； c、 所述的模板支杆（45)上方设有环形的折叠模板（47)，该折叠模板同时与桥面板（1) 底面和泄水管（3)底部作吻合紧贴，折叠模板（47)的内环固定安装在中管（41)上，外环固 定安装在每根模板支杆（45)上，相邻两根模板支杆（45)之间的折叠模板（47)上设有折叠 线（471); d、 所述的泄水管（3)顶部设有挡板（5)，桥面板（1)上方设有架设在泄水管孔道（11) 上方的支撑环（6);所述的中管（41)滑槽（411)内设有拉板（421)，该拉板滑移设置在滑槽 (411)内，并与所述束管（43)底端相接触，拉板（421)与中心拉杆（42)下端连接；所述的中 心拉杆（42 )上端依次穿过挡板（5 )和支撑环（6 )，该中心拉杆（42 )与挡板（5 )之间、中心拉 杆（42)与支撑环（6)之间均为可调式锁定结构。
2. 根据权利要求1所述的桥面泄水管衬套模具，其特征在于所述的衬套模具（4)的中 管（41)、中心拉杆（42)、模板支杆（45)、斜撑杆（44)和折叠模板（47)在衬套砂浆（2)作用 下的受力计算公式如下： 公式一、
当
时，模板支杆上0?SJCSfl-(?)范围内所受的弯矩最大
式中 fj--泄水管孔道（11)周边处衬套砂浆（2)的荷载强度（W/Bl);q2-泄水管（3)外壁直径处衬套砂浆（2)的荷载强度; qx-泄水管孔道（11)周边与泄水管（3)外壁直径之间距离模板支杆铰（451)中心X处衬套砂浆（2)的荷载强度（JW/m); P1-在衬套砂浆（2)作用下斜撑杆（44)所受的轴心压力（w); P2--在衬套砂浆（2)作用下模板支杆铰（451)处的垂直压力（ w); P2x--在衬套砂浆（2)作用下模板支杆铰（451)处的水平拉力（ w); Tl-模板支杆（45)或斜撑杆（44)的根数； R--泄水管孔道（11)直径(胃）； r--泄水管（3)外壁直径("); h--泄水管孔道（11)内衬套砂浆（2)高度(_); Y--泄水管孔道（11)内衬套砂浆（2 )容重(); a-模板支杆铰（451)与上铰（442)中心之间的模板支杆（45)水平投影长度（I* ); Ox--模板支杆（45) "Z"形一坚的垂直中心与模板支杆铰（451)中心之间的水平投 影长度（); O2--上铰（442)中心与泄水管孔道（11)周边之间的模板支杆（45)水平投影长度 (BI); O3 -模板支杆（45) "Z"形上面一横与下面一横水平中心之间的高度(Ht); X-模板支杆（45) "Z"形上面一横任意处与上铰（442)中心之间的距离（講），
X1--模板支杆（45) "Z"形上面一横所受最大弯矩处与上铰中心之间的距离（》*)， (a2 <X<a^ai); β--斜撑杆（44)与水平面之间的夹角（0),α+ # = _ο,Λ为斜撑杆（44)与中管 (41)之间的夹角（*); 模板支杆（45) 范围内任意处的弯矩（JW-Ii* ); Mmsxw -模板支杆（45) (?fJCi11-1?)范围内的最大弯矩(研---); -模板支杆（45)的截面模量(_3); (Tzg--模板支杆（45) ( <χ<Λ__ ^范围内在最大弯矩麗_作用下的弯拉 应力（fcPa); [(TzgI-模板支杆（45)的容许弯拉应力（JtPff)； 公式二、
式中 P2-在衬套砂浆（2)作用下模板支杆铰（451)处的垂直压力（ w); P3-中心拉杆（42)需要的提升拉力（w)，也就是中管（41)所受到的压力；qt -泄水管孔道（11)周边处衬套砂浆的荷载强度); q2-泄水管（3)外壁直径处衬套砂楽的荷载强度; η--模板支杆（45)或斜撑杆（44)的根数； Ox--模板支杆（45) "Ζ"形一坚的垂直中心与模板支杆铰（451)中心之间的水平投 影长度（》); CL1--上铰（442)中心与泄水管孔道（11)周边之间的模板支杆（45)水平投影长度 (JH)， O3 -模板支杆（45) "Ζ"形上面一横与下面一横水平中心之间的高度（爾）； β--斜撑杆（44)与水平面之间的夹角（?),α+於=9〇〇 ,α为斜撑杆（44)与中管 (41)之间的夹角（*); CT.--中心拉杆（42)在P作用下的拉应力（ ）； 电MPa 中心拉杆（42)的容许拉应力(Igpa ); --中心拉杆（42)的有效截面积（w2); c^zhg-中管在g作用下的拉应力（AiPii); Ισζ%]-中管（41)的容许拉应力（JIPff); Szhg--中管（41)的有效截面积（W); 公式二、
式:中
Tmb--泄水管孔道（11)周边处单位宽度折叠模板（47)在衬套砂浆（2)荷载强度 %作用下，折叠模板（47)产生向下圆弧挠度曲线的半径（m ); A--泄水管孔道（η)周边处单位宽度的折叠模板（47)在衬套砂浆（2)荷载强度 ft作用下，两根模板支杆（45)之间折叠模板（47)产生向下圆弧挠度曲线的最大挠度（《)， 即矢1? ; --泄水管孔道（11)外径处单位宽度的折叠模板（47)在衬套砂浆（2)荷载强 度％作用下，两根模板支杆（45)之间折叠模板（47)产生向下的挠度，假设两根模板支杆 (45)之间的挠度曲线为圆弧，％为圆弧挠度曲线两端与圆心的夹角（res# ); ψ--泄水管孔道（11)外径处单位宽度折叠模板在衬套砂浆（2)荷载强度％作用 下，两根模板支杆（45)之间折叠模板产生向下的挠度，假设两根模板支杆（45)之间的挠度 曲线为圆弧，伊为圆弧挠度曲线任意处与起点的夹角; U-模板支杆（45)或斜撑杆（44)的根数； R--泄水管（3)孔道直径0*0 ; qx--泄水管孔道（11)周边处衬套砂浆（2)的荷载强度（JUWbi); S--泄水管孔道（11)周边处两根模板支杆（45)之间折叠模板（47)圆弧挠度曲线 弧长); I-泄水管孔道（11)周边处两根模板支杆（45)之间距离，即两根模板支杆之间折 叠模板（47)圆弧挠度曲线的弦长(m)，折叠模板（47)圆弧挠度较小时，; T--泄水管孔道（Π)周边处两根模板支杆（45 )之间截取折叠模板（47 )单位宽度， 其上所受的拉力（ωη，1为单位宽度； qx--泄水管孔道（Ii)周边处衬套砂浆（2)的荷载强度; [Ajw6]--泄水管孔道（11)周边处单位宽度折叠模板（47)在衬套砂浆（2)荷载强度ft作用下，两根模板支杆（45)之间折叠模板（47)产生向下的容许挠度（ra),IabJ的大小影 响衬套砂浆（2)在桥面板（1)底面的质量，一般要对
折置1旲板（47 )厚度（》* ); (Tmb--在衬套砂浆（2)荷载强度&作用下，泄水管孔道（11)周边处折叠模板（47) 所受的拉应力（AiPfl);
一折叠模板（47 )容许拉应力（AIPar)。
3. 根据权利要求1所述的桥面泄水管衬套模具，其特征在于所述的折叠模板（47)内环 与中管（41)的固定结构是在模板支杆（45)上方的中管（41)上设有环形的模板束带（46)， 该模板束带为橡胶或塑料涂覆织物，模板束带（46)的内环通过强力胶水粘贴或结扎密封固 定在中管（41)上，模板束带（46)的外环与折叠模板（47)的内环相固定。
4. 根据权利要求1所述的桥面泄水管衬套模具，其特征在于所述的折叠模板（47)是 由橡胶或塑料涂覆织物制作，该折叠模板（47)通过强力胶水粘贴或结扎在每根模板支杆 (45)上。
5. 根据权利要求1所述的桥面泄水管衬套模具，其特征在于所述的支撑环（6)为钢 质圆环，其横截面呈方形状，该支撑环顶面放置连接板（61 )，在连接板上设有供所述中心拉 杆（42)穿过的小孔和可调式螺纹连接在中心拉杆（42)上的拉杆螺母（64)，支撑环（6)底 部设有多根支撑在桥面板（1)上的支脚（62)，每根支脚的底端均设有高度可调的支脚螺栓 (63)。
6. 根据权利要求1所述的桥面泄水管衬套模具，其特征在于所述的挡板（5)为钢质 矩形板，在挡板（5)顶面设有顶座螺母（511)，该顶座螺母可调式螺纹连接在中心拉杆（42) 上。
7. 根据权利要求1所述的桥面泄水管衬套模具，其特征在于所述的中管（41)为钢质 空心管，该中管顶端设有高度可调的套筒（413)，在套筒顶部设有手柄（414);所述的中管 (41) 底端设有可卸式连接的底螺母（412)。
8. 根据权利要求1所述的桥面泄水管衬套模具，其特征在于所述的模板支杆（45)是以 中管（41)为圆心作圆周均布的6~12根方钢，每根模板支杆（45)均是由方钢两次弯折而呈 "Z"形，该"Z"形模板支杆（45)的顶面一横与桥面板（1)的底面作吻合紧贴，"Z"形模板支 杆（45)的底面一横与泄水管（3)底部作吻合紧贴；所述的每根模板支杆（45)的内端均设有 模板支杆铰（451 )，每根模板支杆（45 )的外端均设有上铰（442 )，每根模板支杆（45 )的上、 下转动角度均为〇°~90°。
9. 根据权利要求1所述的桥面泄水管衬套模具，其特征在于所述的斜撑杆（44)是圆周 均布在束管（43)上的6~12根钢质实心圆杆，每根斜撑杆（44)与中管（41)之间的上、下转 动最大展开角为40°~50°。
10. -种桥面泄水管衬套模具的使用方法，其特征在于该方法包括如下步骤： 步骤一、制作衬套模具（4)的各个部件，对相关的部件进行电焊组合成套件，作除锈防 锈处理后，再对相关部件或套件进行组装： ① 中管（41)顶端安装带手柄（414)的套筒（413)，束管（43)上焊接多个圆周均布的下 铰（441 )，每根模板支杆（45 )的外端均焊接上铰（442 )，中心拉杆（42 )下端与拉板（421)焊 接一体，支撑环（6)底部焊接支脚（62)，并在支脚底端安装支脚螺栓（63); ② 在束管（43)上方的中管上焊接多个圆周均布的模板支杆铰（451)，其与中管（41)底 端的距离距离=下铰中心与上铰中心的距离+上铰中心与模板支杆铰中心的水平投影长度 + (2?3cm)，并将每个模板支杆铰（451)与相对应的每根模板支杆（45)的内端作铰接连 接； ③ 束管（43)从中管（41)底部套入； ④ 将每根斜撑杆（44)的上端与相对应的每根模板支杆（45)外端的上铰（442)作铰接 连接，将每根斜撑杆（44)的下端与束管（43)上相对应的下铰（441)作铰接连接； ⑤ 中心拉杆（42)由下而上从中管（41)内穿出，拉板（421)端部滑移设置在滑槽（411) 内，该滑槽由连接在中管（41)底端的底螺母（412 )连接封闭； ⑥ 从中管（41)内穿出的中心拉杆（42) -直拉伸至多根模板支杆（45)、多根斜撑杆 (44)在中管（41)上完全呈伞状展开，即多根模板支杆（45)均与中管（41)成90°; ⑦ 将折叠模板（47)用胶水粘贴或结扎在每根模板支杆（45)上，折叠模板（47)周边与 每根模板支杆（45)的外端部结扎牢固，并使折叠模板（47)上的折叠线（471)处于相邻两个 模板支杆（45)中间； ⑧ 将模板束带（46)的内环密封固定在模板支杆铰（451)上方的中管（41)上，模板束带 (46) 的外环与折叠模板（47)的内环粘贴固定，模板束带（46)分别与中管（41)、折叠模板 (47) 之间的连接为密封不透气和不漏水； ①?⑧完成后即形成衬套模具（4)的伞状结构； 步骤二、完全收拢衬套模具（4)的伞状结构，操作套筒（413)上的手柄（414)从上往下 将衬套模具（4)穿入泄水管孔道（11); 步骤三、待模板束带（46)位于桥面板（1)底部时，持住手柄（414)并初步提升中心拉杆 (42) ，从而带动衬套模具（4)的伞状结构展开，折叠模板（47)吻合紧贴桥面板（1)的底面和 泄水管（3)的底部； 步骤四、从中心拉杆（42)顶部套入圆环形塑料薄膜至折叠模板（47)上，圆环形塑料薄 膜的内环直径小于泄水管内径1?2cm，外径大于泄水管孔道周边1?2cm，再在泄水管孔 道（11)内放置泄水管（3); 步骤五、泄水管（3)顶面放置挡板（5)，中心拉杆（42)从挡板（5)上穿过后初步旋紧挡 板上的顶座螺母（511)，以初步固定泄水管（3)的安装位置； 步骤六、放置支撑环（6)和连接板（61)，中心拉杆（42)从连接板（61)上穿过后初步旋 紧拉杆螺母（64)，旋转支脚螺栓（63)调节支撑环（6)高度，待泄水管（3)准确定位后，同时 旋紧顶座螺母（511)和拉杆螺母（64)，至此衬套模具（4)和泄水管（3)全部定位完成； 步骤七、将砂浆输送管插入泄水管（3)与泄水管孔道（11)之间的空隙（111)内，压注衬 套砂浆（2)至饱满； 步骤八、待衬套砂浆（2)终凝后，依次卸去拉杆螺母（64)、连接板（61)、支撑环（6)、顶 座螺母（511 )、挡板（5 )，再将手柄（414)往下推送一下，以使折叠模板（47 )与衬套砂浆（2 ) 分离，顶住泄水管（3)顶面并轻轻一边旋转一边提升手柄（414)，使衬套模具（4)的伞状结 构逐渐收拢而缓慢从泄水管（3)内抽出； 步骤九、用土工布遮盖泄水管（3)顶面和衬套砂浆（2)并洒水养护至规定强度。
【文档编号】E01D19/08GK104452601SQ201410769235
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】晏江, 郭志奇, 徐雷雨, 陈海圣, 成水武, 钱旭栋, 冉平, 于化龙, 冯鸿登, 竺辉, 林翰, 应佳甲, 段群苗, 周一勤 申请人:宁波交通工程建设集团有限公司