大跨径悬臂桁架式盖梁支架体系的制作方法

本实用新型涉及工程施工技术领域，具体地说是一种大跨径悬臂桁架式盖梁支架体系。

背景技术：

随着我国城市化的日益推进，城市人口规模稳步提高，城市快速路成为解决市区交通拥堵的重要手段。国内常见的城市快速路均采用“地面道路+主线高架”，即主线高架的承台位于地面道路的中央分隔带内，采用悬臂式盖梁作为高架的支承结构，实现道路的双层通行。

作为现浇混凝土结构，传统的碗扣式满堂支架工艺受到了越来越多的制约与挑战：

1、满堂支架体系施工时，整个盖梁投影范围不允许车辆通行：1)、对于既有道路改造工程，该工艺增加了临时保通的难度(周边土地资源越紧张，其受限程度越大)；2)、对于新建工程，该工艺则要求额外修筑施工临时便道，该区域往往是雨污水管道的布置范围，后期需废弃，不仅增加施工成本，而且石方、机械投入大，不符合节能环保、绿色施工要求；

2、满堂支架体系需要可靠的地基处理，对于软土地区，地基处理的深度往往是新建道路垫层高度的1.5～2.0倍，且表层需浇筑20cm的混凝土垫层，该垫层在施工完成后全部凿除，混凝土的临时性消费、石方的额外投入在增加施工成本的同时，也耗费了大量宝贵的社会资源；

3、满堂支架体系的整体稳定性受周边，当支架体系周边重型车辆频繁通行时，新浇筑的盖梁极易受到扰动而出现裂缝，对后期的高架运营构成较大的隐患。

综上所述，为解决传统碗扣式满堂支架工艺存在的资源消耗大、施工成本高且存在主体结构隐患等问题，研发一种新型的盖梁支架体系。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种大跨径悬臂桁架式盖梁支架体系，拆装、施工方便，用钢量小，并且整体桁架结构的高度可以调整；且工作状态下不影响盖梁投影范围内车辆的正常行驶。

本实用新型所采取的技术方案是：提供一种大跨径悬臂桁架式盖梁支架体系，包括竖向连接在地基承台上的支承装置，所述支承装置的顶部安装有悬臂式结构的桁架机构，所述的支承装置与桁架机构之间设有用于调整桁架机构高度的标高调节装置，所述桁架机构的顶部设有用于施工盖梁的作业平台；

所述的桁架机构包括两个结构相同的整体式桁架主体，两个桁架主体沿着盖梁的延伸方向对称设置，且所述桁架主体的高度沿着靠近立柱的一端至往外端延伸的方向呈线性递减；所述的桁架主体包括对称设置的两个桁架组件，两个桁架组件之间通过平联支架连接为一体式结构；

所述的桁架组件包括上弦杆和下弦杆，所述的上弦杆上均匀的设有若干上节点，所述的下弦杆上设有若干与上节点一一对应的下节点，每个上节点与对应的下节点之间设有直腹杆；每相邻的两个上节点的中心位置设有中心节点，每个中心节点与相邻的两个下节点之间设有呈“八”字型分布的斜腹杆。

作为改进的，所述的上弦杆、下弦杆、直腹杆以及斜腹杆均包括双层槽钢，双层槽钢之间通过缀板连接。

再改进的，所述的平联支架包括至少两个“x”型拉杆，两个“x”型拉杆设在桁架主体长度方向的两端，实现上弦杆与下弦杆端面连接；两个对称设置的桁架组件的上弦杆之间沿长度方向设有若干上直拉杆，下弦杆之间设有若干下直拉杆，相邻的下直拉杆之间沿着斜对角设有斜拉杆。

作为改进的，所述的标高调节装置包括上管件和下管件，所述的上管件内灌注有细石混凝土，并采用钢板密封；所述的上管件插装配合在下管件内腔中，所述的上管件底部与下管件的内腔底部之间灌注有机制砂；所述下管件的侧壁上设有出砂孔，所述的出砂孔内连接有封堵螺栓。

优选的，所述下管件的内孔直径与上管件的外径差值为5-10mm。

作为改进的，所述的上管件与下管件之间沿周向均匀的设有多个连接螺杆，多个连接螺杆的两端分别对应的连接在上管件的上安装板和下管件的下安装板上；所述上管件与桁架主体采用螺栓连接，下管件与支承装置采用螺栓连接。

再改进的，所述下管件内腔的底部连接有“工”字型加劲板。

进一步的，所述的作业平台包括若干工字钢，若干工字钢设在上弦杆上与上节点对应的位置；若干工字钢中与立柱对应位置的一根工字钢被中断，且中断的工字钢靠近立柱的一端与上弦杆之间设有固定块，中断的工字钢背离立柱的一端在其端部与下弦杆之间设有斜撑杆；所述的下弦杆与立柱间设有方木。

再进一步的，所述的支承装置包括四根支撑柱，四根支撑柱的上端与标高调节装置连接，所述支撑柱的下端通过直径小于支撑柱的钢管支撑与地基承台连接，且所述钢管支撑的外侧壁沿周向设有多个加劲板；沿桁架机构长度方向设置的两根支撑柱之间设有剪刀撑。

本实用新型技术方案与现有技术相比具有以下技术优点：

本实用新型的支撑体系中，通过在立柱底部的地基承台上安装支承装置，在支承装置上安装悬臂式结构的桁架机构，保证在施工过程中不影响盖梁投影范围内车辆的正常通行。并且，整个桁架体系采用格构式拼接结构，所述桁架主体的高度沿着靠近立柱的一端至往外端延伸的方向呈线性递减，即整个桁架主体呈梯形结构，在满足支撑力要求的前提下，最大限度的减轻支承体系的自身重量，便于拆卸。

并且，现有技术中的常规桁架体系，在安装、拆卸时都是散件拆装，不仅整体机构重量大，而且拆装过程繁琐，安全性能不足。而本实用新型的悬臂桁架机构在安装时，可自上而下吊装，即可以将拼装好的桁架机构整体安装；拆除时，受浇筑完成的盖梁影响，悬臂桁架要么选择散件式拆除(后续再将散件拼为整体)，要么选择自左而右的整体式拆除，施工投入的人工、机械少，工期短，成本低。另外的，考虑到悬臂桁架体系的自重相对较小(总体不超过20吨，单片不超过10吨)，故本实用新型采用整体拆除方案，故整个体系仅在结构中心区域设置现场拼装节点。此外，悬臂桁架体系在拼装节点与立柱范围内不设置平联体系，以规避立柱对悬臂桁架拆除的影响。

目前国内常见的城市快速路均按双向六车道设计，盖梁悬臂长度通常不小于8m，支承点间距通常不超过7m，在该跨径布置下，本实用新型的桁架体系的整体用钢量可降低至150kg/m²，约为常规的实腹式体系的40％～50％。

附图说明

图1是本实用新型的大跨径悬臂桁架式盖梁支架体系的结构示意图。

图2是本实用新型中的桁架主体的结构示意图。

图3是本实用新型中的桁架组件的正视结构图。

图4是图1中的x处放大结构示意图。

图5是本实用新型的大跨径悬臂桁架式盖梁支架体系沿着立柱位置横向剖视图。

图6是图1中沿着“x”型拉杆的截面图。

图7是本实用新型的大跨径悬臂桁架式盖梁支架体系的施工状态图。

其中，100-立柱，110-楔形钢模块，101-桁架主体，1-桁架组件，1.1-上弦杆，1.2-下弦杆，1.3-上节点，1.4-下节点，1.5-直腹杆，1.6-中心节点，1.7-斜腹杆，2-平联支架，2.1-“x”型拉杆，2.2-上直拉杆，2.3-下直拉杆，2.4-斜拉杆，3-上管件，4-下管件，5-连接螺杆，6-“工”字钢，7-三角钢板，8-斜撑杆，9-方木，10-支撑柱，11-钢管支撑，12-剪刀撑,13-水平连杆，14-缀板，15-对拉螺杆

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“顶部”、“上”、“下”、“中心位置”、“侧壁”、“上端”、“下端”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供了一种大跨径悬臂桁架式盖梁支架体系，包括竖向连接在地基承台上的支承装置，支承装置的顶部安装有悬臂式结构的桁架机构，具体的，通过螺栓连接紧固，便于后期的拆卸。

支承装置与桁架机构之间设有用于调整桁架机构高度的标高调节装置。如图5所示，具体的，标高调节装置包括上管件3和下管件4，上管件3内灌注有细石混凝土，并采用钢板密封；上管件3插装配合在下管件4内腔中，上管件3底部与下管件4的内腔底部之间灌注有机制砂。并且，在下管件4的侧壁上设有直径不小于30mm的出砂孔，在作业状态下，出砂孔内连接有封堵螺栓，当盖梁施工完成后，需要拆除桁架机构时，首先将下管件4上的封堵螺栓打开，放出机制砂，桁架机构整体下降一定的高度，以使得桁架机构与盖梁分离。

该装置中通过调整机制砂的数量，实现标高调整的功能。通常情况下，机制砂的调整高度不超过30cm。高度过大，标高调节装置的稳定性较差；高度调整过小，则需要设置多品种的固定调节块。当按30cm计时，调节块规格仅需配置0.3m、0.6m两类即可。

由于在下管件4的内腔中填充的是机制砂，所以上管件3外侧壁与下管件4内侧壁之间的间隙控制非常关键。间隙过大，机制砂会往上溢出，影响整个桁架机构的稳定性，间隙过小，上管件3与下管件4侧壁之间容易发生卡死现象。本实施例中，优选的，下管件4的内孔直径与上管件3的外径差值为5-10mm。最优的为10mm。

本结构中，上管件3、下管件4均采用无缝钢管制作，无缝钢管壁厚按设计确定，但不小于12mm。具体的，上管件3上端，下管件4的下端设有法兰钢板作为支承结构，下管件4底部的钢板相当于承担均布荷载的板件，若无加劲构造，存在承载力隐患及变形损耗的可能。所以，本实施例中，在下管件4内腔的底部连接有“工”字型加劲板。

上管件3与下管件4之间沿周向均匀的设有多个连接螺杆5，多个连接螺杆5的两端分别对应的连接在上管件3的上安装板3.1和下管件4的下安装板4.1上。本结构中具有的设有四根连接螺杆5，四根连接螺杆5的设置以抵抗悬臂桁架机柜在不均匀作用下的倾覆效应。另外的，上管件3与桁架主体101采用螺栓连接，下管件4与支承装置采用螺栓连接，螺栓连接结构拆装方便。

桁架机构包括两个结构相同的整体式桁架主体101，两个桁架主体101沿着盖梁的延伸方向对称设置，且桁架主体101的高度沿着靠近立柱100的一端至往外端延伸的方向呈线性递减。具体的，两个桁架主体101之间通过连接板、连接螺栓紧固在一起。

该桁架主体101最外端部高度为靠近立柱100的支承点区域的40％±10％。即，该桁架主体101整个外形呈梯形结构，其靠近立柱100的一端高度最高，沿着朝外延伸的方向，桁架主体101的高度越来越小。具体的，该桁架主体101上靠近立柱的一段为矩形结构。

桁架主体101包括对称设置的两个桁架组件1，两个桁架组件1之间通过平联支架2连接为一体式结构。如图6所示，具体的,该平联支架2包括至少两个“x”型拉杆2.1，两个“x”型拉杆2.1设在桁架主体101长度方向的两端，实现上弦杆1.1与下弦杆1.2端面连接；两个对称设置的桁架组件1的上弦杆1.1之间沿长度方向设有若干上直拉杆2.2，下弦杆1.2之间设有若干下直拉杆2.3，相邻的下直拉杆2.3之间沿着斜对角设有斜拉杆2.4。

两片桁架组件1间距受立柱100规格确定，一般其净间距不超过“立柱宽度+20cm”，宽度过大，作业平台的跨度增加，经济性下滑；宽度过小，立柱100施工误差导致的倾斜导致桁架安装困难。

如图4所示，具体的，桁架组件1包括上弦杆1.1和下弦杆1.2，上弦杆1.1上均匀的设有若干上节点1.3，下弦杆1.2上设有若干与上节点1.3一一对应的下节点1.4，每个上节点1.3与对应的下节点1.4之间设有直腹杆1.5。每相邻的两个上节点1.3的中心位置设有中心节点1.6，即，上弦杆1.1上的连接节点间距为下弦杆1.2上的连接节点间距的二分之一，以减小上弦杆1.1的弯曲作用。

每个中心节点1.6与相邻的两个下节点1.4之间设有呈“八”字型分布的斜腹杆1.7，具体的，每个斜腹杆1.7的上端连接在上弦杆1.1的中间节点1.6处，斜腹杆1.7的下端连接在与该中间节点1.6对应的下节点1.4位置，此处的对应是指，每一个中间节点1.6的正下方对应的设有两个下节点1.4，并且这两个下节点1.4位于该中间节点1.6在下弦杆1.2上投影位置的两侧，即，该中间节点1.6与两个下节点1.4形成一个三角形结构。

上弦杆1.1、下弦杆1.2采用双拼槽钢组成的格构式体系，支承范围内因作用效应增加，采用加强钢板焊接成箱型截面；腹杆与弦杆间采用节点板连接；直腹杆1.5、斜腹杆1.7亦采用双槽钢截面。双槽钢断面均按肢背相对布置，双槽钢间设置缀板14以减少分肢的长细比，确保其构件稳定。

桁架体系杆件的承载力受稳定控制。一方面，杆件的平面外计算长度通常为平面内计算长度的2倍，故不适合箱形截面的型钢(单价也较槽钢高)；另一方面，施工单位通常存有大量长度约2～3m的10#槽钢(施工临时结构的损耗残值)。格构式杆件不仅可利用周转废弃材料的余值，而且还能实现设计要求的双向稳定要求，真正做到节能、绿色施工。

该桁架主体101的总体长度不小于“盖梁长度+施工作业宽度”，高度约2.4m～3.2m。该数值为经济高度，即在该范围内，悬臂桁架主体101的用钢量最低。高度过小时，弦杆力臂减少，弦杆轴力增加，用钢量变大；高度过大时，弦杆受构造要求限制，长细比不宜过低，名义应力较小，且高度增加后腹杆数量急剧增加，用钢量随即上升。

桁架机构的顶部设有用于施工盖梁的作业平台。该作业平台包括若干工字钢6，若干工字钢6设在上弦杆1.1上与上节点1.3对应的位置。具体的，本实施例中，各个工字钢6与上弦杆1.1采用螺栓连接固定，方便吊装与拆卸。当然，在其他的实施例中，也可以采用直接焊接的方式固定。

若干工字钢6中与立柱100对应位置的一根工字钢6被中断，且中断的工字钢6靠近立柱100的一端与上弦杆1.1之间设有固定块7，具体的，该固定块7为三角钢板，中断的工字钢6背离立柱100的一端在其端部与下弦杆1.2之间设有斜撑杆8。

下弦杆1.2与立柱100间设有方木9，同时在两道下弦杆1.2之间设置临时对拉螺杆15，在下弦杆1.2上设置有双拼槽钢加载构件，该对拉螺栓15配合在双拼槽钢构件之间，并在其两端通过螺帽紧固。

使得下弦杆1.2与立柱100之间保持稳定的间距，以保证整个桁架机构的稳定性。

通常情况下盖梁高度较大，且不小于2.0m，为确保盖梁钢筋绑扎及模板支护期间的高空作业围挡问题，两侧作业平台宽度不小于1.5m，否则需加高两侧围挡高度。不仅增加施工临时设施，而且不利于盖梁主体结构施工。

支承装置包括四根支撑柱10，四根支撑柱10的上端与标高调节装置连接，支撑柱10的下端通过直径小于支撑柱10的钢管支撑11与地基承台连接，且钢管支撑11的外侧壁沿周向设有多个加劲板；沿桁架机构长度方向设置的两根支撑柱10之间设有剪刀撑12和水平连杆13。

支承装置位于地基承台边缘，以减少支架体系的悬臂长度，同时又确保支承基础为永久性结构。支承装置采用装配式钢管，钢管与钢管间采用法兰连接，单节钢管长度依据工程实际情况确定；支承钢管规格依据计算设计确定，且直径不小于530mm，壁厚不小于10mm。支承装置底部设置钢管支撑11作为过渡节，以适应支承钢管法兰部分位于承台范围以外的缺陷。因为城市快速路高架立柱边缘距离地基承台边缘距离过小，考虑支承立柱100顺桥向柱间支撑的设置，钢管中心线需在立柱边缘范围以外，当立柱100距离承台边缘的距离小于钢管法兰半径时，则部分法兰在地基承台外呈悬空状态。过渡节采用规格较小的钢管(确保其整体位于地基承台内)，其与法兰盘区域设置加劲钢板。支承装置的底部与地基承台的预埋钢板间采用焊缝连接。

如图7所示，为本实用新型的施工状态图，其中，位于作业平台上方还设有模板机构和楔形钢模块110，用于施工盖梁下端面的楔形面。

具体的，本实用新型的一种大跨径悬臂桁架式盖梁支架体系的施工方法，具体包括以下步骤：

a、桁架制作，根据设计图纸，下料，焊接制作双拼结构的桁架组件1.1；将两个桁架组件1.1通过平联支架2焊接组成桁架主体101；

b、桁架主体101制作完成之后，对桁架主体101焊接质量进行探伤检测，以确定桁架主体101是否达到设计要求；

c、将两个检测合格的桁架主体101通过连接螺栓对称的拼装在一起，形成完整的桁架机构；

d、支承装置安装，以地基承台为基础，自下而上安装钢管支撑11、支撑柱10以及标高调节装置，各个部件之间均采用法兰连接；相应的支撑柱10之间采用剪刀撑12连接固定；

e、将拼装完成的整体式桁架机构吊装至支撑装置的顶部，将桁架机构与标高调节装置连接，并在桁架机构的下弦杆1.2与立柱100之间加塞方木9，同时在两道下弦杆1.2之间设置临时对拉螺杆15，具体的，对拉螺杆15与下弦杆1.2之间通过设置双拼槽钢作为加载紧固构件，以使得桁架机构保持平稳性；

f、在桁架主体101顶部与上弦杆1.1上各个连接节点位置安装工字钢6，多个工字钢6依序排列形成了作业平台；此处工字钢6与桁架主体11采用螺接；作业平台的分配梁不宜与悬臂桁架焊接，一方面，增加上部支架体系单次吊装重量，另一方面，分配梁的两端悬臂增加的吊机的作业半径；此外，若采用现场焊接，则反复安、拆工作量过大，故分配梁与悬臂桁架间采用螺栓连接；

g、施工完成后，利用标高调节装置控制桁架机构整体下降一定的高度，使得桁架机构与施工完成的盖梁分离，拆卸两个桁架主体101之间的拼接螺栓，然后依次将两个桁架主体101吊装撤离；最后拆除支承装置。拆除过程由于是两个桁架主体101分开吊离，吊装重量已经减小了一半所以，拆卸时作业平台可以不作拆卸。

以上就本实用新型较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，凡在本实用新型独立要求的保护范围内所作的各种变化均在本实用新型的保护范围内。