一种预制盖梁的架设施工方法与流程

本发明属于道桥技术领域，具体涉及一种预制盖梁的架设施工方法。

背景技术：

城市桥梁现场浇筑施工时往往需要封闭道路，施工工期长，施工质量不易控制，且施工中的支架、模板耗用量大，施工费用高，直接影响施工点的道路通行能力，并且混凝土材料施工和运输时给城市带来粉尘、噪声等污染，严重影响市民出行和生活质量，往往造成较大民怨，与城市建设发展的要求格格不入。

基于此，为了缩短施工工期，减小对周围交通和居民生活的影响，预制盖梁被越来越多的应用于城市桥梁施工过程中，与现场浇筑盖梁相比，预制盖梁具有可规模化预制，运输和安装方便等优点，在桥梁建设领域得到比较广泛的应用。

技术实现要素：

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种预制盖梁的架设施工方法，该架设施工方法通过在桥墩立柱的两侧分别安装固定桁架，在桁架上安装导向系统，以实现对预制盖梁的导向限位安装，同时利用液压自平衡吊具系统吊装预制盖梁，通过同无线倾角传感器来实时检测预制盖梁的姿态以便于液压自平衡吊具的自动姿态调节。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种预制盖梁的架设施工方法，其特征在于所述架设施工方法包括以下步骤：（1）在桥墩立柱的两侧分别安装固定桁架；（2）在所述桁架上安装导向系统，所述导向系统包括若干沿两侧所述桁架间隔布置的支撑导向件以及分别设置于所述桁架两端的斜向支撑机构；（3）利用液压自平衡吊具系统将预制盖梁吊装至设计位置的上方，在所述导向系统的导向限位下使所述预制盖梁就位至所述桥墩立柱上的设计位置。

所述桁架经桁架固定机构固定安装于所述桥墩立柱上，所述桁架固定机构包括开设于所述桁架上的安装孔、所述桥墩立柱上的水平预留通孔以及贯穿通过所述安装孔和所述水平预留通孔的销棒，所述销棒的两端部分别套设有支撑套管以同所述安装孔的内壁面和所述水平预留通孔的内壁面贴紧形成支撑，所述支撑套管自所述安装孔延伸至所述水平预留通孔内。

所述支撑套管在所述桥墩立柱的所述水平预留通孔内的延伸长度l为所述支撑套管外径d的2-3倍，即，2d＜l＜3d；所述支撑套管的外壁面上具有一圈凸缘，所述凸缘夹紧设置在所述桥墩立柱与所述桁架之间；所述桁架上设置有固定套，所述固定套包括相互连接的法兰盘和套筒，所述固定套经所述套筒套装在所述支撑套管的外露端上，并经所述法兰盘同所述桁架固定连接；所述销棒的外端凸出于所述固定套，在所述销棒的外端部上设置螺母并旋紧抵靠在所述固定套上以固定所述销棒。

在所述桁架的两端设置斜向支撑机构时，将所述斜向支撑机构在所述桁架上的位置调节至设计位置后进行固定，之后将所述斜向支撑机构上的支撑头进行角度调整以对应于所述预制盖梁底面的倾斜角度后进行固定；

其中，所述斜向支撑机构包括底座、沙箱以及支撑头；所述底座可滑动式安装于所述桁架上；所述沙箱固定设置在所述底座上，所述沙箱中充填满沙子；所述支撑头可旋转式安装于所述沙箱的顶部，所述支撑头上具有可支撑所述预制盖梁的支撑面板；

所述支撑导向件包括固定座、支撑肋板以及导向面板，所述固定座固定设置在所述桁架上，所述固定座上固定设置有至少两块所述支撑肋板，所述导向面板固定于所述支撑肋板的上端部且面向所述预制盖梁的安装位置，其中，所述支撑肋板的设置方向垂直于所述桁架；所述导向面板包括固定于所述支撑肋板上端部的钢板以及叠合设置在所述钢板上的缓冲垫层。

所述支撑导向件上的所述固定座包括竖向固定基板和水平固定基板，所述竖向固定基板贴紧设置在所述桁架的外壁面上并经螺栓旋紧固定，所述水平固定基板紧贴设置在所述桁架的上表面并经螺栓旋紧固定；所述支撑肋板的下部具有同所述竖向固定基板固定连接的竖向接触面以及同所述水平固定基板固定连接的水平接触面；所述支撑肋板的上部内侧面呈直线型、外侧面呈由宽变窄的平滑曲率弧线型；

相邻所述支撑肋板下部之间焊接设置有至少一道下部水平加劲板，所述下部水平加劲板的一端面同所述竖向固定基板焊接固定、两侧面分别同所述支撑肋板内壁面焊接固定；所述支撑肋板的外壁面同所述竖向固定基板之间还设置有角钢进行固定；

相邻所述支撑肋板上部之间焊接设置有至少一道上部水平加劲板，所述上部水平加劲板的一端面同所述导向面板焊接固定、两侧面同所述支撑肋板内壁面焊接固定；所述支撑肋板的外壁面同所述导向面板之间还设置有角钢进行固定。

所述斜向支撑机构中的所述底座横向架设在所述桁架上，所述底座的两侧分别具有至少一组卡紧固定机构用于同对应侧的所述桁架卡紧固定，所述卡紧固定机构包括位于所述桁架内侧的导向片以及位于所述桁架外侧的卡爪。

所述底座的两侧分别设置有第一限位块，所述桁架的外侧设置有第二限位块，所述第一限位块内和所述第二限位块内分别具有位于同一轴线上的通孔，所述第一限位块和所述第二限位块的所述通孔中贯穿设置有精轧螺栓钢且两端分别经螺母拧紧固定，以实现所述斜向支撑机构在所述桁架上的位置调节至设计位置后进行固定。

所述液压自平衡吊具系统包括吊架、安装于所述吊架上的液压控制系统和电气控制系统以及安装于所述预制盖梁上的若干无线倾角传感器；所述无线倾角传感器与所述电气控制系统无线通信连接；所述液压控制系统包括四个油缸，四个所述油缸分别悬吊设置在所述吊架四角的下方，所述油缸的活塞杆下端经钢丝绳同所述预制盖梁连接；所述电气控制系统与所述液压控制系统连接。

所述吊架上的各所述油缸经所述钢丝绳同所述预制盖梁相连接并进行吊装，在吊装过程中，各所述无线倾角传感器实时检测所述预制盖梁的姿态参数并传送至所述电气控制系统，所述电气控制系统根据所述姿态参数实时对各所述油缸的所述活塞杆进行伸缩调整，以使所述预制盖梁处于水平状态。

本发明的优点是：

（1）在桁架与桥墩立柱之间采用销棒与支撑套管的组合结构，可有效地将桁架固定在桥墩立柱上，并可在达到承载力的要求下，最大限度的减小销棒直径和重量，从而降低安装难度；

（2）导向系统能够在预制盖梁的安装过程中实现横向以及纵向的限位调节，其中，支撑导向件能够利用结构特点以及材料特性自动推动预制盖梁进行横向导向；斜向支撑机构结构简单，受力性能好，能够实现支撑高度的调节、支撑角度的调节以及在桁架上的位置调节，从而适应各种不同尺寸类型的预制盖梁；

（3）通过无线倾角传感器与油缸的组合使用，可实现对预制盖梁的自平衡起吊问题，实现实时调整。

附图说明

图1为本发明中桁架经固定机构固定设置在桥墩立柱上的示意图；

图2为本发明图1中的a-a剖视图；

图3为本发明图2中的单侧局部放大示意图；

图4为本发明图1中的局部放大示意图b；

图5为本发明中用于预制盖梁安装的导向系统示意图；

图6为本发明中斜向支撑机构设置在桁架上的示意图；

图7为本发明中斜向支撑机构的局部放大示意图；

图8为本发明中支撑导向件的局部放大示意图；

图9为本发明中用于大型构件的液压自平衡吊具系统的结构示意图

图10为本发明中预制盖梁的结构示意图；

图11为本发明中无线倾角传感器布置在预制盖梁底面的示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-11，图中各标记分别为：桁架1、桥墩立柱2、预制盖梁3、桁架固定机构4、销棒5、支撑套管6、固定套7、螺母8、水平预留孔9、安装孔10、凸缘11、斜向支撑机构12、支撑导向件13、支撑头14、支撑面板14a、旋转连接机构14b、底座15、卡爪16、导向片17、第一限位块18、精轧螺栓钢19、第二限位块20、沙箱21、加劲板22、支撑导向件23、导向面板24、支撑肋板25、水平加劲板26、角钢27、水平加劲板28、角钢29、固定座30、水平固定基板30a、竖向固定基板30b、吊架31、油缸32、活塞杆33、耳环34、吊环35、起吊环36、无线倾角传感器37。

实施例：本实施例具体涉及一种预制盖梁的架设施工方法，该架设施工方法主要包括以下步骤：

（1）如图1-4所示，在桥墩立柱2的两侧分别安装固定桁架1，安装过程为：分别在桥墩立柱2的各水平预留孔9中插入支撑套管6，使支撑套管6的前半部分延伸至水平预留孔9内，且其上的一圈凸缘11贴紧设置在桥墩立柱1的外壁面上；将桁架1上的各安装孔10同各支撑套管6对准设置并套入，以将桁架1设置在支撑套管6上；吊装销棒5对其进行安装，依次贯穿通过一侧的支撑套管6、水平预留孔9以及另一侧的支撑套管6，安装就位后，在桁架1的外侧套设固定套7并经螺栓固定；在销棒5的外端部上设置螺母并旋紧抵靠在固定套7上以固定销棒5。

其中：安装过程中涉及桁架固定机构4，桁架固定机构4包括开设在桁架1上的安装孔10、开设在桥墩立柱上的水平预留孔9以及贯穿通过安装孔10和水平预留孔9的销棒5，销棒5的两端部分别套设有支撑套管6以同安装孔10的内壁面以及水平预留孔9的内壁面贴紧形成支撑，各支撑套管6从安装孔10内延伸至水平预留孔9内；每根桥墩立柱2上设置有两组桁架固定机构4，从而将桁架1稳固在桥墩立柱2上。

桁架1上的安装孔10对应于桥墩立柱2上的水平预留孔9，且两者的孔径相同；销棒5的直径小于水平预留孔9和安装孔10的孔径，销棒5依次贯穿通过一侧桁架1上的安装孔10、桥墩立柱2上的水平预留孔9以及另一侧桁架1上的安装孔10，在销棒5的两端套设支撑套管6，支撑套管6的外径对应于水平预留孔9和安装孔10的孔径，因此在销棒5两端套设支撑套管6之后可以使支撑套管6紧贴安装孔10的内壁面和水平预留孔9的内壁面，形成支撑受力。支撑套管6的中部具有一圈凸缘11，以将支撑套管6在长度方向上划分为两部分，一部分在安装时延伸至桥墩立柱2的水平预留孔9内、另一部分在安装时设置在桁架1的安装孔10内，且该圈凸缘11被桁架1的内壁面和桥墩立柱2的外壁面夹设在两者之间，起到对支撑套管6的固定限位作用；需要进一步说明的是，支撑套管6在水平预留孔9内的延伸长度l为支撑套管6外径d的2-3倍，即，2d＜l＜3d，上述延伸长度l的选择能够使得支撑套管6与销棒5的组合的力学性能达到同等直径d的销棒5的力学性能。

支撑套管6的外端部略微凸出于桁架1，在桁架1上分别对应于各个支撑套管6设置固定套7，固定套7包括相互连接的法兰盘和套筒，套筒具体套装在支撑套管6的外露端上，而法兰盘则通过螺栓同桁架1固定连接；销棒5的外端凸出于固定套7，在销棒5的两端分别套设螺母并旋紧抵靠在固定套上以固定销棒5。

（2）如图5-8所示，在桁架1上安装导向系统，导向系统包括若干沿两侧桁架1间隔布置的支撑导向件13以及分别设置于桁架1两端的斜向支撑机构12，具体步骤为：

a.将底座15横向架设在桁架1上，并在底座15的底面两侧安装导向片17，以便于之后底座15在桁架1上的位置移动调节。

b.在第一限位块18和第二限位块20内的通孔内贯穿设置精轧螺栓钢19，之后根据实际的支撑需求，将底座15在桁架1上滑移至设计位置，之后在精轧螺栓钢19的两端拧紧螺母以对底座15的位置进行锁定；与此同时，在底座15的两侧外缘部分别安装卡爪16并进行固定，以同导向片17形成卡紧固定机构，将底座15卡紧固定在桁架1上的固定位置，确保受力情况下也不会发生滑移现象。

c.根据工程所需的支撑高度，在沙箱21内充填相应数量的沙子。

d.根据对预制盖梁3的支撑位置，将支撑头14的倾斜角度旋转至对应于预制盖梁3倾斜底面的角度，待完成旋转调节后，利用螺栓将旋转连接机构14b锁紧固定。

其中：斜向支撑机构12横向架设在桁架1的两端部，预制盖梁3的底面呈具有一定斜率的斜面，斜向支撑机构12用于在预制盖梁3的吊装过程中对其倾斜底面形成支撑作用。本实施例中的斜向支撑机构12主要包括自下而上依次设置的底座15、沙箱21以及支撑头14。

底座15横向架设在两侧的桁架1上，底座15的主体呈矩形，由若干工字钢焊接组成。在底座15的底面两侧分别设置有两组卡紧固定机构用于同桁架1进行卡紧固定，卡紧固定机构包括相对设置的卡爪16和导向片17，卡爪16位于桁架1的外侧，导向片17位于桁架1的内侧。此外，在底座15的两外缘部底面分别设置有第一限位块18，与此同时，在桁架1上对应设置有第二限位块20，第一限位块18内和第二限位块20内分别具有位于同一轴线上的通孔，在第一限位块18和第二限位块20内的通孔内贯穿设置精轧螺栓钢19，且在精轧螺栓钢19的两端分别经螺母拧紧固定，通过精轧螺栓钢19的设置，可以实现斜向支撑机构12在桁架延伸方向上的位置调节，且可以在位置调节完成后拧紧螺母进行固定。

沙箱21固定设置在底座15上，具体由两个箱体套装组合而成，根据对预制盖梁3所需的支撑高度，在沙箱21内填充有相应量的沙子；为了进一步提高沙箱21的力学性能，在沙箱21的四周外壁面上分别焊接固定有若干加劲板22，加劲板22的侧面焊接在沙箱21上、底面焊接固定在底座15上表面。

支撑头14可旋转式设置在沙箱21的上部，包括支撑面板14a和旋转连接机构14b，通过旋转连接机构14b的设置，可实现两者之间一定的角度旋转调节功能并可在旋转之后经螺栓拧紧固定，从而使支撑面板14a的倾斜角度适配预制盖梁3的倾斜底面。需要说明的是，支撑面板14a具体是由两层结构组成的，包括钢板层以及叠合设置钢板层上的缓冲垫层，缓冲垫层采用具有一定弹性的材质，可有效吸收预制盖梁3同支撑面板14a初始接触时的冲击力。

支撑导向件13包括固定座30、两块支撑肋板25以及导向面板24，两块支撑肋板25的下部垂直固定在固定座30上并同桁架1保持垂直关系，导向面板24固定于支撑肋板25的上端部且面向预制盖梁3的安装位置，其中：

固定座30包括水平固定基板30a和竖向固定基板30b，两者均为钢板，水平固定基板30a呈矩形状并经若干螺栓固定在桁架1的上表面上；竖向固定基板30b同样呈矩形状并经若干螺栓固定在桁架1的外侧壁面上。

支撑肋板25的下部的内侧面形状同桁架1的形状相匹配，其下部具有同竖向固定基板30b固定连接的竖向接触面以及同水平固定基板30a固定连接的水平接触面。为了进一步提高支撑肋板25下部同竖向固定基板30b之间的连接性，在两块支撑肋板25之间上下设置两块水平加劲板28，水平加劲板28的一端面同竖向固定基板30b焊接固定、两侧面同支撑肋板25内壁面焊接固定，此外，在支撑肋板25的外侧面同竖向固定基板30b之间还焊接设置有多个角钢29，从而进一步提高支撑肋板25同竖向固定基板30b之间的结构强度。

支撑肋板25的上部位于桁架1的上方，同样的，为了进一步提高支撑肋板25上部同导向面板24之间的连接性，在相邻支撑肋板25之间焊接设置两块水平加劲板26，水平加劲板26的一端面同导向面板24焊接固定、两侧面同支撑肋板25的上部内壁面焊接固定；此外，在支撑肋板25的外侧面同导向面板24之间还焊接设置有多个角钢27，从而进一步提高支撑肋板25同导向面板24之间的结构强度。支撑肋板25的上部内侧面呈直线型、外侧面呈由宽变窄的平滑曲率弧线型，且支撑肋板25所采用的是弹簧钢（q235或q345），从而使支撑肋板25在受到预制盖梁3的偏移力作用时，能够产生回弹力对预制盖梁3进行导向限位。

导向面板24呈矩形构造，具体是用于直接接触预制盖梁3的外轮廓的，起到导向限位的作用。导向面板24具体为双层结构，同支撑肋板25焊接固定的第一层为钢板构造，叠合设置于钢板上的为缓冲垫层，具有一定回弹性能。

（3）利用液压自平衡吊具系统将预制盖梁3吊装至设计位置的上方，在导向系统的导向限位下使预制盖梁3就位至桥墩立柱2上的设计位置，具体的步骤为：

液压自平衡吊具系统包括吊架31、安装于吊架31上的液压控制系统和电气控制系统以及安装于预制盖梁3上的若干无线倾角传感器37；无线倾角传感器37与电气控制系统无线通信连接；液压控制系统包括四个油缸32，四个油缸32分别悬吊设置在吊架31四角的下方，油缸32的活塞杆33下端经钢丝绳同预制盖梁3上的起吊环36连接；电气控制系统与所述液压控制系统连接；

吊架31上的各油缸32经钢丝绳同预制盖梁相连接并进行吊装，在吊装过程中，各无线倾角传感器37实时检测预制盖梁3的姿态参数并传送至电气控制系统，电气控制系统根据姿态参数实时对各油缸32的活塞杆33进行伸缩调整，以使预制盖梁3处于水平状态，完成预制盖梁3的架设。

本实施例的有益效果为：

（1）在桁架与桥墩立柱之间采用销棒与支撑套管的组合结构，可有效地将桁架固定在桥墩立柱上，并可在达到承载力的要求下，最大限度的减小销棒直径和重量，从而降低安装难度；

（2）导向系统能够在预制盖梁的安装过程中实现横向以及纵向的限位调节，其中，支撑导向件能够利用结构特点以及材料特性自动推动预制盖梁进行横向导向；斜向支撑机构结构简单，受力性能好，能够实现支撑高度的调节、支撑角度的调节以及在桁架上的位置调节，从而适应各种不同尺寸类型的预制盖梁；

（3）通过无线倾角传感器与油缸的组合使用，可实现对预制盖梁的自平衡起吊问题，实现实时调整。