自錨式托架的非原位預壓方法及其自錨式托架的制作方法

專利名稱：自錨式托架的非原位預壓方法及其自錨式托架的制作方法
技術領域：
本發明涉及高墩、大噸位結構物支架施工技術，尤其是涉及一種自錨式托架的非原位預壓方法及其自錨式托架。
背景技術：
隨著我國經濟的迅速發展，交通基礎設施的建設也得到迅猛發展，與此同時出現 越來越多的大跨度橋梁施工工程。例如國家重點干線寧波至樟木公路樂山 宜賓段高速公路工程，是成渝地區環 線的重要組成部分，新民岷江特大橋是樂宜高速公路的重點控制工程，位于樂山市犍為縣 孝姑鎮，新民岷江特大橋跨徑組合為(14x40m)簡支T梁+(115m+200m+115m)連續剛構 +15x40m簡支T梁，橋梁全長1610m，主橋為200m跨預應力混凝土連續剛構。本橋的主墩高度近50米，主梁0號塊全長14m，高12. 75m,梁底寬7. 5m,兩側翼緣 寬3m，箱梁頂面全寬13. 50m,橋中線上厚30cm，邊緣20cm，兩側翼緣寬3m，橋面橫坡2% ；橫 隔板設于墩頂處，厚度250cm，底部設200 X 120cm進人洞。0號塊施工方量為939. 31113，0#塊 混凝土標號為C55，分3次澆注，砼的容重按26KN/m3計算，考慮1. 05的漲模系數，第1次澆 注底板及部分腹板、側板混凝土，高度4. 5m，重10018kN。根據常規的預壓方案，0#塊支架需要預壓的結構自重達到1000多噸，若上下游 兩個0#塊同時施工，則需要施壓2000多噸。而在現有的技術領域，主要采用水箱預壓和 沙袋預壓方法，如果按照混凝土模擬荷載預壓，墩頂平臺為7. 5mX 15m，混凝土的容重按照 26KN/m3取，如果采用水箱預壓，水的容重按26KN/m3取，則換算水柱的高度為8. 9m,如果采 用砂袋預壓，砂的容重按15KN/m3取，則換算砂袋的高度為6m。十分明顯，雖然水箱和砂袋 由于體積較大，同時考慮到塔吊的最大起重量有限，操作費時，在實踐中也很難實現，更無 法保證施工工期的需要。因而對于目前日益增多的高墩、大跨度橋梁的施工項目，采用現有的常規預壓方 法已存在很明顯的不足，有必要提出一種合適此類施工需要的預壓方法及設備，對現有施 工技術加以改進。

發明內容
本發明的第一個目的是提供一種自錨式托架的非原位預壓方法，該預壓方法不僅 能有效地解決高墩、大噸位結構物支架施工中的預壓問題，而且在確保工程施工質量的前 提下，能較大程度地節約施工成本，同時也能縮短結構物施工周期，創造較好的經濟效益。本發明的第二個目的是提供一種能節省大量的施工臨時用材、施工質量更容易保 證、大大減少了時間和危險性、受力明確、安裝容易、結構簡單的自錨式托架。本發明的第一個目的是這樣實現的一種自錨式托架的非原位預壓方法，施工步驟如下A 根據結構物自重進行自錨式托架的設計由于結構物重的重量確定了預壓的荷載，必須先根據設計圖紙設計能夠滿足承載力要求的自錨式托架，并按照規范要求考慮 一定的安全系數進行驗算，確定出自錨式托架頂部承受的豎向荷載，作為預壓時千斤頂所 施加的張拉力；B 在工廠加工生產自錨式托架按照自錨式托架的設計圖紙進行加工，驗收合格 后進行下一步操作；C:布設自錨式托架以及千斤頂配套設施在工廠按照自錨式托架的非原位預壓 布置圖布置四個自錨式托架、四個150T千斤頂和Φ32精軋螺紋鋼，進行非原位預壓(1)、將4個相同的自錨式托架平躺放置在平地上布置，4個相同的支撐橫 桿底部 呈上下相鄰、左右相對的方形排列，且上下相鄰的兩個自錨式托架的立桿相鄰；(2)、在4個相同的支撐橫桿底部的結合部擠壓有型鋼墊塊，并通過卡板卡緊，將 左右相對的兩個支撐橫桿固定在一起，將四個支撐橫桿連成整體；(3)、上下相鄰的兩個自錨式托架的水平拉桿的錨固座相對放置，兩個錨固座通過 兩根Φ32精軋螺紋鋼拉緊固定在一起；(4)、采用四根Φ32精軋螺紋鋼將左右兩個相對的自錨式托架的水平拉桿外側的 懸臂端固定在一起，從而使四個自錨式托架連成整體，并在每個水平拉桿的懸臂端上各安 裝一臺用于張拉Φ32精軋螺紋鋼的150Τ千斤頂；(5)、然后張拉Φ32精軋螺紋鋼，通過量測精軋螺紋鋼的變形量來觀測自錨式托 架的變形，四個150Τ千斤頂同時加載，加載按50 %、80 %、100 %、125 %分級進行，每級持荷 時間為5min，每次反壓過程中均測量左右兩個自錨式托架之間的相對變形(即四根Φ32精 軋螺紋鋼的伸長量)，并將左右兩個自錨式托架變形總量的一半作為單只托架的變形值，對 于每個觀測點，均在加載前、加載過程中、持荷過程和卸載過程中分次觀測；D 按照50 %、80%、100%、125%逐級施加荷載進行預壓；E 觀測自錨式托架的變形量并確定支架的預拱度對現場觀測的數據進行統計 分析，確定出自錨式托架的彈性變形量和非彈性變形量，同時結合支架力學計算得出的撓 度，綜合分析確定自錨式托架的預拱度。一種自錨式托架，特征是由支撐橫桿、立桿、斜撐、水平拉桿和錨固座組成，立桿的 下端垂直固定在支撐橫桿的上部中間，斜撐的下端斜向固定在支撐橫桿的上部、立桿下端 的旁邊，水平拉桿固定在立桿的上端和斜撐的上端之間，水平拉桿與立桿和斜撐共同構成 三角形，在立桿上端的水平拉桿上焊接有錨固座。本發明采用非原位模擬荷載進行預壓，其工作原理是在加工廠內采用張拉Φ32 精軋螺紋鋼的方法對自錨式托架施加反力，使其受反力等同于砼荷載，避免在高空預壓所 產生的不安全性。預壓總重量按結構物砼自重并按照規范要求考慮一定的安全系數進行 預壓，以消除自錨式托架加工后的非彈性變形，得出彈性變形，從而設置自錨式托架的預拱度。采用本發明自錨式托架的非原位預壓方法進行預壓的優點如下1、有效地節約施 工時間，施工難度小；2、成本投入較小，采用材料設備均可作為后期施工所用，不需要額外 投入資金；3、適用的限制條件少，能夠適用于所有受環境所限制而無法按常規預壓方法施 工的項目；4、本預壓方法技術含量高，能有效地達到模擬狀態，保證工程質量，有效地解決 施工過程中的預壓問題。
自錨式托架的結構特點是結構簡單、受力明確，自錨式托架在工廠或工地放樣后 下料焊接，檢查合格后整體空中安裝，操作簡單，無需空中切割和焊接，再安裝縱向分配梁 和橫向分配梁，在橫向分配梁上支模施工0#塊。自錨式托架的設計必須結構物自重的受力 要求，并有完整的力學計算過程，確保自錨式托架的受力合理。與傳統的落地支架比較，自 錨式托架節省了大量的施工臨時用材；與常規的托架比較，自錨式托架少了墩身施工中的 預埋件以及空中焊接切割，施工質量更容易保證，安裝也容易，大大減少了施工時間和危險 性。


圖1為自錨式托架的非原位預壓布置圖；圖2為自錨式托架的結構示意圖；圖3為本發明實施過程中自錨式托架的立面布置示意圖；圖4為圖3的俯視圖。
具體實施例方式下面結合實施例并對照附圖對本發明作進一步詳細說明。圖3為本發明在新民岷江特大橋0#塊支架的實施方案中的立面布置圖，此0#塊為單箱單室結構，采用自錨式托架法進行現澆施工，即自錨式托架2的支 撐橫桿8伸入到墩身13側壁的墩孔14內，自錨式托架2上部的水平拉桿5之間采用精軋 螺紋鋼15對拉，將墩身13左右兩側的兩個自錨式托架2-1、2-2錨固在墩身13上，形成自 錨體系，在自錨式托架2的水平拉桿5的上部布置2156a作為主承載梁16，在主承載梁16 的上方布置了與主承載方向垂直的I56a作橫向為分配梁17，主承載梁16和橫向分配梁17 之間為剛性接觸，彈性變形為零。由于0#塊方量較大，第1次澆注底板及部分腹板、側板混 凝土，高度4. 5m，重10018kN，需要預壓的結構物自重達到1000噸以上。預壓總重量按結構 物砼自重并按照規范要求考慮一定的安全系數進行預壓，以消除自錨式托架加工后的非彈 性變形，得出彈性變形，從而設置自錨式托架的預拱度。一種自錨式托架的非原位預壓方法A、根據預壓的對象、所需要預壓的總重量，來確定預壓時所施加的張拉力。在本設 計方案中，在每個墩身13的左右兩側各安裝有自錨式托架2-1和自錨式托架2-2，根據支架 力學計算結果，自錨式托架2-1荷載按1000kN預壓檢驗，自錨式托架2-2荷載按1300kN預 壓檢驗，由于對單個自錨式托架逐片進行預壓，從而有效地降低了需要預壓的總重量；B、按照自錨式托架2的設計方案在鋼結構加工廠內進行自錨式托架2的加工制 作，加工完成后進行驗收；C、將在工廠內加工完成并檢驗合格的自錨式托架2按照圖1進行布置，將四片相 同的自錨式托架2按照圖示位置采用0 32精軋螺紋鋼3、10連成整體，在四片相同的自錨 式托架2的支撐橫桿8底部布置一個型鋼墊塊11 (型鋼墊塊11的長度為支撐橫桿8伸入 墩身13側壁的墩孔14內長度的兩倍，起到模擬支撐橫桿8伸入墩孔14的效果，型鋼墊塊 11的厚度不宜過小，應大于自錨式托架2兩倍的變形量，避免預壓過程中因為自錨式托架2 的變形過大，相對的兩片自錨式托架2的支撐橫桿8相互接觸，導致無法量測自錨式托架2的變形量)，然后采用卡板9將左右相對的支撐橫桿8連成整體，上下兩個相鄰自錨式托架 2的兩個錨固座4采用兩根Φ 32精軋螺紋鋼3連起，起到模擬將自錨式托架2錨固在墩身 13上形成自錨體系的效果，最后在左右兩個相對的自錨式托架2的水平拉桿5外側的懸臂 端12上穿設四根Φ32精軋螺紋鋼10，布置四臺150t千斤頂1，由四臺150t千斤頂1實施 對自錨式托架2的加載；D、按照順序進行預壓，首先是加載，按圖1中布置位置，四臺千斤頂1同時施加荷載，加載按50%、80%、100%, 125%分級進行，每級持荷時間為5min，加載的過程遵循對稱 張拉的基本原則，保證自錨式托架2的各部位的受力均勻；張拉完成后，進行卸載，卸載的 順序與加載相反，同樣按照100%、80%、50%分級進行卸載；觀測自錨式托架2的變形量應 同加載、卸載同步，在分級荷載到位，應及時記錄自錨式托架2的變形量，同樣在卸載的過 程中，也需同步記錄變形量；觀測過程中現場技術人員應認真負責，如實記錄，記錄完成后 將實測數據上報項目部總工和監理工程師；E、根據觀測數據進行統計分析，確定出彈性變形量及非彈性變形量，然后結合自 錨式托架2的力學計算得出的撓度，分析確定出預拱度，提供給現場施工。在現場施工的過程中應在第一次混凝土澆注前，在現場安裝到位的自錨式托架2 上設置觀測點，等待混凝土澆注完成后，再對觀測點進行復測，并混凝土澆注之前的數據進 行比較，作為后續施工0#塊的參考。在自錨式托架2上設置的觀測點，均為加載前、加載過程、持荷過程和卸載過程中 分次進行觀測，并進行記錄。每片自錨式托架2的支撐橫桿8插入薄壁墩的墩身13側壁上的墩孔14，使得自 錨式托架2附著在墩身13上，兩個相對自錨式托架2的水平拉桿5通過墩身13側壁上的 兩個Φ80πιπι預留孔18安裝兩根Φ32精扎螺紋鋼15對拉，將兩個相對的自錨式托架2_1、 2-2錨固于墩身13上，自錨式托架2的作用是支撐主承載梁16和橫分配梁17，把主承載梁 16和橫分配梁17上的荷載通過斜撐6傳遞到墩身13，水平力通過精扎螺紋鋼筋對拉克服， 自錨式托架2為主要受力構件。自錨式托架2在每片薄壁墩身3的順橋向(見圖4)兩側對稱布置，每墩共計4個， 自錨式托架2由支撐橫桿8、立桿7、斜撐6、水平拉桿5和錨固座4組成，立桿7的下端垂直 固定在支撐橫桿8的上部中間，斜撐6的下端斜向固定在支撐橫桿8的上部、立桿7下端的 旁邊，水平拉桿5固定在立桿7的上端和斜撐6的上端之間，水平拉桿5與立桿7和斜撐6 共同構成三角形，在立桿7上端的水平拉桿5上焊接有錨固座4。水平拉桿7由2根[20b組合焊接而成，斜撐6由2根I36b或2根132b焊接而成， 在三角形的自錨式托架2上布置有2根I56a的主承載梁16，在主承載梁16上布置有多根 I56a橫分配梁17，在橫分配梁17上安裝0號塊底模。
權利要求
一種自錨式托架的非原位預壓方法，其特征在于一種自錨式托架的非原位預壓方法，施工步驟如下A根據結構物自重進行自錨式托架的設計由于結構物重的重量確定了預壓的荷載，必須先根據設計圖紙設計能夠滿足承載力要求的自錨式托架，并按照規范要求考慮一定的安全系數進行驗算，確定出自錨式托架頂部承受的豎向荷載，作為預壓時千斤頂所施加的張拉力；B在工廠加工生產自錨式托架按照自錨式托架的設計圖紙進行加工，驗收合格后進行下一步操作；C布設自錨式托架以及千斤頂配套設施在工廠按照自錨式托架的非原位預壓布置圖布置四個自錨式托架、四個150T千斤頂和Φ32精軋螺紋鋼，進行非原位預壓(1)、將4個相同的自錨式托架平躺放置在平地上布置，4個相同的支撐橫桿底部呈上下相鄰、左右相對的方形排列，且上下相鄰的兩個自錨式托架的立桿相鄰；(2)、在4個相同的支撐橫桿底部的結合部擠壓有型鋼墊塊，并通過卡板卡緊，將左右相對的兩個支撐橫桿固定在一起，將四個支撐橫桿連成整體；(3)、上下相鄰的兩個自錨式托架的水平拉桿的錨固座相對放置，兩個錨固座通過兩根Φ32精軋螺紋鋼拉緊固定在一起；(4)、采用四根Φ32精軋螺紋鋼將左右兩個相對的自錨式托架的水平拉桿外側的懸臂端固定在一起，從而使四個自錨式托架連成整體，并在每個水平拉桿的懸臂端上各安裝一臺用于張拉Φ32精軋螺紋鋼的150T千斤頂；(5)、然后張拉Φ32精軋螺紋鋼，通過量測精軋螺紋鋼的變形量來觀測自錨式托架的變形，四個150T千斤頂同時加載，加載按50％、80％、100％、125％分級進行，每級持荷時間為5min，每次反壓過程中均測量左右兩個自錨式托架之間的相對變形，即四根Φ32精軋螺紋鋼的伸長量，并將左右兩個自錨式托架變形總量的一半作為單只托架的變形值，對于每個觀測點，均在加載前、加載過程中、持荷過程和卸載過程中分次觀測；D按照50％、80％、100％、125％逐級施加荷載進行預壓；E觀測自錨式托架的變形量并確定支架的預拱度對現場觀測的數據進行統計分析，確定出自錨式托架的彈性變形量和非彈性變形量，同時結合支架力學計算得出的撓度，綜合分析確定自錨式托架的預拱度。2、如權利要求1所述的自錨式托架的非原位預壓方法，其特征在于在自錨式托架的水平拉桿的上部布置2I56a作為主承載梁，在主承載梁的上方布置了與主承載方向垂直的I56a作為橫向分配梁，主承載梁和橫向分配梁的之間為剛性接觸，彈性變形為零。
2、如權利要求1所述的自錨式托架的非原位預壓方法， 其特征在于在自錨式托架的水平拉桿的上部布置2156a作為主承載梁，在主承載梁的上 方布置了與主承載方向垂直的I56a作為橫向分配梁，主承載梁和橫向分配梁的之間為剛 性接觸，彈性變形為零。
3.用于如權利要求1所述的自錨式托架的非原位預壓方法的自錨式托架，其特征在 于由支撐橫桿、立桿、斜撐、水平拉桿和錨固座組成，立桿的下端垂直固定在支撐橫桿的上 部中間，斜撐的下端斜向固定在支撐橫桿的上部、立桿下端的旁邊，水平拉桿固定在立桿的 上端和斜撐的上端之間，水平拉桿與立桿和斜撐共同構成三角形，在立桿上端的水平拉桿 上焊接有錨固座。
4.如權利要求3所述的自錨式托架，其特征在于水平拉桿由2根[20b組合焊接而成， 斜撐由2根I36b或2根I32b焊接而成，在三角形的自錨式托架上布置有2根I56a做為主 承載梁16，在主承載梁上布置有多根I56a橫向分配梁，橫向分配梁上安裝0號塊底模。
全文摘要
本發明公開了一種自錨式托架的非原位預壓方法及其自錨式托架，它包括以下步驟先根據結構物自重進行自錨式托架的設計；在工廠加工生產自錨式托架在工廠按照自錨式托架非原位預壓布置圖布置托架以及千斤頂等設備，進行非原位預壓；按照順序逐級施加荷載進行預壓；觀測自錨式托架的變形量并確定支架的預拱度確定出自錨式托架的彈性變形量和非彈性變形量，同時結合支架力學計算得出的撓度，綜合分析確定自錨式托架的預拱度。本發明不僅能有效地解決高墩、大噸位結構物支架施工中的預壓問題，而且在確保工程施工質量的前提下能較大程度地節約施工成本，同時也能縮短結構物施工周期，創造較好的經濟效益。
文檔編號E01D21/00GK101824801SQ201010166438
公開日2010年9月8日 申請日期2010年5月7日 優先權日2010年5月7日
發明者葉紹其, 彭建萍, 李江, 王湘橋, 羅志雄, 趙則鋒, 陳愛軍, 韓井東 申請人:中鐵大橋局集團第五工程有限公司