專利名稱：水中高位支架單柱預壓方法及裝置的制作方法
水中高位支架單柱預壓方法及裝置技術領域
本發明屬于橋梁工程建造中采用支架法現澆鋼筋混凝土梁施工的技術領域，具體 涉及一種適合梁柱式支架的水中高位支架單柱預壓方法及裝置。
背景技術：
在橋梁工程建造中，支架法是橋位制梁的基本方法之一，現澆鋼筋混凝土梁所采 用的支架基本結構形式有滿堂式支架和梁式支架兩種，梁式支架可分為牛腿支架和梁柱式 支架。按照國家相關技術規范要求，在支架正式使用前，必須對支架結構進行預壓，目的是 檢驗支架結構的可靠性，同時測量支架的彈性變形和消除支架的非彈性變形。
梁柱式支架預壓的方法通常采用堆載法，其做法是將預先制備好的混凝土塊、充 填滿砂子的砂袋或灌滿水的水箱(水袋)吊裝至或放置于所要預壓的支架上。這種方法需要 準備的堆載物重量為鋼筋混凝土梁重量的1. 1-1. 2倍，需要制備大量的堆載物，存在浪費 材料和材料利用率低的問題，尤其是對于支架法現澆大跨度的鋼筋混凝土梁時該問題尤其 突出；且預壓前必須將全部支架安裝就位，堆載過程中需要進行大量堆載物的吊裝和拆卸， 這樣勢必造成預壓過程需要耗費大量的時間，不利于施工的平行作業，其耗時一般為1-4 個月，嚴重影響工期，尤其是對于大跨度橋梁的高位支架問題尤為明顯；在堆載物吊裝和拆 卸過程中需要吊裝設備的長時間工作，能耗大，這些均不利于節能減排，尤其在環保要求高 的施工環境下，其能耗和環保問題尤為突出。
因此，本發明對傳統支架預壓方法進行適應性分析，提出更為安全、高效、環保、節 能、經濟的支架預壓方法。發明內容
本發明為了解決現有梁柱式支架堆載預壓時投入多、工期長、能耗大等諸多不足， 提供了一種水中高位支架單柱預壓方法及裝置，本發明突出梁柱式支架中梁以下部分對支 架整體可靠性和彈性變形、非彈性變形的主要影響，通過在梁柱式支架的單柱上進行預壓 來實現堆載預壓的作用，單樁預壓采用基于滑輪組原理的反壓傳力的方式，該方法安全、高 效、環保、節能、經濟，且適應性廣泛。
本發明采用如下的技術方案實現水中高位支架單柱預壓方法，其步驟如下1)、安裝上部牽引系統，在單柱頂部的單柱縱梁上以單柱為對稱中心對稱安裝兩臺卷 揚機和兩分配梁，2)、安裝中部連接系統，在單柱同側的卷揚機和分配梁之間連接牽引鋼絲繩，牽引鋼絲 繩上設置滑輪組，3)、安裝下部荷載系統，先將預先拼裝好的承重平臺與滑輪組連接，然后將承重箱放置 于承重平臺上，拼裝時將承重箱放置于水面上，4)、根據承重平臺需要設置的高度，采用卷揚機提升承重平臺，5)、承重箱采用浮箱，在浮箱內灌水壓重，灌水總重量為實際重量的1.1 1. 2倍，采 用分級灌水的方法，第一次灌水重量為實際重量的10%，第二次增加實際重量的30%，第三 次增加實際重量的30%，第四次增加實際重量的30%，第五次增加實際重量的10 20%，并 按照灌水重量的分級測量每級重量下支架單柱的水平變形和沉降量；或者承重箱采用砂 箱，砂箱壓重，其壓重分級方法同浮箱的壓重分級方法；當承重箱的容量達不到實際重量的1.1 1. 2倍時，混凝土預制塊作為備用荷載吊裝至浮箱或砂箱上，6)、如果配備有混凝土預制塊，將混凝土預制塊移除，并測量支架單柱的水平變形和沉 降量，7)、將承重箱內的水或砂按壓重時的分級順序逆向抽干或卸掉，在分級卸載過程中，每 級卸載時均要測量支架單柱的水平變形和沉降量，8)、承重箱下放至水中，并解除承重箱與滑輪組的連接，9)、按下部荷載系統、中部連接系統、上部牽引系統的順序拆除預壓裝置。
水中高位支架單柱預壓裝置，實現上述水中高位支架單柱預壓方法，其特征在于 包括上部牽引系統，中部連接系統以及下部荷載系統，所述的上部牽引系統包括在單柱頂 部的縱梁上以單柱為對稱中心對稱固定兩臺卷揚機以及兩分配梁，卷揚機作為牽引鋼絲繩 的牽引端，分配梁作為牽引鋼絲繩的固定端；所述的中部連接系統包括牽引鋼絲繩，牽引鋼絲繩一端與卷揚機連接，另一端與分配 梁連接，牽引鋼絲繩連接滑輪組，滑輪組連接下部承載系統；所述的滑輪組包括上部的定滑輪和下部動滑輪；所述的下部荷載系統包括承重平臺，承重平臺上設置若干承重箱以及若干混凝土預制塊。
所述的承重箱為可注水的浮箱或者可灌砂的砂箱。
所述的承重平臺設置兩層，兩層之間通過精扎螺紋鋼連接。
下層荷載系統與滑輪組通過鋼絲繩以及卸扣連接。
本發明利用基于滑輪組原理的反壓傳力的方式，既實現了支架結構預壓的目的， 又能夠解決預壓過程中堆載物吊裝和卸載、大量堆載物的制備和存放、預壓材料難以循環 利用、設備功率大等等問題，與現有的預壓方法相比，主要具有以下優點1、減少堆載物的浪費。傳統方法中預壓需要制作大量的堆載物，這些堆載物完成預壓 后基本不再使用，造成大量浪費和工業垃圾難以處理；本發明主要荷載是水，無需模板，無 需制作時間，無需較大空間存放，預壓完成后水還可以用于其它施工環節，節約時間提高效 率，且可以循環利用，經濟效益顯著。
2、提高起吊設備的利用率。傳統的堆載預壓需要大型起吊設備將堆載物吊裝到支 架頂部，本發明荷載系統在下部，浮箱可以浮運至位置灌水，不需要吊裝設備，如需混凝土 預制塊，則小型起吊設備即可，起吊高度小，本發明高效，且節能環保效益明顯。
3、適應性強。傳統的預壓法需要較大的起吊設備而且起吊設備數量有限，預壓起 吊只能是一個個進行，本發明結構簡單，設備廉價，可以多個結構同時預壓，可以解決鋼管 樁立于江河湖海的臨時結構的預壓問題，投入少，操作簡單，且可用水箱和砂箱，能面對各 種施工環境，具有較強的適應性。
圖1為本發明的立面圖，圖2為圖1的A-A面圖，圖中1-卷揚機，2-分配梁，3-鋼絲繩，4-卸扣，5-滑輪組，6-混凝土預制塊，7-承重箱，8-精軋螺紋鋼，9-承重平臺，10-單柱，11-單柱縱梁。
具體實施方式
結合附圖對本發明做進一步說明水中高位支架單柱預壓裝置主要包括上部牽引系統和固定系統、中部連接系統、下部荷載系統；上部牽引系統由兩臺卷揚機組成，上部固定系統由分配梁組成，兩臺卷揚機和分配梁對稱放置于需要預壓的單柱上方的縱梁上，通過分配梁和卷揚機將下部荷載系統的作用力傳遞給單柱的軸心，通過卷揚機可調節下部荷載系統的高度，并通過上部牽引系統和固定系統承受的荷載大小來控制單柱的加載和卸載；中部連接系統主要由滑輪組、牽引鋼絲繩組成，通過動滑輪將下部荷載系統的一半由卷揚機承受，另一半由上部固定系統承受； 下部荷載系統由可注水的浮箱或可灌砂的砂箱、混凝土預制塊、連接鋼絲繩、精軋螺紋鋼以及承重平臺組成，可注水的浮箱或可灌砂的砂箱、混凝土預制塊用于預壓荷載的施加，連接鋼絲繩用于和中部連接系統的聯接，精軋螺紋鋼用于承重平臺的固定，承重平臺用于放置可注水的浮箱或可灌砂的砂箱的。
水中高位支架單柱預壓方法，其步驟如下O預先在單柱上方的縱梁上對稱固定好兩臺卷揚機，作為反壓傳力的的動力裝置；2)將兩個分配梁對稱固定在單柱上方的縱梁上，作為牽引鋼絲繩的固定端，并將牽引鋼絲繩與滑輪組采用卸扣連接，由于與卷揚機連接的滑輪采用動滑輪，這個連接系統減少了卷揚機的拉力，降低了設備功率；3)滑輪組下部的連接鋼絲繩采用卸扣與承重平臺連接；4)承重平臺設置兩層，通過精軋螺紋鋼對拉固定，兩側的承重平臺對焊，其穩定作用；5)承重平臺為浮箱或砂箱、混凝土預制塊提供一個支撐平臺，下層放置浮箱或砂箱，上部可根據實際情況放置浮箱或砂箱、混凝土預制塊。
實施例牽引系統主要由兩臺5噸卷揚機和2130工字鋼制作的分配梁組成，連接系統主要由50噸的6門滑輪組(包括動滑輪和定滑輪)、 #39 、φ\1 '1Smm的牽引鋼絲繩組成，荷載系統主要由浮箱、混凝土預制塊、 hm連接鋼絲繩、φ ιηπι精軋螺紋鋼以及2130工字鋼制作的承重平臺組成。
預壓荷載為180噸，其中預壓試驗重量分別為浮箱未灌水時單個重3. 84噸，6個共重23噸；每個浮箱灌水16噸，6個共重96噸；混凝土預制塊每個4. 5噸，12個共重54 噸，130工字鋼100m，共重3. 7噸，兩臺卷揚機及6門滑輪組、8個卸扣重3噸。以上共計1 80 噸。
預先在單柱的縱梁上放置兩臺5噸卷揚機，并將兩個2130工字鋼制作的分配梁固定在單柱的縱梁上；通過牽引鋼絲繩和50噸的6門滑輪組采用50噸卸扣連接下部荷載系統，使用2130工字鋼制作的雙層承重平臺作為浮箱和混凝土預制塊的放置平臺。
具體步驟如下O安裝上部牽引系統，在單柱縱梁上安裝卷揚機和2132工字鋼分配梁。
2)安裝中部連接系統，將滑輪組與#39〃·皿牽引鋼絲繩連通過卸扣接好。
3)安裝下部荷載系統，將預先拼裝好的平臺與#39 連接鋼絲繩連接好，將浮箱放在承重平臺上，操作時將浮箱放于水面上，可通過浮箱自浮減少前期對預壓裝置的影響。
4)采用卷揚機提升浮箱，提升高度1. 5m。
5)在浮箱內灌水壓重，第一次灌水20cm，以后每次灌水30cm，共分5次將浮箱內灌水1. 4m，分級測量變形和沉降量，由于浮箱容量的大小不滿足實際預壓荷載，故在浮箱上吊裝4塊混凝土預制塊，在分級加載過程中，要對應的進行支架單柱的水平變形和沉降量的監測。
6)將混凝土預制塊移除，并進行支架單柱的水平變形和沉降量的監測。
7)按加載順序逆向將浮箱浮箱內水抽干，在分級卸載過程中，每級卸載是均要測量支架單柱的水平變形和沉降量。
8)浮箱下放至水中，并解除浮箱與滑輪組的連接，9)按下部荷載系統、中部連 接系統、上部牽引系統的順序拆除預壓裝置。
權利要求
1.一種水中高位支架單柱預壓方法，其特征在于步驟如下1)、安裝上部牽引系統，在單柱頂部的單柱縱梁上以單柱為對稱中心對稱安裝兩臺卷揚機和兩分配梁，2)、安裝中部連接系統，在單柱同側的卷揚機和分配梁之間連接牽引鋼絲繩，牽引鋼絲繩上設置滑輪組，3)、安裝下部荷載系統，先將預先拼裝好的承重平臺與滑輪組連接，然后將承重箱放置于承重平臺上，拼裝時將承重箱放置于水面上，4)、根據承重平臺需要設置的高度，采用卷揚機提升承重平臺，5)、承重箱采用浮箱，在浮箱內灌水壓重，灌水總重量為實際重量的1.1 1. 2倍，采用分級灌水的方法，第一次灌水重量為實際重量的10%，第二次增加實際重量的30%，第三次增加實際重量的30%，第四次增加實際重量的30%，第五次增加實際重量的10 20%，并按照灌水重量的分級測量每級重量下支架單柱的水平變形和沉降量；或者承重箱采用砂箱，砂箱壓重，其壓重分級方法同浮箱的壓重分級方法；當承重箱的容量達不到實際重量的1.1 1. 2倍時，混凝土預制塊作為備用荷載吊裝至浮箱或砂箱上，6)、如果配備有混凝土預制塊，將混凝土預制塊移除，并測量支架單柱的水平變形和沉降量，7)、將承重箱內的水或砂按壓重時的分級順序逆向抽干或卸掉，在分級卸載過程中，每級卸載時均要測量支架單柱的水平變形和沉降量，8)、承重箱下放至水中，并解除承重箱與滑輪組的連接，9)、按下部荷載系統、中部連接系統、上部牽引系統的順序拆除預壓裝置。
2.一種水中高位支架單柱預壓裝置，實現如權利要求1所述的水中高位支架單柱預壓方法，其特征在于包括上部牽引系統，中部連接系統以及下部荷載系統，所述的上部牽引系統包括在單柱頂部的縱梁上以單柱為對稱中心對稱固定的兩臺卷揚機以及兩分配梁，卷揚機作為牽引鋼絲繩的牽引端，分配梁作為牽引鋼絲繩的固定端；所述的中部連接系統包括牽引鋼絲繩，牽引鋼絲繩一端與卷揚機連接，另一端與分配梁連接，牽引鋼絲繩連接滑輪組，滑輪組連接下部承載系統；所述的滑輪組包括上部的定滑輪和下部動滑輪；所述的下部荷載系統包括承重平臺，承重平臺上設置若干承重箱以及若干混凝土預制塊。
3.根據權利要求2所述的水中高位支架單柱預壓裝置，其特征在于所述的承重箱為可注水的浮箱或者可灌砂的砂箱。
4.根據權利要求2或3所述的水中高位支架單柱預壓裝置，其特征在于所述的承重平臺設置兩層，兩層之間通過精扎螺紋鋼連接。
5.根據權利要求4所述的水中高位支架單柱預壓裝置，其特征在于下層荷載系統與滑輪組通過鋼絲繩以及卸扣連接。
全文摘要
本發明屬于橋梁工程建造中采用支架法現澆鋼筋混凝土梁施工的技術領域，具體是一種水中高位支架單柱預壓方法及裝置，解決現有梁柱式支架堆載預壓時投入多、工期長、能耗大等諸多不足。所述方法，步驟為安裝上部牽引系統、中部連接系統、下部荷載系統，分級設置壓重，分級測量，在分級卸載，拆除預壓裝置。所述裝置包括上部牽引系統，中部連接系統以及下部荷載系統，上部牽引系統包括兩臺卷揚機以及兩分配梁，中部連接系統包括牽引鋼絲繩，牽引鋼絲繩連接滑輪組，滑輪組連接下部承載系統。本發明既實現了支架結構預壓的目的，又避免了預壓過程中堆載物吊裝和卸載、大量堆載物的制備和存放、預壓材料難以循環利用、設備功率大等問題。
文檔編號E01D21/00GK103061264SQ20121052288
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月8日 優先權日2012年12月8日
發明者胡國偉, 李建成, 劉榮華, 張俊兵, 劉斌, 于天生, 白文選, 李英杰, 王俊生, 張亞濤, 牛相國, 郭星亮 申請人:中鐵三局集團有限公司, 中鐵三局集團有限公司廣州分公司