专利名称：桥梁独柱墩组拼箱形托架系统及其安装方法
技术领域：
本发明涉及桥梁建筑领域的桥梁工程下部结构中方形独柱墩上的盖梁施工，具体为一种桥梁独柱墩组拼箱形托架以及安装方法。
背景技术：
在目前的公路桥梁工程建设施工中，由于桥梁高度、地质和地形条件限制，部分桥梁下部采用了独柱墩和预应力盖梁的结构形式。常见的桥梁盖梁施工方法分为支架法(搭设钢管架作为盖梁支承)和托架法(在墩柱上设支撑点，用工字钢或贝雷架作为盖梁支承)等两种。桥墩高度较大时，由于工、料耗用少，成本低，不受地形限制而普遍使用托架法进行盖梁施工。对于方形独柱墩上所设计的预应力盖梁，与普通双柱式桥墩不同的是，这种盖梁悬臂较长，单一地采用工字钢或贝雷架作为盖梁的支承托架时并不能满足结构的强度、刚度条件，因此需要加以改进。
发明内容
本发明的目的在于解决单一地采用工字钢或贝雷架作为盖梁的支承托架时不能满足结构强度、刚度条件的不足，因此本发明在此设计一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统， 通过组拼上、下两根型钢纵梁和与之相连的型钢斜撑，来有效缩短托架悬臂长度，达到满足结构强度、刚度需要的目的。本发明是这样实现的，构造一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统，其特征在于
在盖梁下方的桥墩两侧安装有箱型托架片，所述托架片包括有用型钢制作的上纵梁、 下纵梁和对称布置的斜撑，其中桥墩两侧的托架片通过圆钢拉杆对拉紧固形成一个整体支承系统，以提高托架的整体稳定性，该系统通过圆钢棒稳定支承在桥墩上，提高支承系统在盖梁施工过程中的抗倾覆能力，
由于盖梁的悬臂段较长，仅凭上纵梁不能承担盖梁施工所传递的荷载，因此采用斜撑向上支撑上纵梁的悬臂段，向下支立于下纵梁，其中上纵梁、下纵梁与斜撑之间用钢铰铰接，通过两根斜撑的连接将所述上纵梁、下纵梁构成一个整体，以此来减少整个托架在盖梁悬臂段所承受的弯曲应力和悬臂端部的最大挠度，使托架满足在盖梁施工中所需要的强度和刚度。根据本发明所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统，其特征在于，
所述上纵梁支承于横穿桥梁墩柱的上排位置的两根钢棒上，作为主要支撑承受盖梁的全部施工荷载，所述下纵梁支承于横穿墩柱的下排位置的两根钢棒上，在满足自身稳定性需求的同时使盖梁的施工荷载通过托架传递给钢棒，再由钢棒传给桥梁墩柱承担，
所述钢棒是穿入在事先水平埋设于墩柱上的PVC管里，钢棒上套有方形钢垫块，方形钢垫块顶依次安装三角形钢质对口楔和箱型托架的纵梁。根据本发明所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统，其特征在于所述钢棒直
5径为Φ 80mm。根据本发明所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统，其特征在于所述方形钢垫块是用钢板焊接成长方体中空结构，其顶面钢板厚10mm，侧壁和底面钢板厚5mm，垫块开 Φ90mm圆孔，孔顶紧贴顶板底面，在套入钢棒后，垫块本身由自重稳定，同时钢棒顶与垫块顶板底面紧密接触，可更均勻地承担荷载。根据本发明所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统，其特征在于所述方形钢垫块是用钢板焊接成长、宽、高为300 X 150 X 250mm的长方体中空结构。根据本发明所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统，其特征在于所述三角形钢质对口楔是用钢板焊制而成楔体结构，楔体端部及斜面钢板开有高60mm条形孔，用于对穿Φ22πιπι对拉螺栓锁定对口楔，该结构最大可调高差为109mm，对口楔既是盖梁托架的落架设备，同时也用于调整盖梁高度，使其满足设计要求。根据本发明所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统，其特征在于所述三角形钢质对口楔是用IOmm厚钢板焊制而成长、宽、高为250 X 150 X 150mm的楔体结构。
一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统的安装方法，其特征在于要进行以下操作 (1)盖梁模板系统设计
预应力盖梁模板位于上方，分为底模和侧模两部分，其中侧模包围底模的结构设置，目的在于方便提前拆卸侧模，所述底模和侧模为组合式定型钢模板，其面板厚度为5mm，其中侧模背面每1. 5m设竖梁用于模板对拉，盖梁底模下方用支垫于托架上方的15X15cm枕木作为横梁支承底模；悬臂段的底模下方用三角桁架支撑。(2)箱型托架结构设计
在盖梁下方的桥墩两侧各安装1片箱型托架片，两托架片之间用圆钢拉杆对拉防其侧移，托架片由上、下纵梁和对称布置的斜撑构成，纵梁与斜撑之间采用钢铰连接，由于盖梁的悬臂段较长，仅凭上纵梁不能承担盖梁施工所传递的荷载，因此采用斜撑向上支撑上纵梁的悬臂段，向下支立于下纵梁，通过斜撑和上、下纵梁的组合受力来满足托架在盖梁施工中所需要的强度和刚度，
托架的上、下纵梁架立于横穿墩柱的4根钢棒上，以满足自身稳定性的需求，同时使盖梁的施工荷载通过托架传递给钢棒，再由所述钢棒传给桥梁墩柱承担。(3)、托架支座结构设计
托架支座采用在事先水平埋设于墩柱上的PVC管里穿入Φ 80mm钢棒作为托架支承，钢棒上套方形钢垫块，垫块顶依次安装三角形钢质对口楔和箱型托架的纵梁，
钢垫块是用钢板焊接成的尺寸为300 X 150 X 250mm长方体结构，其顶面钢板厚10mm， 侧壁和底面钢板厚5mm，垫块开Φ 90mm圆孔，孔顶紧贴顶板底面，在套入钢棒后，垫块本身由自重稳定，同时钢棒顶与垫块顶板底面紧密接触，可更均勻地承担荷载，
三角形钢质对口楔是用IOmm厚钢板焊制而成的250X 150X 150mm楔体结构，楔体端部及斜面钢板开有高60mm条形孔，用于对穿Φ 22mm对拉螺栓锁定对口楔，该结构最大可调高差为109mm，对口楔既是盖梁托架的落架设备，同时也用于调整盖梁高度，使其满足设计要求。(4)、墩柱施工及预埋件安装方柱式桥墩一般采用翻模法施工，在施工至距盖梁底3. 95m和0. 85m高度时预埋 Φ IlOmmPVC管，PVC管平穿墩柱，形成安装钢棒的预留孔。(5)、安装箱型托架系统
a.墩柱拆模和砼强度达到80%设计强度后开始安装托架，
b.将钢棒穿入墩柱预留孔，其端部出露墩柱约50cm，再套入钢垫块，垫块紧贴墩柱，
c.吊装箱型托架，将桥墩两侧的托架片用对拉杆连接，
d.在托架上、下纵梁和钢垫块之间安装对口楔，用对口楔调整托架顶标高，用以控制盖梁标高至满足设计要求，调整完成后锁紧对口楔，
e.检查和紧固托架系统。(6)、预应力盖梁施工
a.固定托架后依次摆放木横梁和底模，检校盖梁平面位置和底标高， b首次使用托架施工前，对托架系统进行预压试验，采用砂袋逐级加载法，最大荷载为模板及砼荷载的110%，通过堆载预压检测托架的安全稳定性及其变形量是否满足规范要求，
c.盖梁钢筋在钢筋棚制作，并按底模一梁肋钢筋一金属波纹管及钢绞线、锚具定位一侧模一翼板钢筋的流程进行模板、钢筋安装，
d.对独柱墩盖梁混凝土按照由中间向两端和先梁肋、后翼板的程序进行浇筑，混凝土用罐车运输、塔吊吊运入仓，插入式振捣棒捣实，
e.盖梁侧模一般在工后第二天拆除，拆模时间以不伤及混凝土棱角为准，拆模后立即对盖梁外露部分覆盖土工布洒水保湿养生，
f.盖梁混凝土强度达到85%且龄期达到5天后，采用单端张拉的方式张拉预应力钢束，张拉用应力控制，钢绞线伸长量作校核，
g.预应力张拉后及时进行孔道压浆和封锚工作，完成预应力盖梁施工。(7)、卸落托架
盖梁施工完成后，松开托架下方对口楔的对拉螺栓，卸落托架。( 8 )、拆除盖梁底模及托架
依次拆卸盖梁底模和横梁，而后松开箱型托架的对拉杆，拆卸托架，最后拆除支承钢棒并封堵预留孔。本发明的有益效果箱形托架具有结构计算简便、受力条件和安全稳定性好，以及施工不受地形限制、工效高、节约成本、经济性好等诸多优点。与常规的钢管支架结构相比， 箱形托架具有占用空间小，不需地基处理和加固，耗用人工、材料少，托架安拆方便、成本低、工期短等优点。与三角形托架结构相比，箱形托架具有结构稳定、抗倾覆能力强、承载力好、托架的支承点定位方便等优点。
图1-1预应力盖梁组拼箱型托架结构图(正立面)。图1-2预应力盖梁组拼箱型托架结构图(图1-1中I-I剖面)。图2-1盖梁荷载分布图。图3-1托架上纵梁受力分析图。
图3-2上纵梁挠度分析图。图4-1托架结构图。图4-2 BH杆受力分析图。图4-3 H铰受力分析图。图5-1下纵梁受力分析图。图6钢垫块结构示意图。图7对口楔结构示意图。图8三角形托架结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做出详细说明
本发明的目的在于解决单一地采用工字钢或贝雷架作为盖梁的支承托架时所出现的不足，在此设计了一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统，通过组拼上、下两根型钢纵梁和与之相连的型钢斜撑，来有效缩短托架悬臂长度，达到满足结构强度、刚度需要的目的。如图所示一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统，在盖梁下方的桥墩两侧安装有箱型托架片，所述托架片包括有用型钢制作的上纵梁101、下纵梁102和对称布置的斜撑103， 其中桥墩两侧的托架片通过圆钢拉杆104对拉紧固形成一个整体支承系统，以提高托架的整体稳定性，该系统通过上下两排共4个支撑点105稳定支承在桥墩上，提高支承系统在盖梁施工过程中的抗倾覆能力，4个支撑点就是穿入桥墩的4根钢棒。由于盖梁的悬臂段较长，仅凭上纵梁101不能承担盖梁施工所传递的荷载，因此采用斜撑103向上支撑上纵梁101的悬臂段，向下支立于下纵梁102，其中上纵梁101、下纵梁102与斜撑103之间用钢铰108铰接，通过两根斜撑103的连接将所述上纵梁101、下纵梁102构成一个整体，以此来减少整个托架在盖梁悬臂段所承受的弯曲应力和悬臂端部的最大挠度，使托架满足在盖梁施工中所需要的强度和刚度。还包括有作为托架支承的圆钢棒105，所述上纵梁101支承于横穿桥梁墩柱的上排位置的两根钢棒105上，作为主要支撑承受盖梁的全部施工荷载，所述下纵梁102支承于横穿墩柱的下排位置的两根钢棒105上，在满足自身稳定性需求的同时使盖梁的施工荷载通过托架传递给钢棒105，再由钢棒105传给桥梁墩柱承担，所述钢棒105直径为Φ80πιπι， 该钢棒105是穿入在事先水平埋设于墩柱上的PVC管里，钢棒105上套有方形钢垫块106， 方形钢垫块106顶依次(是指在方形钢垫块上方安装，即顶面上方的意思)安装三角形钢质对口楔107和箱型托架的纵梁101、102。
所述方形钢垫块106是用钢板焊接成的尺寸为300X150X250mm长方体结构，钢垫块是中空结构，其顶面钢板厚10mm，侧壁和底面钢板厚5mm，垫块106开Φ 90mm圆孔，孔顶紧贴顶板底面，在套入钢棒105后，垫块106本身由自重稳定，同时钢棒105顶与垫块106顶板底面紧密接触，可更均勻地承担荷载。因此钢垫块103是中空结构，其顶面钢板下方设圆孔，使钢棒与顶板底面紧密接触。所述三角形钢质对口楔107是用IOmm厚钢板焊制而成的250X 150X 150mm 楔体结构，楔体端部及斜面钢板开有高60mm条形孔，用于对穿Φ 22mm对拉螺栓锁定对口楔 107，该结构最大可调高差为109mm，对口楔107既是盖梁托架的落架设备，同时也用于调整盖梁高度，使其满足设计要求。箱形托架系统的安装方法，包括 如图1-1 图1-2 盖梁模板系统设计
预应力盖梁模板位于上方，分为底模111和侧模112两部分，其中侧模112包围底模 111的结构设置，目的在于方便提前拆卸侧模112，所述底模111和侧模112为组合式定型钢模板，其面板厚度为5mm，其中侧模112背面每1. 5m设竖梁用于模板对拉，盖梁底模111 下方用支垫于托架上方的15X15cm枕木作为横梁113支承底模111。盖梁托(支)架方案比选
对独柱墩盖梁，单一采用工字钢或贝雷架作为托架时不能满足盖梁悬臂段施工时所需要的强度和刚度条件。因桥墩较高，盖梁下原地面的地形陡峭，采用费工时、费材料的钢管架作为盖梁支架的方案工效低，经济性差。如图8，采用三角形托架作为盖梁托架时，对其下支点预埋件定位精度要求高，托架不易定位，且盖梁两端悬臂段的施工荷载集中作用于下支点，盖梁两端施工加载不均勻时将对该支点产生较大的水平推力，从而引起墩柱受弯。该结构力学条件较复杂，抗倾覆能力较弱。箱型托架由于其上、下纵梁101、102均搁置在横穿于墩柱的4根钢棒105上，弯曲应力主要发生在托架的上、下纵梁101、102上，墩柱接受钢棒105传递的荷载时仅承担竖向压力，比三角形托架力学计算简单，安装方便，结构更趋稳定；比钢管支架节约用工、用料， 缩短工期。箱型托架结构设计
在盖梁下方的桥墩两侧各安装1片箱型托架片，两托架片之间用圆钢拉杆104对拉防其侧移，托架片由上、下纵梁101、102和对称布置的斜撑103构成，纵梁101、102与斜撑103 之间采用钢铰108连接，由于盖梁的悬臂段较长，仅凭上纵梁不能承担盖梁施工所传递的荷载，因此采用斜撑103向上支撑上纵梁101的悬臂段，向下支立于下纵梁102，通过斜撑 103和上、下纵梁101、102的组合受力来满足托架在盖梁施工中所需要的强度和刚度，
托架的上、下纵梁101、102架立于横穿墩柱的4根钢棒105上，以满足自身稳定性的需求，同时使盖梁的施工荷载通过托架传递给钢棒105，再由所述钢棒105传给桥梁墩柱承担。托架支座结构设计
托架支座采用在事先水平埋设于墩柱上的PVC管里穿入Φ 80mm钢棒105作为托架支承，钢棒105上套方形钢垫块106，垫块106顶依次安装三角形钢质对口楔107和箱型托架的纵梁101、102，
钢垫块106是用钢板焊接成的尺寸为300X150X250mm长方体结构，其顶面钢板厚10mm，侧壁和底面钢板厚5mm，垫块106开Φ 90mm圆孔，孔顶紧贴顶板底面，在套入钢棒 105后，垫块106本身由自重稳定，同时钢棒105顶与垫块106顶板底面紧密接触，可更均勻地承担荷载，
三角形钢质对口楔107是用IOmm厚钢板焊制而成的250 X 150 X 150mm楔体结构，楔体端部及斜面钢板开有高60mm条形孔，用于对穿Φ 22mm对拉螺栓锁定对口楔107，该结构最大可调高差为109mm，对口楔107既是盖梁托架的落架设备，同时也用于调整盖梁高度，使其满足设计要求。墩柱施工及预埋件安装
方柱式桥墩一般采用翻模法施工，在施工至距盖梁底3. 95m和0. 85m高度时预埋 Φ IlOmmPVC管，PVC管平穿墩柱，形成安装钢棒105的预留孔。安装箱型托架系统
a.墩柱拆模和砼强度达到80%设计强度后开始安装托架，
b.将钢棒105穿入墩柱预留孔，其端部出露墩柱约50cm，再套入钢垫块106，垫块106 紧贴墩柱，
c.用塔吊(或汽车吊)吊装箱型托架，将桥墩两侧的托架片用对拉杆104连接，
d.在托架上、下纵梁101、102和钢垫块106之间安装对口楔107，用对口楔107调整托架顶标高，用以控制盖梁标高至满足设计要求，调整完成后锁紧对口楔107，
e.检查和紧固托架系统； 预应力盖梁施工
a.固定托架后依次摆放木横梁113和底模111，检校盖梁平面位置和底标高， b首次使用托架施工前，对托架系统进行预压试验，采用砂袋逐级加载法，最大荷载为模板及砼荷载的110%，通过堆载预压检测托架的安全稳定性及其变形量是否满足规范要求，
c.盖梁钢筋在钢筋棚制作，并按底模111—梁肋钢筋一金属波纹管及钢绞线、锚具定位一侧模112 —翼板钢筋的流程进行模板、钢筋安装，
d.对独柱墩盖梁混凝土按照由中间向两端和先梁肋、后翼板的程序进行浇筑。混凝土用罐车运输、塔吊吊运入仓，插入式振捣棒捣实，
e.盖梁侧模112—般在工后第二天拆除，拆模时间以不伤及混凝土棱角为准，拆模后立即对盖梁外露部分覆盖土工布洒水保湿养生，
f.盖梁混凝土强度达到85%且龄期达到5天后，采用单端张拉的方式张拉预应力钢束，张拉用应力控制，钢绞线伸长量作校核，
g.预应力张拉后及时进行孔道压浆和封锚工作，完成预应力盖梁施工； 卸落托架
盖梁施工完成后，松开托架下方对口楔107的对拉螺栓，卸落托架； 拆除盖梁底模111及托架
依次拆卸盖梁底模111和横梁113，而后松开箱型托架的对拉杆104，拆卸托架，最后拆除支承钢棒105并封堵预留孔。箱型托架按以下步骤进行力学计算 1.盖梁施工荷载分布计算
按最不利荷载组合拟定，将盖梁钢筋砼荷载、模板系统荷载、人员和设备荷载及风荷载叠加计算，其中盖梁钢筋砼荷载计算时乘以1. 05的砼浇注超载系数及1. 20的砼浇注动力系数。所有荷载均按盖梁全长分配作线荷载(用q表示)并由桥墩两侧的托架片均分受力。
2.托架上纵梁101受力分析
托架上纵梁101承担盖梁的全部施工荷载，其力学分析在整个托架系统中相对繁琐。 选取iaii长40b工字钢作为上纵梁，按连续梁结构计算纵梁内力。1)运用三弯矩方程求解纵梁在支座截面处的弯矩。2)运用内力方程求解支承纵梁的各支座反力。3)作弯矩图，获取梁所承担的最大弯矩，计算最大弯曲应力，确定是否满足纵梁的容许弯曲应力要求。4)作剪力图，获取梁所承担的最大剪力，计算最大剪应力，确定是否满足纵梁的容许剪应力要求。5)计算上纵梁在盖梁施工荷载下所产生的最大挠度，确定纵梁是否满足刚度要求。3.托架斜撑103及斜撑与上纵梁101连接铰108的受力分析
选取单根槽钢作为托架斜撑103，Q235圆钢作为斜撑与上纵梁101的连接铰108，斜撑和连接铰的型号规格根据受力需要确定。1)计算托架斜撑所承受的轴向压力和压应力，确定是否满足斜撑的容许压应力和压杆稳定性要求。2)进行连接铰受力分析，计算其剪应力和所连接斜撑、上纵梁的孔壁承压应力是否满足要求。3)计算上纵梁所受轴向拉应力，确定其是否满足纵梁的容许拉应力要求。4.托架下纵梁102及斜撑103与下纵梁102连接铰108的受力分析
选取单根工字钢作为托架下纵梁102，Q235圆钢作为斜撑103与下纵梁102的连接铰 108，下纵梁和连接铰的型号规格根据受力需要确定。1)对连接铰作受力分析，计算其剪应力和所连接斜撑、下纵梁的孔壁承压应力是否满足要求。2)按简支梁求解下纵梁所受内力，作弯矩图和剪力图，计算其弯曲应力和剪应力是否满足纵梁的容许应力要求。3)计算下纵梁在盖梁施工荷载下所产生的最大挠度，确定纵梁是否满足刚度要求。5.托架支座受力分析
采用Q235圆钢(型号规格根据受力需要确定)作为钢棒105支承托架，取最大支座反力计算钢棒抗剪强度，确定其是否满足容许剪应力要求。6.托架用型钢选择及吊装重量计算
完成托架系统的受力分析后，确定适用于该盖梁的托架上纵梁101采用iaii长40b工字钢，斜撑103采用4. 75m长2 槽钢，下纵梁102采用4. Om长2 工字钢，托架各节点均采用Φ IOOmm圆钢(钢号:Q235)作铰结108。为提高托架在各铰接点108处型钢的抗挤压能力，在工字钢两侧槽内口、槽钢槽内口均焊接8mm厚热轧普通钢板。钢板以铰心为形心，长35cm，宽20cm(适用于25型型钢) 或30cm (适用于40型型钢)，沿其周边同型钢满焊接。计算托架的吊装重量，选择所需要的吊装设备。
下面举例对盖梁支承托架进行力学计算
一、设计依据《路桥施工计算手册》、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000,《钢结构设计规范》GB50017-2003，各种材料的设计控制值采用《钢结构设计规范》，Q235钢轴向应力为215MPa，弯曲应力215MPa，剪应力125MPa，孔壁承压应力为325MPa。盖梁为单柱式桥墩钢筋砼预应力盖梁，其结构尺寸相同，均为长11. 60m,宽3. Om, 盖梁最大高度3. Om,结构砼57. 40m3，结构重量为143. 5t。如图1-1、图1-2所示，因盖梁悬臂较长(单侧悬臂长4. 05m)，在本设计中采用组拼箱型托架结构作为模板支撑。二、盖梁荷载分布情况
盖梁荷载按最不利荷载组合拟定，以下荷载均为单片托架所承受的线荷载。1、钢筋砼荷载
钢筋砼荷载考虑砼浇注超载系数(1. 05)及砼浇注动力系数(1. 20)。1)等截面高度砼所施加的荷载(图2-1荷载分布图b) 梁端截面积 5:=3. 0*0. 3+(3. 0+1. 6)*0. 70/2+1. 6*0. 6=3. 47 τα ql=3. 47*2. 5*9800*1. 05*1. 20/2=53559. 45 N/m
考虑到墩柱顶现浇砼盖梁荷载由墩柱承受，故由托架所承受的盖梁砼荷载分布在悬臂梁部分，作荷载分布图如图2-1中b。2)变截面高度砼所施加的荷载(图2-1荷载分布图C)
图 1-1 中 I-I 截面积S2=3. 0*0. 3+(3. 0+1. 6)*0. 7/2+1. 6*2. 0=5. 71 τα q2=(5. 71-3. 47)*2· 5*9800*1. 05*1. 20/2=34574. 4 N/m
作荷载分布图如图2-1中c，由图可知，荷载按三角形分布，可简化为均布荷载(此时荷载较实际更为不利)如图2-1中C’。则有q2，=34574.4/2=17287. 2 N/m 2、模板系统荷载(图2-1荷载分布图d) 按盖梁底模重9t，侧模重16t计算。1)底模荷载
底模荷载分布于悬臂梁部分q3=(9/2)*9800/(4. 05+0. 10)/2=5313. 25 N/m 2)侧模荷载
侧模荷载分布于支撑纵梁全长，简化为按梁长均布(此时荷载较实际更为不利)
q4=16*9800/ll. 80/2=6644. 07 N/m
将底模和侧模荷载组合后作图如图2-1中d。3、人员、设备及风荷载(图2-1荷载分布图e) 人员、设备荷载q5=2500*3. 0/2=3750 N/m 风荷载(按八级风力)
Q6=267. 8* [ (3. 7*3. 0) +2* (3. 95+0. 10) * (3. 0+1. 6) /2] /11. 80/2 =267. 8*29. 73/11. 80/2=337. 36N/m 作图如图2-1荷载分布图e。叠加以上1-3项荷载后，作盖梁荷载分布图如图2-1中a。三、托架上纵梁101受力分析采用40b工字钢作为箱型托架上纵梁101。
1、求解各支点弯矩
运用连续梁三弯矩方程求解，支座编号如图3-1中(c)所示。L1=L3=2. 85m, L2=3. 10m。 基本静定系得每个跨度皆为简支梁，这些简支梁在外载荷作用下得弯矩图如图3-1 (c)所示。由此求得各段简支梁时的弯矩
L1^L3S :Mlmax= M3max=l/8* (qL2) =1/8* (86891. 33*2 . 852) =88 2 21. 85 N · m L2 段M2max= 1/8* (qL2) =1/8* (10731. 43*3. IO2)= 12891. 13 N ‘ m 并可解得弯矩图面积
ω1=ω3= (2/3) *88221· 85*2. 85=167621. 515 N · m2 ω2=(2/3)*12891. 13*3. 10=26641. 669 N · τα 以上弯矩图面积的形心位置
ar=2.85,/2=1.425 ma2:=b2-3.10,/2:=1. 55 mW=2.85,/2=:1.425 m
梁在左端有外伸部分，支座0上梁截面的弯矩是 M0=-(l/2)*q*L2=-(l/2)* 86 891. 33*1. 502=_97752· 75 N ‘ m
权利要求
1.一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统，其特征在于在盖梁下方的桥墩两侧安装有箱型托架片，所述托架片包括有用型钢制作的上纵梁 (101)、下纵梁(102)和对称布置的斜撑(103)，其中桥墩两侧的托架片通过圆钢拉杆(104) 对拉紧固形成一个整体支承系统，以提高托架的整体稳定性，该系统通过圆钢棒(105)稳定支承在桥墩上，提高支承系统在盖梁施工过程中的抗倾覆能力，由于盖梁的悬臂段较长，仅凭上纵梁(101)不能承担盖梁施工所传递的荷载，因此采用斜撑(103)向上支撑上纵梁(101)的悬臂段，向下支立于下纵梁(102)，其中上纵梁(101)、 下纵梁(102)与斜撑(103)之间用钢铰(108)铰接，通过两根斜撑(103)的连接将所述上纵梁(101)、下纵梁(102)构成一个整体，以此来减少整个托架在盖梁悬臂段所承受的弯曲应力和悬臂端部的最大挠度，使托架满足在盖梁施工中所需要的强度和刚度。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统，其特征在于，所述上纵梁(101)支承于横穿桥梁墩柱的上排位置的两根钢棒(105)上，作为主要支撑承受盖梁的全部施工荷载，所述下纵梁(102)支承于横穿墩柱的下排位置的两根钢棒 (105)上，在满足自身稳定性需求的同时使盖梁的施工荷载通过托架传递给钢棒(105)，再由钢棒(105)传给桥梁墩柱承担，所述钢棒(105)是穿入在事先水平埋设于墩柱上的PVC管里，钢棒(105)上套有方形钢垫块(106)，方形钢垫块(106)顶依次安装三角形钢质对口楔(107)和箱型托架的纵梁 (101、102)。
3.根据权利要求2所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统，其特征在于所述钢棒 (105)直径为 Φ 80mm。
4.根据权利要求2所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统，其特征在于所述方形钢垫块(106)是用钢板焊接成长方体中空结构，其顶面钢板厚10mm，侧壁和底面钢板厚 5mm,垫块开Φ 90mm圆孔，孔顶紧贴顶板底面，在套入钢棒(105)后，垫块本身由自重稳定， 同时钢棒(105)顶与垫块顶板底面紧密接触，可更均勻地承担荷载。
5.根据权利要求4所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统，其特征在于所述方形钢垫块(106)是用钢板焊接成长、宽、高为300X 150X250mm的长方体中空结构。
6.根据权利要求2所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统，其特征在于所述三角形钢质对口楔(107)是用钢板焊制而成楔体结构，楔体端部及斜面钢板开有高60mm条形孔，用于对穿Φ 22mm对拉螺栓锁定对口楔，该结构最大可调高差为109mm，对口楔(107)既是盖梁托架的落架设备，同时也用于调整盖梁高度，使其满足设计要求。
7.根据权利要求6所述的一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统，其特征在于所述三角形钢质对口楔(107)是用IOmm厚钢板焊制而成长、宽、高为250X 150X 150mm的楔体结构。
8.一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统的安装方法，其特征在于要进行以下操作(1)盖梁模板系统设计预应力盖梁模板位于上方，分为底模(111)和侧模(112)两部分，其中侧模(112)包围底模(111)的结构设置，目的在于方便提前拆卸侧模(112)，所述底模(111)和侧模(112)为组合式定型钢模板，其面板厚度为5mm，其中侧模(112)背面每1. 5m设竖梁用于模板对拉， 盖梁底模(111)下方用支垫于托架上方的15X 15cm枕木作为横梁(113)支承底模(111); 悬臂段的底模(111)下方用三角桁架(114)支撑；(2)箱型托架结构设计在盖梁下方的桥墩两侧各安装1片箱型托架片，两托架片之间用圆钢拉杆(104)对拉防其侧移，托架片由上、下纵梁(101、102)和对称布置的斜撑(103)构成，纵梁(101、102)与斜撑(103)之间采用钢铰(108)连接，由于盖梁的悬臂段较长，仅凭上纵梁不能承担盖梁施工所传递的荷载，因此采用斜撑(103)向上支撑上纵梁(101)的悬臂段，向下支立于下纵梁 (102)，通过斜撑(103)和上、下纵梁(101、102)的组合受力来满足托架在盖梁施工中所需要的强度和刚度，托架的上、下纵梁(101、102)架立于横穿墩柱的4根钢棒(105)上，以满足自身稳定性的需求，同时使盖梁的施工荷载通过托架传递给钢棒(105)，再由所述钢棒(105)传给桥梁墩柱承担；(3)、托架支座结构设计托架支座采用在事先水平埋设于墩柱上的PVC管里穿入Φ 80mm钢棒(105)作为托架支承，钢棒(105)上套方形钢垫块(106)，垫块顶依次安装三角形钢质对口楔(107)和箱型托架的纵梁(101、102)，钢垫块(106)是用钢板焊接成的尺寸为300X150X250mm长方体中空结构，其顶面钢板厚10mm，侧壁和底面钢板厚5mm，垫块(106)开Φ 90mm圆孔，孔顶紧贴顶板底面，在套入钢棒(105)后，垫块(106)本身由自重稳定，同时钢棒(105)顶与垫块(106)顶板底面紧密接触，可更均勻地承担荷载，三角形钢质对口楔(107)是用IOmm厚钢板焊制而成的250 X 150 X 150mm楔体结构，楔体端部及斜面钢板开有高60mm条形孔，用于对穿Φ 22mm对拉螺栓锁定对口楔(107)，该结构最大可调高差为109mm，对口楔(107)既是盖梁托架的落架设备，同时也用于调整盖梁高度，使其满足设计要求，(4)、墩柱施工及预埋件安装方柱式桥墩一般采用翻模法施工，在施工至距盖梁底3. 95m和0. 85m高度时预埋 Φ IlOmmPVC管，PVC管平穿墩柱，形成安装钢棒(105)的预留孔，(5)、安装箱型托架系统a.墩柱拆模和砼强度达到80%设计强度后开始安装托架，b.将钢棒(105)穿入墩柱预留孔，其端部出露墩柱约50cm，再套入钢垫块(106)，垫块(106)紧贴墩柱，c.吊装箱型托架，将桥墩两侧的托架片用对拉杆(104)连接，d.在托架上、下纵梁(101、102)和钢垫块(106)之间安装对口楔(107)，用对口楔(107)调整托架顶标高，用以控制盖梁标高至满足设计要求，调整完成后锁紧对口楔(107)，e.检查和紧固托架系统；(6)、预应力盖梁施工a.固定托架后依次摆放木横梁(113)和底模(111)，检校盖梁平面位置和底标高， b首次使用托架施工前，对托架系统进行预压试验，采用砂袋逐级加载法，最大荷载为模板及砼荷载的110%，通过堆载预压检测托架的安全稳定性及其变形量是否满足规范要求，c.盖梁钢筋在钢筋棚制作，并按底模(111)—梁肋钢筋一金属波纹管及钢绞线、锚具定位一侧模(112)—翼板钢筋的流程进行模板、钢筋安装，d.对独柱墩盖梁混凝土按照由中间向两端和先梁肋、后翼板的程序进行浇筑，混凝土用罐车运输、塔吊吊运入仓，插入式振捣棒捣实，e.盖梁侧模(112)—般在工后第二天拆除，拆模时间以不伤及混凝土棱角为准，拆模后立即对盖梁外露部分覆盖土工布洒水保湿养生，f.盖梁混凝土强度达到85%且龄期达到5天后，采用单端张拉的方式张拉预应力钢束，张拉用应力控制，钢绞线伸长量作校核，g.预应力张拉后及时进行孔道压浆和封锚工作，完成预应力盖梁施工；(7)、卸落托架盖梁施工完成后，松开托架下方对口楔(107)的对拉螺栓，卸落托架；(8)、拆除盖梁底模及托架依次拆卸盖梁底模(111)和横梁(113)，而后松开箱型托架的对拉杆(104)，拆卸托架， 最后拆除支承钢棒(105)并封堵预留孔。
全文摘要
本发明公开了一种桥梁独柱墩组拼箱形托架系统，其特征在于在盖梁下方的桥墩两侧安装有箱型托架片，所述托架片包括有用型钢制作的上纵梁、下纵梁和对称布置的斜撑，其中桥墩两侧的托架片通过圆钢拉杆对拉紧固形成一个整体支承系统，以提高托架的整体稳定性，该系统通过圆钢棒稳定支承在桥墩上，提高支承系统在盖梁施工过程中的抗倾覆能力。箱形托架具有结构计算简便、受力条件和安全稳定性好，工料耗用少，以及施工不受地形限制、工效高、成本低、经济性好等诸多优点。
文档编号E01D21/00GK102286925SQ20111019047
公开日2011年12月21日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者张剑宁, 杨明, 杨辉, 田贵洪, 蒋小平 申请人:四川路航建设工程有限责任公司