一种可实现无承台高架引桥砼箱梁少支架现浇的支架结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种可实现无承台高架引桥砼箱梁少支架现浇的支架结构，属于桥梁上部结构施工领域，包括用以箱梁现浇施工的支架，所述箱梁由灌注桩及其上直接支撑的墩身支撑，其特征在于：所述支架包括箱梁跨中处布置的各排间平联联接的至少两排中间立柱，成对地对称布置于各墩身两侧的边跨立柱，位于箱梁下方并由所述中间立柱和边跨立柱支撑的桁架及其联系撑，所述每对边跨立柱均由一抱箍结构支撑，所述抱箍结构由所述灌注桩支撑并环绕固定于其上墩身上，同排墩身的各同侧边跨立柱间由中部的平联、顶部的下横梁和底部的挑梁联接。本发明是一种适用于桥下净空较高的陆上引桥墩柱未设承台的箱梁现浇施工的支架结构，且施工进度快，工程施工成本低。
【专利说明】—种可实现无承台高架引桥砼箱梁少支架现浇的支架结构
【技术领域】
[0001]本发明属于桥梁上部结构施工领域，适用于软土地基环境下的陆上高架引桥墩柱下面未设承台的箱梁现浇施工。
【背景技术】
[0002]支架施工是指在支架上安装模板、绑扎钢筋骨架，并在现场浇注混凝土的施工。由于其施工相对简便，造价相对低廉，而且非常适用于整体式结构，因此在桥梁施工，尤其是在城市立交桥和高架桥的施工中得到广泛的应用。目前传统支架的结构形式中最常用的有满堂脚手架(如图1)，即利用楞梁、立柱、连接件等构件，通过控制钢管脚手管立杆的间距和步距，设置剪刀撑等构造措施，将支架设置成几何不变体系，这种支架的最大特点是可装配化程度高、适用于墩身高度较低且地质情况较好的情况。
[0003]对于满堂脚手架，缺点在于:构造措施较多，安拆较繁冗；地基的要求较高，对于地基持力层及软弱下卧层的承载力及变形均需要复核验算，确保二者在设计容许的范围之内，并且对整个桥跨要搭设支架脚手管的地基范围，地基的承载力及变形均要满足要求；单根脚手管的刚度低，对于桥下净空较大(大于8m)的桥梁，支架安拆的风险很大。
[0004]对于桥下净空较高的陆上引桥墩柱下未设承台的箱梁现浇施工，特别是在地质条件较差的情况下，采用传统的支架施工，从安全及经济的角度来讲，都有着非常大的局限性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于:提出一种适用于桥下净空较高的陆上引桥墩柱未设承台的箱梁现浇施工的支架结构，且施工进度快，工程施工成本低。
[0006]本发明目的通过下述技术方案来实现:
[0007]—种可实现无承台高架引桥砼箱梁少支架现浇的支架结构，包括用以箱梁现浇施工的支架，所述箱梁由灌注桩及其上直接支撑的墩身支撑，所述支架包括箱梁跨中处布置的各排间平联联接的至少两排中间立柱，成对地对称布置于各墩身两侧的边跨立柱，位于箱梁下方并由所述中间立柱和边跨立柱支撑的桁架及其联系撑，所述每对边跨立柱均由一抱箍结构支撑，所述抱箍结构由所述灌注桩支撑并环绕固定于其上墩身上，同排墩身的各同侧边跨立柱间由中部的平联、顶部的下横梁和底部的挑梁联接。
[0008]上述方案中，通过中间立柱、边跨立柱和桁架，形成整体性较好的几何不变体系，由于采用钢结构排架的结构形式，相对满堂脚手架而言，立柱的间距及跨度大幅度地增大，安拆相对较为方便。但是，发明人发现，这种支架结构形式，相对传统满堂脚手架而言，单根立柱的受力大幅程度地增加，立柱所在位置的地基承载力要求较高，对于地质情况较差的情况(如淤泥质土)，桩的入土深度有的甚至超过30m，无论采用何种桩基均无法回收，投入较大，特别是对于无承台连续梁引桥(图3)的箱梁现浇施工，立柱布置有着非常大的局限性(桩的最小间距需要满足规范规定的最小间距要求，而在满足规范要求下的立柱间距，又很可能造成现浇主梁的悬臂长度太大，从而导致结构容易失稳，即便是在满足结构不失稳的情况下，悬臂结构刚度需要设计的非常大，构造复杂，不经济)。上述方案中，发明人针对桥下净空较高的陆上引桥墩柱未设承台的箱梁现浇施工，利用桥梁自身主体结构的圆柱墩身及其下方大直径灌注桩的承载力，在该大直径灌注桩的上方设置一种大型抱箍结构，既解决了支架边跨立柱的“生根”问题，使得该类型桥梁的箱梁现浇问题迎刃而解，又充分利用了这种支柱支架结构对于该类型引桥的优点，极大地提高了施工进度，同时也大幅度的降低了工程施工成本。
[0009]作为选择I，所述中间立柱下设有扩大基础或桩基础。
[0010]上述方案中，中间立柱下没有墩身、灌注桩，因此中间立柱下根据现场地质条件采用扩大基础或桩基础增加承载力。
[0011]作为选择2，所述抱箍结构包括环绕墩身的上、下盖板，固定于所述上、下盖板之间环绕墩身的环形抱箍，环绕所述环形抱箍并沿其轴向布置的若干抱箍腹板，固定连接于所述上、下盖板和环形抱箍以及抱箍腹板之间的若干肋板。
[0012]上述方案中，抱箍上盖板将直接承受钢立柱传来的应力；抱箍下盖板则是承担灌注桩顶口混凝土的局部承压应力，通过利用灌注桩顶混凝土的竖向承载力，有效地减少了抱箍结构的用钢量和施工难度，否则需要通过高强螺栓或其他方式施加横向预紧力，而且在施加横向预紧力的同时需要保证墩身腹板位置的混凝土不能超过设计强度，这样一来，整个抱箍结构的用钢量及加工难度都会加大；而抱箍腹板则将肋板产生的横向应力经均匀扩散，使应力小于墩身混凝土应力以后直接传递给墩身。
[0013]作为选择2进一步选择3，所述肋板竖直垂直所述上、下盖板和环形抱箍以及抱箍腹板，肋板分成两部分以墩身对称布置并与边跨立柱对应，每一部分肋板对应其上边跨立柱且各肋板间平行等间隔设置。
[0014]上述方案中，肋板的作用一方面是承担立柱传递的剪切应力，增加抱箍结构的刚度，减小抱箍结构在竖向荷载下的变形，相当于型钢梁腹板的作用；另一方面是通过肋板将上下盖板的集中应力进行有效扩散，将应力均匀地传递给抱箍腹板，进而传递给墩身混凝土，使墩身混凝土的应力不至于超限而损坏。
[0015]作为选择2进一步选择4，所述环形抱箍和抱箍腹板均由两半圆环形抱箍经螺栓腹板构件螺栓连接组成。
[0016]作为选择4进一步选择5，所述螺栓腹板构件包括沿所述环形抱箍轴向竖直垂直固定于其半圆环两端的螺栓连接板，竖直垂直所述螺栓连接板的加劲肋板，沿抱箍腹板的半圆环两端延长平行垂直固定连接所述螺栓连接板和加劲肋板的连接板。
[0017]作为选择2进一步选择6，所述最外侧肋板上还竖直垂直固定有若干加劲肋板，各加劲肋板以墩身对称布置。
[0018]上述方案中，通过设置竖直垂直所述螺栓连接板的加劲肋板，保证在高强螺栓施加预紧力的时候，螺栓腹板构件不至于产生较大变形；与上述加劲板方向一致，并且沿抱箍腹板间隔设置的半圆环连接板的作用是将高强螺栓产生的横向预紧力通过该连接板均匀地将高强螺栓的横向预紧力传递给墩身混凝土。
[0019]作为选择2进一步选择7，所述灌注桩桩顶平整，所述同排的墩身之间和灌注桩之间连接有系梁，所述下盖板与灌注桩之间系梁的顶标高平齐且紧贴灌注桩桩顶放置。[0020]前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案:如本发明，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，在此不做穷举。
[0021]本发明的有益效果:采用新型装置一一抱箍结构，实现了在引桥墩身下放无承台的情况下，在边跨位置通过可反复周转使用的抱箍结构，既解决了支架边跨立柱的“生根”问题，使得该类型桥梁的箱梁现浇问题迎刃而解，又充分利用了这种支柱支架结构对于该类型引桥的优点，取得了一举两得的效果，同时又可以节省大量钢材，大幅降低了该类型桥梁的施工难度，提高了施工效率:
[0022]①极大限度地实现了材料的周转、造价低:
[0023]该结构既整合了传统结构的优点，又克服了传统结构的缺点:对于地质情况较差、桥下净空较高的引桥，采用本发明方案的支柱支架结构从安全性的角度而言无疑是最优的，为了实现支柱支架结构的经济性，设计出一种完全可以周转的抱箍结构，并且使得边跨立柱无需入泥，只要采取一定构造措施固定在抱箍结构上即可，从而在保证结构强度和整体稳定的同时，又极大地减少了结构的措施费用。
[0024]②结构受力可靠，最大限度地利用现有材料的承载能力:
[0025]如图23-25所示，通过大型有限元计算，全面分析了在抱箍结构在各个荷载工况下的受力情况，经过分析得知，在立柱的竖向荷载的情况下，抱箍结构的上盖板承受由于荷载偏心而产生的拉应力，下盖板则承受由于荷载偏心而产生的压应力，中间肋板则承受竖向荷载产生的剪应力，竖向力绝大部分通过肋板及下盖板传递给桥梁自身的大直径混凝土灌注桩，其余一部分通过加劲肋板以水平力的方式传递给了桥梁立柱，通过计算，无论是抱箍结构还是桥梁自身结构的应力及变形均满足要求，确保了在各荷载工况下结构的安全性和可行性。整个体系受力明确，传力可靠、便于施工。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是现有技术满堂脚手架的立面结构示意图；
[0027]图2是本发明实施例的无承台连续梁引桥立面结构示意图；
[0028]图3是本发明实施例的无承台连续梁引桥横断面结构示意图；
[0029]图4是本发明实施例的可实现无承台高架引桥砼箱梁少支架现浇的支架结构的立面结构示意图；
[0030]图5是图4的A-A剖面示意图；
[0031]图6是图5的B-B剖面示意图；
[0032]图7是本发明实施例的抱箍结构的平面结构示意图；
[0033]图8是图7的A-A剖面示意图；
[0034]图9是图7的B-B首I]面不意图；
[0035]图10是图8的C-C剖面示意图；
[0036]图11是图8的D-D剖面示意图；
[0037]图12是本发明实施例的抱箍结构的上盖板结构示意图；
[0038]图13是本发明实施例的抱箍结构的下盖板结构示意图；
[0039]图14是本发明实施例的抱箍结构的环形抱箍的半圆环结构示意图；[0040]图15是图14的平面展开示意图；
[0041]图16是本发明实施例的抱箍结构的抱箍腹板结构示意图；
[0042]图17是本发明实施例的抱箍结构的肋板结构示意图；
[0043]图18是本发明实施例的抱箍结构的加劲肋板结构示意图；
[0044]图19是本发明实施例的抱箍结构的螺栓腹板构件结构示意图；
[0045]图20是本发明实施例的螺栓腹板构件的螺栓连接板结构示意图；
[0046]图21是本发明实施例的螺栓腹板构件的加劲肋板结构示意图；
[0047]图22是本发明实施例的螺栓腹板构件的连接板结构示意图；
[0048]图23是本发明支架结构计算模型；
[0049]图24是本发明支架结构的抱箍结构最不利工况下的应力图；
[0050]图25是本发明支架结构的立柱及桩顶的砼三向应力图；
[0051]其中I为上盖板、2为下盖板、3为环形抱箍、4为抱箍腹板、5为肋板、6为箱梁、7为中间立柱、8为边跨立柱、9为加劲肋板、10为灌注桩、11为墩身、12为螺栓连接板、13为平联、14为连接板、15为桁架、16为联系撑、17为扩大基础、18为下横梁、19为挑梁、20为系梁、21为抱箍结构。
【具体实施方式】
[0052]下列非限制性实施例用于说明本发明。
[0053]如图1至22所示，一种可实现无承台高架引桥砼箱梁少支架现浇的支架结构(如图2、3所示，以跨度为28m，桥下净空为18m的无承台高架引桥为例)，如图4、5、6所示，包括用以箱梁现浇施工的支架，箱梁6由灌注桩10及其上直接支撑的墩身11支撑，支架包括箱梁6跨中处布置的各排间平联13联接的两排中间立柱7，成对地对称布置于各墩身11两侧的边跨立柱8，如图4所示，边跨立柱8左右对称地布置于墩身11两侧，位于箱梁6下方并由中间立柱7和边跨立柱8支撑的桁架15及其联系撑16，中间立柱7下设有扩大基础17或桩基础。每对边跨立柱8均由一抱箍结构21支撑，抱箍结构21由灌注桩10支撑并环绕固定于其上墩身11上，同排墩身11的各同侧边跨立柱8间由中部的平联13、顶部的下横梁18和底部的挑梁19联接。如图4、5和6所示，抱箍结构21与墩身11之间还设有若干加劲肋板9加强固定。如图7-22所示，抱箍结构主要由不同形状、尺寸的钢板零部件连接固定组成，具体抱箍结构21包括环绕墩身11的上、下盖板1、2，固定于上、下盖板1、2之间环绕墩身11的环形抱箍3，环绕环形抱箍3并沿其轴向布置的若干抱箍腹板4，固定连接于上、下盖板1、2和环形抱箍3以及抱箍腹板4之间的若干肋板5。上、下盖板1、2均由两个近半圆环经连接板14连接构成。抱箍腹板4环绕环形抱箍3自下至上设有若干圈，环形抱箍3环绕墩身11，抱箍腹板4环绕环形抱箍3，肋板5左右对称于抱箍腹板4外，构成内外4层结构；同时上、下盖板1、2和环形抱箍3 (还包括同层的抱箍腹板4及肋板5)又构成上下3层结构。肋板5竖直垂直上、下盖板1、2和环形抱箍3以及抱箍腹板4，肋板5分成两部分以墩身11对称布置并与边跨立柱8对应，每一部分肋板5对应其上边跨立柱8且各肋板5间平行等间隔设置。最外侧肋板5上还竖直垂直固定有若干加劲肋板9，各加劲肋板9以墩身11对称布置。灌注桩10桩顶平整，同排的墩身11之间和灌注桩10之间连接有系梁20，下盖板2与灌注桩10之间系梁20的顶标高平齐且紧贴灌注桩10桩顶放置。环形抱箍3和抱箍腹板4均由两半圆环形抱箍经螺栓腹板构件螺栓连接组成。螺栓腹板构件包括沿环形抱箍3轴向竖直垂直固定于其半圆环两端的螺栓连接板12，竖直垂直螺栓连接板12的加劲肋板9，沿抱箍腹板4的半圆环两端延长平行垂直固定连接螺栓连接板12和加劲肋板9的连接板14。
[0054]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种可实现无承台高架引桥砼箱梁少支架现浇的支架结构，包括用以箱梁现浇施工的支架，所述箱梁由灌注桩及其上直接支撑的墩身支撑，其特征在于:所述支架包括箱梁跨中处布置的各排间平联联接的至少两排中间立柱，成对地对称布置于各墩身两侧的边跨立柱,位于箱梁下方并由所述中间立柱和边跨立柱支撑的桁架及其联系撑,所述每对边跨立柱均由一抱箍结构支撑，所述抱箍结构由所述灌注桩支撑并环绕固定于其上墩身上，同排墩身的各同侧边跨立柱间由中部的平联、顶部的下横梁和底部的挑梁联接。
2.如权利要求1所述的可实现无承台高架引桥砼箱梁少支架现浇的支架结构，其特征在于:所述中间立柱下设有扩大基础或桩基础。
3.如权利要求1所述的可实现无承台高架引桥砼箱梁少支架现浇的支架结构，其特征在于:所述抱箍结构包括环绕墩身的上、下盖板，固定于所述上、下盖板之间环绕墩身的环形抱箍，环绕所述环形抱箍并沿其轴向布置的若干抱箍腹板，固定连接于所述上、下盖板和环形抱箍以及抱箍腹板之间的若干肋板。
4.如权利要求3所述的可实现无承台高架引桥砼箱梁少支架现浇的支架结构，其特征在于:所述肋板竖直垂直所述上、下盖板和环形抱箍以及抱箍腹板，肋板分成两部分以墩身对称布置并与边跨立柱对应，每一部分肋板对应其上边跨立柱且各肋板间平行等间隔设置。
5.如权利要求3所述的可实现无承台高架引桥砼箱梁少支架现浇的支架结构，其特征在于:所述环形抱箍和抱箍腹板均由两半圆环形抱箍经螺栓腹板构件螺栓连接组成。
6.如权利要求5所述的可实现无承台高架引桥砼箱梁少支架现浇的支架结构，其特征在于:所述螺栓腹板构件包括沿所述环形抱箍轴向竖直垂直固定于其半圆环两端的螺栓连接板，竖直垂直所述螺栓连接板的加劲肋板，沿抱箍腹板的半圆环两端延长平行垂直固定连接所述螺栓连接板和加劲肋板的连接板。
7.如权利要求3所述的可实现无承台高架引桥砼箱梁少支架现浇的支架结构，其特征在于:所述最外侧肋板上还竖直垂直固定有若干加劲肋板，各加劲肋板以墩身对称布置。
8.如权利要求3所述的可实现无承台高架引桥砼箱梁少支架现浇的支架结构，其特征在于:所述灌注桩桩顶平整，所述同排的墩身之间和灌注桩之间连接有系梁，所述下盖板与灌注桩之间系梁的顶标高平齐且紧贴灌注桩桩顶放置。
【文档编号】E01D2/04GK103850183SQ201410090730
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】郭佳嘉, 方顶, 李峰, 杨长虹, 李桂华 申请人:中交二航局第四工程有限公司, 中交第二航务工程局有限公司