專利名稱：大挑臂蓋梁與立柱的支架一體化施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橋梁施工領(lǐng)域，具體地說，是市政道路中的一種大挑臂蓋梁與立柱的支架一體化施工方法。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車逐漸進(jìn)入家庭，使得社會車輛保有量劇增和城市空間有限的矛盾日益突出，交通擁堵已成為常態(tài)，城市交通向高空或地下發(fā)展勢所必然。在道路周邊建筑物密集，街道又難于拓寬的情況下，采用高架橋可以疏散交通密集度，提高運(yùn)輸效率。目前國內(nèi)大型城市中高架橋梁建設(shè)已形成規(guī)模，仍然難以滿足日益增長的交通壓力，高架橋梁有著往多層、更高方向發(fā)展的趨勢。常規(guī)路面高架橋的施工都是分部進(jìn)行的，即先進(jìn)行立柱施工腳手架的搭設(shè)，以完成橋梁立柱的施工；在立柱形成后再進(jìn)行立柱上的橋梁蓋梁的施工，這時的施工就需要拆·除原先搭設(shè)的立柱施工腳手架，轉(zhuǎn)而為滿堂支架的搭設(shè)，便于進(jìn)行立柱上的蓋梁施工。這時如果在交通相對繁忙的城區(qū)進(jìn)行超高橋梁的工程施工，比如發(fā)明人曾遇見的某高架立交橋，橋面離地面最高點(diǎn)有32m，立柱高度多在15m以上，要采用鉆孔樁加承臺基礎(chǔ)，下部結(jié)構(gòu)為高立柱加大懸臂蓋梁，上部采用預(yù)制箱梁，架橋機(jī)架設(shè)；當(dāng)時蓋梁懸臂的兩端已處于兩側(cè)匝道上方，施工時地面道路要通行施工車輛，兩邊匝道上交通又不能中斷，因此原先施工中普遍采用的滿堂支架體系變得很不適用；而立柱上設(shè)預(yù)埋件的方案存在著立柱外觀受損和焊接安全可靠性的隱患。綜上，要如何合理確定施工支架形式，以確保橋下交通正常通行，確保立柱蓋梁施工支架體系安全穩(wěn)定，加快工程建設(shè)進(jìn)度，減少對周邊居民影響等均是目前類似橋梁建設(shè)中需待解決的難題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種大挑臂蓋梁與立柱的支架一體化施工方法。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是—種大挑臂蓋梁與立柱的支架一體化施工方法，依次序包括以下幾個階段施工準(zhǔn)備階段、支架搭設(shè)第一階段、立柱施工階段、支架搭設(shè)第二階段、蓋梁施工階段和支架拆除階段；所述施工準(zhǔn)備階段包括支架方案的編制、材料租賃(采購)及試驗、鋼管柱基礎(chǔ)的施工；所述支架搭設(shè)第一階段包括鋼管柱的安裝、鋼管柱底腳用鋼筋混凝土固結(jié)、鋼管柱之間的連系桿安裝、立柱施工平臺的搭設(shè)；所述支架搭設(shè)第二階段包括鋼管柱與立柱的連接施工、貝雷梁的安裝、貝雷梁上安放槽鋼或工字鋼橫梁、地面進(jìn)行調(diào)標(biāo)高鋼管架的搭設(shè)以及調(diào)標(biāo)高用鋼管架的安放。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述支架拆除階段，支架拆除橫向由兩懸臂端對稱向中間位置進(jìn)行，豎向由上往下進(jìn)行，順序地拆除模板、木檔、Φ 48鋼管、槽鋼(工字鋼)、貝雷梁、鋼管柱等。本發(fā)明采用直徑609mm壁厚16mm等粗鋼管柱與定型貝雷梁組成組合支架體系，在橋梁立柱施工階段，粗鋼管柱作為施工腳手架的主要承重構(gòu)件，蓋梁施工階段鋼管柱與貝雷梁組合作為蓋梁施工支架；在蓋梁施工階段，該組合支架體系合理利用了貝雷梁較好的抗彎性能和鋼管柱較好的抗壓性能。本發(fā)明利用承臺結(jié)構(gòu)作為鋼管柱的基礎(chǔ)，安全可靠；貝雷梁安放在鋼管柱頂端并有效連接，在貝雷梁頂設(shè)置槽鋼或工字鋼橫梁，在橫梁上搭設(shè)用以調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)底標(biāo)高的Φ48鋼管支架；結(jié)構(gòu)施工全部荷載通過鋼管支架傳力至橫梁傳力，然后傳力至貝雷梁縱梁上，再通過鋼管支墩將荷載傳至承臺，鋼管與承臺通過混凝土固結(jié)連接。在立柱上一定距離設(shè)置抱箍連接，鋼管支墩與抱箍采用型鋼連接，以增強(qiáng)鋼管柱的安全穩(wěn)定性。由于本發(fā)明將立柱施工階段使用的支架與蓋梁結(jié)構(gòu)施工階段使用的支架進(jìn)行一·體化的設(shè)計，鋼管柱既是蓋梁施工的支撐構(gòu)件，也是立柱施工的腳手架構(gòu)件，因此本發(fā)明可有效節(jié)約施工材料和勞動力使用，加快施工進(jìn)度。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在I、蓋梁與立柱的一體化支架充分合理地利用了貝雷梁較好的抗彎性能和鋼管柱較好的抗壓性能。另外通過設(shè)置鋼管柱底部固結(jié)和增加鋼管柱與立柱間的連接等構(gòu)造措施，有效減少了鋼管柱的自由長度，使得該組合支架體系具有更高的安全穩(wěn)定性。2、該組合支架體系充分利用鋼管柱占地面積少、貝雷梁懸挑距離大等特點(diǎn)；一方面可有效減少對地面空間占用，為地面交通通行、施工布置等爭取了較多場地；另一方面可直接利用承臺作為鋼管柱的基礎(chǔ)，不必再另設(shè)置基礎(chǔ)。3、由于鋼管柱、貝雷梁均為定型構(gòu)件，材料質(zhì)量安全可靠，易于檢查，施工機(jī)械化程度高，施工工序簡易，施工速度相對較快。本發(fā)明采用鋼管柱與貝雷梁組合支架體系的施工工法，可適用于橋梁較高墩柱及大挑臂蓋梁的施工支架，初步測算墩柱高度在15m以上時具有較高的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。一體化支架施工速度快，占用空間小，支架體系穩(wěn)定，該工法可延伸運(yùn)用于梁板等大懸臂、大跨徑、體型較大的輪結(jié)構(gòu)施工。
圖I為本發(fā)明方法的流程示意圖；圖2為采用本發(fā)明方法后的鋼管柱與貝雷梁組合支架體系立面圖；圖3-圖6為鋼管柱安裝施工的順序圖；圖7為鋼管柱底腳的固定結(jié)構(gòu)圖；圖8為圖7的俯視圖；圖9為鋼管柱與立柱的連接示意圖；圖10為圖9的俯視圖。圖中1、蓋梁；2、操作平臺；3、Φ48鋼管支架；4、25#A槽鋼；5、貝雷梁；6、立柱；7、鋼管柱；8、鋼管柱之間16#槽鋼連系桿；9、鋼管柱與立柱之間16#槽鋼連系桿；10、鋼筋砼；11、承臺；12、Φ25鋼筋；13、12#槽鋼；14、16#槽鋼抱箍；15、16#槽鋼連系桿。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖I所示，本發(fā)明的大挑臂蓋梁與立柱的支架一體化施工方法，依次序包括以下幾個階段施工準(zhǔn)備階段、支架搭設(shè)第一階段、立柱施工階段、支架搭設(shè)第二階段、蓋梁施工階段和支架拆除階段；一、施工準(zhǔn)備階段I.支架方案編制高立柱橋梁的大懸臂蓋梁結(jié)構(gòu)，選用鋼管柱貝雷梁組合支架體系。按照《建筑結(jié)構(gòu)·荷載規(guī)范》(GB50009-2001)計算蓋梁結(jié)構(gòu)施工荷載，根據(jù)施工荷載計算貝雷梁承受的最大剪力、彎矩，鋼管柱的最大應(yīng)力值。貝雷梁容許最大應(yīng)力值300Mpa，允許最大剪力245250N，鋼管柱容許最大應(yīng)力值143Mpa。直徑609mm壁厚16mm鋼管柱為常用鋼管柱，國產(chǎn)貝雷梁為常用貝雷梁。支架方案需按建質(zhì)[2009]87號《危險性較大工程管理辦法》進(jìn)行專家論證，支架形式見圖2的鋼管柱與貝雷梁組合支架體系立面圖。2.材料租賃(采購)及試驗Φ609鋼管、國產(chǎn)貝雷梁均為定型產(chǎn)品，根據(jù)實(shí)際需要選擇租賃或采購。對進(jìn)場的Φ609鋼管、Φ 48鋼管、16#槽鋼、貝雷梁等材料抽樣進(jìn)行力學(xué)性能試驗，同時全數(shù)進(jìn)行外觀及尺寸驗收。對不符合規(guī)范或設(shè)計要求的材料嚴(yán)禁使用在支架上。3.鋼管柱基礎(chǔ)施工在鋼管支架方案編制階段，首選鋼管柱立在承臺上，如因承臺尺寸小不能滿足鋼管柱安放要求時，需另外單獨(dú)設(shè)置鋼筋混凝土基礎(chǔ)。以Φ 609鋼管，壁厚16mm為例，每節(jié)鋼管柱頂端、底端均設(shè)置有實(shí)心法蘭盤，按鋼管達(dá)到容許承載力143Mpa時支架對基礎(chǔ)壓力計算為鋼管柱軸力F= σ = 143X 31 X (609X609-577X577) +4=4260301. 76Nσ I :鋼管柱應(yīng)力，A1 :鋼管柱截面積，基礎(chǔ)承受壓力o2=F/A2=4260301.76+(3i 609X609 + 4)=14.6MPa。σ 2 :基礎(chǔ)受壓應(yīng)力，A2 :法蘭盤面積，根據(jù)計算結(jié)果，C30承臺或C30鋼混基礎(chǔ)能滿足鋼管柱基礎(chǔ)的要求。鋼混基礎(chǔ)尺寸根據(jù)鋼管柱尺寸和土基承載力確定。二、第一階段支架施工I.鋼管柱安裝鋼管柱采用分段安裝，常用鋼管柱有9米、6米、4米、3米、2米、I米等各種規(guī)格，根據(jù)立柱高度選用鋼管長度組合，鋼管兩端設(shè)置法蘭盤，兩段鋼管之間采用螺栓連接。鋼管柱7的安裝順序見圖3-圖6的鋼管柱安裝施工順序圖；鋼管柱的接高和連系桿的安裝，均由施工人員在曲臂登高車上操作。第一步(見圖3):以兩個鋼管柱7為單元，在地面進(jìn)行上下連系桿的連接；連系桿為16#槽鋼。第二步(見圖4):用吊機(jī)將鋼管柱7豎直在承臺11上。
第三步(見圖5):工人在曲臂登高車上連接其余的槽鋼連系桿，構(gòu)成框架。第四步工人在曲臂登高車上進(jìn)行鋼管柱7的接高。2.鋼管柱底腳用鋼筋混凝土固結(jié)鋼管柱7安裝就位后，為改善鋼管柱7的承載性能，將鋼管柱7底腳固定。底腳固定采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋由基礎(chǔ)預(yù)留和后放置的Φ25鋼筋12組成，鋼筋砼10由4根12#槽鋼構(gòu)成箍架結(jié)構(gòu)后進(jìn)行澆筑，固結(jié)后形成的尺寸為I米長寬，O. 3米高。3.鋼管柱之間連系桿安裝將鋼管柱7之間剩余連系桿安裝，按間距I. 7米一道設(shè)置，連系桿與鋼管柱7采用螺栓連接。連系桿在立柱施工階段可作為立柱施工操作平臺搭設(shè)。連系桿采用吊機(jī)吊裝到位，安裝人員站在曲臂登高車上進(jìn)行安裝。·4.立柱施工操作平臺搭設(shè)為保證立柱鋼筋、模板施工作業(yè)，必須在鋼管柱各高度位置設(shè)置操作平臺。利用鋼管之間的槽鋼連系桿，在兩連系桿上布置鋼管，鋼管與連系桿用扣件卡住，然后在鋼管上滿鋪腳手片，同時在操作平臺一圈需設(shè)置密目網(wǎng)。三、橋梁立柱施工橋梁立柱施工階段，利用支架的槽鋼聯(lián)系桿，布置鋼管、腳手片，作為立柱結(jié)構(gòu)施工操作平臺，人員在操作平臺上進(jìn)行鋼筋、模板施工。立柱施工需特別注意控制混凝土澆筑速度，以確保立柱模板穩(wěn)定。橋梁立柱也是蓋梁支架加固的重要依托，具體結(jié)構(gòu)施工方法此工法中不詳細(xì)闡述。四、第二階段支架施工I.鋼管柱與立柱連接施工根據(jù)支架方案中要求布置鋼管柱7與立柱6的連接位置，此連接是為了減少鋼管柱7的計算長度，改善鋼管柱受力性能。一般按間距小于10米設(shè)置一道16#槽鋼抱箍14，且支架頂部、底部必須設(shè)置；再連接16#槽鋼連系桿15，連接形式見圖9和圖10。其中鋼管支墩與立柱連接按間距不大于IOm —道設(shè)置，連接位置與鋼管支墩橫向連接相對應(yīng)；立柱抱箍、鋼管支墩與立柱連接均為16#槽鋼。2.貝雷梁安裝貝雷梁采用吊機(jī)吊裝，三個人工配合安放。在貝雷梁兩端各栓一個粗繩，每根由一人拉住，貝雷梁起吊過程中，人工拉繩以控制其貝雷梁方向，貝雷梁吊至鋼管柱頂端時，頂端操作平臺上的工人指揮吊機(jī)，緩慢放貝雷梁至設(shè)定位置。3.橫梁安裝首先按照施工方案在貝雷梁上進(jìn)行槽鋼橫梁位置放樣，然后利用吊機(jī)將槽鋼或工字鋼橫梁逐根吊裝就位，人工在貝雷梁上配合吊機(jī)準(zhǔn)確將槽鋼橫梁就位。4.調(diào)標(biāo)高用鋼管架搭設(shè)及安裝Φ 48鋼管支架3的立桿按60 X 60cm布置，步距按不大于120cm設(shè)置，必須按要求設(shè)置掃地桿、剪刀撐。鋼管架在地面的預(yù)留場地上進(jìn)行搭設(shè)，搭設(shè)完成后進(jìn)行整體吊裝，安放在25#A槽鋼4或工字鋼構(gòu)成的橫梁上，所有立桿必須立在橫梁上。鋼管架就位后檢查調(diào)整立桿全部與橫梁接觸，以確保所有立桿整體受力。五、蓋梁施工階段
I.蓋梁鋼筋、模板、混凝土施工均依靠其下部支架，結(jié)構(gòu)施工及驗收按照設(shè)計圖紙和《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》(CJJ2-2008)，具體施工方法在此工法中不詳細(xì)闡述。2.混凝土澆筑施工重點(diǎn)控制(I)混凝土澆筑順序根據(jù)支架結(jié)構(gòu)大懸挑的特性，混凝土澆筑施工必須從中間往兩邊對稱澆筑，以減少支架不均勻受力。(2)實(shí)時在線監(jiān)測蓋梁支架采用大直徑鋼管支墩加貝雷片縱梁組合體系。考慮到此種支架形式使用較少且支架高度較大，為確保支架體系的安全可靠，本著謹(jǐn)慎仔細(xì)設(shè)計、認(rèn)真細(xì)致安裝和實(shí)·時同步監(jiān)測的原則，在支架體系的重要節(jié)點(diǎn)部位布置應(yīng)變片，進(jìn)行支架體系的實(shí)時監(jiān)測，以及時掌握支架體系各部位的實(shí)際應(yīng)力情況，為實(shí)際施工提供第一手的數(shù)據(jù)。建議應(yīng)變片布置位置如下①、支架體系中鋼管支墩有4只，為對稱布置，每鋼管墩至少布置一只，且選取一只鋼管支墩上、下各布置一個比較應(yīng)變片，需設(shè)置6片；②、在鋼管支墩位置正上方的貝雷架各桿件上(立桿、斜桿、弦桿等)布置應(yīng)變片，貝雷架計4片，放置于4只鋼管墩上，考慮到貝雷架受力的不均勻性，需設(shè)置12片；③、鋼管支墩與立柱抱箍之間的連接桿上布置應(yīng)變片，以取得連接桿件的實(shí)際應(yīng)力情況，上、中、下三個位置分別設(shè)置，需設(shè)置6片。六、支架拆除階段支架拆除施工。蓋梁結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度100%后可進(jìn)行支架拆除。支架拆除橫向由兩懸臂端對稱向中間位置進(jìn)行，豎向則從上往下進(jìn)行、順序拆除模板、木檔、Φ48鋼管、槽鋼(工字鋼)、貝雷梁、鋼管柱等。首先從Φ 48鋼管拆除開始，在Φ 48鋼管與底模方木間設(shè)置有木楔，通過敲出木楔，松動鋼管支架，然后進(jìn)行支架拆除。模板、木檔、鋼管、槽鋼等材料卸落后放在貝雷梁上用吊機(jī)吊下，貝雷梁、鋼管柱等在逐層拆除連系桿件后及時用吊機(jī)卸落。拆除過程中操作人員在下層操作平臺內(nèi)作業(yè)，操作平臺四周設(shè)置安全防護(hù)措施。本發(fā)明主要材料和設(shè)備有I、支架主要材料Φ609鋼管柱(或其他型號粗鋼管柱)、國產(chǎn)貝雷梁、25#槽鋼或22#工字鋼(根據(jù)結(jié)構(gòu)荷載)、Φ48鋼管、16#槽鋼(鋼管柱之間連系、鋼管柱與立柱連系)、腳手片、密目網(wǎng)。2、主要設(shè)備以單個支架施工為例，其主要機(jī)具設(shè)備見下表序號__機(jī)具名稱__數(shù)量型號規(guī)格備注
1Sin^ η,支架搭設(shè)及拆
I吊機(jī)I臺 50t隊
_____m2 曲臂登高車 I合 GKZ-12 :人 _____Ni_
O__交流電焊機(jī)__I臺 BX6-160 支架加固
ZZ^Φ 48鋼管架
·_____連系桿安裝本發(fā)明在施工過程中按照施工方案施工，鋼管柱、貝雷梁搭設(shè)按方案進(jìn)行驗收，調(diào)標(biāo)高用鋼管支架按《建筑施工扣件式鋼管模板支架技術(shù)規(guī)程》(DB33/1035-2006)驗收。開始使用階段應(yīng)采用實(shí)時在線監(jiān)測系統(tǒng)對組合支架體系的應(yīng)力應(yīng)變及沉降位移等情況進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)控，以監(jiān)控一體化支架體系的安全可靠性，監(jiān)測支架體系實(shí)際受力及變形等與設(shè)計計算的符合情況。支架搭設(shè)允許偏差一、主控項目I.支架使用的鋼管柱、貝雷梁、連系桿等材料需與方案一致；2.支架形式與支架方案一致；二、一般項目I.鋼管柱垂直度彡3%。且彡IOmm,鋼管柱位置偏差彡10mm。2.貝雷梁位置偏差彡10mm。3. Φ48鋼管支架滿足《建筑施工扣件式鋼管模板支架技術(shù)規(guī)程》(DB33/1035-2006)。下面對本發(fā)明進(jìn)行效益分析，以20米高蓋梁結(jié)構(gòu)為例，蓋梁與立柱一體化支架和傳統(tǒng)立柱與蓋梁分別搭設(shè)支架進(jìn)行對比，如下I、工期效益—體化支架在立柱施工完成后即可繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)支架搭設(shè)，最后一次性拆除，支架搭設(shè)共需時間約5天。常規(guī)立柱蓋梁施工，在蓋梁施工時需拆除立柱施工腳手架，然后進(jìn)行蓋梁支架搭設(shè)。立柱腳手架搭、拆，蓋梁支架搭、拆，共需約10天時間。2、經(jīng)濟(jì)效益一體化體系搭拆需4個架子工及一臺吊機(jī)，蓋梁滿堂支架搭設(shè)需10個架子工，比較兩種支架體系搭設(shè)每天耗工(含吊機(jī))費(fèi)用相當(dāng)。貝雷梁與鋼管支架對比滿堂支架體系每天的材料租賃費(fèi)相當(dāng)。因一體化支架施工工期減少，租賃費(fèi)用相應(yīng)減少。一體化支架與分兩次搭設(shè)支架節(jié)省了立柱施工腳手架搭、拆的費(fèi)用。另外鋼管柱與貝雷梁組合支架體系對下方交通影響小，節(jié)省了交通管理費(fèi)用，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，如下表
權(quán)利要求
1.一種大挑臂蓋梁與立柱的支架一體化施工方法，其特征在于，依次序包括以下幾個階段施工準(zhǔn)備階段、支架搭設(shè)第一階段、立柱施工階段、支架搭設(shè)第二階段、蓋梁施工階段和支架拆除階段； 所述施工準(zhǔn)備階段包括支架方案的編制、材料租賃(采購)及試驗、鋼管柱基礎(chǔ)的施工； 所述支架搭設(shè)第一階段包括鋼管柱的安裝、鋼管柱底腳用鋼筋混凝土固結(jié)、鋼管柱之間的連系桿安裝、立柱施工平臺的搭設(shè)； 所述支架搭設(shè)第二階段包括鋼管柱與立柱的連接施工、貝雷梁的安裝、貝雷梁上安放槽鋼或工字鋼橫梁、地面進(jìn)行調(diào)標(biāo)高鋼管架的搭設(shè)以及調(diào)標(biāo)高用鋼管架的安放。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大挑臂蓋梁與立柱的支架一體化施工方法，其特征在于，在所述支架拆除階段，支架拆除橫向由兩懸臂端對稱向中間位置進(jìn)行，豎向由上往下進(jìn)行，順序地拆除模板、木檔、￠48鋼管、槽鋼(工字鋼)、貝雷梁、鋼管柱等。
全文摘要
本發(fā)明涉及市政工程領(lǐng)域，旨在提供一種大挑臂蓋梁與立柱的支架一體化施工方法，該方法依次序包括以下幾個階段施工準(zhǔn)備階段、支架搭設(shè)第一階段、立柱施工階段、支架搭設(shè)第二階段、蓋梁施工階段和支架拆除階段。本發(fā)明將立柱施工階段使用的支架與蓋梁結(jié)構(gòu)施工階段使用的支架進(jìn)行一體化的設(shè)計，鋼管柱既是蓋梁施工的支撐構(gòu)件，也是立柱施工的腳手架構(gòu)件，因此本發(fā)明可有效節(jié)約施工材料和勞動力使用，加快施工進(jìn)度；本發(fā)明還可延伸運(yùn)用于梁板等大懸臂、大跨徑、體型較大的砼結(jié)構(gòu)施工。
文檔編號E01D21/00GK102787560SQ20121030520
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者傅婧, 周劍宏, 周松國, 周永福, 姚宇翔, 戴元林, 朱萬桂, 楊血烽, 翁偉祥, 陳軍 申請人:杭州市市政工程集團(tuán)有限公司