異型鋼箱與正交異性板底模組合式移動模架及其施工方法

2023-08-13 10:06:41 1

專利名稱：：異型鋼箱與正交異性板底模組合式移動模架及其施工方法
技術領域：
：本發明涉及橋梁工程箱梁現澆採用的移動模架的創新設計及施工方法。技術背景常規移動模架在過孔走行時，會將模架系統(或底模系統)在橫橋向一分為二，分別向兩側橫移至墩身寬度範圍以外，利用墩身兩側的空檔通過。其前提條件是墩身寬度與砼箱梁底板寬度相接近。對寬度遠遠大於混凝土箱梁底板寬度的板式墩身結構，常規移動模架過孔技術將無法適應。
發明內容本發明的目的是針對寬墩身橋梁，充分結合主體構造特性，提供一種構造簡捷、操作簡便、功能齊全、安全可靠的新型移動模架及其施工方法。本發明目的的實現方式為異型鋼箱與正交異性板底模組合式移動模架。移動模架主要由承重主梁(1)、導梁(2)、支承裝置(3)、模板系統(4)、底模開合系統(5)、縱橫移系統(6)及輔助結構組成。承重主梁(1)採用異型鋼箱，其頂板及內側斜腹板兼有外模功能；承重主梁(1)分節製造，節與節之間局部採用內法蘭，螺栓連接，異型箱梁結構預設反拱。導梁(2)由型鋼組焊成桁架結構，導梁根部外側桁設外伸架(2-1)，配置走行軌道(7-2)，以輔助結構中的門吊(7-1)走行作業。支承裝置(3)採用多臺自鎖式千斤頂，制梁時混凝土箱梁自重及施工荷載由千斤頂承受，模架下降也由其完成。模板系統(4)包括底模(4-1)、翼板模(4-2)、內模(4-3)和端模(4-4)。底模為大塊面正交異性板結構，分塊製造，塊間縫隙在施工時嵌鑲木條並用膩子抹平，底模兩側裝有長滑道供底模開合所用。底模與主梁由抗剪螺栓或抗剪銷連接。翼板模由可調撐杆(4-2-1)支撐。內模為組拼式鋼內模，分單元整體組拼，散件拆除。底模開合系統(5)包括底模橫移液壓千斤頂(5-1)、千斤頂支承及換向體系(5-2)、千斤頂連接座(5-3)及吊輥(5-4)等。縱橫移系統(6)包括縱移和橫移兩種裝置，縱移系統由連續千斤頂(6-1)、張拉反力座(6-2)、鋼絞線及其錨具(6-3)、縱移滑軌(6-4)縱移滑座(6-5)等結構組成。橫移系統包括橫移滑槽(6-6)、千斤頂(6-7)和反力座(6-8)。輔助結構包括小門吊(7-1)、走行軌道(7-2)及操作吊籃(7-3)。異型鋼箱與正交異性板底模組合式移動模架施工步驟如下①移動模架安裝完畢並調整其平面位置和高程，達設計要求，②安裝墩頂散模，安裝端模，③模板間縫隙用橡膠條或T型鋼板填塞處理，塗刷脫模劑，④綁紮箱梁底板、腹板鋼筋，安裝縱向預應力束及管道，分節段吊裝內模系統，綁紮頂板鋼筋，安裝橫向預應力束及管道，⑦檢查驗收，⑧澆築混凝土並養生，散拆內模及端模，張拉混凝土箱梁部分縱向預應力束、錨固，將走行門機臨時固定在已澆築混凝土梁前端，(O拆除墩頂散模、支承液壓千斤頂回縮，外模整體脫模，模架整體下降落在縱移滑座上，啟動縱移系統之連續千斤頂，牽引移動模架縱移過孔，其間正交異性板底模臨近前方墩身時，水平向外開啟，過墩身後恢復原位，直至移動模架縱移到位，移動模架縱移期間，可開始張拉剩餘的縱向預應力束，張拉橫向預應力束，孔道壓漿、封錨，移動模架橫向偏轉，至設計位置，移動模架豎向頂升，至設計位置，重複步驟(1)，直至所有混凝土箱梁施工完畢，拆除移動模架。本移動模架自動化程度高、操作簡便、功能齊全、安全可靠、性價比高，其主要特點為(1)底模採用正交異性板，傳力明確，受力合理，在滿足使用要求的前提下，有效降低了底模高度，解決了超寬墩身條件下移動模架移動模架走行過孔的難題，適應類似武漢天興洲公鐵兩用長江大橋的橋型。(2)剛度大、自重輕。本移動模架主梁負荷後撓跨比可達1/727，剛度較大；(自)重荷(載)比可達1/3.65，與同類移動模架相比，在相同剛度條件下，本機自重很輕，效率高。(3)混凝土箱梁外觀質量好。本移動模架模板體系具備以下特點塊面大、接縫少、剛度大、變形小，間隙小、漏漿少。這些特點為保證混凝土良好的外觀質量提供了客觀條件，更容易生產出內實外美的混凝土梁。(4)底模平移開啟，為減小吊掛平臺及液壓千斤頂的尺寸，橫移過程中，千斤頂先拉後推，並繞其固定點旋轉180。。該方法較同向操作千斤頂相比，其固定點唯一，行程較小，固定架的尺寸也減小了一半，有利於節約材料、增加了結構的安全性，操作也更為簡便。(5)本移動模架的設計充分利用了寬墩條件，移動模架的主梁直接支承在墩頂，安全可靠，不需要設置墩旁支腿或牛腿，僅用8臺自鎖式液壓千斤頂支承，滿足傳力和升降要求，不僅減少了投入，也不需要支腿過孔等繁瑣工序，方便了施工。(6)本移動模架模板與承重梁融為一體，預拱度在鋼箱梁上設置。設計時，在接頭處加以處理，使安裝好的鋼箱成設計線形。(7)外模脫模利用其自重自行脫模。混凝土的部分預應力束張拉完成後，混凝土梁已具有足夠的強度，此時將移動模架的豎向支承千斤頂回縮，支承力減小的模板會在其自重作用下自行下落，模板與混凝土面剝離。採用自重脫模，大大方便了施工。圖la、圖lb移動模架總體布置示意圖的主視圖和俯視2a、圖2b、圖2c、圖2d移動模架橫斷面示意3主梁典型橫斷面圖4導梁立面5導梁及外伸架斷面圖圖6導梁與主梁連接7底模結構總裝8a、圖8b、圖8c單塊底模結構的俯視圖、一般位置側視圖和縱移軌道圖9a底模開合施工步驟圖一脫模狀態圖9b底模開合施工步驟圖二千斤頂張拉開啟底模圖9C底模開合施工步驟圖三千斤頂換向圖9d底模開合施工步驟圖四千斤頂頂推開啟底模圖io翼緣模斷面ll縱橫移結構立面12-圖21移動模架施工步驟圖各部分名稱與編號的對應關係tableseeoriginaldocumentpage8tableseeoriginaldocumentpage9具體實施方式異型鋼箱與正交異性板底模組合式移動模架主要由承重主梁(1)、導梁(2)、支承裝置(3)、模板系統(4)、底模開合系統(5)、縱模移系統(6)及輔助結構組成。1、承重主梁主梁採用異型鋼箱梁，一套移動模架包括2根主梁。單根主梁分節製造，節與節之間用螺栓連接。(1)梁體梁體為鋼箱結構，其頂板和內側腹板傾斜(為現澆箱梁外模尺寸)，底板水平、外側腹板豎直，箱內根據結構受力及穩定的需要配置橫隔板和縱向加勁肋，梁底設置底模吊掛鉸板和走道。異型鋼箱的典型斷面見圖3。為使現澆箱梁線形符合設計要求，梁體自帶預拱度，採用折線擬合線型設計。(2)接頭每根鋼箱梁包含三個接頭，該接頭設計除滿足受力要求之外，尚應滿足鋼箱傾斜面作為模板使用的特殊要求。鑑於此，鋼箱梁底板、豎腹板之間的連接採用雙面節點板、螺栓抗剪方式，頂板、斜腹板之間的連接則採用內法蘭方式，以保證鋼箱連接部位外側面的平整。2、導梁一套移動模架含4根導梁，布置在主梁的兩端，與主梁間用螺栓連接。位於移動模架走行前方的導梁稱前導梁。兩根前導梁之間設置有一處橫向聯結系2-2。(1)梁體導梁採用N型桁架結構(2榀)，杆件連接採用焊接。受力較大區域的弦杆採取填板和貼板等加強措施。為方便運輸和安裝，每根導梁分兩節製造，在現場焊接成整體。導梁立面見圖4。(2)接頭導梁桁架與鋼箱梁之間採用焊接。由於鋼箱梁為不規則斷面，因此要在相應位置加焊節點板(2-3)與導梁連接。節點板構造要保證將導梁的內力安全地傳遞至鋼箱。導梁的下弦杆與鋼箱梁底板下方的走道腹板連接，導梁上弦及腹杆一側與鋼箱梁豎腹板連接，另一側與鋼箱梁上的專門節點板連接。連接螺栓採用普通螺栓。導梁與鋼箱梁接頭示意見圖5。(3)聯結係為保證移動模架走行時2根主梁能同步移動，在其2根前導梁之間設有一根桁架聯結系(2-2)，聯結系兩端與導梁採用現場焊接。(4)外伸桁架在導梁桁架的外側，布置有外伸桁架2-l，桁架頂安裝走道梁，以便安裝模架頂門吊的走行軌道。外伸架斷面見圖6。3、支承裝置支承裝置具有升降功能，使整機具備了調整高程的能力，可以順利實現下降脫模、升髙歸位等工序。該裝置由多臺液壓千斤頂組成，布置在鋼箱梁的兩端，直接支承在墩頂。該系統同時是移動模架的支腿，承受所有的荷載，同時液壓千斤頂帶自鎖功能。4、模板系統模板系統包括底模、側模、翼板模、內模和端模。(1)底模本移動模架移動模架底模系統包括2部分，一部分為可自動開合，由移動模架攜帶走行的正交異性板底模(4-1)，一部分為不隨機走行，人工散裝散拆的墩頂散模(4-1-3)。①正交異性板底模底模沿縱向分為多塊，對稱布置。底模承受荷載很大，要將其頂面的混凝土及內模等荷載傳遞給兩側鋼箱梁。根據規範的要求，本移動模架底模橫橋向的撓度不能超過5mm，需要較大的剛度。在本設計中，底模高度受到混凝土梁底與墩頂間淨空的限制，為此，採用了正交異性板底模。底模由面板(4-卜l)和加勁梁(肋)(4-1-2)組成，根據受力特點，橫橋向加勁梁截面尺寸較大，為箱形截面，縱橋向加勁梁受力較小，採用工字鋼。適應底模開合的要求，底模兩側留有長滑槽、底部留有走行軌道。底模布置見圖7，底模結構見圖8。②墩頂散模墩頂部分底模，因為墩頂支座墊石的原因，無法象正交異性板底模一樣自動開合，故採用便於人工裝拆的竹膠模板，下面墊方木或鋼分配梁，鋼楔塊卸落。(2)側模與翼板模側模直接利用鋼箱梁的斜腹板面板。翼板模部分利用鋼箱梁斜頂板面板，不足部分釆用鋼模板，該部分鋼模板利用鉸板和可調撐杆連接在鋼箱梁上。為滿足門機的走行需要，在翼板模的外側設置門機軌道。見圖io。(3)內模受混凝土箱梁結構尺寸的限制，採用全自動液壓內模會非常困難。為提高移動模架的工作效率，採用節段內模，通過小型鋼架、鋼管腳手架等結構，將4m左右範圍內的鋼內模連接成整體，利用移動模架頂部的門機整體提升安裝。拆模由人工進行，全部散拆後運出箱梁。(4)端模端模採用大塊面鋼模，兩側與鋼箱梁臨時連接固定，端模能在有限的空間內安裝拆除。5、底模開合系統底模開合系統是實現移動模架縱移的關鍵結構。如前所述，底模在橫橋向為一塊整體面板，移動模架縱移時，底模需要改變位置，以避讓己澆築箱梁的支座和支座墊石。該移動模架底模開合系統設計的思路是以單塊底模為單位，向一側平移。過孔後，反向平移歸位。簡言之，就是實現單塊底模的"抽屜式"開合。開合時，底模需要吊掛在一側鋼箱梁底部的耳板上(1-1)，輥輪卡在底模橫移滑道中，保證底模在開合過程中的穩定。開合的動力依靠液壓千斤頂。底模開合步驟見圖9a、圖9b、圖9c、圖9d。6、縱橫移系統包括縱移系統和橫移系統，其斷面圖見圖ll。(1)縱移系統縱移系統包括液壓連續千斤頂、張拉反力座、鋼絞線及其錨具、縱移滑軌及縱移滑座等結構。液壓連續千斤頂採用連續液壓千斤頂。張拉反力座布置在前方墩頂，通過預埋件與墩頂相連。鋼絞線及其錨具採用預應力鋼絞線束做為牽引繩，後端通過擠壓錨固定在導梁前端，前端穿過液壓連續千斤頂。縱移滑軌採用滑動摩擦方式。摩擦副採用不鏽鋼板和四氟板。縱移滑軌布置在鋼箱梁和導梁的底部，在正交異性板底模的一側底部也布置有縱移滑軌。滑軌底面悍接不鏽鋼板。縱移滑座縱移滑座與縱移滑軌之間為面接觸，縱移滑座頂面布置四氟板。為保證縱移全程為面接觸，縱移滑座底部為鉸座形式。縱移滑座在縱橋向有限位措施。(2)橫移系統橫移系統的目的是實現移動模架橫向偏轉，精確調整移動模架主梁到達設計位置，保證混凝土箱梁能夠在原位澆築。橫移系統包括液壓千斤頂、橫移滑座及橫移滑槽等結構。液壓千斤頂橫移頂頂力^0.15G(G為模架結構自重)。橫移滑座橫移滑座與縱移滑座為同一結構。橫移滑槽為鋼板結構，利用預埋栓固定在墩頂，兩側設置擋板，便於橫移滑座在其頂面滑行。7、輔助系統包括施工小門吊、走行軌道和操作吊藍。(1)小門機為輔助鋼筋綁紮、內模安裝等工作，在移動模架移動模架頂部配置有一臺100kN門式起重機。該門機可以在鋼箱梁及導梁根部區域內移動。移動模架縱移過孔時，該門機臨時支承在已澆混凝土梁頂。(2)走行軌道採用P43型軌，分段與導梁外伸架頂及翼板模頂的走道梁栓接。(3)操作吊籃設置操作吊籃的目的是為模架底部操作(如底模吊杆的安裝、拆除等)提供操作平臺。吊籃採用型鋼焊接，可以沿鋼箱梁縱移。每套移動模架配備2隻吊籃，移動模架過孔時，將吊籃拆除。異型鋼箱與正交異性板底模組合式移動模架施工步驟(參見圖12-圖21)移動模架安裝完畢並調整其平面位置和高程，達設計要求，②安裝墩頂散模，安裝端模，③模板間縫隙用橡膠條或T型鋼板填塞處理，塗刷脫模劑，④綁紮箱梁底板、腹板鋼筋，安裝縱向預應力束及管道，分節段吊裝內模系統，綁紮頂板鋼筋，安裝橫向預應力束及管道，⑦檢查驗收，@澆築混凝土並養生，⑨散拆內模及端模，張拉混凝土箱梁部分縱向預應力束、錨固，將走行門機臨時固定在已澆築混凝土梁前端，fl)拆除墩頂散模、支承液壓千斤頂回縮，外模整體脫模，模架整體下降落在縱移滑座上，啟動縱移系統之連續千斤頂，牽引移動模架縱移過孔，其間正交異性板底模臨近前方墩身時，水平向外開啟，過墩身後恢復原位，直至移動模架縱移到位，移動模架縱移期間，可開始張拉剩餘的縱向預應力束，張拉橫向預應力束，孔道壓漿、封錨，移動模架橫向偏轉，至設計位置，移動模架豎向頂升，至設計位置，重複步驟2)，直至所有混凝土箱梁施工完畢，拆除移動模架。權利要求1、異型鋼箱與正交異性板底模組合式移動模架，其特徵在於移動模架主要由承重主梁(1)、導梁(2)、支承裝置(3)、模板系統(4)、底模開合系統(5)、縱橫移系統(6)及輔助結構(7)組成，承重主梁(1)的兩端布置4根導梁(2)，導梁採用桁架結構，與主梁間採用螺栓連接，導梁根部外側桁設外伸架，配置便於輔助結構(7)中的小門吊(7-1)走行作業的走行軌道，模板系統(4)由底模(4-1)、翼板模(4-2)、內模(4-3)和端模(4-4)組成，底模開合系統(5)由底模橫移液壓千斤頂(5-1)、千斤頂支承及換向體系(5-2)、千斤頂連接座(5-3)及吊輥(5-4)組成，縱橫移系統(6)包括縱移系統和橫移系統，縱移系統由連續千斤頂(6-1)、張拉反力座(6-2)、鋼絞線及其錨具(6-3)、縱移滑軌(6-4)縱移滑座(6-5)組成，橫移系統由橫移滑槽(6-6)、千斤頂(6-7)和反力座(6-8)組成，輔助結構(7)包括小門吊(7-1)、走行軌道(7-2)及操作吊籃(7-3)。2、根據權利要求1所述的異型鋼箱與正交異性板底模組合式移動模架，其特徵在於承重主梁(1)採用多節異型鋼箱通過螺栓連接而成，異型鋼箱梁節與節之間的接頭部分採用內法蘭連接。3、根據權利要求l所述的異型鋼箱與正交異性板底模組合式移動模架，其特徵在於異型鋼箱梁節與節之間設置夾角，整根承重主梁形成反拱。4、根據權利要求1所述的異型鋼箱與正交異性板底模組合式移動模架，其特徵在於模板系統(4)的底模(4-1)採用正交異性板結構，底模兩側裝有供底模開合所用的滑道，底模與主梁由抗剪螺栓或抗剪銷連接。5、權利要求1所述的異型鋼箱與正交異性板底模組合式移動模架的施工方法，其特徵在於按以下步驟進行①移動模架安裝完畢並調整其平面位置和高程，達設計要求，②安裝墩頂散模，安裝端模，③模板間縫隙用橡膠條或T型鋼板填塞處理，塗刷脫模劑，④綁紮箱梁底板、腹板鋼筋，安裝縱向預應力束及管道，分節段吊裝內模系統，綁紮頂板鋼筋，安裝橫向預應力束及管道，⑦檢查驗收，@澆築混凝土並養生，⑨散拆內模及端模，張拉混凝土箱梁部分縱向預應力束、錨固，將走行門機臨時固定在已澆築混凝土梁前端，(Q)拆除墩頂散模、支承液壓千斤頂回縮，外模整體脫模，模架整體下降落在縱移滑座上，啟動縱移系統之連續千斤頂，牽引移動模架縱移過孔，其間正交異性板底模臨近前方墩身時，水平向外開啟，過墩身後恢復原位，直至移動模架縱移到位，移動模架縱移期間，可開始張拉剩餘的縱向預應力束，張拉橫向預應力束，孔道壓漿、封錨，移動模架橫向偏轉，至設計位置，移動模架豎向頂升，至設計位置，重複步驟，直至所有混凝土箱梁施工完畢，拆除移動模架。全文摘要異型鋼箱與正交異性板底模組合式移動模架及其施工方法，移動模架的承重梁為異型鋼箱梁，頂板及內側腹板兼做砼箱梁的外模；底模採用正交異性板結構，剛度大、高度低，通過單側平推開合，利用砼箱梁與墩身之間的狹小空間過孔走行。移動模架主梁直接支承在墩頂，利用自鎖式液壓千斤頂傳遞荷載及調節高程，移動模架橫移亦在墩頂完成，故無需鋼結構支腿。移動模架縱移採用鋼鉸線和連續式液壓千斤頂拖拉，縱移動力置於前方墩頂，解決了公鐵兩用橋聯體墩身條件下應用造橋機的技術難題，是適應鐵路客運專線砼箱梁的施工設備，也可在公路橋梁施工中使用。文檔編號E01D2/00GK101117791SQ200710053008公開日2008年2月6日申請日期2007年8月22日優先權日2007年8月22日發明者劉翠雲,姚發海,張瑞霞,李軍堂,毛偉琦,潘東發,濤馬申請人:中鐵大橋局股份有限公司