現澆箱梁支架及施工方法與流程
2023-09-23 19:39:05
本發明涉及一種現澆箱梁支架及施工方法，屬於公路與橋梁工程施工技術領域。
背景技術：
橋梁建設技術中，就地現澆箱梁由於整體剛度大，承載能力大，外觀美觀以及其平面可以適應各種線形等優點，得到了廣泛應用和發展。在現有技術的現澆箱梁施工中，一般使用滿布式支架。但是，滿布式支架在施工質量保證、施工安全以及施工費用等方面都存在著明顯的不足。主要表現在：
1.滿布式支架的剛度不足
滿布式支架的支承構件主要是碗扣式鋼管和門式鋼管支架構成的支承體系，由於以下原因造成支架的剛度不足：碗扣式支架的鋼管變形、彎曲。碗扣式支架由於周轉次數過多、野蠻拆裝操作等原因，鋼管會產生變形，直徑發生改變，或者垂直度發生改變，這樣會使鋼管受力產生偏心，造成支架整體變形受力不均。由於碗扣式支架縱向高度大，造成單肢長細比變大，支架承載能力減弱。
2.支架整體穩定性不夠
碗扣式支架由於存在立杆偏壓、碗扣連接處結合不牢固，承託不穩固等問題，經常會出現支架失穩而導致安全事故。
3.滿布式支架搭設工作量大
滿布式支架搭設主要依靠人工，用工量大，人員費用高；地基的處理需要將橋梁上部投影以下地基全部鋪設10公分混凝土地坪，地基處理量大；所用鋼管材料多。整體施工成本高。
因此，解決傳統支架在使用上存在的以上問題，研製一種更加高效、安全、節省的施工方法及結構勢在必行。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種現澆箱梁支架及施工方法，解決傳統的滿布式支架系統在澆築質量、支承系統的安全性、穩定性、剛度，以及施工拆裝工作量大等方面存在的問題。
本發明的目的通過以下技術方案予以實現：
一種現澆箱梁支架，包括基礎1、鋼管四角支柱2、砂筒3、橫橋向工字鋼4、縱橋向工字鋼5、橫向工字鋼6、均布鋼管7、底模板8、鋼桁架9；
所述鋼管四角支柱2包括正方形的上鋼板10、下鋼板11、四根無縫鋼管12，四根無縫鋼管12分別垂直布置於下鋼板11的四角，所述無縫鋼管12的下端與下鋼板11固定連接，所述上鋼板10與四根無縫鋼管12的上端固定連接；相鄰的兩根無縫鋼管12之間，水平焊接長條形鋼板13作為橫向連接件；相鄰兩根無縫鋼管12之間設置斜綴條14分別與兩根無縫鋼管12固定連接；所述上鋼板10、下鋼板11的四邊邊緣對應位置設4個預留孔15；所述鋼管四角支柱2為多個，鋼管四角支柱2之間用槽鋼斜向和水平固定連接；所述鋼管四角支柱2安裝於基礎1上；
所述砂筒3包括底板16、筒身17、筒塞18，所述底板16為正方形，圓柱形的筒身17與底板16固定連接，所述筒身17中空，筒身17與底板16固定連接的一側的底部開孔並設有活動的孔門19；所述筒塞18包括筒塞體20、筒塞頂板21，所述筒塞體20為圓柱體，筒塞體20的一個端面與筒塞頂板21固定連接，筒塞體20的另一個端面封閉，所述筒塞體20的軸向長度和筒身17的軸向長度相同，所述筒塞體20與筒身17間隙配合，筒塞體20伸入筒身17內部；所述砂筒3放置於鋼管四角支柱2的上鋼板10上，所述橫橋向工字鋼4放置於水平排列的各個鋼管四角支柱2上的砂筒3的筒塞頂板21上，所述橫橋向工字鋼4與四角鋼管支柱2的上鋼板10的預留孔15通過騎馬螺絲固定；多個縱橋向工字鋼5以垂直於橫橋向工字鋼4的方向放置於橫橋向工字鋼4上，所述縱橋向工字鋼5和橫橋向工字鋼4的交叉處採用騎馬螺絲固定，多個橫向工字鋼6以垂直於縱橋向工字鋼5的方向放置於縱橋向工字鋼5上，多個均布鋼管7以垂直於橫向工字鋼6的方向放置於橫向工字鋼6上，所述均布鋼管7與橫向工字鋼6之間以騎馬螺絲固定；現澆箱梁的底模板8放置於均布鋼管7上，所述鋼桁架9放置於橫向工字鋼6上，鋼桁架9與橫向工字鋼6之間用騎馬螺絲固定連接。
一種現澆箱梁支架的施工方法，包括以下步驟：
現澆箱梁翼板上方在澆築混凝土前預留操作孔23；
在安裝砂筒3時，關好孔門19，在筒身17內裝填筒身高度1/3的砂子，把裝填好砂子並塞好筒塞18的砂筒3平穩地放在鋼管四角支柱2的上鋼板10上；
現澆箱梁混凝土澆築完成以後，進行支架的拆除，包括：
1)安裝落架卷揚機，並把卷揚機的鋼絲繩通過翼板的預留孔23牢固地套在橫橋向工字鋼4上，啟動所有卷揚機，吊住橫橋向工字鋼4以上的支架部分；
2)拆除砂筒3：
在拆除砂筒3前，應首先拆除橫橋向工字鋼4與鋼管四角支柱2之間的騎馬螺絲；
打開各個砂筒3的孔門19，讓砂筒內3的砂子流出，隨著砂子的流出，砂筒3的筒塞18下落，砂筒3的筒塞頂板21與橫橋向工字鋼4的底部產生空隙，當空隙足夠大時，將砂筒3卸下；
3)拆除鋼管四角支柱2：
砂筒3卸下後，形成足夠的空間便於拆除鋼管四角支柱2；
鋼管四角支柱2拆除後，將橋梁以下全部清空，準備拆除橫橋向工字鋼4以上的支架部分；
4)各卷揚機同時工作，同步緩慢下落，將橫橋向工字鋼4以上的支架部分下落到地面後，拆除模板和支架。
本發明的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現：
前述現澆箱梁支架，其中基礎1由水泥混凝土製作而成，頂面及底面為正方形，頂面面積小於底面面積，基礎1的頂面在放置鋼管四角支柱2的位置四邊的外側各預埋四根鋼筋24，所述鋼筋24高出基礎1的頂面。
前述現澆箱梁支架，兩節鋼管四角支柱2之間採用螺絲穿過預留孔15固定連接成一體組合使用。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：解決了現有支架本身穩定性差、剛度小、變形大、拆裝人工作量大的問題，本發明採用鋼管四角支柱、砂筒和工字鋼組成的支承體系，地基處理量小、剛度大，變形小、穩定性好，確保了現澆箱梁的施工質量，保證了施工過程中的安全性。
附圖說明
圖1是現有滿布式支架結構圖；
圖2是本發明的現澆箱梁支架結構圖；
圖3是本發明的鋼管四角支柱結構圖；
圖4是本發明的鋼管四角支柱上鋼板俯視圖；
圖5是本發明的基礎俯視結構圖；
圖6是本發明的砂筒結構圖；
圖7是本發明相鄰的鋼管四角支柱之間固定連接結構圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。
如圖1所示，是現有的滿布式支架結構圖。如圖2所示，是本發明的現澆箱梁支架，包括基礎1、鋼管四角支柱2、砂筒3、橫橋向工字鋼4、縱橋向工字鋼5、橫向工字鋼6、均布鋼管7、底模板8、鋼桁架9。
如圖3所示，所述鋼管四角支柱2包括正方形的上鋼板10、下鋼板11、四根無縫鋼管12，四根無縫鋼管12分別垂直布置於下鋼板11的四角，所述無縫鋼管12的下端與下鋼板11焊接連接，所述上鋼板10與四根無縫鋼管12的上端焊接連接；相鄰的兩根無縫鋼管12之間，水平焊接長條形鋼板13作為橫向連接件；相鄰兩根無縫鋼管12之間設置斜綴條14分別與兩根無縫鋼管12焊接連接；所述上鋼板10、下鋼板11的四邊邊緣對應位置設4個預留孔15，如圖4所示，上鋼板10、下鋼板11結構一致；所述鋼管四角支柱2為多個，鋼管四角支柱2之間用槽鋼斜向和水平固定連接。鋼管四角支柱2的上鋼板10、下鋼板11採用10mm鋼板，承重的無縫鋼管12採用外徑89mm的無縫鋼管，而斜綴條14則採用外徑為34mm的無縫鋼管，這些構件之間全部採用焊接。為了能夠組合成多種高度的支柱，鋼管四角支柱2設計成高度為3.0m，2.0m和1.5m三種型號。水平焊接的長條形鋼板13的作用是確保四根主要承重鋼管之間的連接穩固性；鋼管斜綴條的作用一是為了確保四根主要承重鋼管之間的連接穩固性，二是為了減少主要承重鋼管的單肢長細比，從而增加支柱的承載能力。所述上鋼板10、下鋼板11的預留孔15是為了連接兩節鋼管四角支柱而設，兩節鋼管四角支柱2之間採用螺絲穿過預留孔15固定連接成一體組合使用。
所述鋼管四角支柱2安裝於基礎1上，所述基礎1由水泥混凝土製作而成，混凝土強度等級為C15。如圖5所示，基礎1的頂面及底面為正方形，基礎的頂面必須平整。頂面面積小於底面面積，其尺寸應該滿足鋼管四角支柱的平穩安放，基礎1的頂面在放置鋼管四角支柱2的位置四邊的外側各預埋四根φ20鋼筋24，所述鋼筋24高出基礎1的頂面3-5cm左右，其目的是為了擋住鋼管四角支柱的底部不至於側滑。
如圖6所示，所述砂筒3包括底板16、筒身17、筒塞18，所述底板16為正方形，圓柱形的筒身17與底板16固定連接，所述筒身17中空，其直徑一般為30cm。筒身17與底板16固定連接的一側的底部開孔並設有活動的孔門19；孔門大小以能讓砂筒裡面的砂能夠自由流出為宜，在正常施工時，孔門19是關著的，以確保裡面的砂子不流出來，而在落架操作時，打開孔門19，讓砂子流出。
所述筒塞18包括筒塞體20、筒塞頂板21，所述筒塞體20為圓柱體，筒塞體20的一個端面與筒塞頂板21固定連接，筒塞體20的另一個端面封閉，所述筒塞體20的軸向長度和筒身17的軸向長度相同，所述筒塞體20外徑應小於筒身17的內徑，與筒身17間隙配合，筒塞體20伸入筒身17內部；要以能夠順利地塞進筒身並確保筒身內砂子不外流為宜。
所述鋼管四角支柱2有多個，呈矩陣式排列，相鄰的鋼管四角支柱2之間用槽鋼斜向和水平固定連接，如圖7所示。
所述多個砂筒3分別放置於各鋼管四角支柱2的上鋼板10上，多根橫橋向工字鋼4分別放置於水平排列的各個鋼管四角支柱2上的砂筒3的筒塞頂板21上，所述橫橋向工字鋼4與四角鋼管支柱2的上鋼板10的預留孔15通過騎馬螺絲固定；多個縱橋向工字鋼5以垂直於橫橋向工字鋼4的方向放置於橫橋向工字鋼4上，所述縱橋向工字鋼5和橫橋向工字鋼4的交叉處採用騎馬螺絲固定，多個橫向工字鋼6以垂直於縱橋向工字鋼5的方向放置於縱橋向工字鋼5上，多個均布鋼管7以垂直於橫向工字鋼6的方向放置於橫向工字鋼6上，所述均布鋼管7與橫向工字鋼6之間以騎馬螺絲固定；現澆箱梁的底模板8放置於均布鋼管7上，所述鋼桁架9放置於橫向工字鋼6上，鋼桁架9與橫向工字鋼6之間用騎馬螺絲固定連接。
本發明的現澆箱梁支架的施工方法，包括以下步驟：
現澆箱梁翼板上方在澆築混凝土前預留操作孔23，如圖7所示，用來在拆除支架時穿過卷揚機的鋼絲繩。
施工時由基礎開始向上依次安裝支架各部件，在安裝砂筒3時，關好孔門19，在筒身17內裝填筒身高度1/3的砂子，把裝填好砂子並塞好筒塞18的砂筒3平穩地放在鋼管四角支柱2的上鋼板10上，然後將橫橋向工字鋼4、縱橋向工字鋼5、橫向工字鋼6、均布鋼管7、底模板8、鋼桁架等部件依次向上安裝。安裝完畢後進行現澆箱梁混凝土澆築。
現澆箱梁混凝土澆築完成以後，進行支架的拆除，也叫落架，包括：
1)安裝落架卷揚機，並把卷揚機的鋼絲繩通過翼板的預留孔23牢固地套在橫橋向工字鋼4上，啟動所有卷揚機，吊住橫橋向工字鋼4以上的支架部分，使支架上部的全部自身重量都由各卷揚機的鋼絲繩承擔。這時，即使沒有支架下部結構的支承，支架的上部結構也不會掉落。
2)拆除砂筒3：
在拆除砂筒3前，應首先拆除橫橋向工字鋼4與鋼管四角支柱2之間的騎馬螺絲；
打開各個砂筒3的孔門19，讓砂筒內3的砂子流出，隨著砂子的流出，砂筒3的筒塞18下落，砂筒3的筒塞頂板21與橫橋向工字鋼4的底部產生空隙，當空隙足夠大時，將砂筒3卸下；
3)拆除鋼管四角支柱2：
砂筒3卸下後，形成足夠的空間便於拆除鋼管四角支柱2，首先拆除水平聯繫槽鋼和斜向聯繫槽鋼，然後再拆除鋼管四角支柱2；
鋼管四角支柱2拆除後，將橋梁以下全部清空，準備拆除橫橋向工字鋼4以上的支架部分；
4)各卷揚機同時工作，同步緩慢下落，將橫橋向工字鋼4以上的支架部分下落到地面後，拆除模板和支架。
本發明相比現有技術具有以下優點：
1.施工費用節省：
通過對支架搭設的地基處理費，人工費和材料費比較分析，本發明的少支架施工體系比滿布式支架的施工費用節省19％。滿布式支架的鋼管使用壽命周期明顯少於少支架體系，碗扣式支架的鋼管經常在施工中受到撞擊而損壞，而少支架的各部分結構不存在這些問題。
2.承載能力優於滿布式碗扣支架：
碗扣式支架由於鋼管本身的長細比大，承載能力受到嚴重製約，在現澆箱梁重量大的時候支架變形增大，而少支架體系通過鋼管四角支柱的穩固性設計，大大地提高了承載能力,其承載能力比碗扣式支架增大達150％。
3.施工質量得到了保證：
在傳統的滿布式碗扣支架中，支架承力構件在通常設計的現澆箱梁結構形式下，理論平均撓度在1.1cm左右，而本少支架結構中，任何一根工字鋼的理論平均撓度都不超過0.5cm。
在實際施工中，傳統的碗扣支架安裝實測非彈性變形多達30mm，彈性變形多達1.2cm，而少支架體系由於各部分之間連接緊密，非彈性變形最多只有6mm，彈性變形不超過2mm。
碗扣式支架變形量大，會引起新澆混凝土因內部拉應力集中而產生裂縫以及外觀不平整等質量問題。本發明消除了支架的變形量，不會因為支架變形而導致新澆混凝土的內部拉應力集中，從而產生裂縫，保證了施工質量。另外，由於支承結構變形小，模板也不會變形，澆築完成的混凝土表面平整，外觀質量優良。
4.安全有保障：
近年來，由於碗扣式支架的廣泛應用而產生的安全事故層出不窮，碗扣式支架中任何一根直立鋼管出現彎曲、承託與支持方木或槽鋼不密貼等情況，都有可能造成相鄰鋼管承力過大而超過其本身的承載能力，導致局部受力不均，不但會造成模板局部變形大，使澆築的混凝土表面不平整，還有可能導致蝴蝶連鎖反應，使支架整體失穩、倒塌。
本發明各組件本身承載能力大大提高，且各部位支架連接緊密，其剛度、強度和穩定性都可靠確保了安全施工。
綜上所述，本發明現澆箱梁少支架支承體系無論從經濟性、安全性和質量保證等方面都明顯優於滿布式支架體系。
除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式，凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍內。