鐵路橋墩分層施工方法及施工裝置的製作方法

2023-10-06 18:42:24 3

專利名稱：鐵路橋墩分層施工方法及施工裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於鐵路橋墩技術領域，主要涉及的是一種鐵路橋墩分層施工方法及施
工裝置。
背景技術：
公知的電氣化鐵路複線大橋的橋墩多為圓端形實體橋墩，包括墩身、託盤及頂帽模板、支承墊石和接觸網基礎，這種圓端形實體橋墩的墩身需要採用大塊拼裝式外模定型鋼模板施工，外模一般為每節高2米，由模板框架、加勁肋支撐固定，模板框架、加勁肋採用型鋼製作，加勁肋採用扁鋼製作。目前，與之相對應常用的施工方法有以下兩種
第一種方法是分兩次澆注，待墩身鋼筋綁紮完成、模板拼裝及加固好後，開始第一次墩身混凝土澆注，當混凝土澆築至離託盤底0. 9 1米時，暫停施工，將墩身與託盤接茬鋼筋、 託盤護面鋼筋(現場提前綁紮完成)用吊車吊入模板內，託盤鋼筋超出墩身模板部分用鋼管支架固定，最遲在45分鐘內完成託盤鋼筋的綁紮調整工作，然後繼續澆注墩身砼，澆注至託盤底0. 3 0. 5米時停止澆注。墩身與託盤接茬鋼筋、託盤護面鋼筋用鋼管從鋼筋中穿過與墩身腳手架用扣件連接，用鐵絲將鋼筋與鋼管綁紮牢固，防止灌注混凝土時鋼筋移動。鋼管設置為按順橋方向，沿墩身橫向每3米一道，共設置3道。混凝土澆築至離託盤底0. 3 0.5米即可。混凝土澆注M小時後，可拆除穩固託盤鋼筋的3道鋼管。當混凝土達到3天齡期後，拆除下部墩身模板，預留託盤下部一節模板，開始拼裝託盤、頂帽模板及接觸網基礎模板。在拼裝託盤模板時，先安裝直線段，後裝圓弧段，人工配合吊車拼裝。若出現模板卡位現象，可人工適當調整鋼筋位置。澆注託盤、頂帽模板、接觸網基礎混凝土時，當混凝土澆築至頂帽模板底時，暫停施工，將頂帽模板鋼筋、墊石鋼筋、接觸網基礎鋼筋(現場提前綁紮完成)及所有預埋件(吊籃圍欄螺栓等)用吊車吊入模板內，要求在45分鐘內人工調整、 焊接完成，將接觸網預埋螺栓調整到位後澆築混凝土。3天齡期後，拆除側模板，接觸網基礎模板待砼強度達到設計的75%時方可拆除。塑料薄膜裹蓋，人工灑水養護。第二種方法與第一種方法類似，只是在墩身模板安裝時一併將墩身上部(託盤及頂帽模板)模板按裝，可減少模板二次安裝所用時間。根據設計圖紙，考慮在墩身模板安裝完成並加固後在墩身內部搭設內架，綁紮託盤護麵筋及墩身與託盤接茬部位鋼筋，完成後澆注混凝土，當混凝土澆築至頂帽模板底時，暫停施工，將頂帽模板鋼筋、墊石鋼筋、接觸網基礎鋼筋(現場提前綁紮完成)及所有預埋件(吊籃圍欄螺栓等)用吊車吊入模板內，要求在 45分鐘內人工調整、焊接完成，將接觸網預埋螺栓調整到位後澆築混凝土。第一種方法可提前拆除墩身下部模板，減少託盤、頂帽模板模板安裝及鋼筋綁紮用時間，墩身下部模板7-9天可周轉一次，託盤及頂帽模板模板則需要根據混凝土強度的提升用時16天或更多時間周轉。但是，採用該方法需考慮在墩頂需留有一節用於支撐墩身上部的模板，因模板配置為2米高，拆除後再安裝很難將模板完全吻合，容易留下模板縫， 澆築時會造成墩身下部被汙染等情況。另外需增加施工成本，一是需製作一節託盤下墩身模板，二是墩身接茬部位按照鐵路橋規要求需增加較多接茬部位鋼筋。
第二種方法可節約時間、減少施工成本，最快9天可周轉一次模板，使人力、物力充分利用。但是，採用該方法有一些不利影響一是模板安裝較高，底部模板加固不牢或上部荷載加大會使墩身模板失穩，容易造成安全事故；二是在45分鐘內，也就是混凝土初凝前將綁紮成型的託盤頂帽模板鋼筋吊入墩頂，時間緊迫，下部混凝土又沒有完全凝固，對施工中組織及配合要求嚴格，極易造成安全事故。

發明內容
針對上述問題，本發明的目的在於提供一種鐵路橋墩分層施工方法及施工裝置。 可以加快模板周轉使用，縮短施工工期，降低施工成本，同時，可提高施工質量，降低安全事故發生的概率。本發明實現上述目的採取的技術方案是一種鐵路橋墩分層施工方法是在墩身模板上距離墩頂以下1 1.2米處對稱開槽預留二個或二個以上圓孔，用於穿插連接鋼棒， 再距該圓孔以上0. 05米 0. 2米處對稱開槽預留多處圓孔，用於穿插高強螺紋鋼對拉杆； 墩臺至墩頂以下1 1. 2米按常規施工方法，在墩身下部模板安裝完成並加固後澆注混凝土，當混凝土澆築至接近墩頂時暫停施工，將墩身與託盤接茬部位的鋼筋加長並插入混凝土內，三天齡期後，拆除所有非承重模板；待墩身模板拆除後在預留孔處插入分層施工支撐裝置，安裝預製的託盤底下墩身模板，由分層施工支撐裝置支撐定位，在預製的託盤底下墩身模板上安裝託盤及頂帽模板，澆注託盤、頂帽模板、接觸網基礎混凝土，當混凝土澆築至頂帽模板底時，暫停施工，將頂帽模板鋼筋、墊石鋼筋、接觸網基礎鋼筋及所有預埋件進行常規的調整、焊接，超出橋墩圓端外的部分通過鋼管支撐架由分層施工支撐裝置或地面支撐，將接觸網預埋螺栓調整到位後澆築混凝土，隨後混凝土養護，拆除側模板、接觸網基礎模板，整修及成品檢驗即可。所述墩身與託盤接茬部位的鋼筋每根加長20cm。所述模板與墩身下部澆築完成混凝土接觸高度保留10 40cm。本發明實現上述鐵路橋墩分層施工方法的分層施工支撐裝置由鋼棒、槽鋼、高強螺紋鋼對拉杆、鋼管支撐架、預製的託盤底下墩身模板組成，鋼棒、高強螺紋鋼對拉杆分別插入墩身的預留孔內，槽鋼設置在墩身外與鋼棒固定連接，在槽鋼對應墩身高強螺紋鋼對拉杆部位設有連接孔，高強螺紋鋼對拉杆的兩端分別穿過槽鋼上的連接孔由螺母連接後將槽鋼與墩身的墩面接觸連接；預製的託盤底下墩身模板由槽鋼支撐固定；鋼管支撐架由加長部分的槽鋼或地面支撐固定。本發明施工方法利用了新舊混凝土摩擦力及預埋鋼棒的支撐力將墩身模板與託盤頂帽模板模板分開，使墩身模板能夠靈活周轉、充分利用，確保墩身混凝土外觀美觀。本發明施工方法與現有施工方法一相比，採用本發明施工方法，墩身下部模板每六天可周轉一次，託盤及頂帽模板模板九天可周轉一次，墩身下部與託盤頂帽模板分開澆築，大大縮短了施工工期。本發明施工方法與現有施工方法二相比，採用本發明施工方法需增加消耗少量墩身模板，槽鋼及鋼棒支撐架，但可節約施工時間，並降低了安全事故發生的概率。


圖1是本發明墩身側面示意圖；圖2是本發明墩身立面示意圖； 圖3是本發明墩身平面示意圖； 圖4是本發明低墩身立面示意圖； 圖5是本發明鐵路橋墩分層施工方法工藝流程圖。圖中1、墩身；2、託盤；3、頂帽模板；4、第一次墩身混凝土澆築位置；5、鋼棒；6、 高強螺紋鋼對拉杆；7、槽鋼；8、鋼管支撐架；9、託盤底下墩身模板。
具體實施例方式結合附圖，給出本發明的實施例如下，但本發明不局限以下實施例。實施例1
一種鐵路橋墩分層施工方法，如圖1_3、5所示，墩臺至墩頂以下1米按常規施工方法，鋼筋綁紮、模板拼裝、混凝土澆注；然後對接茬混凝土面鑿毛清理，在墩身模板上距離墩頂以下1米處對稱開槽預留二個直徑70mm的圓孔，用於穿插連接鋼棒5，再往上0. 05米處對稱開槽預留五個直徑35mm圓孔，用於穿插高強螺紋鋼對拉杆6 ；在墩身1下部模板安裝完成並加固後澆注混凝土，當混凝土澆築至接近墩頂60cm時，即第一次墩身混凝土澆築位置4時暫停施工，將墩身與託盤2接茬部位鋼筋加長20cm並插入混凝土內，三天齡凝固期後，拆除所有非承重模板。將預製的一套一米託盤底下墩身模板9，即將模板與墩身下部澆築完成混凝土接觸高度保留10cm，便於安裝，可減少留下施工縫隙，確保墩身混凝土外觀美觀。待墩身1模板拆除後在預留孔處穿入鋼棒5，鋼棒上部安裝3 槽鋼7，槽鋼7與鋼棒5焊接牢固並在槽鋼上對應墩身預留孔位置打孔，採用直徑32mm高強螺紋鋼對拉杆6將槽鋼貼緊墩面連接牢固，槽鋼7頂部託住0. 8米高的託盤底下墩身模板9，該模板與槽鋼焊接或用其它方式連接，組成鐵路橋墩分層施工裝置；託盤底下墩身模板安裝完成並加固後，在該模板上安裝託盤2及頂帽模板模板3，澆注託盤2、頂帽模板3、接觸網基礎混凝土，當混凝土澆築至頂帽模板3底時，暫停施工，將頂帽模板3鋼筋、墊石鋼筋、接觸網基礎鋼筋(現場提前綁紮完成)及所有預埋件(吊籃圍欄螺栓等)用吊車吊入模板內，要求在 45分鐘內人工調整、焊接完成，該部位超出橋墩圓端外的重量通過鋼管支撐架8傳遞到槽鋼7，將接觸網預埋螺栓調整到位後澆築混凝土，隨後混凝土養護，拆除側模板，拆除接觸網基礎模板，整修及成品檢驗。本實施例受力檢算方法如下 1、橋墩尺寸規格
橋墩模板採用全鋼模板，主要由平面模板和圓弧模板栓接組成，根據橋墩設計圖，設計墩高在十四米以上，本實施例檢算墩高3. 25m,園端半徑R=1150mm，模板採用 δ =6mm厚鋼模板；圓弧模板和平面模板的支撐採用兩根3 槽鋼組焊成支撐架支撐，槽鋼採用五根32號螺紋鋼對拉連接，槽鋼架底部採用三根直徑50mm鋼棒支撐。2、材料的性能參數
模板、支架等採用符合國標鋼材，按規定取
砼的重力密度1 :25kN/m3 ；砼澆築速度ν:按13 15m3/h澆築，橋墩橫截面面積取 S=3. 14*1. 15*1. 15+5. 5*2. 3=16. 8m2 ；計算澆築速度應為 lm/h,計算取 1. 25m/h ；鋼材用 Q235鋼，重力密度78. 5kN/m3 ；彈性模量為206Gpa，容許彎曲應力取181Mpa，容許拉壓應力165Mpa。3、計算荷載
1)荷載說明
槽鋼支撐架按兩種荷載計算，新澆築混凝土產生對模板的側面壓力，以對拉螺栓為支座的多跨連續梁計算，對拉螺栓水平間距為1. 25m。模板及支撐、鋼筋混凝土自重、活動荷載等，以三根鋼棒為支座的連續梁計算，鋼棒水平間距2. 5m。2)計算荷載
對模板產生側壓力的荷載主要有
①振動器產生的荷載4. 0kN/m2 ；泵送混凝土產生的衝擊荷載4. 0kN/m2 ；二者不同時計算。②新澆築混凝土對模板的側壓力 P=kyh
v/T=l. 25/25=0. 05>0.035
h=l. 53+3. 8v/T=l. 53+3. 8*0. 05=1. 72m
P=L 2*25*1. 72=51. 6kN/m2
計算荷載設計值為Q1=1. 2*51. 6+1. 4*4=67. 5kN/m2
荷載標準值為q2=51. 6 kN/m2
槽鋼支撐受由模板傳遞過來的集中荷載變為均布荷載
Q3=ql*I(N/mm)
Q3=67. 5*1. 25=84. 4N/mm
③槽鋼承受荷載計算
對槽鋼支撐架產生的荷載主要有
a.模板重量119580N
b.支撐架及杆件等10910N
c.墩身混凝土41. 01*25=1025. 25kN
d.其他荷載6.0kN/m2
e.支撐架所受荷載
P=119. 58+10. 91+1025. 25+6*16. 8=1172. 54kN Q4=l172. 54/16. 8=69. 79 kN/m2
④強度計算
兩根3 槽鋼，查表可知其截面特性 Wx=475*2*103mm3 Ix=7600*2*104mm4 Xmax=Mmax/Yxffx<=f
Mmax=Km*q*I2=0· 105*84. 4*24002=510*105N*mm Xmax=Mmax/Yxffx=510*105/l*950*103=56. 3<f=215N/mm2 撓度計算
荷載Q5=Q2*I=0. 0516*1250=64. 5N/mm 求跨中撓度W=ql4/384E1(5-24 λ 2)<1/500
=69.淋24004/(384*2.06*105*2400*104) (5-24^(200/800)2 =1. 49mm<l/500=l. 7mm
懸臂部分荷載很小，採用鋼管架支撐，撓度足夠，計算略去。⑤對拉螺栓檢算
對拉螺栓32mm螺紋鋼做對拉螺栓，拉杆的橫向間距為1. 25*lm，兩端螺母為M32，槽鋼支撐架承受模板側壓力為67. 5kN/m2. 對拉螺栓應承受的拉力值為 Ν=1*1· 25氺67. 5=84375Ν 螺栓截面積為 Α=3. 14*28*28/4=615. 4mm2 計算對拉螺栓強度 An*f=615. 4*170=104624>84375 對拉螺栓強度滿足要求。實施例2
一種鐵路橋墩分層施工方法，如圖1所示，墩臺至墩頂以下1.1米按常規施工方法，鋼筋綁紮、模板拼裝、混凝土澆注；然後對接茬混凝土面鑿毛清理，在墩身模板上距離墩頂以下1. 1米處對稱開槽預留三個直徑70mm的圓孔，用於穿插連接
鋼棒5，再往上0. 1米處對稱開槽預留六個直徑35mm圓孔，用於穿插高強螺紋鋼對拉杆 6 ；在墩身1下部模板安裝完成並加固後澆注混凝土，當混凝土澆築至接近墩頂60cm時，即第一次墩身混凝土澆築位置4時暫停施工，將墩身與託盤2接茬部位鋼筋加長(每根20cm) 並插入混凝土內，三天齡期後，拆除所有非承重模板。預製一套一米託盤底下墩身模板9， 即將模板與墩身下部澆築完成混凝土接觸高度保留25cm，便於安裝，可減少留下施工縫隙， 確保墩身混凝土外觀美觀。待墩身1模板拆除後在預留孔處穿入鋼棒5，鋼棒上部安裝32a 槽鋼7，槽鋼7與鋼棒5焊接牢固並在槽鋼上對應墩身預留孔位置打孔，採用直徑32mm高強螺紋鋼對拉杆6將槽鋼貼緊墩面連接牢固，槽鋼7頂部託住1. 0米高的託盤底下墩身模板9，該模板與槽鋼焊接或用其它方式連接，組成鐵路橋墩分層施工裝置；託盤底下墩身模板安裝完成並加固後，在該模板上安裝託盤2及頂帽模板模板3，澆注託盤2、頂帽模板3、 接觸網基礎混凝土，當混凝土澆築至頂帽模板3底時，暫停施工，將頂帽模板3鋼筋、墊石鋼筋、接觸網基礎鋼筋(現場提前綁紮完成)及所有預埋件(吊籃圍欄螺栓等)用吊車吊入模板內，要求在45分鐘內人工調整、焊接完成，該部位超出橋墩圓端外的重量通過鋼管支撐架8 傳遞到槽鋼7，將接觸網預埋螺栓調整到位後澆築混凝土，隨後混凝土養護，拆除側模板，拆除接觸網基礎模板，整修及成品檢驗。本實施例受力檢算方法同實施例1，數據做相應修改即可。實施例3
一種鐵路橋墩分層施工方法，如圖1-3所示，墩臺至墩頂以下1.2米按常規施工方法， 鋼筋綁紮、模板拼裝、混凝土澆注；然後對接茬混凝土面鑿毛清理，在墩身模板上距離墩頂以下1米處對稱開槽預留二個直徑70mm的圓孔，用於穿插連接鋼棒5，再往上0. 2米處對稱開槽預留七個直徑35mm圓孔，用於穿插高強螺紋鋼對拉杆6 ；在墩身1下部模板安裝完成並加固後澆注混凝土，當混凝土澆築至接近墩
頂60cm時，即第一次墩身混凝土澆築位置4時暫停施工，將墩身與託盤2接茬部位鋼筋加長(每根20cm)並插入混凝土內，三天齡期後，拆除所有非承重模板。預先預製一套一米託盤底下墩身模板9，即將模板與墩身下部澆築完成混凝土接觸高度保留40cm，便於安裝， 可減少留下施工縫隙，確保墩身混凝土外觀美觀。待墩身1模板拆除後在預留孔處穿入鋼棒5，鋼棒上部安裝3 槽鋼7，槽鋼7與鋼棒5焊接牢固並在槽鋼上對應墩身預留孔位置打孔，採用直徑32mm高強螺紋鋼對拉杆6將槽鋼貼緊墩面連接牢固，槽鋼7頂部託住1. 2 米高的託盤底下墩身模板9，該模板與槽鋼焊接或用其它方式連接，組成鐵路橋墩分層施工裝置；託盤底下墩身模板安裝完成並加固後，在該模板上安裝託盤2及頂帽模板模板3，澆注託盤2、頂帽模板3、接觸網基礎混凝土，當混凝土澆築至頂帽模板3底時，暫停施工，將頂帽模板3鋼筋、墊石鋼筋、接觸網基礎鋼筋(現場提前綁紮完成)及所有預埋件(吊籃圍欄螺栓等)用吊車吊入模板內，要求在45分鐘內人工調整、焊接完成，該部位超出橋墩圓端外的重量通過鋼管支撐架8傳遞到槽鋼7，將接觸網預埋螺栓調整到位後澆築混凝土，隨後混凝土養護，拆除側模板，拆除接觸網基礎模板，整修及成品檢驗。本實施例受力檢算方法同實施例1，數據做相應修改即可。實施例4
如圖4所示當橋墩高度較低時，並且原地面承載強度能滿足模板設計受力要求時，槽鋼7結合現場施工情況可適當縮短，鋼管支撐架8可直接支撐於原地面。其餘實施工藝流程與實施例1-3相同。
權利要求
1.一種鐵路橋墩分層施工方法，其特徵是在墩身模板上距離墩頂以下1 1. 2米處對稱開槽預留二個或二個以上圓孔，用於穿插連接鋼棒，再距該圓孔以上0. 05米 0. 2米處對稱開槽預留多處圓孔，用於穿插高強螺紋鋼對拉杆；墩臺至墩頂以下1 1. 2米按常規施工方法，在墩身下部模板安裝完成並加固後澆注混凝土，當混凝土澆築至接近墩頂時暫停施工，將墩身與託盤接茬部位的鋼筋加長並插入混凝土內，三天齡期後，拆除所有非承重模板；待墩身模板拆除後在預留孔處插入分層施工支撐裝置，安裝預製的託盤底下墩身模板，由分層施工支撐裝置支撐定位，在預製的託盤底下墩身模板上安裝託盤及頂帽模板， 澆注託盤、頂帽模板、接觸網基礎混凝土，當混凝土澆築至頂帽模板底時，暫停施工，將頂帽模板鋼筋、墊石鋼筋、接觸網基礎鋼筋及所有預埋件進行常規的調整、焊接，超出橋墩圓端外的部分通過鋼管支撐架由分層施工支撐裝置或地面支撐，將接觸網預埋螺栓調整到位後澆築混凝土，隨後混凝土養護，拆除側模板、接觸網基礎模板，整修及成品檢驗即可。
2.根據權利要求1所述的鐵路橋墩分層施工方法，其特徵是所述墩身與託盤接茬部位的鋼筋每根加長20cm。
3.根據權利要求1所述的鐵路橋墩分層施工方法，其特徵是所述模板9與墩身下部澆築完成混凝土接觸高度保留10 40cm。
4.一種實現權利要求1所述鐵路橋墩分層施工方法的施工裝置，其特徵是其由鋼棒 5、槽鋼7、高強螺紋鋼對拉杆6、鋼管支撐架8、預製的託盤底下墩身模板組成，鋼棒5、高強螺紋鋼對拉杆6分別插入墩身1的預留孔內，槽鋼7設置在墩身1外與鋼棒5固定連接，在槽鋼7對應墩身高強螺紋鋼對拉杆6部位設有連接孔，高強螺紋鋼對拉杆6的兩端分別穿過槽鋼上的連接孔由螺母連接後將槽鋼與墩身1的墩面接觸連接；預製的託盤底下墩身模板由槽鋼7支撐固定；鋼管支撐架8由加長部分的槽鋼7或地面支撐固定。
全文摘要
本發明公開的鐵路橋墩分層施工方法是在墩身模板上距離墩頂以下1～1.2米處分別開槽用於穿插連接鋼棒和高強螺紋鋼對拉杆；在墩身下部模板安裝完成並加固後澆注混凝土，當混凝土澆築至接近墩頂時暫停施工，三天齡期後，拆除所有非承重模板；待墩身模板拆除後在預留孔處插入分層施工支撐裝置，安裝預製的託盤底下墩身模板，由分層施工支撐裝置支撐定位，在預製的託盤底下墩身模板上安裝託盤及頂帽模板，澆注託盤、頂帽模板、接觸網基礎混凝土，當混凝土澆築至頂帽模板底時，調整、焊接模板鋼筋、墊石鋼筋、接觸網基礎鋼筋及所有預埋件，將接觸網預埋螺栓調整到位後澆築混凝土。加快模板周轉使用，縮短施工工期，降低施工成本，同時，可提高施工質量，降低安全事故發生的概率。
文檔編號E01D21/00GK102251481SQ20111011671
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月6日 優先權日2011年5月6日
發明者喬紅軍, 井輝, 劉建偉, 張璐璠, 時建新, 武佩濤, 申松鎖, 谷付堂, 金海忠, 陳衛國, 韓安 申請人:中鐵七局集團第一工程有限公司