一种三叶销铰式桥梁园柱墩柱爬模装置
技术领域
本发明技术属于浇筑桥梁园柱式桥墩施工
技术领域
,具体涉及到一种三叶销铰式桥梁园柱墩柱爬模系统及施工方法。背景技术
我国的公路桥梁及市政高架桥梁在桥梁墩柱高30米左右以下时设计一般采用园柱式桥墩(除非特殊景观要求),30米高及以下园柱式桥墩施工极为常见。长期以来,施工方法都是采用两叶半园形模板块合扣,螺栓联接成整体园柱模板式体系,这种施工方法已沿用了几十年,其间模板结构及施工平台虽然有些小改进,但两叶半园形模板块合扣螺栓联结方式没有任何改变。
这种两叶模板块合扣螺栓联结体系在施工时是存在如下缺陷:1、不具有自爬升、降功能,同根墩柱不同节段墩柱安、拆模板均需要吊装起重设备配合;2、两叶模板块合扣螺栓数量多,在多次重复使用后,螺栓存在疲劳、丝牙损坏等安全隐患;3、每节桥墩模板在安装/拆除时,需要把全部合扣螺栓联结/拆除,费时费工;4、在拆除模板两侧的合扣螺栓时,因没有平台、通道,作业工人需高空吊安带攀爬拆除,作业环境恶劣、安全隐患大,功效低下;5、作业工人因没有爬梯通道,通常用吊机把作业人员吊上、吊落,成本高,安全隐患大;6、因园柱式桥墩的工程量较少,搭设四周的安全围护及爬梯通道需要较大措施成本及较长施工周期,施工单位难于承担。
在安全至上,以人为本的今天,园柱式桥墩施工技术需进行技术创新,从技术本质上实现进度效益、安全可控、作业环境改善。
发明内容
本发明技术所要解决的技术问题在于克服现有园柱式桥墩施工方法及装置的缺点,提供一种新型园柱形桥墩施工模板装备,实现施工效率高、进度快、过程安全可靠、改善施工作业环境、减少劳动强度、节省施工成本的一种三叶销铰式桥梁园柱墩爬模装置。
解决上述问题所采用的技术方案是:三叶销铰式桥梁园柱墩爬模装置分为模板系统、平台系统、液压顶升及支点转换系统、爬梯通道系统。模板系统由三叶园弧形模板块通过两轴销钉及一轴通长销轴组成;平台系统提供3层安全可靠的工作平台,模板系统置于-1层与0层内,可在平台内移动;液压顶升及支点转换系统可以快速安全实现整套结构体系的上升及下降,支点转换,无需其他起重设备配合;爬梯通道系统通过联结平台,实现同步提升,提升达一个标准节段高度后可在下方悬挂加长爬梯节段。
作为一种优选的技术方案,所述的模板系统由三叶销铰式结构与现在通用的两叶栓结式结构对比,三叶销铰式结构的三叶模板块可以各自绕两根轴转动及平移,增加自由度,在去除一个销的约束后,即能实现模板脱模功能。
作为一种优选的技术方案,所述的三叶销铰式结构体系设有一轴通长组合销轴,组合销分为销节段及销杆段。
作为一种优选的技术方案,所述的液压顶升及支点转换系统,实现整套结构体系的自爬升及下降的功能,而无需其他起重设备配合。
作为一种优选的技术方案,所述的中间支点转换装置分为上支座及下支座两大部份。上支座为园形结构,固定于-1层平台底端;下支座为三叶销铰接式垂向楔形斜面园形抱箍结构,活动挂于-1层平台下方,需要时通过螺栓锁紧于相应墩柱部位。
作为一种优选的技术方案,所述的爬梯通道系统与-2层平台固结,与-2层平台同步提升、下降,在提升(下降)达一个标准节段高度时,在底部接长(拆除)一标准节段。与现在通常的爬梯通道搭需要上部高空搭设相比,无需其他起重设备配合及高空作业,更加高效、安全。
作为一种优选的技术方案,所述的滑行导向装置在0层、-1层平台向上顶升时提供导向作用,反之在-2层平提升时又为爬梯通道系统提供导向作用。
作为一种优选技术方案,所述的-2层平台与抱升箍的刚、柔相结合的联结方式,可同时方便抱升箍快速、方便脱模,又满足-2层平台与抱升箍的结构受力要求。
本发明还提供一种三叶销铰式桥梁园柱墩爬模装置的施工方法,包括以下步骤:
S1. 安装首节段墩柱的爬模装置
a. 把已拼装好的-2层平台与抱升箍整体吊入已安装好墩柱钢筋的桥墩柱桥位处;
b. 把加强节段的通道节与-2层联接、固定,在加强通道节段上搭设余下的上方爬梯通道;
c. 把拼装好的-1层平台置于-2层平台上方,顶升千斤顶上方与-1层平台相联,千斤顶收回到最低位;
d. 把拼装好的模板系统置于抱升箍上方,模板底部水平法兰与抱升上端部的法兰用螺栓联成整体;
e. 安装0层平台、立柱、滑行导向装置;
S2. 浇筑首节墩柱混凝土
在首节段墩柱爬模装置安装完成后,调直模板、检查钢筋工程,在模板上方拉设间隔120度的三条定位缆绳,浇筑首节段墩柱混凝土;
S3. 安装标准节段墩柱的钢筋笼
在混凝土终凝、等强时适时安装标准节段的墩柱钢筋笼,钢筋上方拉设间隔120度的三条定位缆绳;
S4. 爬模装置的爬升
a. 新浇筑混凝土强度大于7.5Mpa,且时间不少于12小时,拆除模板底部与抱升箍水平法兰联接的螺栓;
b. 使用模板顶部的拔/压通长销轴专用夹具设备把通长销轴上拔一个销节段,拆除通长销轴下方2个保护螺栓,实现模板脱模;
c. 使用液压顶升千斤顶把-1层平台(带0层平台、模板系统)顶升一个行程;
d. 把中间支点转换下支座安装于-1层平台底部,拧紧预紧螺栓;
e. 顶升千斤顶回油,-1层平台等缓慢回落,中间支点转换上支座落于下支座处,完成受力支点的第一次转换;
f. 拆除底抱升箍的3个锁紧螺栓,把塑料垫板取出来,抱升箍脱模;
g. 顶升千斤顶继续回油,把-2层平台、抱升箍、爬梯通道上提一个行程,拧紧抱升箍的3个预紧螺栓,松开中间支点转换下支座的拧紧螺栓,完成一个标准爬升过程;
h. 重复c-g步骤,把整套体系爬升到相应预定的标高处,调直模板,把模板通长销轴下方2个保护螺栓拧紧,用拔/压通长销轴专用夹具设备把通长销轴压回一个销节段(原位),完成模板安装,等待浇筑桥墩立柱混凝土;
S5. 通道加长搭设
a. 整套系统每顶升达一个标准通道节段高度后,在通道下方加接一个标准通道节;
b. -2层平台顶升高于地面10米后,于10米墩柱处安装一处附柱把爬梯通道与墩柱联接;
S6. 整套体系的拆除
a. 重复S2-S5步骤,完成一个根桥梁墩柱的施工;
b. 反向操作S4-S5的步骤,把整套体系降回落到地面,在地面进行分解拆除;
c. 通道系统如需留下施工盖梁用,可把0层平台、-1层平台、模板系统原位拆除,保留通道系统、-2层平台、抱升箍。
本发明的有益效果如下:
1、本发明把爬模的理念结合抱箍支点原理应用于园柱式桥墩柱模板系统,解决了模板体系的自爬升(降)功能,节省了大量起重设备配合台班费用;
2、三叶销铰式结构的革命性创新,解决了两叶合扣螺栓联接式模板体系在拆模时工人需高空攀爬在模板两侧面拆除联接螺栓的难题,只需要在模板顶部用专利夹具拔/压就可以轻松解除模板的约束(脱模)及重新紧固模板体系(复位),体现安全至上,以人为本的理念;
3、通道爬梯联结于-2层平台,同步提升的理念,解决了以往爬梯通道搭设时需在顶部加高,存在大量的高空作业,需要起重机械配合,墩柱越高,困难越大的难题,只需要在每提升一个标准节段高度时把拼装好的标准爬梯通道节在下部加长,快速、安全;
4、本套体系在桥墩柱施工完毕后,可自降落回地面再分解拆除,减少了在原位高空拆除的安全隐患,从技术本质提高安全保障;
5、总而言之,本套体系的应用,使墩柱的施工效率大幅提高,施工措施成本大幅下降,安全更加可控,施工人员的作业环境得到极大改善。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图2 为模板系统结构正面示意图。
图3 为模板系统结构横断面示意图。
图4 为-1层平台处结构横断面示意图。
图5 为本发明液压顶升及支点转换系统结构示意图。
图6 为0层平台与-1层平台组合结构示意图。
图7 为中间支点转换上支座结构示意图。
图8 为中间支点转换下支座结构示意图。
图9 为爬梯通道标节结构示意图。
图10 为本发明组合通长销轴的组合结构示意图。
图11 为模板叶块止口装置结构示意图。
图中:1. 模板系统;2. 平台系统;3. 液压顶升及支点转换系统;4. 爬梯通道系统;5. 桩基;6. 模板块;7. 销钉;8. 销钉铰座;9. 组合销节段;10. 组合通长销轴;11.保护螺栓;12. 模板叶块止口装置;13. -1层平台;14. 立柱钢管;15. 混凝土泵管;16. 双向导向装置;17. 液压顶升千斤顶;18. 抱箍螺栓;19. -2层平台;20. 悬挂拉绳;21. 抱升箍-2层平台固结装置;22. 中间转换支点上支座;23. 0层平台;24. 0层、-1层平台拉结绳;25. 中间转换下支座预紧螺栓;26. 通长销轴专用夹具设备;27. 模板叶块阳止口;28. 模板叶块阴止口;29. 中间转换支点下支座;30. 三叶抱升箍;31.组合销杆节段;32. 下支座园弧楔形形模块;33. 液压拔压千斤顶。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明,但本发明不限于下述的实施方式。
如图1所示,三叶销铰式园柱形高墩爬模系统由模板系统、平台系统、液压顶升及支点转换系统、爬梯通道系统组成。
如图2所示,每节模板由三叶园弧模板块(6)、两轴销钉(7)、一轴组合通长销轴(10)组成。
如图2-4所示,三叶销铰式模板结构与现在通用的两叶栓结式模板结构对比,三叶销铰式结构的三叶模板块可以各自绕两根轴转动及平移,增加自由度,在通长销轴拔除或拔高一个销节段后,即使提供的活动间隙非常小,三叶模板块都可以各自平移及转动,能快速实现脱模功能,相比之下,两叶栓结式结构在模板脱模时必须把模板两侧所有的螺栓拆除才能实现脱模,费时又费工,安全隐患多,劳动强度又大。
如图10所示,本发明的三叶销铰式模板结构体系设有一轴通长组合销轴(10),分为销节段(9)及销杆段(31)。销节段(9)较粗大,销杆段(31)较细小,销节段(9)是有效把三叶模板紧密扣合成整体,销杆段(31)为模板脱模时提供活动间隙。组合式通长销轴(10)延伸到模板顶部,通过模板顶端设置的专用液压拔/压通长销轴夹具装置(26),可简单、方便、快速上拔或下压一个销节段长度,达到解除模板整体约束,而两叶栓结式模板结构必须是作业工人沿模板垂直对向两侧拆除所有的栓结螺栓才能解除模板整体约束。同理模板在重新组拼时只需要把通长销轴压回原位,就可重新形成对模板整体约束,成为一个稳固结构。
如图5所示,液压顶升及支点转换系统由顶升千斤顶(17)、中间支点转换下支座(29)、中间支点转换上支座(22)、抱升箍(30)组成。液压顶升及支点转换系统,实现整套结构体系的自爬升及下降的功能,而无需其他起重设备配合。液压顶升千斤顶(17)上端铰接于-1层平台(13)处,底部固结于-2层平台(19)处,-2层平台(19)与底部抱升箍(30)联结,抱升箍(30)通过螺栓(18)预紧力附着于桥梁墩柱上,为顶升作业时提供底端着力点,-1层平台(13)支承着模板系统(1),带动模板系统同步升、降,通过支点转换装置,分多次顶升(下降)行程,把整个结构体系提升(下降)到预定高位。
如图7-8所示,中间支点转换装置分为上支座(22)及下支座(29)两大部份,上支座(22)为园形结构,固定于-1层平台()底端,上支座(22)内侧为园楔形斜面,上小下大;下支座(29)为三叶销铰接式垂向楔形斜面园形抱箍结构,亦是上小下大,垂向楔形斜面角度与上支座一致。三叶销铰接式垂向楔形斜面园形抱箍结构下支座(29),三叶抱箍块同样可以各自绕铰轴转动,拥有更多的自由度,比两叶式抱箍更能贴合桥梁墩的表面,接合率更高。垂向楔形斜面园形的上、下支座结构,同时起到防坠落的作用,支点转换过程更加安全,可靠。
如图9所示,爬梯通道系统由若干标准节爬梯、一节固定节爬梯、一节过渡节爬梯组成。爬梯通道系统的固定节爬梯与-2层平台(19)固结,与-2层平台(19)同步提升、下降,在提升(下降)达一个标准节段高度时,在底部接长(拆除)一标准节段。如果提升的高度不到一个标准节段高度,则采用过渡爬梯节配合抱升箍的提升达到爬梯底部与地面接触,保证爬梯受力安全。在底部加长标准节方式与一般的爬梯顶部接长加高方式对比,底部加长标准节方式更方便、快速、无需起重设备配合、减少大量的高空作业隐患、节省施工成本。
如图1-11所示,一种三叶销铰式桥梁园柱墩爬模装置的施工方法实施步骤如下:
S1. 安装首节段墩柱的爬模装置
a. 把已拼装好的-2层平台(19)与抱升箍(30)整体吊入已安装好墩柱钢筋的桥墩柱桥位处;
b. 把爬梯固定节与-2层平台(19)联接、固定,在爬梯固定节上用爬梯标准节搭设余下的爬梯通道;
c. 把拼装好的-1层平台(13)置于-2层平台(19)上方,顶升千斤顶(17)上方与-1层平台(13)相联,千斤顶(17)收回到最低位;
d. 把拼装好的模板系统(1)置于抱升箍(30)上方,模板底部水平法兰与抱升箍(30)上端部的法兰用螺栓联成整体;
e. 安装0层平台(23)、立柱钢管(14)、滑行导向装置(16)。
S2. 浇筑首节墩柱混凝土
在首节段墩柱爬模装置安装完成后,调直模板、检查钢筋工程,在模板上方拉设间隔120度的三条定位缆绳,浇筑首节段墩柱混凝土。
S3. 安装标准节段墩柱的钢筋笼
在混凝土终凝、等强时适时安装标准节段的墩柱钢筋笼,钢筋笼上方拉设间隔120度的三条定位缆绳。
S4. 整个爬模系统的爬升
a. 新浇筑混凝土强度大于7.5Mpa,且时间不少于12小时,拆除模板(1)底部与抱升箍水平法兰联接的螺栓;
b. 使用模板顶部的拔/压通长销轴专用夹具设备(26)把通长销轴(10)上拔一个销节段,拆除通长销轴下方2个保护螺栓(11),实现模板脱模;
c. 使用液压千斤顶(17)把-1层平台(13)(带0层平台、模板系统)顶升一个行程;
d. 把中间支点转换下支座(29)安装于-1层平台(13)底部,拧紧预紧螺栓(25);
e. 顶升千斤顶(17)回油,-1层平台(13)等缓慢回落,中间支点转换上支座(22)落于下支座(29)处,完成受力支点的第一次转换;
f. 拆除底抱升箍(30)的3个锁紧螺栓(18),把塑料垫板(34)取出来,抱升箍(30)脱模;
g. 顶升千斤顶(17)继续回油,把-2层平台(19)、抱升箍(30)、爬梯通道系统(4)上提一个行程,拧紧抱升箍(30)的3个预紧螺栓(18),松开中间支点下支座的拧紧螺栓(25),完成一个标准爬升过程;
h. 重复c-g步骤,把整套体系爬升到相应预定的标高处,调直模板,把模板通长销轴下方2个保护螺栓(11)拧紧,用拔/压通长销轴专用夹具设备把通长销轴(10)压回一个销节段(原位),完成模板安装,等待浇筑桥墩立柱混凝土。
S5. 爬梯通道加长搭设
a. 整套系统每顶升达一个标准爬梯通道节段高度后,在爬梯通道下方加接一个标准爬梯节(4);
b. -2层平台(19)顶升高于地面10米后,于10米墩柱处安装一处附柱把爬梯通道与墩柱联接。
S6. 整套体系的拆除
a. 重复S2-S5步骤,完成一个根桥梁墩柱的施工;
b. 反向操作S4-S5的步骤,把整套体系降回落到地面,在地面进行分解拆除;
c. 通道系统如需留下施工盖梁用,可把0层平台(23)、-1层平台(13)、模板系统(1)原位拆除,保留爬梯通道系统(4)、-2层平台(19)、抱升箍(30)。
通过与现在通用的两叶栓结式园形墩柱模板使用实例(墩柱直径1.8m,墩柱高32米,分四节段施工)模拟对比,两叶栓结式模板结构约需要措施成本3.6万元,10天工期,而三叶销铰式模板结构约需要措施成本1.4万元,5天工期,同时三叶销铰式模板结构施工作业人员的劳动强度大幅降低、过程高空作业的安全隐患也大量减少。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,如四叶销铰式等,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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