预制防撞墙小箱梁边梁的防倾覆装置及方法与流程

1.本发明涉及一种预制拼装桥梁的施工装置及方法，尤其涉及一种预制防撞墙小箱梁边梁的防倾覆装置及方法。


背景技术：

2.随着我国城市化速度的加快和城市公路的不断建设，在未来一个时期，高架桥梁将持续增多。同时，作为高架桥梁的主要工艺发展方向，桥梁预制拼装施工技术已成为未来高架桥梁的发展趋势，上部结构中常采用工厂预制小箱梁，现场吊装架设，且小箱梁边梁顶部外侧带有预制防撞墙，防撞墙位于梁顶外侧，其重力作用对小箱梁产生偏压，导致小箱梁重心偏位，目前带有防撞墙的小箱梁边梁架设完成后，多采用在防撞墙下方支垫方木的形式进行支撑，方木下方支撑在盖梁挡块上，上方抵住箱梁翼板下缘，以支撑箱梁，平衡防撞墙重量。
3.现有技术的施工工艺中，方木支撑效果不佳，防撞墙重量较大，易对方木造成破坏，方木难以承受其偏压重量，导致箱梁倾覆；且根据不同形式盖梁挡块的位置来看，挡块位置竖直投影方向常位于箱梁外侧翼板根部，而防撞墙位于箱梁外侧翼板边部，方木支撑位置与防撞墙重心位置难以重合，偏差较大，无法起到有效的平衡其偏压作用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种预制防撞墙小箱梁边梁的防倾覆装置及方法，能在不影响箱梁和盖梁结构性能和后续施工作业的基础上，在箱梁边梁与盖梁梁顶之间形成刚性拉结，有效防止箱梁由于防撞墙偏压重量而倾覆。
5.本发明是这样实现的：
6.一种预制防撞墙小箱梁边梁的防倾覆装置，包括拉耳、吊环、连接板和拉杆；拉耳预埋安装在盖梁上，拉耳的上端在盖梁上方形成环状结构，使吊环的下端通过该环状结构与拉耳连接，吊环的上端与连接板固定连接；拉杆的下端与连接板固定连接，拉杆的上端与箱梁可调节式连接，使防倾覆装置刚性拉结在盖梁与箱梁之间。
7.所述的拉耳包括预埋件和锚板；预埋件弯曲呈倒u形结构并预埋在盖梁的梁顶内，预埋件的弯曲部延伸至盖梁的梁顶上方并形成环状拉结结构，预埋件的弯曲部与吊环连接；预埋件的开口部延伸至盖梁的梁顶下方并通过锚板固定。
8.所述的预埋件由若干束钢绞线束构成；若干束钢绞线束的弯曲部上套设有封套管，封套管位于盖梁的梁顶上方；若干束钢绞线束的开口部上套设有套锚，套锚位于盖梁的梁顶下方。
9.所述的吊环呈u形结构，使吊环的下端弯曲部能与预埋件的弯曲部穿插套接，吊环的上端能与连接板固定连接。
10.所述的连接板上设有加强板，连接板和加强板上形成有若干个连接孔，吊环的上端及拉杆的下端分别通过若干个连接孔固定在连接板和加强板上。
11.所述的拉杆的顶部设有垫板，拉杆的上端向上贯穿箱梁并通过垫板经锁紧件固定在箱梁的顶面上。
12.一种预制防撞墙小箱梁边梁的防倾覆方法，包括以下步骤：
13.步骤1：在盖梁加工时，将拉耳预埋在盖梁内，使拉耳的上端在盖梁的梁顶上方形成环状结构；
14.步骤2：架设盖梁，并在盖梁上设置临时支座，将箱梁通过临时支座吊装在盖梁上，且起吊箱梁的吊钩未放松；
15.步骤3：将吊环的下端弯曲部贯穿连接拉耳的环状结构，吊环的上端固定在连接板上；
16.步骤4：将拉杆的下端贯穿固定在连接板上，拉杆的上端能通过箱梁上的预留孔向上贯穿箱梁；
17.步骤5：拉杆的上端锁紧在箱梁上，并使吊环的下端弯曲部与拉耳的环状结构之间拉紧贴合，连接板处于水平状态，在盖梁与箱梁之间形成有效拉结。
18.所述的拉耳包括预埋件和锚板，拉耳在盖梁内的预埋方法是：
19.步骤1.1：将盖梁梁顶处的横向钢筋穿过预埋件与锚板之间的空间；
20.步骤1.2：将预埋件的竖直段绑扎固定在与其交叉的盖梁的钢筋上；
21.步骤1.3：在拉耳与盖梁之间设置门型筋，将门型筋的竖向筋与盖梁的纵向钢筋焊接固定，门型筋的横向筋贯穿拉耳的环状结构，门型筋支撑在贯穿拉耳的环状结构与盖梁之间；
22.步骤1.4：混凝土浇筑盖梁，待盖梁的混凝土达到设计强度后，割除门型筋；
23.步骤1.5：在拉耳的环状结构上套装封套管，在拉耳下端套装套锚，使拉耳固定预埋在盖梁的梁顶上。
24.在所述的盖梁上放置若干个临时支座，若干个临时支座分别沿盖梁横断面方向间隔放置，且位于箱梁的内侧翼板正下方，若干个临时支座的高度相同且底面处于水平状态。
25.所述的预留孔位于箱梁的内侧翼板上，预留孔内预埋套管。
26.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
27.1、本发明采用在箱梁内侧翼板与盖梁之间刚性拉结的方式来平衡箱梁外侧翼板上防撞墙的偏压重量，在盖梁上预埋拉耳，通过设置吊环及拉杆，使盖梁与箱梁内侧翼板之间形成有效拉结作用，抵抗外侧偏压重量，大大提高了施工质量，有效消除了箱梁倾覆的安全隐患，避免安全事故发生，节约施工成本。
28.2、本发明根据三维模拟设计吊环、拉耳、拉杆的布置位置和数量，以满足防倾覆拉结要求，施工便捷且成本较低，防倾覆装置易于取材和制作，拆装方便，将对箱梁和盖梁自身结构的影响降至最低，便于后续的施工作业。
29.3、本发明具有良好的通用性，适用于带防撞墙的偏压箱梁的吊装施工，可在公路、桥梁等建筑工程中广泛推广应用。
附图说明
30.图1是本发明预制防撞墙小箱梁边梁的防倾覆装置的立体图；
31.图2是本发明预制防撞墙小箱梁边梁的防倾覆方法的安装示意图；
32.图3是本发明预制防撞墙小箱梁边梁的防倾覆装置中拉耳的主视图；
33.图4是本发明预制防撞墙小箱梁边梁的防倾覆装置中连接板的主视图；
34.图5是本发明预制防撞墙小箱梁边梁的防倾覆装置中连接板的俯视图；
35.图6是本发明预制防撞墙小箱梁边梁的防倾覆装置中吊环的主视图。
36.图中，1拉耳，11预埋件，12封套管，13锚板，14套锚，2吊环，3连接板，31加强板，32连接孔，4拉杆，41垫板，42锁紧件，5盖梁，6箱梁。
具体实施方式
37.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
38.请参见附图1和附图2，一种预制防撞墙小箱梁边梁的防倾覆装置，包括拉耳1、吊环2、连接板3和拉杆4；拉耳1预埋安装在盖梁5上，拉耳1的上端在盖梁5上方形成环状结构，使吊环2的下端通过该环状结构与拉耳1连接，吊环2的上端与连接板3固定连接；拉杆4的下端与连接板3固定连接，拉杆4的上端与箱梁6可调节式连接，使防倾覆装置刚性拉结在盖梁5与箱梁6之间。拉杆4可采用螺杆，通过螺纹的旋进和旋出实现与箱梁6之间的调节，以满足拉杆4、吊环2、拉耳1在盖梁5与箱梁6之间的刚性拉结支撑，通过在箱梁6内侧的拉结抵抗箱梁6外侧防撞墙的偏压重量，以达到防止箱梁6倾覆的目的。
39.请参见附图1和附图3，所述的拉耳1包括预埋件11和锚板13；预埋件11弯曲呈倒u形结构并预埋在盖梁5的梁顶内，预埋件11的弯曲部延伸至盖梁5的梁顶上方并形成环状拉结结构，预埋件11的弯曲部与吊环2连接；预埋件11的开口部延伸至盖梁5的梁顶下方并通过锚板13固定。倒u形结构的弯曲部能保证吊环2与拉耳1轴线的同轴性，确保拉结时的受力轴向度，以保证整个防倾覆装置的安全性和可靠性。
40.所述的预埋件11由若干束钢绞线束构成；若干束钢绞线束的弯曲部上套设有封套管12，封套管12位于盖梁5的梁顶上方；若干束钢绞线束的开口部上套设有套锚14，套锚14位于盖梁5的梁顶下方。通过钢绞线在盖梁5的吊点即预埋件11的埋设处提供反拉力，以保证拉结可靠性。
41.请参见附图6，所述的吊环2呈u形结构，使吊环2的下端弯曲部能与预埋件11的弯曲部穿插套接，吊环2的上端能与连接板3固定连接。吊环2的弯曲部和预埋件11的弯曲部在拉结时能保证圆弧顶点位置的抵靠拉紧，从而保证拉耳1和吊环2的同轴性。
42.请参见附图4和附图5，所述的连接板3上设有加强板31，连接板3和加强板31上形成有若干个连接孔32，吊环2的上端及拉杆4的下端分别通过若干个连接孔32固定在连接板3和加强板31上。通过加强板31能提高连接板3的结构强度，确保吊环2和拉杆4的可靠安装和连接板3的稳定受力。
43.所述的拉杆4的顶部设有垫板41，拉杆4的上端向上贯穿箱梁6并通过垫板41经锁紧件42固定在箱梁6的顶面上。通过垫板41和螺母即锁紧件42的旋动锁紧，确保拉杆4与箱梁6之间的可靠连接，并在盖梁5与箱梁6之间形成拉结。
44.请参见附图1至附图6，一种预制防撞墙小箱梁边梁的防倾覆方法，包括以下步骤：
45.步骤1：在盖梁5加工时，将拉耳1预埋在盖梁5内，使拉耳1的上端在盖梁5的梁顶上方形成环状结构。
46.所述的拉耳1在盖梁5内的预埋方法是：
47.步骤1.1：将盖梁5梁顶处的横向钢筋穿过预埋件11与锚板13之间的空间，确保预埋件11与钢梁5内部的钢筋之间的拉结可靠性。
48.步骤1.2：将预埋件11的竖直段绑扎固定在与其交叉的盖梁5的钢筋上，确保预埋件11与钢梁5内部的钢筋之间的拉结可靠性。
49.步骤1.3：在拉耳1与盖梁5之间设置门型筋，将门型筋的竖向筋与盖梁5的纵向钢筋焊接固定，门型筋的横向筋贯穿拉耳1的环状结构，门型筋支撑在贯穿拉耳1的环状结构与盖梁5之间，可对拉耳1起到支撑作用，保证拉耳1的预埋稳定性。
50.步骤1.4：混凝土浇筑盖梁5，待盖梁5的混凝土达到设计强度后，割除门型筋。盖梁5的浇筑流程包括绑扎盖梁5的所有钢筋、安装波纹管等内部构件、支设盖梁模板、浇筑混凝土、混凝土振捣等，可采用现有混凝土浇筑工艺，此处不再赘述。
51.步骤1.5：在拉耳1的环状结构上套装封套管12，在拉耳1下端套装套锚14，使拉耳1固定预埋在盖梁5的梁顶上。
52.步骤2：架设盖梁5，并在盖梁5上设置临时支座7，将箱梁6通过临时支座7吊装在盖梁5上，且起吊箱梁6的吊钩未放松。
53.在所述的盖梁5上放置若干个临时支座7，若干个临时支座7分别沿盖梁5横断面方向间隔放置，且位于箱梁6的内侧翼板正下方，用以临时支承箱梁6。若干个临时支座7的高度相同且底面处于水平状态，确保箱梁6的架设平稳。
54.箱梁6起吊过程中，调节临时支座7位置及高度，过程中测量平面位置及高程，确认无误后落梁至临时支座7的顶面上。
55.步骤3：将吊环2的下端弯曲部贯穿连接拉耳1的环状结构，吊环2的上端固定在连接板3和加强板31上。
56.步骤4：将拉杆4的下端贯穿固定在连接板3上，拉杆4的上端能通过箱梁6上的预留孔向上贯穿箱梁6。
57.所述的预留孔位于箱梁6的内侧翼板上，预留孔内预埋套管。预留孔可在箱梁6加工时预留设置，也可在施工现场采用穿孔机打孔设置。套管可采用pvc塑料管。
58.步骤6：拉杆4的上端通过锁紧件42锁紧在箱梁6上，并使吊环2的下端弯曲部与拉耳1的环状结构之间拉紧贴合，连接板3处于水平状态，在盖梁5与箱梁6之间形成有效拉结。整个防倾覆装置呈现拉紧状态，防止拉结松动，确保箱梁6的稳定不倾覆。
59.实施例1，本实施例应用于某公路项目中：
60.在本实施例中，预埋件11采用1*7标准型15.2mm预应力钢绞线，预埋深度的规范要求为大于50d。预埋件11上端露出盖梁5的环状结构套装d20*2.2mm镀锌管作为封套管12，环状结构的弯曲部分半径为75mm。预埋件11下端露出盖梁5的部分采用10*80*260mm的钢板作为锚板13，并用套锚14固定。
61.吊环2采用φ30mm的圆钢弯折呈u形结构，u形结构的竖直段长度为200mm，弯曲部半径为50mm，开口宽度为100mm；在吊环2的顶部开口两端开丝，开丝长度为80mm，用于通过螺母将其连接在连接板3上。
62.连接板3采用280mm长的i14工字钢，工字钢的腹板一侧焊接15*90*250mm的钢板作为加强板31，工字钢的腹板和加强板31上沿长度方向对称开设三个连接孔32。
63.拉杆4采用φ25mm材质为psb785的精轧螺纹钢，拉杆4的长度根据实际拉结长度调
整，垫板41采用钢板，锁紧件42采用与拉杆4相匹配的螺母。
64.在本实施例中，利用三维建模和模拟，对碰撞、受力等进行计算验证，以保证防倾覆装置的安全性和施工的经济性。箱梁6的长度为36m，为防止倾覆，需要提供的拉力为f＝426.2*2032/1559＝555.5kn。每片箱梁6的大里程端和小里程端处，在盖梁5上各设置一个拉结点用于安装防倾覆装置的拉耳1，则每个拉结点处提供的反力为f/2＝277.8kn。
65.相应的，在箱梁6的大里程端和小里程端也相应设置一个反拉吊点用于安装防倾覆装置的拉杆4，反拉吊点的纵向位置以箱梁6的分孔线向两侧偏移780mm。
66.在最不利工况下，钢绞线抗拉强度按照单根280kn计算，单束钢绞线束由n根钢绞线组成，顶部露出盖梁5混凝土面形成吊耳。280kn＝n*260kn，n等于1.1，因此每束钢绞线束选取2根1
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7标准型15.2mm钢绞线组成，可提供520kn的反力。预埋件11的锚固长度取50d＝50*15.2＝760mm，现场按照800mm设置，端头设置锚板13并用挤压套锚14固定。
67.连接板3的长度方向截面积a1＝20.5*(280-34*2-35)-15*15*2＝3138mm2，受到剪力为τ1＝f/a1＝277800/3138＝89mpa《115mpa，满足要求。
68.连接板3的宽度方向截面积a2＝2150-5.5*35 15*(90-35)＝2782mm2，受到剪力为τ2＝f/a2＝277800/2782＝100mpa《115mpa，满足要求。
69.拉杆4的横截面积a3＝3.14*12.5*12.5＝490mm 2
，受到剪力为σ2＝f/a3＝277800/490＝567mpa《785mpa，满足要求。
70.吊环2的横截面积a4＝3.14*15*15＝706.5mm 2
，受到剪力为τ3＝0.8*51.6*706.5＝291.6kn》277.8kn，满足要求。
71.单片盖梁5共设置2个防倾覆装置，总共可提供拉力556kn，可满足施工要求，保证盖梁5和箱梁6的稳定。
72.盖梁5和箱梁6在工厂预制成品，再运输至现场进行组拼。
73.步骤1：在盖梁5加工时，采用2根钢绞线拧成钢绞线束，再制成倒u形结构的预埋件11，预埋件11预埋在盖梁5内，盖梁5梁顶处的横向钢筋穿过预埋件11与锚板13之间，预埋件11的竖直段与盖梁5内的其他钢筋绑扎固定。拉耳1与盖梁5之间设置门型筋支撑拉耳1，盖梁5的混凝土达到设计强度后割除门型筋，预埋件11顶部套装封套管12，底部通过锚板13和套锚14固定在盖梁5上。
74.步骤2：架设盖梁5，并在盖梁5大小里程端各设置2个临时支座7，每端的两个临时支座7分别沿盖梁5横断面方向左右间隔放置，两个临时支座7的高度相同且底面处于水平状态。将箱梁6通过临时支座7吊装在盖梁5上，且起吊箱梁6的吊钩未放松。
75.步骤3：将吊环2的下端弯曲部向上贯穿连接拉耳1的环状结构，吊环2的上端通过开丝和螺母固定在加强板31上。
76.步骤4：将拉杆4的下端向下贯穿固定在连接板3上并通过螺母固定，拉杆4的上端能通过箱梁6上的预留孔向上贯穿箱梁6的内侧翼板。
77.步骤5：拉杆4的上端通过锁紧件42锁紧在箱梁6上，并使吊环2的下端弯曲部与拉耳1的环状结构之间拉紧贴合，连接板3处于水平状态，在盖梁5与箱梁6之间形成有效拉结。
78.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。