一种大跨度梁柱式支架的施工方法与流程

本发明涉桥梁施工领域，具体涉及一种大跨度梁柱式支架的施工方法。

背景技术：

桥梁修建过程中，在修建桥墩后，需在两桥墩之间搭建连接两桥墩的支架(也称贝雷架)再对桥梁主体进行施工，桥梁主体施工完成后，再将支架进行拆卸。随着桥梁建筑的不断发展，现有技术中，对于大跨度的桥梁来说两个桥墩之间的间距通常在35米及以上，在修建过程中，需要克服较多的施工困难和高昂的造价费用；如为了保障两个桥墩之间的支架具有稳定的支撑力，需要在两桥墩之间至少建一个支撑平台，以对支架的中部起到支撑作用。但是在桥梁主体施工完毕后又需要将支撑平台整体拆除，如此不仅会延长整个工期，还会导致人力、物力、财力的浪费，尤其对于地质环境较复杂的地区(如地质较软时，支撑平台的承载力不易满足要求，地质较硬时施工难度较大且施工成本较高)。此外支架的搭设需要用到卸落设备，现有技术中，该设备在使用时需要分别对每个卸落设备连接管道和泵以对卸落设备内进行充砂或排砂，并配合千斤顶以实现卸落设备的高度调整，此外充砂完成后还需对充砂口进行密封。因此整个施工过程的施工工序较多耗时较长，成本较高。

技术实现要素：

本发明意在提供一种大跨度梁柱式支架的施工方法，以解决大跨度桥梁施工过程中的工序多耗时长，成本高的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种大跨度梁柱式支架的施工方法，包括以下步骤，

步骤1：支架组装，将两条呈“工”字形的横梁之间竖直等距焊接支柱以形成独立的支撑部，并在支柱与横梁之间焊接倾斜的加强筋，将多个支撑部的横梁进行首尾连接形成支撑架，相邻两横梁的凹槽中通过加强块连接；相邻两支撑架的端部通过可收折的连接件铰接而成；

步骤2：准备卸落设备，该卸落设备包括设有凹腔的圆柱筒和滑动配合在圆柱筒内的支撑台，圆柱筒的底壁内设有容纳填充物的容纳腔，该容纳腔与凹腔连通，圆柱筒上设有用于控制容纳腔和凹腔通断的控制件；

步骤3：立柱安装，在承台上预埋多组锁紧机构，各组锁紧机构的中心线在同一直线上，每组锁紧机构包括至少4根“l”型的螺栓，在钢管立柱的底部焊接法兰盘，并将各钢管立柱的法兰盘与各组预埋的螺栓螺纹连接；

步骤4：卸落设备安装，将步骤2中卸落设备倒置，并打开控制件使容纳腔中的填充物进入凹腔中，当填充物进入凹腔所需高度时，关闭控制件并将倒置的卸落设备正放，此时支撑台在填充物的支撑下使整个卸落设备的高度增加，将增高后的卸落设备逐一螺栓固定在步骤3中各个立柱上顶面；

步骤5：支架安装，将承重梁放置于步骤4中各卸落设备的支撑台上，并将步骤1中的支架吊装在两个桥墩之间的承重梁上。

本方案的原理及优点是：

1、增强了大跨度支架的挠曲强度，因此在施工时无需再在支架中部额外建设一座支撑平台。具体是本方案通过在各支撑部之间的连接处的凹槽中设置加强块，迫使左右两边相邻的横梁保持在同一直线上，极大程度上增大抗弯力度；其次通过设置多个平行的支撑架并通过在横向支撑部件与支柱之间设置倾斜的加强筋，以分散支架上的载荷和加强支架的承载能力和抗弯力度。从附图11中的测试图可知，支架最大竖向变形为4.71cm，小于2800/400＝7cm，满足要求。

2、减小了施工工序：

a)无需在支架中部建设临时支撑平台，该平台的建设包括承台/基桩施工、至少10根钢管支柱的安装搭建、钢管支柱之间的连接施工、卸落设备的安装；

b)由于无需搭建临时支撑平台，因此也省去了平台拆卸工序；

c)本方案中卸落设备自带填充物，仅需控制控制件的打开或关闭即可完成卸落设备的高度调整，即在安装之前，仅需打开控制件将容纳腔中的填充物倒入凹腔，便完成了卸落设备高度的增高，在后续拆除时也仅需打开控制件使凹腔中的填充物在其重力作用下自动回流入容纳腔中，便完成卸落设备的高度下降。与现有技术相比，本方案无需再使用额外的辅助设备，也无需再不断重复充砂与排砂的工作，仅需打开或关闭控制件并正、反放置卸落设备即可，操作简单迅速。

3、缩短了施工工期：每搭建并拆除一个支撑平台需要3名工人各1天的工期，按照一段6000m长的桥梁算，需要搭建并拆除170个左右的临时支撑平台，如此将耗费3名工人各170天的工期。同时需要完成对3000多个卸落设备的充砂排砂动作耗费1名工人20天左右的工期。因此采用本施工方法后，将累计节约1名工人18个月的工期。

4、节约了建筑成本：

a)采用本施工方法后，将无需搭建和拆除近两百个临时支撑平台(据施工方统计，每个支撑平台的建材费约32000元、设备费约4000元、人工费等约为9000元)，共计将节约成本约七百多万元。

b)此外本方案中采用预埋“l”型的螺栓替代现有技术中预埋钢筋和法兰盘的方式，每个立柱将节省钢筋和法兰盘耗材费300元左右，每个承台至少搭建10根立柱，因此6000米长的桥梁将节省60多万的耗材费。

5、加快了支架的安装和拆卸：当需要对支架拆卸运输时，拉动连接件的收折处，即可使两个支撑架相互靠拢收折，一方面节省了占地空间，另一方面无需人为拆除连接件与支撑架的紧固装置，大大缩短了拆装周期同时也节省了人力成本；当需要安装支架时，仅需将两支撑架向外拉伸即可，操作方便快速。

优选的，作为一种改进，步骤2中，控制件一端位于容纳腔内，另一端位于圆柱筒外，控制件与圆柱筒螺纹连接。通过上述设置，需要调整卸落设备高度时，仅需旋拧控制件即可快速打开或关闭容纳腔和凹腔的连通处。

优选的，作为一种改进，步骤2中，容纳腔与凹腔的连通处呈漏斗状的连通孔，控制件位于容纳腔的一端呈锥形，且锥度与连通孔相匹配。通过将连通孔设置成漏斗状，一方面既满足了控制件与连通孔的锥度配合达到良好的密封状态，另一方面，无论填充物从容纳腔流入凹腔还是从凹腔流入容纳腔都能起到一个导流的目的。

优选的，作为一种改进，步骤1中，所述连接件包括端部相互铰接的两个连接板。通过上述设置，当需要拆卸运输时，拉动两连接板的铰接处向上转动，即可使两个支撑架相互靠拢收折。当需要安装支架时，仅需将两支撑架向外拉伸或将两连接板的铰接处向下推动即可。

优选的，作为一种改进，在其中一个连接板的上侧设置有用于使两个连接板保持在同一平面的限位板。因此无需担心施力过猛或在其他外力作用下导致连接件不能保持在同一平面上而不稳定的情况。

优选的，作为一种改进，在步骤2中的圆柱筒底部焊接第一法兰盘，在步骤3中的钢管立柱上端焊接与第一法兰盘对应的第二法兰盘。通过上述设置，方便卸落设备与钢管立柱的安装与拆卸。

优选的，作为一种改进，加强块的两端分别与相邻两横梁螺纹连接，加强块的长度在5-10cm，加强块的厚度与凹槽深度一致。通过上述设置，加强块的两端分别位于左右两横梁的凹槽中，且加强块的上表面与两横梁凹槽的上顶面相抵，加强块的下表面与两横梁凹槽的下底面相抵，因此即使两横梁的连接处有向下变形的趋势，也会在加强块的作用下使左右两边的横梁保持在同一直线上。

优选的，作为一种改进，步骤3中，在各钢管立柱之间螺栓连接腰撑。以保证钢管立柱整个体系的稳定性。

优选的，作为一种改进，支撑台与圆柱筒上设有限位机构，限位机构包括支撑台的底部边缘向外沿伸形成的下凸缘，圆柱筒顶部向内沿伸形成与下凸缘相对应的上凸缘。通过上述设置，避免在过渡外力作用下导致两者脱离的问题。

优选的，作为一种改进，还包括步骤6：支架的拆除，先通过落架装置将支架进行连接固定，再打开卸落设备上的控制件，填充在凹腔中的填充物回流入容纳腔中，支撑台失去填充物的支撑后回落到圆柱筒底部，此时支架与卸落设备之间形成落架空间后，对钢管立柱、承重梁进行拆除，最后利用千斤顶缓慢将支架下放并转运至下一施工路段。

附图说明

图1为本发明实施例1的正视结构示意图。

图2为实施例1中支架的局部正视结构示意图。

图3为实施例1中支撑架的右视图(各支撑架展开时的状态图)。

图4为实施例1中支撑架的右视图(各支撑架收折后的状态图)。

图5为实施例1中卸落设备的纵剖图。

图6为图5中b处的放大示意图

图7为图2中a处的放大示意图(具体是相邻两个横梁的连接处)。

图8为图7的右视纵剖图。

图9为实施例2中卸落设备的正视图。

图10为实施例2中卸落设备的结构示意图。

图11为支架的受力测试图(用在发明内容效果部分)。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：支撑架1、横梁2、加强块3、加强筋4、支柱5、连接件6、左连接板7、右连接板8、限位板9、卸落设备10、圆柱筒11、支撑台12、控制件13、容纳腔14、凹腔15、连通孔16、定位臂17、驱动槽18、导向槽19、连接销20、承重梁21、立柱22、支架23。

实施例1

实施例基本如附图1-图8所示：一种大跨度梁柱式支架的施工方法，包括以下步骤，

步骤1：支架组装，如图2所示，将两条截面呈“工”字形的横梁2之间竖直焊接支柱5以形成独立的支撑部，并在支柱5与横梁2之间焊接倾斜向上和倾斜向下的两条加强筋4，相邻两立柱22之间的加强筋4形成平行四边形结构。将多个支撑部的横梁2进行首尾连接形成支撑架1。

各支撑部在组装时，如图7-图8所示，将左右相邻横梁2的端面相抵，并将宽度与横梁2凹槽宽度一致的加强块3安装于两横梁2的凹槽中，即加强块3的左端焊接在左横梁2的凹槽中，加强块3的右端螺纹连接在右横梁2的凹槽中，加强块3的长度在5-10cm为宜，加强块3的厚度与凹槽深度一致。最后在支撑架1的上下两侧分别再加装横梁2以进一步加固，加装的横梁2之间的连接处与相邻支撑部连接处的位置异面(非同一垂直面)。

如图3、图4所示，将三个支撑架1相互连接形成一组，一方面拓展支撑架1与其下方立柱22的接触面积，以增强支撑架1的稳定性；另一方面在吊装支撑架1时，连接方便起吊迅速。相邻两个支撑架1的端部通过连接件6连接，两两支撑架1之间的连接件6的安装位置异面(非同一水平面)，即左侧两个支撑架1之间的连接件6安装在两支撑架1端面的上侧，右侧两个支撑架1之间的连接件6安装在两支撑架1端面的下侧。连接件6包括端部相互铰接的左连接板7和右连接板8，左连接板7铰接在左侧支撑架1的端面上，右连接板8铰接在右侧支撑架1的端面上，且左连接板7右端的上顶面沿左连接板7的延长线上一体成型有限位板9，因此各支撑架展开时，在限位板9的作用下，使得左连接板7和右连接板8保持在同一直线上，以达到稳定支撑的目的。

步骤2：准备卸落设备10，如图5、图6所示，该卸落设备10包括设有凹腔15的圆柱筒11和滑动配合在圆柱筒11内的支撑台12，支撑台12与圆柱筒11上设有限位机构，以避免在外力作用下导致两者脱离的问题，具体是支撑台12的底部边缘一周向外沿伸形成下凸缘，圆柱筒11顶部向内沿伸形成与下凸缘相对应的上凸缘。

圆柱筒11的底壁内设有容纳填充物的容纳腔14，本实施例中填充物采用砂子。容纳腔14与凹腔15通过连通孔16连通，连通孔16呈漏斗状(即两端大中间小)，圆柱筒11上螺纹连接有用于控制容纳腔14和凹腔15连通或断开的控制件13。控制件13一端位于容纳腔14内，另一端位于圆柱筒11外，便于旋拧操作，控制件13位于容纳腔14的一端呈锥形，且其锥度与连通孔16相匹配。

步骤3：立柱22安装，在承台上预埋多组锁紧机构，各组锁紧机构的中心线在同一直线上，每组锁紧机构包括6根“l”型的螺栓，6根螺栓围成一个圆形，在钢管立柱22的底部和顶部分别焊接法兰盘，并将各钢管立柱22底部的法兰盘与各组预埋的螺栓螺纹连接；

将各钢管立柱22之间螺栓连接腰撑，腰撑包括上下两层槽钢剪刀撑，在桥墩一周螺栓连接抱箍，抱箍与钢管立柱22之间连接槽钢连接构件，以保证钢管立柱22整个体系的稳定性。

步骤4：卸落设备10安装，旋拧控制件13使容纳腔14和凹腔15连通，并将卸落设备10倒置，使容纳腔14中的砂子自动流入凹腔15中，当进入凹腔15中的砂子达到所需高度时，旋拧控制件13关闭连通孔16后将倒置的卸落设备10正放，此时支撑台12在砂子的支撑下使整个卸落设备10的高度增加，将增高后的卸落设备10逐一螺栓固定在步骤3中各个钢管立柱22上顶面；

步骤5：支架23安装，将至少3根工字钢采用电弧焊接形成承重梁21，将一根承重梁21横向放置于步骤4中各卸落设备10的支撑台12上并进行焊接固定，当相邻两桥墩的承重梁分别安装完成后，将步骤1中的支架23吊装在两侧承重梁21上，如此完成支架23的安装。

步骤6：支架23的拆卸，先通过落架装置(即穿心式千斤顶与螺纹吊杆的配合，为现有技术，此处不再赘述)将支架23进行连接固定，以起到对支架23的拉力作用避免支架23发生纵向位移。旋拧卸落设备10上的控制件13，使容纳腔和凹腔连通，此时填充在凹腔15中的填充物回流入容纳腔14中，支撑台12失去填充物的支撑后回落到圆柱筒11底部。连通此时支架23与卸落设备10之间形成足够空间后，对承重梁21、腰撑、钢管立柱22等进行拆除，最后利用千斤顶缓慢将支架23下放并转运至下一施工路段。

如此相比现有卸落设备10排砂技术，在排砂时无需再通过人工将长长的管道一端连接在位于高处的卸落设备上，另一端连接在安装在地面上的泵，并启动泵进行排砂，排砂完毕后还需要人工爬到高处对管道进行拆卸并对下一处待排砂的卸落设备10连接安装，一方面极大的简化了施工步骤，提高了施工效率，另一方面更为重要的是，极大程度上减轻了工人的劳动强度，仅需旋拧控制件13即可。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于，如附图9、图10所示，步骤2中，在圆柱筒11的外侧壁对应两侧分别安装有定位机构，该定位机构包括两个端部均铰接在圆柱筒11外侧壁的定位臂17，铰接点的安装位置高于容纳腔14中所有砂子进入凹腔15中时支撑台12底壁所处的高度，以避免砂子从导向槽19中溢出。

两个定位臂17沿圆柱筒11中心线对称设置，在支撑台的周面上开设一条水平的驱动槽18，在定位臂17上焊接有连接销20，该连接销20贯穿外圆柱筒侧壁伸入驱动槽18中并与驱动槽18滑动连接。驱动槽18的槽型成t形，连接销20自由端的形状为与驱动槽18的槽型相匹配的t形，以避免两者在滑动配合时出现分离的情况。由于支撑台横截面呈圆形，因此驱动槽两侧距驱动臂的距离大于驱动槽18中部距驱动臂的距离，因此连接销20采用伸缩结构，从而在定位臂17在摆动的过程中，连接销20有伸展的空间。

在圆柱筒11的侧壁上沿连接销20的运动轨迹开设有导向槽19，导向槽呈“八”字形，连接销20滑动在导向槽19中。

步骤5中，无需将承重梁与卸落设备10进行焊接，仅需将承重梁21横向放置于步骤4中各支撑台12上的两定位臂17中。

在实际操作时，由于定位臂17的端部铰接在圆柱筒11上，且支撑台12上的驱动槽18沿支撑台周壁水平设置，因此在实施步骤4中，支撑台12向上移动时将驱动两定位臂17的自由端向内收拢，从而形成一个对承重梁21进行定位的定位空间，在实施步骤5中，将承重梁放置在各支撑台12上的定位空间中，从而两定位臂17对承重梁进行定位，避免承重梁发生横向位移。当需要拆卸时，通过步骤6的操作即可自动完成承重梁21的拆卸工作，即支撑台12回落的过程中，连接销20逐步沿驱动槽18的两侧移动，从而驱动两定位臂17向外张开以脱离对承重梁21的定位。

通过实施本方案后，将无需再人工对几千个卸落设备10进行大量的焊接工作，再拆卸时也无需对其进行拆焊，因此一方面节省了大量人力物力财力，另一方面，由于焊接与拆焊过程中对零部件的损坏极大，因此本方案极大保护了施工设备，对建筑施工领域来说市场前景较大。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

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