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一种大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构及其施工方法

阅读:942发布:2021-11-09

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1.一种大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构,包括下部预制框架(9)和上部架空梁(8),其特征在于:还包括设置在两者之间的滑动支撑装置,
所述上部架空梁(8)的下方、下部预制框架(9)的顶部预埋有沿顶进方向直线设置的轨道(10),所述轨道(10)为相对下部预制框架(9)的上表面内凹的槽型轨道,所述滑动支撑装置包括底部平设置的实心不锈的滑动体(4)、中部的高度可调双层柱、顶部水平设置的连接钢板(3)和球形滚珠组(5),所述高度可调双层柱的底端固定连接在滑动块体(4)的顶部正中,所述高度可调双层柱的顶端固定连接在连接钢板(3)的底部正中,
所述滑动块体位于轨道(10)的正上方居中设置,所述滑动块体(4)为实心长方块体,滑动块体的宽度大于轨道(10)的宽度,滑动块体的底部表面设有与球形滚珠组(5)一一对应的一组弧形凹槽, 所述弧形凹槽为球冠面,球冠面所在球面的直径与单个球形滚珠的直径相同,
所述球形滚珠组(5)的下半部内置于下方轨道(10)中,上半部通过与滑动块体的弧形凹槽(41)的弧面全接触扣盖固定,所述滑动块体(4)的下侧表面与下部预制框架(9)的上侧表面设有预留间隙,球形滚珠组中球形滚珠的直径小于滑动块体(4)的高度与轨道(10)的深度之和,
所述上部架空梁(8)落置在连接钢板(3)的上侧表面并与连接钢板(3)固定连接。
2.根据权利要求1所述的大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构,其特征在于:所述轨道(10)为钢材制成,轨道(10)与上部架空梁(8)空间平行或者空间相交。
3.根据权利要求1所述的大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构,其特征在于:所述高度可调双层柱为嵌套的双层钢套管,包括内层圆管(1)和外层圆管(2),所述外层圆管(2)的底部固定连接在滑动块体(4)的顶部正中,所述外层圆管(2)的顶部水平开有一道沿管壁径向均布的外管螺栓孔(21),所述内层圆管(1)上水平开有沿管壁径向均布的内管螺栓孔(11),所述内管螺栓孔(11)沿内层圆管的高度方向间隔设有至少两道,每道内管螺栓孔(11)的个数与外管螺栓孔(21)个数均相同,所述外管螺栓孔(21)与其中一道内管螺栓孔(11)对齐并通过与外管螺栓孔的个数相同的套管螺栓(6)贯穿锚固。
4.根据权利要求1所述的大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构,其特征在于:所述连接钢板(3)的宽度与上部架空梁(8)的宽度相同,所述连接钢板(3)的四处开有连接钢板螺栓孔(31),所述上部架空梁(8)的底部开有架空梁螺栓孔(81),所述连接钢板(3)与上部架空梁(8)通过贯穿钢板螺栓孔(31)和架空梁螺栓孔(81)的连接螺栓(7)锚固。
5.根据权利要求1所述的大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构,其特征在于:所述球形滚珠组(5)包括六个实心不锈钢的球形滚珠,沿顶进方向设置两列,垂直顶进方向设置三行,所述轨道的宽度为2.5倍相邻两个球形滚珠的中心间距。
6.根据权利要求1所述的大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构,其特征在于:所述轨道(10)上侧表面和弧形凹槽(41)的下侧表面均涂抹有润滑油
7.根据权利要求1-6任意一项所述的大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构,其特征在于:所述预留间隙内垫有两道垫板(12),所述垫板(12)垂直顶进方向、分设在球形滚珠组(5)的两侧,每道垫板(12)的两端均横跨搭在轨道(10)两侧。
8.根据权利要求7所述的大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构,其特征在于:所述垫板(12)为钢板或木板,与球形滚珠组(5)无连接,垫板的厚度不小于预留间隙的高度。
9.一种根据权利要求1-8任意一项所述的大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构的施工方法,其特征在于,施工步骤如下:
步骤一,根据数值模拟以及结构受分析,分析下部预制框架(9)顶进过程中下部预制框架(9)和上部架空梁(8)结构体系的稳定性,确定在顶进路线上需要布置临时支撑的部位;
步骤二,在确定临时支撑部位相应的上部架空梁(8)的底部预留架空梁螺栓孔(81);
步骤三,根据临时支撑部位确定在下部预制框架(9)上预埋的轨道(10)位置以及个数,轨道方向与顶进方向一致;
步骤四,当下部预制框架(9)顶进到临时支撑部位时,组装滑动支撑装置:
将高度可调双层柱的底部与滑动块体(4)焊接,将高度可调双层柱的顶部与连接钢板(3)焊接,在轨道(10)内放入球形滚珠组(5),滑动块体(4)的弧形凹槽对准扣在球形滚珠组(5)上,调节高度可调双层柱的高度以适应上部架空梁(8)与下部预制框架(9)之间的距离,然后将连接钢板(3)与上部架空梁(8)通过连接螺栓(7)固定连接;
步骤五,继续顶进下部预制框架,通过球形滚珠组在轨道中的滚动,实时监测滑动块体与轨道的偏差并进行纠偏;
步骤六,下部预制框架顶进到位时,可依次拆除上部架空梁(8)和滑动支撑装置,对轨道回填混凝土,然后下部预制框架上侧回填道砟或土方,恢复被穿线路。
10.根据权利要求9所述的大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构的施工方法,其特征在于:
当架空梁上部发生外荷载变化时:车辆通行、突发状况停止施工或者框架顶进到位,在下部预制框架(9)与滑动块体(4)的预留间隙插入增加接触面积减少应力集中的垫板(12),暂停下部预制框架的顶进。

说明书全文

一种大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构及其施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种滑动支撑结构,特别是一种用于大跨度下框架顶进的滑动支撑结构及其施工方法。

背景技术

[0002] 随着城市建设快速发展及交通系统的不断优化,城市新建或翻修道路与路或道路与道路间相交的频率增大,二者从以前采用的平交逐渐改为立交,即先在被穿线路两侧施工人工挖孔桩作为支墩,对被穿线路采用常用的D型便梁或纵横抬梁进行加固,然后在其一侧开挖基坑、预制框架,沿施工道路轴线顶进框架桥,顶进过程中需适时破除顶进线路上的人工挖孔桩,最后拆除加固梁、框架顶部回填、恢复铁路线路。
[0003] 框架顶进过程中,一般会在框架顶部与架空梁间设置滑道或滑动小车,以减少顶进摩阻;同时,也会设置短撑分担外部车辆通行时向下传递的荷载,避免破除人工挖孔桩时整体受力体系因竖向支点减少导致加固梁竖向应力变形过大,对被穿线路产生影响。但是通常采用的滑道或滑动小车在顶进过程中易因未及时纠偏而易产生卡死现象,使被穿线路产生一定程度的变形,对线路上部车辆运行造成较大影响,同时过多的设置短撑也会增加施工工作量。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构及其施工方法,要解决框架顶部与上部架空梁间的滑动小车在顶进过程中因未及时纠偏而产生卡死的现象,使被穿线路变形的技术问题;并解决框架顶部与架空梁间因另设短撑造成工作量增加的技术问题。
[0005] 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构,包括下部预制框架和上部架空梁,还包括设置在两者之间的滑动支撑装置,
所述上部架空梁的下方、下部预制框架的顶部预埋有沿顶进方向直线设置的轨道,所述轨道为相对下部预制框架的上表面内凹的槽型轨道,
所述滑动支撑装置包括平设置的实心不锈的滑动体中部的高度可调双层柱、顶部水平设置的连接钢板和球形滚珠组,所述高度可调双层柱的底端固定连接在滑动块体的顶部正中,所述高度可调双层柱的顶端固定连接在连接钢板的底部正中,
所述滑动块体位于轨道的正上方居中设置,所述滑动块体为实心长方块体,滑动块体的宽度大于轨道的宽度,滑动块体的底部表面设有与球形滚珠组一一对应的一组弧形凹槽, 所述弧形凹槽为球冠面,球冠面所在球面的直径与单个球形滚珠的直径相同,所述球形滚珠组的下半部内置于下方轨道中,上半部通过与滑动块体的弧形凹槽的弧面全接触扣盖固定,所述滑动块体的下侧表面与下部预制框架的上侧表面设有预留间隙,球形滚珠组中球形滚珠的直径小于滑动块体的高度与轨道的深度之和,
所述上部架空梁落置在连接钢板的上侧表面并与连接钢板固定连接。
[0006] 所述轨道为钢材制成,轨道与上部架空梁空间平行或者空间相交。
[0007] 所述高度可调双层柱为嵌套的双层钢套管,包括内层圆管和外层圆管,所述外层圆管的底部固定连接在滑动块体的顶部正中,所述外层圆管的顶部水平开有一道沿管壁径向均布的外管螺栓孔,所述内层圆管上水平开有沿管壁径向均布的内管螺栓孔,所述内管螺栓孔沿内层圆管的高度方向间隔设有至少两道,每道内管螺栓孔的个数与外管螺栓孔个数均相同,所述外管螺栓孔与其中一道内管螺栓孔对齐并通过与外管螺栓孔的个数相同的套管螺栓贯穿锚固。
[0008] 所述连接钢板的宽度与上部架空梁的宽度相同,所述连接钢板的四处开有连接钢板螺栓孔,所述上部架空梁的底部开有架空梁螺栓孔,所述连接钢板与上部架空梁通过贯穿钢板螺栓孔和架空梁螺栓孔的连接螺栓锚固。
[0009] 所述球形滚珠组包括六个实心不锈钢的球形滚珠,沿顶进方向设置两列,垂直顶进方向设置三行,所述轨道的宽度为2.5倍相邻两个球形滚珠的中心间距。
[0010] 所述轨道上侧表面和弧形凹槽的下侧表面均涂抹有润滑油
[0011] 所述预留间隙内垫有两道垫板,所述垫板垂直顶进方向、分设在球形滚珠组的两侧,每道垫板的两端均横跨搭在轨道两侧。
[0012] 所述垫板为钢板或木板,与球形滚珠组无连接,垫板的厚度不小于预留间隙的高度一种大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构的施工方法,施工步骤如下:
步骤一,根据数值模拟以及结构受力分析,分析下部预制框架顶进过程中下部预制框架和上部架空梁结构体系的稳定性,确定在顶进路线上需要布置临时支撑的部位;
步骤二,在确定临时支撑部位相应的上部架空梁的底部预留架空梁螺栓孔;
步骤三,根据临时支撑部位确定在下部预制框架上预埋的轨道位置以及个数,轨道方向与顶进方向一致;
步骤四,当下部预制框架顶进到临时支撑部位时,组装滑动支撑装置:
将高度可调双层柱的底部与滑动块体焊接,将高度可调双层柱的顶部与连接钢板焊接,在轨道内放入球形滚珠组,滑动块体的弧形凹槽对准扣在球形滚珠组上,调节高度可调双层柱的高度以适应上部架空梁与下部预制框架之间的距离,然后将连接钢板与上部架空梁通过连接螺栓固定连接;
步骤五,继续顶进下部预制框架,通过球形滚珠组在轨道中的滚动,实时监测滑动块体与轨道的偏差并进行纠偏;
步骤六,下部预制框架顶进到位时,可依次拆除上部架空梁和滑动支撑装置,对轨道回填混凝土,然后下部预制框架上侧回填道砟或土方,恢复被穿线路。
[0013] 当架空梁上部发生外荷载变化时:车辆通行、突发状况停止施工或者框架顶进到位,在下部预制框架与滑动块体的预留间隙插入增加接触面积减少应力集中的垫板,暂停下部预制框架的顶进。
[0014] 与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果:本发明提出了一种可同时减小顶进摩擦力和分担外部车辆通行等外部荷载的大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构。结构设置在上部架空梁和下部框架之间,具有一个滑动支撑装置,该装置结合了滑动小车和短撑的优点,下部框架顶部预设滑槽,滑动支撑装置底部的滑动块体配合球形滚珠在滑槽上部行走,在框架顶进过程中,可显著减少顶进摩阻力。
滑动块体上固定高度可调节的双柱,双柱为圆管制成与上部架空梁连接,可抽拉随时调整高度适应不同框架与架空梁间间距的情况,同时被穿线路通行时在滑动块体与框架间垫入垫板,亦可充当短撑使用,分担向框架传递的外部竖向荷载。该装置造型简单、施工便捷,可节省施工成本与工期,具有明显的优势。
[0015] 本发明也可应用于其他类似的下穿顶进工程中。附图说明
[0016] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0017] 图1是本发明临时滑动支撑结构行进过程中的立体结构示意图。
[0018] 图2是图1沿框架顶进方向纵剖面图。
[0019] 图3是图1垂直框架顶进方向的横剖面图。
[0020] 图4是图2和图8中A-A剖面滑动块体的结构图。
[0021] 图5是图3和图9中B-B剖面高度可调双层柱的结构图。
[0022] 图6是内层圆管的侧立面图。
[0023] 图7是本发明临时滑动支撑结构暂停行进的立体结构示意图。
[0024] 图8是图7沿框架顶进方向纵剖面图。
[0025] 图9是图7垂直框架顶进方向的横剖面图。
[0026] 附图标记:1-内层圆管、11-内管螺栓孔2-外层圆管、21-外管螺栓孔、3-连接钢板、31-连接钢板孔、4-滑动块体、41-弧形凹槽、5-球形滚珠组、6-套管螺栓、7-连接螺栓、8-上部架空梁、81-架空梁螺栓孔、9-下部预制框架、10-轨道、12-垫板、13-预留间隙。

具体实施方式

[0027] 实施例参见图1-6所示,一种大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构,包括下部预制框架9和上部架空梁8,还包括设置在两者之间的滑动支撑装置。
[0028] 所述上部架空梁8的下方、下部预制框架9的顶部预埋有沿顶进方向直线设置的轨道10,所述轨道10为相对下部预制框架9的上表面内凹的槽型轨道。
[0029] 所述滑动支撑装置包括底部水平设置的实心不锈钢的滑动块体4、中部的高度可调双层柱、顶部水平设置的连接钢板3和球形滚珠组5,所述高度可调双层柱的底端固定连接在滑动块体4的顶部正中,所述高度可调双层柱的顶端固定连接在连接钢板3的底部正中。
[0030] 所述滑动块体位于轨道10的正上方居中设置,所述滑动块体4为实心长方块体,滑动块体的宽度大于轨道10的宽度,滑动块体的底部表面设有与球形滚珠组5一一对应的一组弧形凹槽,所述弧形凹槽为球冠面,球冠面所在球面的直径与单个球形滚珠的直径相同。
[0031] 所述球形滚珠组5的下半部内置于下方轨道10中,上半部通过与滑动块体的弧形凹槽41的弧面全接触扣盖固定,所述滑动块体4的下侧表面与下部预制框架9的上侧表面设有预留间隙,球形滚珠组中球形滚珠的直径小于滑动块体4的高度与轨道10的深度之和。
[0032] 所述上部架空梁8落置在连接钢板3的上侧表面并与连接钢板3固定连接。
[0033] 所述轨道10为钢材制成,轨道10与上部架空梁8空间平行或者空间相交。
[0034] 所述高度可调双层柱为嵌套的双层钢套管,包括内层圆管1和外层圆管2,所述外层圆管2的底部固定连接在滑动块体4的顶部正中,所述外层圆管2的顶部水平开有一道沿管壁径向均布的外管螺栓孔21,所述内层圆管1上水平开有沿管壁径向均布的内管螺栓孔11,所述内管螺栓孔11沿内层圆管的高度方向间隔设有至少两道,每道内管螺栓孔11的个数与外管螺栓孔21个数均相同,所述外管螺栓孔21与其中一道内管螺栓孔11对齐并通过与外管螺栓孔的个数相同的套管螺栓6贯穿锚固。
[0035] 本实施例中,外管螺栓孔21共设置一道四个,内管螺栓孔11共设置五道,每道也是四个。
[0036] 所述连接钢板3的宽度与上部架空梁8的宽度相同,所述连接钢板3的四角处开有连接钢板螺栓孔31,所述上部架空梁8的底部开有架空梁螺栓孔81,所述连接钢板3与上部架空梁8通过贯穿钢板螺栓孔31和架空梁螺栓孔81的连接螺栓7锚固。
[0037] 所述球形滚珠组5包括六个实心不锈钢的球形滚珠,沿顶进方向设置两列,垂直顶进方向设置三行,所述轨道的宽度为2.5倍相邻两个球形滚珠的中心间距。球形滚珠滑动方向为万向,可明显降低框架顶进过程中由于偏差导致滑动装置滚动时卡死概率,并便于纠偏。
[0038] 所述轨道10上侧表面和弧形凹槽41的下侧表面均涂抹有润滑油,减小与滑动装置之间的摩擦。
[0039] 这种所述的大跨度下框架顶进的临时滑动支撑结构的施工方法,施工步骤如下:步骤一,根据数值模拟以及结构受力分析,分析下部预制框架9顶进过程中下部预制框架9和上部架空梁8结构体系的稳定性,确定在顶进路线上需要布置临时支撑的部位。
[0040] 步骤二,在确定临时支撑部位相应的上部架空梁8的底部预留架空梁螺栓孔81。
[0041] 步骤三,根据临时支撑部位确定在下部预制框架9上预埋的轨道10位置以及个数,轨道方向与顶进方向一致。
[0042] 步骤四,当下部预制框架9顶进到临时支撑部位时,组装滑动支撑装置。
[0043] 将高度可调双层柱的底部与滑动块体4焊接,将高度可调双层柱的顶部与连接钢板3焊接,在轨道10内放入球形滚珠组5,滑动块体4的弧形凹槽对准扣在球形滚珠组5上,调节高度可调双层柱的高度以适应上部架空梁8与下部预制框架9之间的距离,然后将连接钢板3与上部架空梁8通过连接螺栓7固定连接。
[0044] 步骤五,继续顶进下部预制框架,通过球形滚珠组在轨道中的滚动,实时监测滑动块体与轨道的偏差并进行纠偏。
[0045] 步骤六,下部预制框架顶进到位时,可依次拆除上部架空梁8和滑动支撑装置,对轨道回填混凝土,然后下部预制框架上侧回填道砟或土方,恢复被穿线路。
[0046] 参见图7-9所示,当架空梁上部发生荷载变化,例如车辆通行,或其他突发状况停止施工时,或在框架顶进到位时,需暂停下部预制框架的顶进,在下部预制框架9与滑动块体4的预留间隙插入增加接触面积减少应力集中的垫板12,所述预留间隙内垫有两道垫板12,所述垫板12垂直顶进方向、分设在球形滚珠组5的两侧,每道垫板12的两端均横跨搭在轨道10两侧。所述垫板12为钢板或木板,与球形滚珠组5无连接,垫板的厚度不小于预留间隙的高度。
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