模块化桥墩围笼结构及施工方法
专利汇可以提供模块化桥墩围笼结构及施工方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种模 块 化桥墩围笼结构及施工方法，属于 桥梁 施工领域，主要是由多个围笼单元和多个爬梯单元按照圆周环绕、多层叠合的方式合围闭合设置在桥墩四周，其结构具有以下特点：一、模块化结构可由部分组件和单个构件厂家定制，快速组装，方便吊装就位；二、最底层围笼结构底部与预埋在 混凝土 地基中的多个锚固 螺栓 紧固，最顶层围笼结构顶部四 角 采用缆 风 配合地锚斜拉固定，可抵御强风荷载，适合江河海上和沿海陆地施工；三、围笼结构与爬梯相结合，结构紧凑，方便操作人员上下和作业。因此，这种模块化围笼结构具有组装方便、通用性强、安全可靠、 费用 低廉等优点，结合相应施工方法能重复使用、 稳定性 高和节能减排，经济效益和社会效益显著。，下面是模块化桥墩围笼结构及施工方法专利的具体信息内容。
1.一种模块化桥墩围笼结构，包括安装在混凝土地基（2）上的多个矩形状围笼单元（41）和多个矩形状爬梯单元（5），其特征在于所述的多个围笼单元（41）和一个爬梯单元（5）以首尾相接的方式圆周环绕在桥墩（1）外围，再按照多层叠合的方式合围闭合设置在桥墩（1）四周，每相邻两个围笼单元（41）之间、相邻的围笼单元（41）与爬梯单元（5）之间、上下相邻的两个爬梯单元（5）之间均相互连接紧固；最底层的多个围笼单元（41）底部和最底层的爬梯单元（5）底部均与预埋在混凝土地基（2）中的锚固螺栓（3）紧固；最顶层的多个围笼单元（41）顶部和最顶层的爬梯单元（5）顶部均安装栏杆（6）；位于最顶层四角处的围笼单元（41）顶部与混凝土地基（2）之间均设有缆风（7）。
2.根据权利要求1所述的模块化桥墩围笼结构，其特征在于所述的围笼结构（4）承受水平风力的作用，以矩形围笼结构的短边为控制受力，矩形围笼结构的长边单位宽度简化为底部 铰接的门形刚构，该门形刚构的计算跨径为 、计算高度为 ，门形刚构顶部为刚接，处与缆风（7）以水平弹性连接，则由下列公式计算围笼结构底部与混凝土地基（2）中锚固螺栓（3）的受力和缆风（7）的受力：
公式一、
式中
则得
公式二、
长边单位宽度门形刚构顶部 处与缆风（7）以水平弹性连接的刚度系数 为
长边单位宽度门形刚构顶部 处 作用下缆风（7）的水平伸长：
公式一和公式二中的符号定义为：
——分别以长边单位宽度门形刚构BD的B点至DC点的变量、DC的D点至C点的变量、CA的C点至A点的变量， ；
——分别以长边单位宽度门形刚构BD的B点至D点的变量增量、DC的D点至C点的变量增量、CA的C点至A点的变量增量， ；
——长边单位宽度门形刚构DC、AB的计算跨径， ；
——长边单位宽度门形刚构BD、CA的计算高度，；
——缆风（7）的长度， ；
——缆风（7）在长边单位宽度门形刚构ABDC平面上投影的水平夹角， ；
——缆风（7）在垂直于长边单位宽度门形刚构ABDC平面上投影的水平夹角， ；
——长边单位宽度门形刚构ABDC的弹性模量， ；
——长边单位宽度门形刚构DC的惯性矩， ；
——长边单位宽度门形刚构BD、CA的惯性矩， ；
——分别为缆风（7）的弹性模量和截面积， 、 ；
——长边单位宽度门形刚构BD、CA上作用的均布水平风压力， ；
——分别为长边单位宽度门形刚构A处的支座水平反力和竖直反力， ；
——分别为长边单位宽度门形刚构B处的支座水平反力和竖直反力， ；
——为长边单位宽度门形刚构C处弹性支承的水平反力， ；
——分别为长边单位宽度门形刚构ABDC采用力法计算的有关单位值
引起的位移参数， ；
——分别为长边单位宽度门形刚构ABDC采用力法计算的有关均布水平风压力
引起的位移参数， ；
——长边单位宽度门形刚构缆风在 作用下的水平伸长，；
——长边单位宽度门形刚构顶部C处与缆风（7）以水平弹性连接的刚度系数， ；
——分别为长边单位宽度围笼结构（4）底部A、B与混凝土地基（2）中锚固螺栓（3）的截面积， ；
——为长边单位宽度围笼结构（4）底部与混凝土地基（2）中锚固螺栓（3）的容许剪切应力， ；
——为长边单位宽度围笼结构（4）底部A、B与混凝土地基（2）中锚固螺栓（3）的容许锚固拉力， 。
3.根据权利要求1所述的模块化桥墩围笼结构，其特征在于所述的围笼单元（41）为钢质方形框构，该框构由多种型钢构件组装而成，在框构的外侧焊接网状防护罩，框构的底部、顶部和四周均预留螺栓孔。
4.根据权利要求3所述的模块化桥墩围笼结构，其特征在于所述的相邻两个围笼单元（41）是指在左右水平方向或上下垂直方向相邻的两个围笼单元（41），该相邻的两个围笼单元（41）之间经预留螺栓孔作相互连接紧固。
5.根据权利要求1所述的模块化桥墩围笼结构，其特征在于所述的爬梯单元（5）为钢质方形框构，该框构由多种型钢构件和爬梯（51）共同组装而成，在框构的外侧焊接网状防护罩，框构的底部、顶部和四周均预留螺栓孔。
6.根据权利要求5所述的模块化桥墩围笼结构，其特征在于所述的上下相邻的两个爬梯单元（5）是指上下垂直方向相邻的两个爬梯单元（5），该上下相邻的两个爬梯单元（5）之间经预留螺栓孔作相互连接紧固；所述的相邻围笼单元（41）和爬梯单元（5）是指左右水平方向相邻的围笼单元（41）和爬梯单元（5），该相邻的围笼单元（41）和爬梯单元（5）之间经预留螺栓孔作相互连接紧固。
7.根据权利要求1所述的模块化桥墩围笼结构，其特征在于所述的缆风（7）为钢丝绳，一端安装在位于最顶层四角处的围笼单元（41）顶部，另一端用地锚（71）斜拉锚固在围笼结构（4）外侧的混凝土地基（2）上。
8.根据权利要求1所述的模块化桥墩围笼结构，其特征在于所述的锚固螺栓（3）为钢质螺栓，预埋在混凝地基土（2）中，底部焊接大于螺栓截面积5～10倍的钢板。
9.一种模块化桥墩围笼结构的施工方法，其特征在于该施工方法包括如下步骤：
步骤一、制作、组装模块化围笼单元、爬梯单元和栏杆
①根据桥墩（1）的规模、混凝土地基（2）以及设计图纸，拟定模块化围笼单元（41）、爬梯单元（5）和栏杆（6）尺寸以及各部件的材料、规格和尺寸；
②根据工程现场的风力参数，按公式一、公式二计算长边单位宽度围笼结构4在混凝土地基2中预埋锚固螺栓3的受力，换算为整体围笼结构4在混凝土地基2中预埋锚固螺栓3的材料型号、数量和尺寸以及缆风的材料型号、尺寸和夹角 ；
③模块化围笼单元（41）、爬梯单元（5）组件、部件运送至施工现场，组装成模块化围笼单元（41）、爬梯单元（5）和栏杆（6）；
步骤二、吊装、组装围笼结构
①测量放样，确定混凝土地基（2）中预埋锚固螺栓（3）的位置；
②现浇混凝土地基（2）并预埋锚固螺栓（3）；
③吊装最底层的首个围笼单元（41），该围笼单元底部与预埋的锚固螺栓（3）紧固；
④顺次吊装最底层的其它多个围笼单元（41）和一个爬梯单元（5），该多个围笼单元（41）和一个爬梯单元（5）的底部也逐个与预埋的锚固螺栓（3）紧固，水平方向相邻的两个围笼单元（41）之间、围笼单元与爬梯单元（5）之间均两两对应，并由连接螺栓（43）作相互紧固；
⑤吊装中间层的多个围笼单元（41）和一个爬梯单元（5），水平方向相邻的两个围笼单元（41）之间、围笼单元与爬梯单元（5）之间均两两对应，并由连接螺栓（43）作相互紧固；垂直方向相邻的两个围笼单元（41）之间、上下相邻的两个爬梯单元（5）之间均两两对应，并由连接螺栓（43）作相互紧固；按照该安装过程再逐层安装多个围笼单元（41）和一个爬梯单元（5），直至组装到桥墩（1）施工所需的围笼结构（4）高度；
⑥围笼结构（4）顶部安装栏杆（6），四角安装缆风（7）并与混凝土地基（2）上的地锚（71）连接固定，缆风（7）的张紧度需符合设计要求；
步骤三、桥墩施工
①施工桥墩钢筋、模板安装和浇筑桥墩混凝土；
②桥墩混凝土养护，并适时拆除模板；
步骤四、拆除围笼结构
①拆除围笼结构（4）顶部栏杆（6）和四角缆风（7）；
②卸去顶层任一个水平方向和竖直方向的相邻两个围笼单元（41）的连接螺栓（43），由吊机吊送出场；
③依次逐个逐层拆卸吊送围笼单元（41）和爬梯单元（5），直至拆卸吊送全部围笼单元（41）和爬梯单元（5）；
④将拆卸吊送的围笼单元（41）和爬梯单元（5）转至下一个桥墩（1），再次组装围笼结构（4）、桥墩施工和拆除围笼结构的下一个循环。
模块化桥墩围笼结构及施工方法
技术领域
背景技术
发明内容
式中
则得
公式二、
长边单位宽度门形刚构顶部 处与缆风以水平弹性连接的刚度系数 为
长边单位宽度门形刚构顶部 处 作用下缆风的水平伸长：
公式一和公式二中的符号定义为：
——分别以长边单位宽度门形刚构BD的B点至DC点的变量、DC的D点至C点的变量、CA的C点至A点的变量， ；
——分别以长边单位宽度门形刚构BD的B点至D点的变量增量、DC的D点至C点的变量增量、CA的C点至A点的变量增量， ；
——长边单位宽度门形刚构DC、AB的计算跨径， ；
——长边单位宽度门形刚构BD、CA的计算高度， ；
——缆风的长度， ；
——缆风在长边单位宽度门形刚构ABDC平面上投影的水平夹角， ；
——缆风在垂直于长边单位宽度门形刚构ABDC平面上投影的水平夹角， ；
——长边单位宽度门形刚构ABDC的弹性模量， ；
——长边单位宽度门形刚构DC的惯性矩， ；
——长边单位宽度门形刚构BD、CA的惯性矩， ；
——分别为缆风的弹性模量和截面积， 、 ；
——长边单位宽度门形刚构BD、CA上作用的均布水平风压力， ；
——分别为长边单位宽度门形刚构A处的支座水平反力和竖直反力， ；
——分别为长边单位宽度门形刚构B处的支座水平反力和竖直反力， ；
——为长边单位宽度门形刚构C处弹性支承的水平反力， ；
——分别为长边单位宽度门形刚构ABDC采用力法计算的有关单位值
引起的位移参数， ；
——分别为长边单位宽度门形刚构ABDC采用力法计算的有关均布水平风压力 引起的位移参数，；
——长边单位宽度门形刚构缆风在 作用下的水平伸长，；
——长边单位宽度门形刚构顶部C处与缆风以水平弹性连接的刚度系数， ；
——分别为长边单位宽度围笼结构底部A、B与混凝土地基中锚固螺栓的截面积， ；
——为长边单位宽度围笼结构底部与混凝土地基中锚固螺栓的容许剪切应力， ；
——为长边单位宽度围笼结构底部A、B与混凝土地基中锚固螺栓的容许锚固拉力， 。
①根据桥墩的规模、混凝土地基以及设计图纸，拟定模块化围笼单元、爬梯单元和栏杆尺寸以及各部件的材料、规格和尺寸；
②根据工程现场的风力参数，按公式一、公式二计算长边单位宽度围笼结构在混凝土地基中预埋锚固螺栓的受力，换算为整体围笼结构在混凝土地基中预埋锚固螺栓的材料型号、数量和尺寸以及缆风的材料型号、尺寸和夹角 ；
③模块化围笼单元、爬梯单元组件、部件运送至施工现场，组装成模块化围笼单元、爬梯单元和栏杆；
步骤二、吊装、组装围笼结构
①测量放样，确定混凝土地基中预埋锚固螺栓的位置；
②现浇混凝土地基并预埋锚固螺栓；
③吊装最底层的首个围笼单元，该围笼单元底部与预埋的锚固螺栓紧固；
④顺次吊装最底层的其它多个围笼单元和一个爬梯单元，该多个围笼单元和一个爬梯单元的底部也逐个与预埋的锚固螺栓紧固，水平方向相邻的两个围笼单元之间、围笼单元与爬梯单元之间均两两对应，并由连接螺栓作相互紧固；
⑤吊装中间层的多个围笼单元和一个爬梯单元，水平方向相邻的两个围笼单元之间、围笼单元与爬梯单元之间均两两对应，并由连接螺栓作相互紧固；垂直方向相邻的两个围笼单元之间、上下相邻的两个爬梯单元之间均两两对应，并由连接螺栓作相互紧固；按照该安装过程再逐层安装多个围笼单元和一个爬梯单元，直至组装到桥墩施工所需的围笼结构高度；
⑥围笼结构顶部安装栏杆，四角安装缆风并与混凝土地基上的地锚连接固定，缆风的张紧度需符合设计要求；
步骤三、桥墩施工
①施工桥墩钢筋、模板安装和浇筑桥墩混凝土；
②桥墩混凝土养护，并适时拆除模板；
步骤四、拆除围笼结构
①拆除围笼结构顶部栏杆和四角缆风；
②卸去顶层任一个水平方向和竖直方向的相邻两个围笼单元的连接螺栓，由吊机吊送出场；
③依次逐个逐层拆卸吊送围笼单元和爬梯单元，直至拆卸吊送全部围笼单元和爬梯单元；
④将拆卸吊送的围笼单元和爬梯单元转至下一个桥墩，再次组装围笼结构、桥墩施工和拆除围笼结构的下一个循环。
具体实施方式
41、一个爬梯单元5，其在水平方向上也是按照最底层的安装方式通过预留螺栓孔作连接螺栓43的相互连接紧固；中间层与最底层、最顶层的相邻围笼单元41，即上下垂直方向相邻的两个围笼单元41之间需通过预留螺栓孔作连接螺栓43的相互连接紧固；中间层与最底层、最顶层的相邻爬梯单元5，即上下垂直方向相邻的两个爬梯单元5之间需通过预留螺栓孔作连接螺栓43的相互连接紧固。
式中
则得
公式二、
长边单位宽度门形刚构顶部 处与缆风7以水平弹性连接的刚度系数 为
长边单位宽度门形刚构顶部 处 作用下缆风7的水平伸长：
公式一和公式二中的符号定义为：
——分别以长边单位宽度门形刚构BD的B点至DC点的变量、DC的D点至C点的变量、CA的C点至A点的变量， ；
——分别以长边单位宽度门形刚构BD的B点至D点的变量增量、DC的D点至C点的变量增量、CA的C点至A点的变量增量， ；
——长边单位宽度门形刚构DC、AB的计算跨径， ；
——长边单位宽度门形刚构BD、CA的计算高度， ；
——缆风7的长度，；
——缆风7在长边单位宽度门形刚构ABDC平面上投影的水平夹角， ；
——缆风7在垂直于长边单位宽度门形刚构ABDC平面上投影的水平夹角， ；
——长边单位宽度门形刚构ABDC的弹性模量， ；
——长边单位宽度门形刚构DC的惯性矩， ；
——长边单位宽度门形刚构BD、CA的惯性矩， ；
——分别为缆风7的弹性模量和截面积， 、 ；
——长边单位宽度门形刚构BD、CA上作用的均布水平风压力， ；
——分别为长边单位宽度门形刚构A处的支座水平反力和竖直反力， ；
——分别为长边单位宽度门形刚构B处的支座水平反力和竖直反力， ；
——为长边单位宽度门形刚构C处弹性支承的水平反力， ；
——分别为长边单位宽度门形刚构ABDC采用力法计算的有关单位值
引起的位移参数， ；
——分别为长边单位宽度门形刚构ABDC采用力法计算的有关均布水平风压力 引起的位移参数， ；
——长边单位宽度门形刚构缆风在 作用下的水平伸长， ；
——长边单位宽度门形刚构顶部C处与缆风7以水平弹性连接的刚度系数， ；
——分别为长边单位宽度围笼结构4底部A、B与混凝土地基2中锚固螺栓3的截面积， ；
——为长边单位宽度围笼结构4底部与混凝土地基2中锚固螺栓3的容许剪切应力， ；
——为长边单位宽度围笼结构4底部A、B与混凝土地基2中锚固螺栓3的容许锚固拉力， 。
①根据桥墩1的规模、混凝土地基2以及设计图纸，拟定模块化围笼单元41、爬梯单元5和栏杆尺寸以及各部件的材料、规格和尺寸；
②根据工程现场的风力参数，按公式一、公式二计算长边单位宽度围笼结构4在混凝土地基2中预埋锚固螺栓3的受力，换算为整体围笼结构4在混凝土地基2中预埋锚固螺栓3的材料型号、数量和尺寸以及缆风的材料型号、尺寸和夹角 ；
③模块化围笼单元41、爬梯单元5组件、部件运送至施工现场，组装成模块化围笼单元
41、爬梯单元5和栏杆6；
步骤二、吊装、组装围笼结构
①测量放样，确定混凝土地基2中预埋锚固螺栓3的位置；
②现浇混凝土地基2并预埋锚固螺栓3；
③吊装最底层的首个围笼单元41，该围笼单元底部与预埋的锚固螺栓3紧固；
④顺次吊装最底层的其它多个围笼单元41和一个爬梯单元5，该多个围笼单元41和一个爬梯单元5的底部也逐个与预埋的锚固螺栓3紧固，水平方向相邻的两个围笼单元41之间、围笼单元与爬梯单元5之间均两两对应，并由连接螺栓43作相互紧固；
⑤吊装中间层的多个围笼单元41和一个爬梯单元5，水平方向相邻的两个围笼单元41之间、围笼单元与爬梯单元5之间均两两对应，并由连接螺栓43作相互紧固；垂直方向相邻的两个围笼单元41之间、上下相邻的两个爬梯单元5之间均两两对应，并由连接螺栓43作相互紧固；按照该安装过程再逐层安装多个围笼单元41和一个爬梯单元5，直至组装到桥墩1施工所需的围笼结构4高度；
⑥围笼结构4顶部安装栏杆6，四角安装缆风7并与混凝土地基2上的地锚71连接固定，缆风7的张紧度需符合设计要求；
步骤三、桥墩施工
①施工桥墩钢筋、模板安装和浇筑桥墩混凝土；
②桥墩混凝土养护，并适时拆除模板；
步骤四、拆除围笼结构
①拆除围笼结构4顶部栏杆6和四角缆风7；
②卸去顶层任一个水平方向和竖直方向的相邻两个围笼单元41的连接螺栓43，由吊机吊送出场；
③依次逐个逐层拆卸吊送围笼单元41和爬梯单元5，直至拆卸吊送全部围笼单元41和爬梯单元5；
④将拆卸吊送的围笼单元41和爬梯单元5转至下一个桥墩1，再次组装围笼结构4、桥墩施工和拆除围笼结构的下一个循环。
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