基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置和施工方法 |
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申请号 | CN202210066901.5 | 申请日 | 2022-01-20 | 公开(公告)号 | CN114232466B | 公开(公告)日 | 2024-05-07 |
申请人 | 上海天演建筑物移位工程股份有限公司; 天元建设集团有限公司; 同济大学; 临沂国际生态城建设投资集团有限公司; | 发明人 | 章柏林; 张海平; 彭勇平; 李静; 李保强; 陈国欣; 李方元; 张昊; 束学智; 王建永; 武永; 王学远; 王成辉; 朱孟增; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种基于拉压杆模型的 桥梁 横向限位装置和施工方法,该装置包括竖向 支撑 限位件(1)、 水 平拉结件(41)和斜向受压支撑件(43);一对竖向支撑限位件(1)分别设置在桥梁(2)的两侧,一对斜向受压支撑件(43)的上端分别与一对竖向支撑限位件(1)的下端固定连接,且斜向受压支撑件(43)与竖向支撑限位件(1)之间形成钝 角 夹角,一对斜向受压支撑件(43)的下端分别向内侧下方倾斜延伸并固定在桥梁(2)的桥墩结构上;水平拉结件(41)水平拉结在一对斜向受压支撑件(43)与一对竖向支撑限位件(1)的连接 节点 之间。本发明能在桥梁两侧提供稳定的限位,确保桥梁顶升过程中的 稳定性 和安全性。 | ||||||
权利要求 | 1.一种基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置,其特征是:包括竖向支撑限位件(1)、水平拉结件(41)和斜向受压支撑件(43);一对竖向支撑限位件(1)分别设置在桥梁(2)的两侧,一对斜向受压支撑件(43)的上端分别与一对竖向支撑限位件(1)的下端固定连接,且斜向受压支撑件(43)与竖向支撑限位件(1)之间形成钝角夹角,一对斜向受压支撑件(43)的下端分别向内侧下方倾斜延伸并固定在桥梁(2)的桥墩结构上;水平拉结件(41)水平拉结在一对斜向受压支撑件(43)与一对竖向支撑限位件(1)的连接节点之间; |
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说明书全文 | 基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置和施工方法技术领域[0001] 本发明涉及一种桥梁施工技术,尤其涉及一种基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置和施工方法。 背景技术[0002] 在桥梁的顶升施工过程中,为了避免桥梁顶升过程的结构位移向非预期方向发展,常需要在结构物的周边设置限位结构,通过限位结构限制顶升位移方向固定,如附图1和附图2所示。由于结构物的荷载大,发生偏位时产生的侧向力较大,相应的限位结构要求具有较大的结构刚度。但由于限位结构通常是临时结构,例如钢结构、钢筋混凝土结构等,顶升施工完成后需要拆除,必然造成很大的浪费。 [0003] 受桥梁横向偏位作用力影响,其限位结构需要抵抗较大的水平力,单纯的柱体结构无法达到限位作用,因此桥梁顶升时的横向限位结构通常施工为复杂的桥架结构,且需要基础支撑,成本高,施工工期长,且基础支撑施工难度高,极大的影响了桥梁的施工进度。 发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置和施工方法,能在桥梁两侧提供稳定的限位,确保桥梁顶升过程中的稳定性和安全性。 [0005] 本发明是这样实现的: [0006] 一种基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置,包括竖向支撑限位件、水平拉结件和斜向受压支撑件;一对竖向支撑限位件分别设置在桥梁的两侧,一对斜向受压支撑件的上端分别与一对竖向支撑限位件的下端固定连接,且斜向受压支撑件与竖向支撑限位件之间形成钝角夹角,一对斜向受压支撑件的下端分别向内侧下方倾斜延伸并固定在桥梁的桥墩结构上;水平拉结件水平拉结在一对斜向受压支撑件与一对竖向支撑限位件的连接节点之间。 [0007] 所述的桥墩结构为桥墩承台时,一对斜向受压支撑件的下端与水平拉结件之间分别设有竖向件,一对竖向件竖向设置并平行设置在桥墩的外侧。 [0008] 所述的水平拉结件的两端部、斜向受压支撑件和竖向件构成三角桁架结构,两个三角桁架结构通过水平拉结件的中部连接成一体结构。 [0009] 所述的桥墩结构为桥墩横梁时,一对斜向受压支撑件的下端与水平拉结件之间分别设有竖向件,一对竖向件竖向设置并平行设置在桥墩的外侧。 [0010] 所述桥墩结构为桥墩,斜向受压支撑件的下端与水平拉结件之间分别设有竖向件,一对竖向件竖向设置并平行设置在桥墩的外侧,一对斜向受压支撑件的下端之间支撑连接有水平临时支撑梁。 [0011] 所述的水平拉结件的两端部、斜向受压支撑件和竖向件构成三角桁架结构,两个三角桁架结构通过水平拉结件的中部和水平临时支撑梁连接成一体结构。 [0012] 一种基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置的施工方法,包括以下步骤: [0013] 提供所述的竖向支撑限位件,将一对竖向支撑限位件分别对称设置在桥梁的两侧; [0014] 提供所述的斜向受压支撑件,将一对斜向受压支撑件的上端分别与一对竖向支撑限位件的下端固定连接,将一对斜向受压支撑件的下端分别固定在桥墩结构上; [0015] 提供所述的水平拉结件,将水平拉结件水平拉结在一对斜向受压支撑件与一对竖向支撑限位件的连接节点之间。 [0016] 所述的一对斜向受压支撑件的下端分别固定在桥墩横梁的两端时,包括以下分步骤: [0017] 提供竖向件,将一对竖向件分别竖向连接在一对斜向受压支撑件的下端与水平拉结件之间,使水平拉结件的端部与斜向受压支撑件和竖向件构成三角桁架结构。 [0018] 所述的一对斜向受压支撑件的下端分别固定在桥墩承台上时,包括以下分步骤: [0019] 提供所述的竖向件,将一对竖向件分别竖向连接在一对斜向受压支撑件的下端与水平拉结件之间,使水平拉结件的端部与斜向受压支撑件和竖向件构成三角桁架结构,桥墩两侧的三角桁架结构通过水平拉结件的中部连接成一体结构。 [0020] 所述的一对斜向受压支撑件的下端分别固定在桥墩上时,包括以下分步骤: [0021] 提供竖向件,将一对竖向件分别竖向连接在一对斜向受压支撑件的下端与水平拉结件之间,使水平拉结件的端部与斜向受压支撑件和竖向件构成三角桁架结构; [0022] 提供水平临时支撑梁,将水平临时支撑梁水平拉结在一对竖向件与一对斜向受压支撑件的连接节点之间,使桥墩两侧的三角桁架结构通过水平拉结件的中部和水平临时支撑梁连接成一体结构。 [0023] 本发明与现有技术相比,具有如下有益效果: [0024] 1、本发明利用拉压杆模型的拉和压的受力模式,将桥梁两侧的一对竖向支撑限位件或一对竖向支撑限位桁架连接成一个整体,同时借助桥墩的自身结构,将力转移到桥墩横梁、桥墩承台上,避免了传统施工技术只能单侧受力的限位,且结构复杂粗壮,相应地避免了限位柱基础的复杂施工,大大降低了施工难度,有利于提高桥梁横向限位装置的施工效率,保证了桥梁的施工工期。 [0025] 2、本发明变全高受弯的单侧限位局布置为局部高度限位结构,降低限位局所受弯矩,从而将抗弯刚度较小的直杆状限位柱受力变为沿桥梁横断面方向的空间限位结构,大大简化了桥梁横向限位装置的结构,且结构整体受力稳定,在保证桥梁侧向力抗弯的基础上有效避免了桥梁顶升过程中的偏位情况发生,提高了桥梁的顶升安全性。 附图说明[0026] 图1是现有技术的立柱式限位结构的受力示意图(只能单侧柱受力); [0027] 图2是现有技术的桁架式限位结构的受力示意图(只能单侧柱受力); [0028] 图3是本发明基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置中实施例1的主视图(斜向受压支撑件支撑于桥墩承台上); [0029] 图4是本发明基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置中实施例2的主视图(斜向受压支撑件支撑于桥墩横梁两端); [0030] 图5是本发明基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置中实施例3的主视图(斜向受压支撑件支撑于桥墩的中部); [0031] 图6是本发明基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置的受力平衡原理图; [0032] 图7是本发明基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置中实施例4的主视图(斜向受压支撑桁架支撑于桥墩横梁两端); [0033] 图8是本发明基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置中实施例5的主视图(斜向受压支撑桁架支撑于临时桁架梁两端)。 [0034] 图中,1竖向支撑限位件,2桥梁,41水平拉结件,42水平临时支撑梁,43斜向受压支撑件,44竖向件,51桥墩,52桥墩承台,53桥墩横梁,7竖向支撑限位桁架,8斜向受压支撑桁架,9临时桁架梁。 具体实施方式[0035] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。实施例 [0036] 请参见附图3,一种基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置,包括竖向支撑限位件1、水平拉结件41和斜向受压支撑件43;一对竖向支撑限位件1分别设置在桥梁2的两侧,一对斜向受压支撑件43的上端分别与一对竖向支撑限位件1的下端固定连接,且斜向受压支撑件43与竖向支撑限位件1之间形成钝角夹角,一对斜向受压支撑件43的下端分别向内侧下方倾斜延伸并固定在桥梁2的桥墩结构上;水平拉结件41水平拉结在一对斜向受压支撑件43与一对竖向支撑限位件1的连接节点之间。桥梁2偏位时对竖向支撑限位件1产生侧向力,竖向支撑限位件1通过斜向受压支撑件43将侧向力传递至桥墩结构上,同时在水平拉结件 41的拉结作用下保持一对竖向支撑限位件1的竖向稳定。 [0037] 当桥墩51的高度较低时,所述的桥墩结构为桥墩承台52,可直接将力传递至桥墩承台52上,一对斜向受压支撑件43的下端与水平拉结件41之间可分别设有竖向件44,一对竖向件44竖向设置并平行设置在桥墩51的外侧,或借助墩柱作为竖向受力杆件。此时的斜向受压支撑件43的下端固定在桥墩承台52上。 [0038] 所述的水平拉结件41的两端部、斜向受压支撑件43和竖向件44构成三角桁架结构,两个三角桁架结构通过水平拉结件41的中部连接成一体结构。 [0039] 通过斜向受压支撑件43倾斜向下将侧向力传递至桥墩承台52上,适用于桥墩51较低的情况,水平拉结件41通过竖向件44为斜向受压支撑件43提供向上的拉力,保证了整个桥梁横向限位装置的平衡稳定性。 [0040] 在本实施例中,水平拉结件41较佳为水平拉结杆,斜向受压支撑件43较佳为斜向受压支撑杆,竖向件44较佳为竖杆,竖向支撑限位件1较佳为竖向支撑限位杆。实施例 [0041] 请参见附图4,一种基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置,包括竖向支撑限位件1、水平拉结件41和斜向受压支撑件43;一对竖向支撑限位件1分别设置在桥梁2的两侧,一对斜向受压支撑件43的上端分别与一对竖向支撑限位件1的下端固定连接,且斜向受压支撑件43与竖向支撑限位件1之间形成钝角夹角,一对斜向受压支撑件43的下端分别向内侧下方倾斜延伸并固定在桥梁2的桥墩结构上;水平拉结件41水平拉结在一对斜向受压支撑件43与一对竖向支撑限位件1的连接节点之间。桥梁2偏位时对竖向支撑限位件1产生侧向力,竖向支撑限位件1通过斜向受压支撑件43将侧向力传递至桥墩结构上,同时在水平拉结件 41的拉结作用下保持一对竖向支撑限位件1的竖向稳定。 [0042] 当桥墩51高度较高且设有桥墩横梁53时,所述的桥墩结构为桥墩横梁53,可直接将力传递至桥墩横梁53,一对斜向受压支撑件43的下端与水平拉结件41之间分别设有竖向件44,一对竖向件44竖向设置并平行设置在桥墩51的外侧,或借助墩柱作为竖向受力杆件。 [0043] 所述的水平拉结件41的两端部、斜向受压支撑件43和竖向件44构成三角桁架结构,两个三角桁架结构通过水平拉结件41的中部和水平临时支撑梁42连接成一体结构。 [0044] 在本实施例中,水平拉结件41较佳为水平拉结杆,斜向受压支撑件43较佳为斜向受压支撑杆,竖向件44较佳为竖杆,竖向支撑限位件1较佳为竖向支撑限位杆。实施例 [0045] 请参见附图5,一种基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置,包括竖向支撑限位件1、水平拉结件41和斜向受压支撑件43;一对竖向支撑限位件1分别设置在桥梁2的两侧,一对斜向受压支撑件43的上端分别与一对竖向支撑限位件1的下端固定连接,且斜向受压支撑件43与竖向支撑限位件1之间形成钝角夹角,一对斜向受压支撑件43的下端分别向内侧下方倾斜延伸并固定在桥梁2的桥墩结构上;水平拉结件41水平拉结在一对斜向受压支撑件43与一对竖向支撑限位件1的连接节点之间。桥梁2偏位时对竖向支撑限位件1产生侧向力,竖向支撑限位件1通过斜向受压支撑件43将侧向力传递至桥墩结构上,同时在水平拉结件 41的拉结作用下保持一对竖向支撑限位件1的竖向稳定。 [0046] 当桥墩51高度较高且未设有桥墩横梁时,所述的桥墩结构为桥墩51,一对斜向受压支撑件43的下端固定在桥墩51的中部,在一对斜向受压支撑件43的下端之间支撑连接有水平临时支撑梁42,一对斜向受压支撑件43的下端与水平拉结件41之间分别设有竖向件44,一对竖向件44竖向设置并平行设置在桥墩51的外侧,或借助墩柱作为竖向受力杆件。 [0047] 所述的水平拉结件41的两端部、斜向受压支撑件43和竖向件44构成三角桁架结构,两个三角桁架结构通过水平拉结件41的中部和水平临时支撑梁42连接成一体结构。 [0048] 在本实施例中,水平拉结件41较佳为水平拉结杆,斜向受压支撑件43较佳为斜向受压支撑杆,竖向件44较佳为竖杆,竖向支撑限位件1较佳为竖向支撑限位杆。 [0049] 请参见附图6,本发明的工作原理是:通过斜向受压支撑件43倾斜向水平临时支撑梁42和桥墩横梁53传递侧向力,水平拉结件41通过竖向件44为水平临时支撑梁42提供向上的拉力,保证了整个桥梁横向限位装置的平衡稳定性,降低了桥墩51受水平力过大的风险,适用于桥墩51较高的情况。通过竖向支撑限位件1与斜向受压支撑件43的弯折形式替代传统施工中较长的直杆状的竖向支撑限位件1,大大降低了竖向支撑限位件水平力1的力臂长度,从而降低了竖向支撑限位件1的弯矩,使竖向支撑限位件1的截面可大大减小。 [0050] 请参见附图3至附图5,一种基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置的施工方法,包括以下步骤: [0051] 提供所述的竖向支撑限位件1,将一对竖向支撑限位件1分别对称设置在桥梁2的两侧。 [0052] 提供所述的斜向受压支撑件43,将一对斜向受压支撑件43的上端分别与一对竖向支撑限位件1的下端固定连接,将一对斜向受压支撑件43的下端分别固定在桥墩结构上。 [0053] 所述的一对斜向受压支撑件43的下端分别固定在桥墩横梁53的两端时,包括以下分步骤: [0054] 提供所述的竖向件44,将一对竖向件44分别竖向连接在一对斜向受压支撑件43的下端与水平拉结件41之间,使水平拉结件41的端部与斜向受压支撑件43和竖向件44构成三角桁架结构。 [0055] 所述的一对斜向受压支撑件43的下端分别固定在桥墩承台52上时,包括以下分步骤: [0056] 提供所述的竖向件44,将一对竖向件44分别竖向连接在一对斜向受压支撑件43的下端与水平拉结件41之间,使水平拉结件41的端部与斜向受压支撑件43和竖向件44构成三角桁架结构,桥墩51两侧的三角桁架结构通过水平拉结件41的中部连接成一体结构。 [0057] 提供所述的水平拉结件41,将水平拉结件41水平拉结在一对斜向受压支撑件43与一对竖向支撑限位件1的连接节点之间。 [0058] 所述的一对斜向受压支撑件43的下端分别固定在桥墩51上时,包括以下分步骤: [0059] 提供竖向件44,将一对竖向件44分别竖向连接在一对斜向受压支撑件43的下端与水平拉结件41之间,使水平拉结件41的端部与斜向受压支撑件43和竖向件44构成三角桁架结构; [0060] 提供所述的水平临时支撑梁42,将水平临时支撑梁42水平拉结在一对竖向件44与一对斜向受压支撑件43的连接节点之间,使桥墩51两侧的三角桁架结构通过水平拉结件41的中部和水平临时支撑梁42连接成一体结构。实施例 [0061] 请参见附图7,一种基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置,包括竖向支撑限位桁架7、斜向受压支撑桁架8和水平拉结件41;一对竖向支撑限位桁架7分设置在桥梁2的两侧,一对斜向受压支撑桁架8的上端分别与一对竖向支撑限位桁架7的下端连接,水平拉结件41水平连接在一对竖向支撑限位桁架7的下端之间;一对斜向受压支撑桁架8的下端向内侧下方倾斜延伸并分别固定一对桥墩51上。 [0062] 当桥墩51的高度较高且设有桥墩横梁53时,所述的一对桥墩51之间设有桥墩横梁53,可直接将力传递至桥墩横梁53,一对斜向受压支撑桁架8的下端分别固定在桥墩横梁53的两端。桥梁2偏位时对竖向支撑限位桁架7产生侧向力,斜向受压支撑桁架8将侧向力传递至桥墩横梁53上,同时在水平拉结件41的拉结作用下保持竖向支撑限位桁架7的竖向稳定,适用于桥墩51较高的情况。 实施例 [0063] 请参见附图8,一种基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置,包括竖向支撑限位桁架7、斜向受压支撑桁架8和水平拉结件41;一对竖向支撑限位桁架7分设置在桥梁2的两侧,一对斜向受压支撑桁架8的上端分别与一对竖向支撑限位桁架7的下端连接,水平拉结件41水平连接在一对竖向支撑限位桁架7的下端之间;一对斜向受压支撑桁架8的下端向内侧下方倾斜延伸并分别固定一对桥墩51上。 [0064] 当桥墩51之间未施工桥墩横梁53时,所述的一对桥墩51之间设有临时桁架梁9,一对斜向受压支撑桁架8的下端分别固定在临时桁架梁9的两端,可直接将力传递至临时桁架梁9。 [0065] 请参见附图7和附图8,一种基于拉压杆模型的桥梁横向限位装置的施工方法,包括以下步骤: [0066] 提供所述的竖向支撑限位桁架7,将一对竖向支撑限位桁架7分别对称设置在桥梁2的两侧。 [0067] 提供所述的斜向受压支撑桁架8,将一对斜向受压支撑桁架8的上端分别与一对竖向支撑限位桁架7的下端固定连接,将一对斜向受压支撑桁架8的下端分别固定在一对桥墩51上。 [0068] 所述的一对桥墩51之间设有桥墩横梁53时,将所述的一对斜向受压支撑桁架8的下端分别固定在桥墩横梁53的两端。 [0069] 所述的一对桥墩51之间未施工桥墩横梁53时,提供所述的临时桁架梁9,将临时桁架梁9水平设置在一对桥墩51之间,且一对斜向受压支撑桁架8的下端分别固定在临时桁架梁9的两端。 [0070] 在桥梁2进行顶升作业时,其上部结构与桥墩51分离,桥墩51的刚度较大,尤其是对于横桥向多墩柱的结构,横向结合盖梁和横梁,其刚度值远大于后期安装的桥梁横向限位装置,桥墩51能作为桥梁横向限位装置的受力结构。本发明利用拉压杆模型的拉和压的方式,将桥梁2两侧的一对竖向支撑限位件1或一对竖向支撑限位桁架7连接成一个整体,并将力转移到桥梁的桥墩结构上,避免了传统的粗壮的支撑限位柱的使用,也避免了限位柱基础的复杂施工。 |