CN104631823B - 一种钢‑砼连接段施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢‑砼连接段施工方法，属于建筑施工技术领域。本发明的钢‑砼连接段施工方法，包括以下步骤：安装结合段模型并将钢帽预埋件安装就位；浇筑结合段混凝土；待混凝土凝固强度达到设计值后，将钢箱拱拱肋吊装就位；将钢箱拱拱肋与钢帽预埋件焊接在一起，焊接过程中，控制焊接处混凝土内外温差小于20℃。本发明在安装钢拱拱肋前浇筑混凝土可有效避免钢混结合段安装钢结构对混凝土施工的影响；混凝土浇筑过程施工空间大，施工难度降低，混凝土浇筑质量好；同时还能缩短工期。特别的，在浇筑混凝土之前在混凝土和焊接部位之间设置冷却降温***，降温效果好，混凝土质量好。

Description

一种钢-砼连接段施工方法

技术领域

本发明涉及一种钢-砼连接段施工方法，属于建筑施工技术领域。

背景技术

钢和混凝土是土木建设的主要结构材料，这两种材料在物理和力学性能上具有各自的优势和劣势，通过适当的方式进行钢-混凝土材料的组合，可充分发挥两种材料的优势，限制补偿不利作用，在土木工程领域得到了广泛的使用。传统施工方式中，钢结构和混凝土结构结合段（以下简称钢-砼连接段）施工方法是先安装钢结构然后再浇筑混凝土。但是这种施工方法，安装结合段的钢箱拱拱肋后，混凝土浇筑需从钢箱拱的箱室内进行布料及捣固，施工空间狭窄，造成施工难度增大，混凝土浇筑质量控制难度增加且施工工期较长。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的在安装钢结构后浇筑混凝土导致混凝土浇筑施工难度大、质量难以控制且施工工期长的上述不足，提供一种钢-砼连接段施工方法，该施工方法浇筑混凝土施工过程简单容易实现、浇筑的混凝土质量好其施工工期短。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种钢-砼连接段施工方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）结合段钢筋、预应力管道和钢绞线布置完成后，安装结合段模型并将钢帽预埋件安装就位；

（2）浇筑结合段混凝土；

（3）待混凝土凝固强度达到设计值后，将钢箱拱拱肋吊装就位；

（4）将钢箱拱拱肋与钢帽预埋件焊接在一起，焊接过程中，控制焊接处混凝土内外温差小于20℃。

上述钢-砼连接段施工方法，通过在浇筑混凝土前预埋钢帽，浇筑混凝土后，钢帽固定在混凝土中；待混凝土凝固强度达到设计值后，将钢箱拱拱肋与钢帽预埋件通过焊接的方式连接在一起。通过在浇筑结合段混凝土前仅先将重量轻、结构尺寸小的钢帽预埋结构安装就位，而不安装钢箱拱拱肋；混凝土布料及捣固施工空间大，降低了施工难度，有利于提高工程质量、缩短施工工期。进一步地，待结合段混凝土浇筑完成后，再将大重的钢箱拱拱肋第一节段吊装就位，通过与钢帽预埋件的焊接完成结合段的施工。将结合段钢结构在混凝土浇筑后安装，安装完成可立即与结合段的预埋件进行固结，避免了钢结构长时间处于自由状态，可有效降低安全风险。特别的，在施工过程中控制焊接辐射热对混凝土质量的影响，控制焊接处混凝土内外温差小于20℃，保证焊接过程不会对混凝土的质量造成影响。整个方案设计合理，施工难度低、安全性好，且工期短、工程质量好。

作为本发明的优选方案，步骤（4）中，通过循环冷却液吸收焊接辐射热降低焊接处混凝土外表面温度。循环冷却液为流动状态，能及时带走热量并回收，操作容易实现，经济效益高。

作为本发明的优选方案，所述循环冷却液为循环冷却水。选用水作为循环冷却液，一方面因为水的比热容高，降温效果好；另一方面水的来源广泛，价格便宜。

作为本发明的优选方案，所述循环冷却液经冷却管循环流动吸收焊接辐射热，所述冷却管道位于对应于所述钢帽与所述钢箱拱拱肋焊接的位置且位于靠近混凝土的一侧；靠近混凝土的一侧所述冷却管外壁设置有温度传感器。上述冷却管道一般在浇筑混凝土之前安装好，在混凝土凝固过程中，冷却管成为混凝土模型的一部分。将冷却管设置在焊接部位和混凝土之间，一方面，循环冷却液带走大部分热量，另一方面，由焊接面、冷却液层、冷却管层和混凝土层形成热量传递层存在多处界面，热量传递效率低，当高温辐射传递至混凝土时，温度已经相当低，辐射温度几乎不会对混凝土造成影响。上述结构的冷却***，冷凝效果好。

作为本发明的优选方案，所述冷却管由钢帽封顶钢板与C型型钢焊接组成，所述C型型钢位于钢帽封顶钢板紧贴混凝土的一侧。冷却管由C型型钢焊接在钢帽封顶钢板上形成，在焊接施工后，C型型钢可以作为钢-砼连接段的一部分，提高钢-砼连接段的力学性能，提高工程质量。

作为本发明的优选方案，钢混结合段焊接施工结束后，在冷却管中压入水泥浆进行填充。在冷却管中压入水泥浆进行填充，可以进一步提高钢-砼连接段的力学性能，提高工程质量。

作为本发明的优选方案，步骤（1）中，所述钢帽安装在混凝土的劲性骨架上。将所述钢帽安装在混凝土的劲性骨架上，钢帽与混凝土连接部位力学性能提高，工程质量好。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明的钢-砼连接段施工方法，在浇筑结合段混凝土前仅先将重量轻、结构尺寸小的钢帽预埋结构安装就位，而不安装钢箱拱拱肋；混凝土布料及捣固施工空间大，降低了施工难度，有利于提高工程质量、缩短施工工期；进一步地，待结合段混凝土浇筑完成后，再将大重的钢箱拱拱肋第一节段吊装就位，通过与钢帽预埋件的焊接完成结合段的施工。将结合段钢结构在混凝土浇筑后安装，安装完成可立即与结合段的预埋件进行固结，避免了钢结构长时间处于自由状态，可有效降低安全风险；特别的，在施工过程中控制焊接辐射热对混凝土质量的影响，控制焊接处混凝土内外温差小于20℃，保证焊接过程不会对混凝土的质量造成影响。整个方案设计合理，施工难度低、安全性好，且工期短、工程质量好。

2、施工过程中，通过循环冷却液经过焊接部位和混凝土之间的冷却管将焊接辐射热带走，一方面，循环冷却液能带走大部分热量，避免高温辐射热对混凝土质量造成影响；另一方面，由焊接面、水层、冷却管层和混凝层形成热量传递层存在多处界面，热量传递效率低，当高温辐射传递至混凝土时，温度已经相当低，辐射温度几乎不会对混凝土造成影响。上述结构的冷却***，冷凝效果好。

附图说明：

图1为沿钢拱拱肋径向剖视的钢帽预埋件与钢拱拱肋的焊接面剖视图；

图2为沿钢拱拱肋轴向剖视的钢帽预埋件与钢拱拱肋的焊接面剖视图。

附图标记：

1-冷却管，101-冷却管入口，102-冷却管出口，2-焊缝位置，3-冷却液，4-温度传感器，5-混凝土，6-钢帽预埋件，7-焊件。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

项目名称：成都市高新区红星路南延线跨府河桥梁工程（下文简称：府河大桥）。

府河大桥为曲线梁非对称外倾式钢拱桥；设计拱肋由钢箱拱拱肋段和混凝土拱肋段组成，混凝土拱肋和钢拱肋协调统一，均采用等宽变高截面，四角采用切角设计。混凝土拱肋径向划分为6个节段进行现浇施工，钢箱拱径向划分为15个节段。

为完成上述钢拱桥钢-砼连接段的施工，本发明提供以下技术方案：

一种钢-砼连接段施工方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）接长混凝土拱肋内劲性骨架至结合段顶部，方便钢帽预埋件6的安装；

（2）安装结合段钢筋、预应力管道和钢绞线；

（3）在对应钢帽6与钢箱拱拱肋焊接位置，钢帽封顶钢板紧贴混凝土5一侧焊接C型型钢，使C型型钢与封顶钢板间形成封闭通道的冷却管1，在对角位置各留置一出开口（冷却管入口101和冷却管出口102），并采用0.5Mpa压力水进行管道密封性检查，保证冷却管1无渗漏点，在靠近混凝土5的一侧C型型钢外壁设置有温度传感器4，用于检测C型型钢的温度；（上述钢帽6的横截面形状与钢箱拱肋的横截面形状相同，且钢帽6的横截面略小于钢箱拱肋的横截面）

（4）以劲性骨架为支撑安装钢帽6，安装就位后，采用金属管将冷却管开口（冷却管入口101和冷却管出口102）引出至拱肋外；

（5）安装结合段模型并浇筑结合段混凝土5；

（6）待混凝土5强度达到设计值后，安装钢箱拱肋就位；

（7）在冷却管1中注冷却循环液3，然后焊接钢帽6与钢箱拱肋第一节段的连接焊缝，焊接过程中通过埋置在冷却管外壁的温度传感器4监控混凝土承受的辐射热温度，若辐射温度靠近控制值（该控制值为根据实施工程相同焊接工艺、焊接材料材质和规格，以及同标号和同龄期混凝土的条件做的现场焊接试验确定的施工温度安全值），则在冷却管入口101注入比测的温度低20℃左右的冷却液3，通过冷却管1内冷却液3的循环实现降低焊接辐射热温度的作用，保证混凝土5和钢结构质量（本实施例冷却过程中，重点在于严格控制水温，温差过大一方面可能会造成混凝土开裂，另一方面可能会造成焊缝位置高温钢材淬火）；焊接过程冷却***示意图如图1、图2所示，图1为沿钢拱拱肋径向剖视的钢帽预埋件与钢拱拱肋的焊接面剖视图；图2为沿钢拱拱肋轴向剖视的钢帽预埋件与钢拱拱肋的焊接面剖视图；

（8）钢混结合段焊接施工结束后，在冷却管1中压入水泥浆进行填充。

本实施例采用上述钢-砼连接段施工方法，具有以下优点主要体现在：

1、本方案，通过在安装钢拱拱肋前浇筑混凝土，并在混凝土中预埋钢帽，然后通过连接钢帽和钢拱拱肋完成钢砼连接段的施工，可有效避免钢混结合段安装钢结构对混凝土施工的影响；混凝土浇筑过程施工空间大，施工难度降低，混凝土浇筑质量好；同时还能缩短工期。

2、结合段钢结构在混凝土浇筑后安装，安装完成可立即与结合段的预埋件进行固结，避免了钢结构长时间处于自由状态，可有效降低安全风险。

3、特别的，本方案通过在浇筑混凝土之前在混凝土和焊接部位之间设置冷却降温***（包括循环冷却管和循环冷却液），降温效果好，混凝土质量好，且操作简便，措施投入量少，能够在任何类型的钢和混凝土组合结构的后焊接施工中推广使用。

Claims (5)

1.一种钢-砼连接段施工方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）结合段钢筋、预应力管道和钢绞线布置完成后，安装结合段模型并将钢帽预埋件安装就位；

（2）浇筑结合段混凝土；

（3）待混凝土凝固强度达到设计值后，将钢箱拱拱肋吊装就位；

（4）将钢箱拱拱肋与钢帽预埋件焊接在一起，焊接过程中，控制焊接处混凝土内外温差小于20℃, 通过循环冷却液吸收焊接辐射热降低焊接处混凝土外表面温度, 所述循环冷却液经冷却管循环流动吸收焊接辐射热，所述冷却管位于对应于所述钢帽与所述钢箱拱拱肋焊接的位置且位于靠近混凝土的一侧；靠近混凝土的一侧所述冷却管外壁设置有温度传感器；所述冷却管在浇筑混凝土之前安装。

2.根据权利要求1所述的钢-砼连接段施工方法，其特征在于：所述循环冷却液为循环冷却水。

3.根据权利要求1所述的钢-砼连接段施工方法，其特征在于：所述冷却管由钢帽封顶钢板与C型型钢焊接组成，所述C型型钢位于钢帽封顶钢板紧贴混凝土的一侧。

4.根据权利要求2或3所述的钢-砼连接段施工方法，其特征在于：钢混结合段焊接施工结束后，在冷却管中压入水泥浆进行填充。

5.根据权利要求1所述的钢-砼连接段施工方法，其特征在于：步骤（1）中，所述钢帽安装在混凝土的劲性骨架上。