CN110485258B - 一种全装配式钢结构引桥及其施工方法 - Google Patents

一种全装配式钢结构引桥及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全装配式钢结构引桥，包括桩基础部、桩帽套筒部、横梁‑桩帽连接部、钢横梁部、钢纵梁部、钢‑混凝土叠合面板部及附属设施部；本发明全装配式钢结构引桥所有受力部件全部采用标准化钢构件，可实现构件现场拼接安装施工，装配化率接近100％；本发明大大减少了现场混凝土的施工量，单个构件重量小，减少引桥施工对施工设备的依赖程度，施工效率高，适用于在周边施工配套条件差的地区快速新建各种桩基引桥；本发明结构自重小，桩基承载力要求小，可减少桩基工程成本；本发明主体受力结构均可采用钢结构，钢结构轻质高强，地震惯性力小，十分适用于强震地区；本发明人力成本小，施工过程可大大降低对环境的影响。

Description

一种全装配式钢结构引桥及其施工方法
技术领域
本发明涉及港口工程技术领域，特别是一种全装配式钢结构引桥及其施工方法。
背景技术
离岸式码头是一种最为常见的码头平面布置形式，码头布置于外海适宜水深处，需通过引桥与后方陆域连接，引桥是码头水工建筑物的重要组成，其投资往往占比较大。传统的引桥结构一般采用“桩基+现浇混凝土横梁+预应力或非预应力混凝土梁”的引桥结构型式。传统的引桥结构形式的不足之处主要包括：(1)需要大量的现浇筑混凝土，养护难度大，施工效率低，施工周期长，往往还涉及较低水位的模板支立及拆除工作；(2)现浇混凝土施工期较长，为保证施工期安全，需要采用夹桩等辅助措施增强各桩基的整体性，确保施工期安全；(3)预制混凝土梁自重较大，需要较大型的起重运输设备；(4)受混凝土材料限制，混凝土引桥跨度有限；(5)传统的引桥结构现场工作量大，人力成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全装配式钢结构引桥及其施工方法，全装配式钢构引桥均由标准化的基本构件组成，标准化构件由工厂加工完成后运输至现场，现场装配拼装而成，现场仅进行钢结构部件的拼装连接工作以及少量的面层混凝土浇筑，大大减少了混凝土水上施工工作量，节省人力成本，全装配式钢结构引桥构件标准化、施工安装机械化程度高，施工效率高；通过简易的现场拼装各桩基可迅速连接成整体，减少对夹桩的要求；全装配式钢结构引桥所有构件均为轻质高强的钢结构构件，自重轻，对施工设备的起重能力要求小，高强钢构件有利于大跨度引桥的实现，结构抗震性能优越。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种全装配式钢结构引桥，其特征在于，包括桩基础部、桩帽套筒部、横梁-桩帽连接部、钢横梁部、钢纵梁部、钢-混凝土叠合面板部及附属设施部；所述桩基础部上设置有桩帽套筒部，桩帽套筒部通过横梁-桩帽连接部与钢横梁部相固定连接，钢横梁部与钢纵梁部相固定连接；在钢横梁部、钢纵梁部上设置有钢-混凝土叠合面板部，钢-混凝土叠合面板部上设置有附属设施部。
优选地，所述桩基础部采用钢管桩基础或定型混凝土管桩基础，钢管桩基础或定型混凝土管桩基础均采用全直桩布置。
优选地，所述桩帽套筒部外插或内插于桩基础部的顶部，桩帽套筒部通过灌浆连接与桩基础部相固定连接；所述桩帽套筒部底端为圆型钢套筒，桩帽套筒部侧壁设置有加筋板，桩帽套筒部顶端采用钢板封闭，桩帽套筒部顶端通过焊接与钢板相固定连接，桩帽套筒部顶端与钢板的连接处设置有加筋肋。
优选地，所述横梁-桩帽连接部包括上部钢板和十字过渡板；所述上部钢板上布置有螺栓孔，与钢横梁部的梁底螺栓孔相对应，上部钢板通过螺栓与钢横梁部相固定连接；所述十字过渡板通过焊接与桩帽套筒部顶端相固定连接；所述十字过渡板上设置有加筋肋板。
优选地，所述钢横梁部采用箱形或工字形截面梁，钢横梁部连接钢纵梁部处外伸纵梁搁置连接节点，连接节点呈正交形态；采用箱形截面梁时，所述连接节点上设置有“U”型搁置槽，所述“U”型搁置槽上设置有螺栓孔，与钢纵梁部螺栓孔对应，钢横梁部通过螺栓与钢纵梁部相固定连接；所述钢横梁部顶部设置有人孔，钢横梁部内部设置有横向加筋肋板。
优选地，所述钢纵梁部采用箱形或工字形截面梁，钢纵梁部的两端设置有螺栓孔，螺栓孔位与钢横梁部连接节点螺栓孔位置对应；采用箱形截面梁时，纵梁内侧布置体外预应力钢绞线束，纵梁内部腹板壁设置有预应力钢绞线固定件。
优选地，所述钢-混凝土叠合面板部包括正交异性钢面板和现浇混凝土面层，正交异性钢面板上铺设有现浇混凝土面层；所述正交异性钢面板底端通过焊接分别与钢横梁顶、钢纵梁顶相固定连接；所述钢-混凝土叠合面板部顶部及板侧设置有抗剪件。
优选地，所述附属设施部包括栏杆和伸缩缝，栏杆设置栏杆基础套筒焊接于钢面板顶，伸缩缝设置于现浇面层内。
一种全装配式钢结构引桥的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)工厂定制加工桩基础部、桩帽套筒部、横梁-桩帽连接部、钢横梁部、钢纵梁部、正交异性钢面板及附属设施部标准化钢构件，并做好涂层防腐处理，然后运输到施工现场；
(2)进行桩基础部施工，采用打桩船、搭设钢平台或采用自行走式打桩平台完成桩基础沉桩施工；
(3)精确测量实际沉桩偏位，进行现场连接钢横梁部、横梁-桩帽连接部、桩帽套筒部，其中横梁-桩帽连接部与桩帽套筒部的接连施工，采用焊透角焊缝，焊缝质量等级应满足要求；
(4)进行钢横梁部、横梁-桩帽连接部、桩帽套筒部整体吊装，安装于桩基础部上，并采用灌浆实现其与桩基的固定连接；
(5)安装钢纵梁部，待钢纵梁部与钢横梁部通过螺栓连接完成后张拉预应力钢绞线束；
(6)安装正交异性钢面板，钢面板拼装，进行钢面板与钢横梁部、钢纵梁部的连接施工；
(7)进行面层钢筋铺设，浇筑混凝土面层及附属设施部安装；
(8)引桥试运行，投产使用。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明全装配式钢结构引桥所有受力部件全部采用标准化钢构件，可实现构件现场拼接安装施工，装配化率接近100％。
(2)本发明大大减少了现场混凝土的施工量，单个构件重量小，减少引桥施工对施工设备的依赖程度，施工效率高，适用于在周边施工配套条件差的地区快速新建各种桩基引桥。
(3)本发明结构自重小，桩基承载力要求小，可减少桩基工程成本。
(4)本发明主体受力结构均可采用钢结构，钢结构轻质高强，地震惯性力小，十分适用于强震地区。
(5)本发明人力成本小，施工现场仅需拼装及少量现浇混凝土，施工过程可大大降低对环境的影响；随着未来建筑市场劳动力成本上升，对安全、环保的要求日益增强的形势，提出的全装配式钢引桥结构具有工效高、质量优、成本小，环境友好等显著竞争优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明全装配式钢结构引桥的结构示意图。
图2为本发明全装配式钢结构引桥的俯视图。
图3为本发明全装配式钢结构引桥中桩帽套筒部的结构示意图。
图4为本发明全装配式钢结构引桥中钢横梁部的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，一种全装配式钢结构引桥，包括桩基础部100、桩帽套筒部200、横梁-桩帽连接部300、钢横梁部400、钢纵梁部500、钢-混凝土叠合面板部600及附属设施部700；所述桩基础部100上设置有桩帽套筒部200，桩帽套筒部200通过横梁-桩帽连接部300与钢横梁部400相固定连接，钢横梁部400与钢纵梁部500相固定连接；在钢横梁部400、钢纵梁部500上设置有钢-混凝土叠合面板部600，钢-混凝土叠合面板部600上设置有附属设施部700。
所述桩基础部100采用钢管桩基础或定型混凝土管桩基础，钢管桩基础或定型混凝土管桩基础均采用全直桩布置。
如图3所示，所述桩帽套筒部200外插或内插于桩基础部100的顶部，桩帽套筒部200通过灌浆连接与桩基础部100相固定连接；所述桩帽套筒部200底端为圆型钢套筒，桩帽套筒部200侧壁设置有加筋板，桩帽套筒部200顶端采用钢板封闭，桩帽套筒部200顶端通过焊接与钢板相固定连接，桩帽套筒部200顶端与钢板的连接处设置有加筋肋。
如图3所示，所述横梁-桩帽连接部300包括上部钢板(3001)和十字过渡板3002；所述上部钢板3001上布置有螺栓孔，与钢横梁部400的梁底螺栓孔相对应，上部钢板3001通过螺栓与钢横梁部400相固定连接；所述十字过渡板3002通过焊接与桩帽套筒部200顶端相固定连接；所述十字过渡板3002上设置有加筋肋板3003。
如图4所示，所述钢横梁部400采用箱形或工字形截面梁，钢横梁部400连接钢纵梁部500处外伸纵梁搁置连接节点，连接节点呈正交形态；采用箱形截面梁时，所述连接节点上设置有“U”型搁置槽4001，所述“U”型搁置槽4001上设置有螺栓孔，与钢纵梁部500螺栓孔对应，钢横梁部400通过螺栓与钢纵梁部500相固定连接；所述钢横梁部400顶部设置有人孔4002，钢横梁部400内部设置有横向加筋肋板4003。
所述钢纵梁部500采用箱形或工字形截面梁，钢纵梁部500的两端设置有螺栓孔，螺栓孔位与钢横梁部连接节点螺栓孔位置对应；采用箱形截面梁时，纵梁内侧布置体外预应力钢绞线束5001，纵梁内部腹板壁设置有预应力钢绞线固定件。
所述钢-混凝土叠合面板部600包括正交异性钢面板6001和现浇混凝土面层6002，正交异性钢面板6001上铺设有现浇混凝土面层6002；所述正交异性钢面板6001底端通过焊接分别与钢横梁顶、钢纵梁顶相固定连接；所述钢-混凝土叠合面板部600顶部及板侧设置有抗剪件6003。
所述附属设施部700包括栏杆7001和伸缩缝，栏杆7001设置栏杆基础套筒焊接于钢面板顶，伸缩缝设置于现浇面层内。
一种全装配式钢结构引桥的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)工厂定制加工桩基础部100、桩帽套筒部200、横梁-桩帽连接部300、钢横梁部400、钢纵梁部500、正交异性钢面板6001及附属设施部700标准化钢构件，并做好涂层防腐处理，然后运输到施工现场；
(2)进行桩基础部100施工，采用打桩船、搭设钢平台或采用自行走式打桩平台完成桩基础沉桩施工；
(3)精确测量实际沉桩偏位，进行现场连接钢横梁部400、横梁-桩帽连接部300、桩帽套筒部200，其中横梁-桩帽连接部300与桩帽套筒部200的接连施工，采用焊透角焊缝，焊缝质量等级应满足要求；
(4)进行钢横梁部400、横梁-桩帽连接部300、桩帽套筒部200整体吊装，安装于桩基础部100上，并采用灌浆实现其与桩基的固定连接；
(5)安装钢纵梁部500，待钢纵梁部500与钢横梁部400通过螺栓连接完成后张拉预应力钢绞线束5001；
(6)安装正交异性钢面板6001，钢面板拼装，进行钢面板与钢横梁部400、钢纵梁部500的连接施工；
(7)进行面层钢筋铺设，浇筑混凝土面层6002及附属设施部700安装；
(8)引桥试运行，投产使用。
实施例1：
实施例以某码头引桥为例，引桥宽度10m，引桥排架间距25m，如图1-4所述，本发明全装配式钢结构引桥包括桩基础部100、桩帽套筒部200、横梁-桩帽连接部300、钢横梁部400、钢纵梁部500、钢-混凝土叠合面板部600及附属设施部700；所述桩基础部100上设置有桩帽套筒部200，桩帽套筒部200通过横梁-桩帽连接部300与钢横梁部400相固定连接，钢横梁部400与钢纵梁部500相固定连接；在钢横梁部400、钢纵梁部500上设置有钢-混凝土叠合面板部600，钢-混凝土叠合面板部600上设置有附属设施部700。
所述桩基基础部100采用直径1000mm钢管桩，每榀引桥排架布置3根桩，均为直桩。
所述桩帽套筒部200套筒内径1200mm，通过高压灌浆材料2001与桩基基础部固相连接，套筒外侧设置灌浆导管2003，套筒底部设置灌浆封闭橡胶块2004，桩帽套筒部200顶端采用钢板封闭，套筒顶部钢板2002起桩帽过度连接作用。
所述横梁-桩帽连接部300包括上部钢板3001、十字过渡板3002和加劲肋板3003，上部钢板上布置螺栓孔，与钢横梁部400底部螺栓孔对应，利用螺栓与钢横梁固相连接；十字过渡板与套筒顶部钢板2002通过焊接连接，根据实测桩位确定其相对位置。
所述钢横梁部400采用箱型截面梁，横梁连接纵梁处外伸纵梁搁置连接节点，设置“U”型搁置槽4001，梁顶设置人孔4002，利用人孔及箱梁内部空间进行螺栓紧固操作，预应力束张拉、后期维护检修等操作；为满足截面稳定要求，梁内设置横向加筋肋板4003。
所述钢纵梁部500采用箱型截面梁，梁端布置螺栓孔，与“U”型搁置槽4001的螺栓孔对应；采用螺栓与钢横梁固相连接后布设体外预应力钢绞线束5001，钢绞线束锚固于钢横梁顶，为满足截面稳定要求，梁内设置横向加筋肋板5002。
所述钢-混凝土叠合面板部600，正交异性面板6001是一种标准化的钢构件，进行现场拼装，板底与钢横梁、钢纵梁顶焊接，梁顶及板侧设置抗剪件6003，上部现浇混凝土面层6002以连成整体。
所述附属设施700，包括栏杆7001和伸缩缝，栏杆设置栏杆基础套筒焊接于钢面板顶，伸缩缝设置于现浇面层内。
一种全装配式钢结构引桥的施工方法，包括以下步骤：
(1)工厂定制加工桩基础部100、桩帽套筒部200、横梁-桩帽连接部300、钢横梁部400、钢纵梁部500、正交异性钢面板6001及附属设施部700等标准化钢构件，并做好涂层防腐处理，然后运输到施工现场；
(2)桩基施工，采用打桩船、搭设钢平台或采用自行走式打桩平台完成桩基础沉桩施工；
(3)精确测量实际沉桩偏位，进行现场连接钢横梁部400、横梁-桩帽连接部300、桩帽套筒部200，其中横梁-桩帽连接部与帽套筒部的接连施工，采用焊透角焊缝，焊缝质量等级应为一级；
(4)进行钢横梁部400、横梁-桩帽连接部300、桩帽套筒部200整体吊装，安装于桩基础部100上，并采用灌浆实现其与桩基的固定连接；
(5)安装钢纵梁500，待纵梁500与钢横梁400通过螺栓连接完成后张拉预应力钢绞线束5001；
(6)安装正交异性钢面板6001，钢面板拼装，现场焊接钢面板与纵梁500、横梁400顶的连接；
(7)进行面层钢筋铺设，浇筑面层混凝土6002及附属设施部700安装；
(8)引桥试运行，投产使用。
综上所述，本发明全装配式钢结构引桥所有受力部件全部采用标准化钢构件，可实现构件现场拼接安装施工，装配化率接近100％。本发明大大减少了现场混凝土的施工量，单个构件重量小，减少引桥施工对施工设备的依赖程度，施工效率高，适用于在周边施工配套条件差的地区快速新建各种桩基引桥。本发明结构自重小，桩基承载力要求小，可减少桩基工程成本。本发明主体受力结构均可采用钢结构，钢结构轻质高强，地震惯性力小，十分适用于强震地区。本发明人力成本小，施工现场仅需拼装及少量现浇混凝土，施工过程可大大降低对环境的影响；随着未来建筑市场劳动力成本上升，对安全、环保的要求日益增强的形势，提出的全装配式钢引桥结构具有工效高、质量优、成本小，环境友好等显著竞争优势。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种全装配式钢结构引桥，其特征在于，包括桩基础部(100)、桩帽套筒部(200)、横梁-桩帽连接部(300)、钢横梁部(400)、钢纵梁部(500)、钢-混凝土叠合面板部(600)及附属设施部(700)；所述桩基础部(100)上设置有桩帽套筒部(200)，桩帽套筒部(200)通过横梁-桩帽连接部(300)与钢横梁部(400)相固定连接，钢横梁部(400)与钢纵梁部(500)相固定连接；在钢横梁部(400)、钢纵梁部(500)上设置有钢-混凝土叠合面板部(600)，钢-混凝土叠合面板部(600)上设置有附属设施部(700)；所述桩帽套筒部(200)外插或内插于桩基础部(100)的顶部，桩帽套筒部(200)通过灌浆连接与桩基础部(100)相固定连接；所述桩帽套筒部(200)底端为圆型钢套筒，桩帽套筒部(200)侧壁设置有加筋板，桩帽套筒部(200)顶端采用钢板封闭，桩帽套筒部(200)顶端通过焊接与钢板相固定连接，桩帽套筒部(200)顶端与钢板的连接处设置有加筋肋；所述横梁-桩帽连接部(300)包括上部钢板(3001)和十字过渡板(3002)；所述上部钢板(3001)上布置有螺栓孔，与钢横梁部(400)的梁底螺栓孔相对应，上部钢板(3001)通过螺栓与钢横梁部(400)相固定连接；所述十字过渡板(3002)通过焊接与桩帽套筒部(200)顶端相固定连接；所述十字过渡板(3002)上设置有加筋肋板(3003)。
2.根据权利要求1所述的全装配式钢结构引桥，其特征在于，所述桩基础部(100)采用钢管桩基础或定型混凝土管桩基础，钢管桩基础或定型混凝土管桩基础均采用全直桩布置。
3.根据权利要求1所述的全装配式钢结构引桥，其特征在于，所述钢横梁部(400)采用箱形或工字形截面梁，钢横梁部(400)连接钢纵梁部(500)处外伸纵梁搁置连接节点，连接节点呈正交形态；采用箱形截面梁时，所述连接节点上设置有“U”型搁置槽(4001)，所述“U”型搁置槽(4001)上设置有螺栓孔，与钢纵梁部(500)螺栓孔对应，钢横梁部(400)通过螺栓与钢纵梁部(500)相固定连接；所述钢横梁部(400)顶部设置有人孔(4002)，钢横梁部(400)内部设置有横向加筋肋板(4003)。
4.根据权利要求1所述的全装配式钢结构引桥，其特征在于，所述钢纵梁部(500)采用箱形或工字形截面梁，钢纵梁部(500)的两端设置有螺栓孔，螺栓孔位与钢横梁部连接节点螺栓孔位置对应；采用箱形截面梁时，纵梁内侧布置体外预应力钢绞线束(5001)，纵梁内部腹板壁设置有预应力钢绞线固定件。
5.根据权利要求1所述的全装配式钢结构引桥，其特征在于，所述钢-混凝土叠合面板部(600)包括正交异性钢面板(6001)和现浇混凝土面层(6002)，正交异性钢面板(6001)上铺设有现浇混凝土面层(6002)；所述正交异性钢面板(6001)底端通过焊接分别与钢横梁顶、钢纵梁顶相固定连接；所述钢-混凝土叠合面板部(600)顶部及板侧设置有抗剪件(6003)。
6.根据权利要求1所述的全装配式钢结构引桥，其特征在于，所述附属设施部(700)包括栏杆(7001)和伸缩缝，栏杆(7001)设置栏杆基础套筒焊接于钢面板顶，伸缩缝设置于现浇面层内。
7.一种根据权利要求1所述的全装配式钢结构引桥的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)工厂定制加工桩基础部(100)、桩帽套筒部(200)、横梁-桩帽连接部(300)、钢横梁部(400)、钢纵梁部(500)、正交异性钢面板(6001)及附属设施部(700)标准化钢构件，并做好涂层防腐处理，然后运输到施工现场；
(2)进行桩基础部(100)施工，采用打桩船、搭设钢平台或采用自行走式打桩平台完成桩基础沉桩施工；
(3)精确测量实际沉桩偏位，进行现场连接钢横梁部(400)、横梁-桩帽连接部(300)、桩帽套筒部(200)，其中横梁-桩帽连接部(300)与桩帽套筒部(200)的接连施工，采用焊透角焊缝，焊缝质量等级应满足要求；
(4)进行钢横梁部(400)、横梁-桩帽连接部(300)、桩帽套筒部(200)整体吊装，安装于桩基础部(100)上，并采用灌浆实现其与桩基的固定连接；
(5)安装钢纵梁部(500)，待钢纵梁部(500)与钢横梁部(400)通过螺栓连接完成后张拉预应力钢绞线束(5001)；
(6)安装正交异性钢面板(6001)，钢面板拼装，进行钢面板与钢横梁部(400)、钢纵梁部(500)的连接施工；
(7)进行面层钢筋铺设，浇筑混凝土面层(6002)及附属设施部(700)安装；
(8)引桥试运行，投产使用。
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