CN217870006U - 城市高架方形立柱无支撑抱箍结构及其螺栓面构造 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种螺栓面构造，能够与抱箍体摩擦面构造连接而形成围合在方形立柱外侧的无支撑抱箍结构包括第一、第二L形板体；第一L形板体的其中一条边为连接板A，另一条边则为立柱接触体；第二L形板体的其中一条边为预应力施加体，另一条边则为连接板B；立柱接触体的外侧板面能够与连接板B通过可拆卸连接部件连接成一体；连接板A上布置有若干能够与抱箍体摩擦面构造连接固定的连接位点；预应力施加体的内侧沿着高度方向分布有三个钢绞线锚固端，外侧沿着高度方向布置四个高强螺栓孔。由此可知，本实用新型所述螺栓面构造配合所述抱箍体摩擦面构造、预压力***而构成的抱箍结构提高了方形立柱的稳定性，降低了方形立柱安拆施工风险。

Description

城市高架方形立柱无支撑抱箍结构及其螺栓面构造

技术领域

本实用新型涉及一种城市高架方形立柱无支撑抱箍结构及其螺栓面构造，属于土木工程桥梁临时支承结构设计与工程施工领域。

背景技术

随着我国城市化的日益推进，城市人口规模稳步提高，城市快速路成为解决市区交通拥堵的重要手段。国内常见的城市快速路均采用“地面道路+主线高架”，即主线高架的承台位于地面道路的中央分隔带内，采用悬臂式盖梁作为高架的支承结构，实现道路的双层通行。

而现有施工方法主要有满堂支架施工工艺、少支撑落地钢管施工工艺、穿柱钢棒无支撑施工工艺。

作为现浇混凝土结构，传统的施工碗扣式满堂支架工艺受到了越来越多的制约与挑战：

1）满堂支架体系施工时，整个盖梁投影范围不允许车辆通行：①对于既有道路改造工程，该工艺增加了临时保通的难度（周边土地资源越紧张，其受限程度越大）；②对于新建工程，该工艺则要求额外修筑施工临时便道——该区域往往是雨污水管道的布置范围，后期需废弃——不仅增加施工成本，而且石方、机械投入大，不符合节能环保、绿色施工要求；

2）满堂支架体系需要可靠的地基处理，对于软土地区，地基处理的深度往往是新建道路垫层高度的1.5~2.0倍，且表层需浇筑20cm的混凝土垫层——该垫层在施工完成后全部凿除——混凝土的临时性消费、石方的额外投入在增加施工成本的同时，也耗费了大量宝贵的社会资源；

3）满堂支架体系的整体稳定性受周边，当支架体系周边重型车辆频繁通行时，新浇筑的盖梁极易受到扰动而出现裂缝，对后期的高架运营构成较大的隐患。

落地钢管施工工艺在高墩施工时，随立柱高度的增加将会增加钢管投入数量，且高钢管结构的稳定性和安拆施工存在风险。城市高架施工对外观质量要求较高，因此穿柱钢棒无支撑施工工艺无法满足城市高架施工要求。综上所述，为解决传统碗扣式满堂支架工艺存在的资源消耗大、施工成本高且存在主体结构隐患等问题，研发一种新型的盖梁支架体系。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种适用于城市高架方形立柱无支撑抱箍结构的螺栓面构造。城市高架方形立柱无支撑抱箍结构解决了城市高架盖梁或上部结构无支架施工方法临时支承结构构造设计问题，根据方立柱结构特点及方性结构应力分布情况进行分析，确定方立柱长边作为主摩擦面，短边作为螺栓紧固面，同时抱箍结构预压力***采用钢绞线+高强螺栓组合构造。本实用新型所述螺栓面构造配合所述抱箍体摩擦面构造、预压力***而构成的抱箍结构提高了方形立柱的稳定性，降低了方形立柱安拆施工风险。

为实现上述的技术目的，本实用新型将采取如下的技术方案：

一种螺栓面构造，能够与抱箍体摩擦面构造连接而形成围合在方形立柱外侧的无支撑抱箍结构，包括两块L形板体，对应为第一、第二L形板体；

第一L形板体的其中一条边为连接板A，另一条边则为立柱接触体；第二L形板体的其中一条边为预应力施加体，另一条边则为连接板B；

立柱接触体的外侧板面能够与连接板B通过可拆卸连接部件连接成一体，而立柱接触体的内侧板面则具有与方形立柱外壁匹配的型面；

连接板A上布置有若干能够与抱箍体摩擦面构造连接固定的连接位点；

所述预应力施加体的内侧沿着高度方向分布有三个钢绞线锚固端，外侧沿着高度方向布置四个高强螺栓孔。

优选地，所述连接板A上所布置的连接位点为连接螺栓孔B，抱箍体摩擦面构造与连接板A上各连接螺栓孔B对应的位置处均布置有一个连接螺栓孔A；对应的一组连接螺栓孔A、连接螺栓孔B之间通过螺栓连接固定。

优选地，连接板B上布置有若干连接螺栓孔C，立柱接触体的外侧板面在与连接板A上各连接螺栓孔C对应的位置处均布置有一个连接螺栓孔D；对应的一组连接螺栓孔C、连接螺栓孔D之间通过螺栓连接固定。

优选地，所述的连接螺栓孔C、连接螺栓孔D为条形孔。

优选地，各钢绞线锚固端的内部设置螺纹。

优选地，所述的立柱接触体的内侧面板与外侧面板之间通过均布的连接板连接成一体，同时内侧面板与外侧面板的两侧端部通过侧板封接。

优选地，所述的连接板为双拼10#槽钢。

本实用新型的另一技术目的是提供一种城市高架方形立柱无支撑抱箍结构，起包括上述的螺栓面构造。

基于上述的技术目的，相对于现有技术，本实用新型具有如下的优势：

1、本实用新型所述的螺栓面构造，为配合抱箍体摩擦面构造、预压力***形成环绕在方形立柱外侧的无支撑抱箍结构而构建，其具有结构简单、生产制造便利的优点。

2、为便于预压力***所提供预应力的调整，本实用新型所述的螺栓面构造中，用于固定预压力***的钢绞线锚固端，在螺栓面构造上的横向位置可调。具体地，本实用新型将设置钢绞线锚固端的预应力施加体通过连接板B相对于立柱接触体可横向调节安装，从而实现两者位置的横向调节。更进一步地，本实用新型在连接板B上所设置的连接螺栓孔C为条形孔，而在立柱接触体上对应位置处所设置的连接螺栓孔D也为条形孔，两者的相对调节对准，即可实现横向位移调节，进而实现钢绞线预应力的调整。

附图说明

图1是包含有本实用新型所述螺栓面构造的方形立柱无支撑抱箍结构的结构示意图；

图2是本实用新型所述螺栓面构造的第一种结构示意图；

图3是图1中的摩擦面箍体的第一种结构示意图；

图4是图1中预压力***的结构示意图；

图5是本实用新型所述螺栓面构造的的第二种结构示意图；

图6是图1中摩擦面箍体的第二种结构示意图；

图中：1-方形立柱；2-抱箍体摩擦面构造；3-螺栓面构造；4-预压力***；

201-连接螺栓孔A；202-连接板；203-第一面板；204-第二面板；205-侧板；206-竖向钢板；207-箍体加劲板；208-钢绞线限位槽；209-箍体外面板；

301-连接板A；302-立柱接触体；303-钢绞线锚固孔；304-高强螺栓孔；305-条形螺栓孔；

401-钢绞线；402-锚头；403-P锚。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、表达式和数值不限制本实用新型的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

本实用新型所述的城市高架方形立柱无支撑抱箍结构临时支承体，如图1至6所示，围箍在方形立柱外侧，包括三个部分，对应为：抱箍体摩擦面构造、螺栓面构造以及预压力***，其中：

1.1 、抱箍体摩擦面构造设计

抱箍体摩擦面构造包括两个部分，对应为摩擦面箍体以及支承钢牛腿，其中：

（1）摩擦面箍体设计

将方形立柱长边作为主受力摩擦面进行设计，摩擦面箍体主要承担两个方面的作用，一是与立柱表面通过预压力形成摩擦荷载抵抗竖向外部荷载作用，二是与螺栓面结构进行连接完成抱箍结构。

摩擦面箍体设计中，考虑到抱箍体摩擦面构造需与螺栓面构造通过螺栓连接，为预留螺栓作业空间，将摩擦面箍体（参见附图1、2、5）做以下设计：

1）第一面板（内侧面板）的内侧板面直接与立柱表面接触，第一面板的长度大于立柱长边长度，可有效避开立柱转角；

2）第二面板，第二面板与第一面板空隙采用连接板（双拼10#槽钢）进行支撑，侧面采用侧板（侧钢板）进行密封；

3）双拼10#槽钢，摩擦面箍体中第一面板与第二面板之间采用双拼10#槽钢（连接板）进行支撑，第一面板与第二面板之间10cm的空隙可满足摩擦面箍体与螺栓面构造的螺栓施工需求；

4）连接螺栓孔A，摩擦面箍体与螺栓面构造之间通过8.8级M24螺栓进行连接，连接螺栓孔A包括有若干个，各连接螺栓孔A的孔位分布于首段双拼10#槽钢两侧，螺栓竖向间距满足螺栓孔位布置设计规范，且应控制抱箍体高度，避免中间螺栓因深度问题无法施工。

摩擦面箍体的设计构造图如图 1、3及6所示。

（2）支撑钢牛腿与箍体加劲构造设计

城市高架方形立柱无支撑抱箍结构主要承受的外部荷载直接作用于支撑钢牛腿，同时考虑整个摩擦面箍体的构造形式，如图1、图3、图6所示，决定采用三块竖向钢板+水平向加劲钢板的组合形式作为支承钢牛腿构造。即所述的支承钢牛腿包括竖向钢板以及箍体加劲板，其中，竖向钢板有三块，等距布置在摩擦面箍体的中部位置；箍体加劲板的数量也为三块，每一块箍体加劲板均呈水平向分布，并沿着摩擦面箍体的竖向等距分布；且每一块竖向钢板、箍体加劲板的内侧表面均与摩擦面箍体的外壁焊接固定。

为增强结构稳定性，本实用新型所述的无支撑抱箍结构设置有箍体外面板，参照附图3，此时，箍体加劲板分别与摩擦面箍体、箍体外面板进行连接，将支撑钢牛腿构造的竖向钢板、摩擦面箍体及箍体外面板形成一个整体，增强整体稳定性。同时考虑到钢绞线布置位置，将加劲钢板设计位于与钢绞线位置相同。

（3）其他构造设计

抱箍体摩擦面构造设计中除去上述构造外还有箍体外面板及钢绞线限位槽，如图3、图6所示，钢绞线限位槽利用2cm厚钢板加工，钢绞线限位槽宽度20mm，深度20mm，主要作用为限制钢绞线（φ15.2mm）在施工过程中的竖向偏移，确保抱箍结构预压力施加效果。外面板形状与钢绞线线型相同，为抛物线形状。

注：钢绞线限位槽与摩擦面箍体的侧钢板接触位置需进行额外打磨处理，使转角处连接圆润，避免钢绞线紧固时磨损。

注：抱箍体摩擦面构造的具体参数、材料选取需根据外部荷载量及方形立柱尺寸进行计算确定，特别是螺栓数量和钢绞线数量应根据施工单位技术水平设置安全值。

1.2 、螺栓面构造设计

螺栓面区别于摩擦面，不参与抱箍结构摩擦力荷载提高，仅作为高强螺栓及钢绞线预压力施加辅助结构，同时与摩擦面抱箍结构形成处于方形立柱***的完整环绕结构。螺栓面构造主要分为两个部分，一是立柱接触体，一方面与立柱接触（可存在空隙），另一方面通过螺栓与抱箍体摩擦面构造进行连接；二是预应力施加体，预应力施加体与立柱接触体采用螺栓连接（分为活动侧与固定侧），预应力施加体设置钢绞线孔位与高强螺栓孔位。

（1）立柱接触体设计

立柱接触体的结构形式与摩擦面箍体的结构形式相同，采用双面板+双拼10#槽钢的组合结构，同时在尾部设置有用于与抱箍体摩擦面构造连接的连接板（连接板A），立柱接触体上的螺栓孔位设计，相对于摩擦面箍体与方形立柱的接触面设计来说，基本相同，双拼10#槽钢空间可满足螺栓施工要求。

（2）预应力施加体设计

预应力施加体由两个钢板（其中一块为承压板，另一块则为连接板B）焊接组合形成L形结构，承压板采用60mm-80mm厚钢板加工（钢绞线紧固措施要求），与立柱接触体相连的连接板B采用20mm厚钢板进行加工，焊接时将承压板与连接钢板B焊接成一体。承压板的内侧设置一排呈竖向分布的钢绞线锚固孔，外侧设置一排呈竖向分布的高强螺栓孔。

注：钢绞线锚固孔的内壁需设置螺纹。

（3）活动侧与固定侧设计

处于方形立柱同侧的两个螺栓面构造，其中一侧可活动，另一侧可固定。

活动侧的螺栓面构造中，在高强螺栓施加预压力时可向立柱中心线位置进行水平向滑动（预应力施加体滑动），满足钢绞线伸长需求。

活动侧的螺栓面构造设计时，将预应力施加体与立柱接触体之间的对穿连接螺栓孔位设置成长条形，在高强螺栓施加预压力时可进行轻微水平移动。活动侧螺栓面构造的设计结构如图2所示。

而固定侧螺栓面构造的设计结构如图5所示，此时预应力施加体与立柱接触体之间的对穿连接螺栓孔位设置成圆孔形。

注：高强螺栓施加预压力时，一侧螺栓处一边是活动侧一边是固定侧。

1.3 、预压力***设计

城市高架方形立柱无支撑抱箍结构的临时支承***的预压力***采用钢绞线+高强螺栓的组合形式，如图4所示，通过高强螺栓施加初步预压力，高强螺栓拧紧过程中活动侧承压板水平位移将预压力传递至钢绞线，钢绞线拉力传递至抱箍体与摩擦面形成竖向摩擦力。

抱箍体结构外形尺寸根据钢绞线线性确定，环形钢绞线线型立柱方向分力提供压力，而钢绞线线型按照抛物线形状设置，抛物线矢高决定立柱方向分力大小，同时矢高不宜过大，否则钢牛腿宽度过大易造成外部荷载作用点外移将会增加附加弯矩，影响抱箍结构承载力。

钢绞线锚固构造说明

钢绞线与承压板之间的连接措施采用自制钢绞线锚头，如图 4所示，钢绞线采用P锚，自制锚头为一端封闭（留16mm钢绞线孔位）的圆筒结构。P锚安装完成后套入自制锚头，自制锚头外壁设置螺纹（与承压板螺栓对应），通过自制锚头拧入承压板钢绞线孔位提供初始张拉力。

注1：自制锚头空心端朝外，封闭端朝内，P锚从空心端装入自制锚头；自制锚头空心端朝向承压板孔位，旋转封闭端使自制锚头前进，拉紧钢绞线。

注2：钢绞线数量、高强螺栓数量根据外部荷载进行确定。

基于上述的城市高架方形立柱无支撑抱箍结构临时支承体系，本实用新型公开了如下的实施方案，施工时，应严密控制以下几个方面，抱箍结构的加工质量、临时支承体系的安装质量以及临时支承体系的验证工作，其中的重点在于临时支承体系的安装质量的控制。

2.1 、抱箍结构加工质量控制

临时支承体系的加工质量应控制以下几点：

（1）抱箍体摩擦面构造中接触面板的加工质量

抱箍体摩擦面构造中，第一面板直接与立柱摩擦面进行连接，因此在加工过程中必须保证第一面板的内侧表面与立柱摩擦面在同一平面内，且保持竖直，否则抱箍结构在施加预压力时，第一面板与方形立柱之间处于局部接触状态，影响摩擦力效果。

（2）承压板加工质量

承压板直接承受巨大初始预压荷载（通过高强螺栓及钢绞线施予），在施工时存在承压板变形的风险，因此在承压板加工焊接时需格外注意加工质量。预应力施加体中，承压板与连接板B之间的焊接应是将承压板焊接在连接板B上（连接板B为底板），连接处内衬为坡口焊缝，外侧为角焊缝，焊缝长度及焊脚尺寸应满足外部荷载及规范要求，同时焊接完成之后需进行100%超声波检测。

（3）自制锚头加工质量

自制锚头禁止采用分段焊接，应为机器整体压铸成型，保证自制锚头的强度，同时自制锚头的外壁螺纹应满足预应力张拉强度要求，避免预压力传递时造成滑丝，使预压力失效。

（4）其他注意要点

1）承压板的钢绞线锚固孔内螺纹加工质量应与自制锚头外螺纹加工质量要求相同；

2）抱箍体外面板（外侧面板）与侧板接触倒角位置应进行打磨，避免造成钢绞线破坏。

2.2 抱箍结构安装质量控制

抱箍结构安装质量应控制以下几点：

（1）安装步骤控制

抱箍结构安装步骤如下：

1）螺栓面构造组装

将螺栓面构造中的立柱接触体与预应力施加体进行组装，此时活动端螺栓应保持最大活动距离；

2）螺栓面构造与摩擦面抱箍体组装

将已组装好的螺栓面构造通过螺栓与摩擦面抱箍体进行连接，组装时需保证螺栓面构造垂直于摩擦面抱箍体；

3）预安装钢绞线

将钢绞线的两端分别安装P锚及自制锚头，同时将已组装的钢绞线拧入承压板（拧入1丝），仅作为临时固定作用，同时在转角处垫至薄橡胶片，保护钢绞线；

4）组装两侧摩擦面抱箍体结构，并进行临时定位，组装时在摩擦面安装橡胶片，以增加摩擦系数；

5）将钢绞线自制锚头逐步拧入承压板，使钢绞线处于初始张拉状态；

6）拧紧高强螺栓，达到高强螺栓规范标准扭矩，将预压力传通。

（2）高强螺栓施工要求

摩擦面抱箍体结构设计及施工中最核心的技术就是高强螺栓所提供的预压力，因此高强螺栓的施工质量直接影响基于抱箍的临时支承结构的承载能力。高强螺栓施工过程中需严格按照《高强螺栓连接技术规程》相关规定进行操作，并选择合适的电动扳手进行施工，高强螺栓施工完成之后检测其终拧扭矩，达到规范要求之后方可进行上部结构安装。

（3）摩擦系数确定

摩擦面抱箍体结构与方形立柱的摩擦面之间垫置5mm的橡胶垫层，设置该橡胶垫层的目的两个：

增加方形立柱与摩擦面抱箍体结构之间的摩擦系数，需要根据试验确定不同材质及不同厚度的橡胶垫层的摩擦系数，然后根据现场实际情况选择合适的橡胶产品；

防止高强螺栓在实际预压力过程中造成方形立柱表面混凝土的破坏，实现无损临时支承结构的目的。

Claims (8)

1.一种螺栓面构造，能够与抱箍体摩擦面构造连接而形成围合在方形立柱外侧的无支撑抱箍结构，其特征在于，包括两块L形板体，对应为第一、第二L形板体；

第一L形板体的其中一条边为连接板A，另一条边则为立柱接触体；第二L形板体的其中一条边为预应力施加体，另一条边则为连接板B；

立柱接触体的外侧板面能够与连接板B通过可拆卸连接部件连接成一体，而立柱接触体的内侧板面则具有与方形立柱外壁匹配的型面；

连接板A上布置有若干能够与抱箍体摩擦面构造连接固定的连接位点；

所述预应力施加体的内侧沿着高度方向分布有三个钢绞线锚固端，外侧沿着高度方向布置四个高强螺栓孔。

2.根据权利要求1所述的螺栓面构造，其特征在于，所述连接板A上所布置的连接位点为连接螺栓孔B，抱箍体摩擦面构造与连接板A上各连接螺栓孔B对应的位置处均布置有一个连接螺栓孔A；对应的一组连接螺栓孔A、连接螺栓孔B之间通过螺栓连接固定。

3.根据权利要求2所述的螺栓面构造，其特征在于，连接板B上布置有若干连接螺栓孔C，立柱接触体的外侧板面在与连接板A上各连接螺栓孔C对应的位置处均布置有一个连接螺栓孔D；对应的一组连接螺栓孔C、连接螺栓孔D之间通过螺栓连接固定。

4.根据权利要求3所述的螺栓面构造，其特征在于，所述的连接螺栓孔C、连接螺栓孔D为条形孔。

5.根据权利要求1所述的螺栓面构造，其特征在于，各钢绞线锚固端的内部设置螺纹。

6.根据权利要求1所述的螺栓面构造，其特征在于，所述的立柱接触体的内侧面板与外侧面板之间通过均布的连接板连接成一体，同时内侧面板与外侧面板的两侧端部通过侧板封接。

7.根据权利要求1所述的螺栓面构造，其特征在于，所述的连接板为双拼10#槽钢。

8.一种城市高架方形立柱无支撑抱箍结构，其特征在于，包括权利要求1所述的螺栓面构造。

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