本發(fā)明屬于橋梁施工領(lǐng)域，具體涉及一種人字型預(yù)應(yīng)力混凝土先張法架橋機(jī)及使用方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代交通網(wǎng)建設(shè)多采用立體交通，這就涉及到大量跨線橋和高架橋施工。這類橋的特點(diǎn)是多跨、高墩，跨徑不大（小于50m），但受施工紅線范圍限制，對施工方法要求較高，特別是采用高架橋方案對城市路網(wǎng)進(jìn)行改造時(shí)，限制條件更為苛刻。現(xiàn)有橋梁架設(shè)施工方法及施工設(shè)備較多，總體可分為混凝土預(yù)制裝配施工和現(xiàn)澆法施工兩大類。預(yù)制裝配施工構(gòu)件制作質(zhì)量容易控制，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，現(xiàn)場施工速度快，但受制于運(yùn)輸和起重安裝設(shè)備的限制，構(gòu)件之間連接多，梁整體性能相對較差；現(xiàn)澆法施工最大的優(yōu)點(diǎn)是橋梁整體性好，特別適合連續(xù)梁橋和異形變截面梁橋施工。對中小跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工而言，常用架橋方法包括滿堂支架、梁式支架和移動(dòng)模架等方法。前兩種屬于固定支架施工方法，需要占用橋下空間并需要對橋下基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理，施工工序繁瑣。移動(dòng)模架方法利用已建好的橋梁下部橋墩作為模架的支撐，利用鋼結(jié)構(gòu)跨墩逐跨移動(dòng)模架，模架尺寸大，其行走方式為直線頂推，預(yù)應(yīng)力張拉為后張法，適于多跨預(yù)應(yīng)力混凝土等截面、直線型梁橋的施工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種不占用橋下空間，能提高橋梁施工效率的人字型預(yù)應(yīng)力混凝土先張法架橋機(jī)及使用方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種人字型預(yù)應(yīng)力混凝土先張法架橋機(jī)，包括人字形鋼架、頂推裝置、頂部卷揚(yáng)機(jī)、工字鋼軌道、軌道卷揚(yáng)機(jī)、支撐千斤頂、預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束、整體式底模；

所述人字形鋼架包括前支腿單元和后支腿單元，所述前支腿單元包括分別置于第二排橋墩上的兩個(gè)前支腿組，所述前支腿組包括依次連接的第二頂部齒輪、前支腿、第二伸縮套筒、可滑動(dòng)橫梁，所述后支腿單元包括分別置于第一排橋墩上的兩個(gè)后支腿組，所述后支腿組包括依次連接的第一頂部齒輪、后支腿、第一伸縮套筒、固定端錨固件；所述固定端錨固件與第一排橋墩上的預(yù)埋件連接；所述第一頂部齒輪與第二頂部齒輪嚙合；

所述頂推裝置分別與前支腿、后支腿連接；

所述頂部卷揚(yáng)機(jī)有兩部，分別置于人字形鋼架上的平臺(tái)的兩側(cè)，頂部卷揚(yáng)機(jī)通過鋼纜對工字鋼軌道和整體式底模進(jìn)行起吊；

所述工字鋼軌道的一端與第一伸縮套筒連接，工字鋼軌道的另一端伸出第二排橋墩；

所述可滑動(dòng)橫梁置于第二排橋墩上，并與工字鋼軌道滑動(dòng)連接；

所述支撐千斤頂與工字鋼軌道連接；

所述預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束一端錨固于第一排橋墩墩頂混凝土節(jié)段中，另一端通過錨具夾片錨固于可滑動(dòng)橫梁上。

按上述方案，所述可滑動(dòng)橫梁與三角形固定支架連接，三角形固定支架與工字鋼軌道滑動(dòng)連接，三角形固定支架用于保證可滑動(dòng)橫梁的垂直度。

本發(fā)明中，初始狀態(tài)為：前支腿單元、后支腿單元分別落于第一跨的兩個(gè)橋墩上，即分別位于（起始）第一排橋墩和第二排橋墩上，通過第一伸縮套筒、第二伸縮套筒、頂推裝置、第一頂部齒輪、第二頂部齒輪、可滑動(dòng)橫梁調(diào)整人字型鋼架位置；利用頂部卷揚(yáng)機(jī)安裝工字鋼軌道。

本發(fā)明還提供一種人字型預(yù)應(yīng)力混凝土先張法架橋機(jī)的使用方法，包括如下步驟：

搭設(shè)上述人字型預(yù)應(yīng)力混凝土先張法架橋機(jī)，使固定端錨固件與第一排橋墩上的預(yù)埋件連接，使可滑動(dòng)橫梁置于第二排橋墩上；

頂部卷揚(yáng)機(jī)下放鋼纜提升整體式底模至預(yù)定位置；綁扎鋼筋后，向整體式底模內(nèi)澆筑混凝土形成梁體時(shí)，緩慢釋放頂推裝置約束，梁體自重及整體式底模重量傳遞至人字型鋼架頂部，轉(zhuǎn)換為人字形鋼架底部的向前水平推力，使可滑動(dòng)橫梁向前移動(dòng)，三角形固定支架保證可滑動(dòng)橫梁的垂直度；通過可滑動(dòng)橫梁的移動(dòng)距離控制預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束的張拉控制應(yīng)力；待混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，頂部卷揚(yáng)機(jī)緩慢釋放整體式底模；梁體重量由第一排橋墩、第二排橋墩逐漸承受，人字型鋼架底部的向前水平推力逐步減小，可滑動(dòng)橫梁逐步回縮，（利用其力）脫去錨具夾片，使可滑動(dòng)橫梁與預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束斷開連接，至此預(yù)應(yīng)力混凝土第一梁段制作完成；

解除固定端錨固件與第一排橋墩上的預(yù)埋件之間的聯(lián)系，利用軌道卷揚(yáng)機(jī)對工字鋼軌道施加水平拉力，工字鋼軌道帶動(dòng)后支腿、第一伸縮套筒在已制作完成的第一梁段橋面向前滑動(dòng)；當(dāng)?shù)谝簧炜s套筒到達(dá)第二排橋墩墩頂后與第二排橋墩上的預(yù)埋件固定連接，同時(shí)工字鋼軌道前端的支撐千斤頂千斤頂落于第三排橋墩上并支撐就位，前支腿單元懸掛于工字鋼軌道上，依靠頂推裝置推動(dòng)前支腿單元向前滑動(dòng)，直至到達(dá)第三排橋墩墩頂；使預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束通過錨具夾片與可滑動(dòng)橫梁錨固；即可進(jìn)行第二梁段施工；如此繼續(xù)循環(huán)可進(jìn)行后續(xù)各跨梁的施工。

本發(fā)明的有益效果在于：

本人字型預(yù)應(yīng)力混凝土先張法架橋機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，移動(dòng)方式獨(dú)特，適用于不同跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁（板）橋的先張法施工；施工過程中，利用混凝土及模板等的重量張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束，充分發(fā)揮了先張法施工的特點(diǎn)，省去了后張法施工中的大量錨具，避免了預(yù)應(yīng)力施加時(shí)錨下集中應(yīng)力過大的問題，節(jié)省了錨下抗裂鋼筋等材料，也免除了錨下復(fù)雜的抗裂構(gòu)造；使橋梁施工變得簡單、快捷；

利用人字型結(jié)構(gòu)在豎向荷載下產(chǎn)生的水平推力，用于施加預(yù)應(yīng)力，與此同時(shí)受張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束也作為平衡人字型機(jī)構(gòu)的水平拉桿；

施工期間對橋下影響??；

本發(fā)明采用先張法連續(xù)預(yù)應(yīng)力筋布置，由于先張法預(yù)應(yīng)力傳遞的特點(diǎn)，連續(xù)梁（板）支點(diǎn)截面頂面處不會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，使得該架橋機(jī)構(gòu)具有良好的適用性；

本發(fā)明尺寸小，安設(shè)方便，移動(dòng)靈活，可大大提高施工效率；

本發(fā)明充分利用人字型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將澆筑混凝土梁體重量轉(zhuǎn)化為預(yù)張力，同時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束作為人字型結(jié)構(gòu)的水平拉桿，起到平衡作用，使得本人字型預(yù)應(yīng)力混凝土先張法架橋機(jī)得以實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明人字型預(yù)應(yīng)力混凝土先張法架橋機(jī)的正視示意圖；

圖2是人字型預(yù)應(yīng)力混凝土先張法架橋機(jī)的側(cè)視示意圖；

圖3是人字型預(yù)應(yīng)力混凝土先張法架橋機(jī)的俯視示意圖；

圖4是利用梁體自重及整體式底模重量傳遞到人字型鋼架底部產(chǎn)生水平推力推動(dòng)可滑動(dòng)橫梁以張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是整體式底模上的模板和梁體澆筑的布置圖；

圖6是后支腿到達(dá)第二排橋墩墩頂后與第二排橋墩上的預(yù)埋件固定連接，以及工字鋼軌道前端的支撐千斤頂千斤頂落于第三排橋墩上并支撐就位的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是前支腿組連同可滑動(dòng)橫梁懸掛于工字鋼軌道上，依靠頂推裝置推動(dòng)向前滑動(dòng)的示意圖；

圖8是可滑動(dòng)橫梁、三角形固定支架、工字鋼軌道的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是三角形固定支架、工字鋼軌道的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是人字型預(yù)應(yīng)力混凝土先張法架橋機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、后支腿，2、前支腿，3-1、第一伸縮套筒，3-2、第二伸縮套筒，4、固定端錨固件，5、預(yù)埋件，6、可滑動(dòng)橫梁，7、頂推裝置，8-1第一頂部齒輪，8-2、第二頂部齒輪，9、頂部卷揚(yáng)機(jī)，10、鋼纜，11、工字鋼軌道，12、三角形固定支架，13、軌道卷揚(yáng)機(jī)，14、支撐千斤頂，15、預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束，16、整體式底模，17、第一排橋墩，18、第二排橋墩，19、第三排橋墩，20、平臺(tái)，21、橫向支撐桿。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參見圖1-圖10，一種人字型預(yù)應(yīng)力混凝土先張法架橋機(jī)，包括人字形鋼架、頂推裝置7、頂部卷揚(yáng)機(jī)9、工字鋼軌道11、三角形固定支架12、軌道卷揚(yáng)機(jī)13、支撐千斤頂14、預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束15、整體式底模16。人字形鋼架包括前支腿單元和后支腿單元；每個(gè)前支腿單元包括分別置于第二排橋墩18上的兩個(gè)前支腿組，兩個(gè)前支腿組通過橫向支撐桿21連接，每個(gè)前支腿組包括依次連接的第二頂部齒輪8-2、前支腿2、第二伸縮套筒3-2、可滑動(dòng)橫梁6，為了使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，相鄰前支腿2、相鄰第二伸縮套筒3-2分別通過橫向支撐桿21連接；每個(gè)后支腿單元包括分別置于第一排橋墩17上的兩個(gè)后支腿組，相鄰后支腿組通過橫向支撐桿21連接；每個(gè)后支腿組包括依次連接的第一頂部齒輪8-1、后支腿1、第一伸縮套筒3-1、固定端錨固件4；固定端錨固件4與第一排橋墩17上的預(yù)埋件5連接；第一頂部齒輪8-1與第二頂部齒輪8-2嚙合；可滑動(dòng)橫梁6與第二伸縮套筒3-2連接，置于第二排橋墩18上，并與工字鋼軌道11滑動(dòng)連接；三角形固定支架12與可滑動(dòng)橫梁6連接，且三角形固定支架12還與工字鋼軌道滑動(dòng)11連接，用于保證可滑動(dòng)橫梁6的垂直度；頂推裝置7分別與前支腿2、后支腿1連接；通過第一伸縮套筒3-1、第二伸縮套筒3-2、頂推裝置7、第一頂部齒輪8-1、第二頂部齒輪8-2、可滑動(dòng)橫梁6調(diào)整人字型鋼架位置。頂部卷揚(yáng)機(jī)9有兩部，分別置于人字形鋼架上的平臺(tái)20的兩側(cè)，頂部卷揚(yáng)機(jī)9通過鋼纜10對工字鋼軌道11和整體式底模16進(jìn)行起吊。工字鋼軌道11的長度為1.5倍跨徑，其一端與第一伸縮套筒3-1連接，其另一端伸出第二排橋墩18；支撐千斤頂14與工字鋼軌道11連接；預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束15的一端與第一排橋墩17連接，預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束15通過錨具夾片與可滑動(dòng)橫梁6錨固。

本發(fā)明中，初始狀態(tài)為：前支腿單元、后支腿單元分別落于第一跨的兩個(gè)橋墩上，即分別位于（初始）第一排橋墩17和第二排橋墩18上；利用頂部卷揚(yáng)機(jī)9安裝工字鋼軌道11。

一種人字型預(yù)應(yīng)力混凝土先張法架橋機(jī)的使用方法，包括如下步驟：

搭設(shè)上述人字型預(yù)應(yīng)力混凝土先張法架橋機(jī)，使固定端錨固件4與第一排橋墩17上的預(yù)埋件5連接，使可滑動(dòng)橫梁6置于第二排橋墩18上；將預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束15通過錨具夾片與可滑動(dòng)橫梁6錨固；

頂部卷揚(yáng)機(jī)9下放鋼纜10提升整體式底模16至預(yù)定位置；架設(shè)梁體側(cè)模及綁扎鋼筋等，向整體式底模16內(nèi)澆筑混凝土形成梁體；向整體式底模16內(nèi)澆筑混凝土形成梁體時(shí)，釋放頂推裝置7約束（斷開頂推裝置7與前支腿2或后支腿1的連接），梁體自重及整體式底模16等重量傳遞至人字型鋼架頂部，轉(zhuǎn)換為人字形鋼架底部的向前水平推力，使可滑動(dòng)橫梁6向前移動(dòng)，三角形固定支架12保證可滑動(dòng)橫梁6的垂直度；通過可滑動(dòng)橫梁6的移動(dòng)距離控制預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束15的張拉控制應(yīng)力；待混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，頂部卷揚(yáng)機(jī)9緩慢放下整體式底模16；梁體重量由第一排橋墩17、第二排橋墩18逐漸承受，人字型鋼架底部的向前水平推力逐步減小，可滑動(dòng)橫梁6逐步回縮，（利用其力）脫去錨具夾片，使可滑動(dòng)橫梁6與預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束15斷開連接，至此預(yù)應(yīng)力混凝土第一梁段制作完成；

解除固定端錨固件4與第一排橋墩17上的預(yù)埋件5之間的聯(lián)系，利用軌道卷揚(yáng)機(jī)13對工字鋼軌道11施加水平拉力，工字鋼軌道11帶動(dòng)后支腿1、第一伸縮套筒3-1在已制作完成的第一梁段橋面向前滑動(dòng)；當(dāng)?shù)谝簧炜s套筒3-1到達(dá)第二排橋墩18墩頂后與第二排橋墩18上的預(yù)埋件5固定連接，同時(shí)工字鋼軌道11前端的支撐千斤頂14落于第三排橋墩19上并支撐工字鋼軌道11，前支腿單元懸掛于工字鋼軌道11上，依靠頂推裝置7推動(dòng)前支腿單元向前滑動(dòng)，直至到達(dá)第三排橋墩19墩頂；使預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束15通過錨具夾片與可滑動(dòng)橫梁6錨固；即可進(jìn)行第二梁段施工；如此繼續(xù)循環(huán)可進(jìn)行后續(xù)各跨梁的施工。

本發(fā)明可將整體式底模16作為施工平臺(tái)。

本發(fā)明利用了人字型機(jī)構(gòu)本身的結(jié)構(gòu)形式，作為跨越橋墩之間的臨時(shí)結(jié)構(gòu)，用于支撐預(yù)應(yīng)力混凝土梁段的自重及其他施工荷載；利用預(yù)應(yīng)力鋼筋/鋼束平衡人字型機(jī)構(gòu)和混凝土梁段等自重產(chǎn)生的水平推力，同時(shí)用于提供先張法的張拉預(yù)應(yīng)力；利用人字型結(jié)構(gòu)前、后支腿在軌道上的滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人字型架橋機(jī)的跨墩行走，操作非常方便；利用人字型機(jī)構(gòu)的受力特點(diǎn)，便利地解決了先張法施工張拉力的施加，簡化了張拉設(shè)備，避免了后張法施工所需錨具及由此帶來的錨下應(yīng)力過分集中的問題。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。