斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法

《斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法》是中交路橋華南工程有限公司、中交路橋建設有限公司於2015年2月13日申請的專利，該專利的公布號為CN104775364A，授權公布日為2015年7月15日，發明人是肖向榮、郭光松、盧冠楠、檀興華、姚進等。該發明涉及一種路橋施工技術。

《斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法》其包括以下步驟：（1）在每個索塔的基礎承台的一側沿橋面的順橋向軸線設定塔吊，在所述橋面軸線的兩側的每一側靠近所述塔吊設定兩個拼裝胎架；（2）在所述每個拼裝胎架中逐一預拼裝塔柱的鋼筋節段；（3）將第一個拼裝好的鋼筋節段作為第一個鋼筋節段起吊至所述索塔的基礎承台頂端進行對位連線，然後以該鋼筋節段為框架澆築混凝土；（4）在已澆築混凝土的鋼筋節段的頂端對位連線下一個鋼筋節段，並且以新連線的鋼筋節段為框架澆築混凝土；（5）重複步驟（2）和（4），直至完成塔柱的安裝。該發明的方法有效提高索塔安裝的施工效率、也有效提高了施工質量，同時保證了施工安全。

2017年12月11日，《斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法
• 申請人：中交路橋華南工程有限公司、中交路橋建設有限公司
• 申請日：2015年2月13日
• 申請號：2015100833132
• 公布號：CN104775364A
• 公布日：2015年7月15日
• 發明人：肖向榮、郭光松、盧冠楠、檀興華、姚進、王宗仁、李德欽、高世強、莊值政、孫戰贏、張敬弦、張鳳凰、劉懷剛、安邦、葛紀平、張錚
• 地址：廣東省中山市東區興政路1號中環廣場3座19層
• Int.Cl.：E01D21/00(2006.01)I、E01D101/26(2006.01)N、E01D19/14(2006.01)N
• 代理機構：北京市立方律師事務所
• 代理人： 劉延喜、王增鑫
• 類別：發明專利

專利背景

斜拉橋是一個由索、塔、梁為基本機構組成的組合結構，其中，梁和塔是主要承重構件，兩者組合成整體結構。斜拉橋的索塔是支撐主索的塔形構造物，其通常為混凝土塔。如圖1所示，斜拉橋的索塔1的構件從下往上通常包括基礎承台11、下塔柱12、橫樑13、中塔柱14以及上塔柱15，其中上塔柱15包含斜拉索錨固的區域。

2015年2月之前技術中的斜拉橋索塔的常規施工工藝通常是將基礎承台一次或分兩次進行澆築，塔柱採用液壓爬模施工。塔柱的施工屬於高空作業，其中，鋼筋模版的爬升工序，以及鋼筋的原位綁紮工序，不僅使塔柱施工周期拖長，嚴重影響後續施工的工期，還影響施工的精確度以及施工人員的人身安全。為此，有必要對已有的斜拉橋索塔施工工藝進行改進。

發明內容

專利目的

《斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法》的目的是提供一種斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法，其施工周期短、施工精度高且安全性高。

技術方案

《斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法》其包括以下步驟：

（1）在每個索塔的基礎承台的一側沿橋面的順橋向軸線設定塔吊，在所述橋面軸線的兩側的每一側靠近所述塔吊設定兩個拼裝胎架；

（2）在所述每個拼裝胎架中逐一預拼裝塔柱的鋼筋節段；

（3）將第一個拼裝好的鋼筋節段作為第一個鋼筋節段起吊至所述索塔的基礎承台頂端進行對位連線，然後以該鋼筋節段為框架澆築混凝土；

（4）在已澆築混凝土的鋼筋節段的頂端對位連線下一個鋼筋節段，並且以新連線的鋼筋節段為框架澆築混凝土；

（5）重複步驟（2）和（4），直至完成塔柱的安裝。

為方便施工操作，所述拼裝胎架的布置位置為：所述位於橋面同一側的兩個拼裝胎架沿所述橋面軸線並排布置。

為實現該發明的目的，所述鋼筋節段的具體結構為：所述鋼筋節段包括適用於索塔的下塔柱和中塔柱的鋼筋節段，其包括該鋼筋節段的鋼筋以及作為所述鋼筋的模版的勁性骨架。所述鋼筋節段還包括適用於索塔的上塔柱的鋼筋節段，其包括該鋼筋節段的鋼筋、由該鋼筋包圍的斜拉索錨固結構，以及作為所述鋼筋的模版的勁性骨架。

進一步地，所述適用於索塔的下塔柱和中塔柱的鋼筋節段和適用於索塔的上塔柱的鋼筋節段在所述拼裝胎架上的預拼裝步驟均為：

（A）以位於橋面同一側的兩個拼裝胎架為操作單元，在第一拼裝胎架上拼接底層鋼筋節段和上層鋼筋節段；

（B）將所述第一拼裝胎架的上層鋼筋節段遷移至第二拼裝胎架上作為該第二拼裝胎架中的底層鋼筋節段，將所述第一拼裝胎架的底層鋼筋節段遷離；

（C）在所述第二拼裝胎架中拼接上層鋼筋節段；

（D）將所述第二拼裝胎架中的上層鋼筋節段遷移至第一拼裝胎架上作為該第一拼裝胎架的底層鋼筋節段，將所述第二拼裝胎架的底層鋼筋節段遷離；

（E）重複所述步驟（A）～（D），直至完成所有鋼筋節段的預拼裝。

更進一步地，所述第一個鋼筋節段與基礎承台的對位連線的方法具體為：

（a）在所述基礎承台的頂端設定第一定位鋼筋；在所述鋼筋節段設定突出於自身頂端的第二定位鋼筋；

（b）將所述鋼筋節段疊放在所述基礎承台頂端，使所述第一定位鋼筋和第二定位鋼筋相互靠近；

（c）用連線鋼筋連線所述第一定位鋼筋和第二定位鋼筋，其中，所述連線鋼筋的下端與第一定位鋼筋通過套筒連線，所述連線鋼筋的上端與第二定位鋼筋通過焊接連線。

改善效果

與2015年2月之前的技術相比較，《斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法》具有如下優勢：

一、該發明的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法，將單個鋼筋節段的預拼裝和多個鋼筋節段的對位連線這兩個工序分別安排在拼裝胎架和索塔塔柱原位進行，因此可以使這些工序同時進行而不是依次進行，進而大大縮短了索塔塔柱施工的時間；

二、該發明的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法，單個鋼筋節段的組拼工序安排在接近平地的拼裝胎架上實施，因此避免了施工工人的高空作業，提高了施工環境的安全性；

三、該發明的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法，以已經組拼好的鋼筋節段作為基準節段組拼下一個鋼筋節段，有效提高在索塔上的鋼筋節段拼接的精確度，提高了施工質量。

附圖說明

圖1為斜拉橋索塔結構示意圖。

圖2為該發明的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法中塔吊和拼裝胎架在索塔處的布置圖。

圖3為該發明的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法中適用於下塔柱和中塔柱的鋼筋節段的俯視結構示意圖。

圖4為該發明的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法中適用於上塔柱的鋼筋節段的俯視結構示意圖。

圖5為該發明的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法中適用於上塔柱的鋼筋節段的正面結構示意圖。

圖6為該發明的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法中鋼筋節段在拼裝胎架上預拼裝的狀態示意圖，其中，底層鋼筋節段和上層鋼筋節段在同一個拼裝胎架中。

圖7為該發明的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法中鋼筋節段在拼裝胎架上預拼裝的狀態示意圖，其中，底層鋼筋節段與上層鋼筋節段分離，該上層鋼筋節段被遷移至另一個拼裝胎架。

圖8為該發明的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法中鋼筋節段在拼裝胎架上預拼裝的狀態示意圖，其中，原底層鋼筋節段被起吊，準備被遷離。

圖9為該發明的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法中鋼筋節段在索塔的基礎承台上對位連線的狀態示意圖，其中，鋼筋節段疊加在基礎承台上，兩個部分的定位鋼筋未連線。

圖10為該發明的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法中鋼筋節段在基礎承台上對位連線的狀態示意圖，其中，基礎承台的定位鋼筋和鋼筋節段的定位鋼筋通過連線鋼筋連線。

圖11為圖10中Ⅰ部位的放大示意圖。

圖12為該發明的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法中鋼筋節段在基礎承台上對位連線的狀態示意圖，其中，另一個鋼筋節段與已澆築完成的鋼筋節段通過設定在鋼筋末端的套筒相連線。

圖中：1索塔、412一型鋼筋、11基礎承台、4121一型內圈鋼筋、111第一定位鋼筋、4122一型外圈鋼筋、12下塔柱、4123一型挑筋、13橫樑、4224a底層定位鋼筋、14中塔柱、4224b上層定位鋼筋、15上塔柱、42二型鋼筋節段、2塔吊、421二型勁性骨架、3拼裝胎架、422二型鋼筋、3a第一拼裝胎架、4221二型內圈鋼筋、3b第二拼裝胎架、4222二型外圈鋼筋、31定位結構、423錨固結構、32承重結構、423a底層錨固結構、4鋼筋節段、423b上層錨固結構、4a底層鋼筋節段、5連線鋼筋、4b上層鋼筋節段、51套筒、41一型鋼筋節段、52焊接塊、411一型勁性骨架。

權利要求

1.一種斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法，其特徵在於，其包括以下步驟：

（1）在每個索塔的基礎承台的一側沿橋面的順橋向軸線設定塔吊，在所述橋面軸線的兩側的每一側靠近所述塔吊設定兩個拼裝胎架；

（2）在所述每個拼裝胎架中逐一預拼裝塔柱的鋼筋節段；

（3）將第一個拼裝好的鋼筋節段作為第一個鋼筋節段起吊至所述索塔的基礎承台頂端進行對位連線，然後以該鋼筋節段為框架澆築混凝土；

（4）在已澆築混凝土的鋼筋節段的頂端對位連線下一個鋼筋節段，並且以新連線的鋼筋節段為框架澆築混凝土；

（5）重複步驟（2）和（4），直至完成塔柱的安裝。

2.如權利要求1所述的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法，其特徵在於：所述位於橋面同一側的兩個拼裝胎架沿所述橋面軸線並排布置。

3.如權利要求1所述的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法，其特徵在於：所述鋼筋節段包括適用於索塔的下塔柱和中塔柱的鋼筋節段，其包括該鋼筋節段的鋼筋以及作為所述鋼筋的模版的勁性骨架。

4.如權利要求1所述的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法，其特徵在於：所述鋼筋節段包括適用於索塔的上塔柱的鋼筋節段，其包括該鋼筋節段的鋼筋、由該鋼筋包圍的斜拉索錨固結構，以及作為所述鋼筋的模版的勁性骨架。

5.如權利要求3或4所述的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法，其特徵在於，所述適用於索塔的下塔柱和中塔柱的鋼筋節段和適用於索塔的上塔柱的鋼筋節段在所述拼裝胎架上的預拼裝步驟均為：

（A）以位於橋面同一側的兩個拼裝胎架為操作單元，在第一拼裝胎架上拼接底層鋼筋節段和上層鋼筋節段；

（B）將所述第一拼裝胎架的上層鋼筋節段遷移至第二拼裝胎架上作為該第二拼裝胎架中的底層鋼筋節段，將所述第一拼裝胎架的底層鋼筋節段遷離；

（C）在所述第二拼裝胎架中拼接上層鋼筋節段；

（D）將所述第二拼裝胎架中的上層鋼筋節段遷移至第一拼裝胎架上作為該第一拼裝胎架的底層鋼筋節段，將所述第二拼裝胎架的底層鋼筋節段遷離；

（E）重複所述步驟（A）～（D），直至完成所有鋼筋節段的預拼裝。

6.如權利要求1所述的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法，其特徵在於，所述第一個鋼筋節段與基礎承台的對位連線的方法具體為：

（a）在所述基礎承台的頂端設定第一定位鋼筋；在所述鋼筋節段設定突出於自身頂端的第二定位鋼筋；

（b）將所述鋼筋節段疊放在所述基礎承台頂端，使所述第一定位鋼筋和第二定位鋼筋相互靠近；

（c）用連線鋼筋連線所述第一定位鋼筋和第二定位鋼筋，其中，所述連線鋼筋的下端與第一定位鋼筋通過套筒連線，所述連線鋼筋的上端與第二定位鋼筋通過焊接連線。

實施方式

參考圖2～12，《斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法》需要利用布置在索塔1附近的塔吊2和拼裝胎架3來完成。在該技術方案中，將進行以下定義：橋面以所述索塔1為分界點，到岸邊距離較長的一段定義為中跨（或主跨），到岸邊距離較短的一段定義為邊跨。該實施例中，在已澆築好的索塔1的基礎承台11的邊跨一側、沿橋面的順橋向軸線設定塔吊2，並且在所述順橋向軸線的兩側（比如圖2中的軸線的左右兩側）、靠近所述塔吊2分別設定拼裝胎架3，優選地，所述橋面軸線的每一側設定兩個沿該軸線並行排列的所述拼裝胎架3。

根據所述索塔1各段塔柱（包括下塔柱12、中塔柱14和上塔柱15）的結構特點，設計兩種適應所述各段塔柱結構的鋼筋節段4，具體為：

一型鋼筋節段41（見圖3），該一型鋼筋節段41適用於索塔1的下塔柱12和中塔柱14的安裝過程，該一型鋼筋節段41包括一型勁性骨架411和以該一型勁性骨架411為模版焊接成籠形的一型鋼筋412。其中，所述一型勁性骨架411為“回”字型結構，並且具有內表面和外表面（未標示）；所述一型鋼筋412包括分別包圍所述一型勁性骨架411內表面的一型內圈鋼筋4121和圍繞外表面的一型外圈鋼筋4122；所述一型勁性骨架411和一型鋼筋412之間還設定了用於隔離和保護的挑筋4123。

二型鋼筋節段42（見圖4和圖5），該二型鋼筋節段42適用於索塔1的上塔柱的安裝過程，該二型鋼筋節段42整體上也是“回”字型結構，其與一型鋼筋節段41的區別的結構在於，所述二型鋼筋節段42還包括有用於錨固斜拉索的錨固結構423；所述錨固結構423設定在該二型鋼筋節段42的水平中心線上，該錨固結構423的左右兩端分別與二型鋼筋422相交錯或相焊接，以便後續的工序能將該錨固結構423與二型鋼筋422融為一體。考慮到起吊重量和施工工效，所述一個二型鋼筋節段42中包含兩個上下層疊的錨固結構423，即：底層錨固結構423a和上層錨固結構423b。並且所述兩個錨固結構423之間通過所述拼裝胎架3的定位結構31進行定位。

所述一型鋼筋節段41在所述拼裝胎架3上的組拼步驟具體為：（a）在所述拼裝胎架3上搭設該一型鋼筋節段41的一型勁性骨架411；及（b）以所述一型勁性骨架411為模版焊接該一型鋼筋節段41的一型鋼筋412。

所述二型鋼筋節段42在所述拼裝胎架3上的組拼步驟具體為：（a）在所述拼裝胎架3上依次疊放該二型鋼筋節段42的兩層錨固結構423a、423b和相應的定位結構31；（b）搭設包圍所述兩層錨固結構的二型勁性骨架421；及（c）以所述二型勁性骨架421為模版焊接該二型鋼筋節段42的二型鋼筋422。

該發明的具有特點的實施方式在於，所述一型鋼筋節段41和二型鋼筋節段42在拼裝胎架3上預拼裝的時候，還對上下承接的鋼筋節段進行了預對位連線，參考圖6～8，具體步驟為：

（A）以位於橋面同一側的兩個拼裝胎架3為操作單元，在第一拼裝胎架3a上拼接底層鋼筋節段4a和上層鋼筋節段4b（圖6）；

（B）將所述第一拼裝胎架3a的上層鋼筋節段4b通過塔吊2遷移至第二拼裝胎架3b上作為該第二拼裝胎架3b中的底層鋼筋節段，將所述第一拼裝胎架3a的底層鋼筋節段4b通過所述塔吊2遷離，移出所述第一拼裝胎架3a（圖7和圖8）；

（C）在所述第二拼裝胎架3b中拼接上層鋼筋節段；

（D）將所述第二拼裝胎架3b中的上層鋼筋節段遷移至第一拼裝胎架3a上作為該第一拼裝胎架3a的底層鋼筋節段，將所述第二拼裝胎架3b的底層鋼筋節段遷離，移出所述第二拼裝胎架3b；

（E）重複所述步驟（A）-（D），直至完成所有鋼筋節段的預拼裝。

進一步地，所述在拼裝胎架3上預拼裝完成的鋼筋節段4被遷移出所述拼裝胎架3後，需要在索塔1的頂端進行對位連線。

參考圖9～12，所述索塔1的基礎承台11的頂端設有第一定位鋼筋111，每個鋼筋節段4都設有從該鋼筋節段4的頂端突出的定位鋼筋4224，但是，所述第一定位鋼筋111和定位鋼筋4224的相向端並未直接對接。將第一個底層鋼筋節段4a起吊至所述基礎承台11頂端上疊放，使所述第一定位鋼筋111和底層定位鋼筋4224a的相向端相互靠近（見圖9）；所述第一定位鋼筋111和底層定位鋼筋4224a通過連線鋼筋5而互相連線，其中該連線鋼筋5的下端與所述第一定位鋼筋111通過套筒51連線，該連線鋼筋5的上端與所述底層定位鋼筋4224a通過焊接塊52焊接連線（見圖10和圖11）；所述底層鋼筋節段4a完成對位連線後，以該底層鋼筋節段4a為框架澆築混凝土；在已澆築混凝土的底層鋼筋節段4a的頂端對位連線下一個鋼筋節段4（上層鋼筋節段4b），基於在所述拼裝胎架3的預對位連線的工序，所述上層鋼筋節段4b與底層鋼筋節段4a可以直接對位連線，即上層鋼筋節段4b和底層鋼筋節段4a之間利用其中的底層定位鋼筋4224a和上層定位鋼筋4224b通過套筒連線（見圖12）；下一步，以所述上層鋼筋節段4b為框架澆築混凝土。繼續重複對下一個鋼筋節段4進行塔柱頂端的對位連線工序，直至完成所述下塔柱12、中塔柱14和上塔柱15的安裝。

該領域技術人員應當知曉，該發明所提供的斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法適用於索塔1的塔柱中結構具有相近性和連續性的部分，其他不具有該特點的部分，例如需要使用倒角鋼筋的部分，則需要採用鋼筋的現場散拼法進行施工。上述關於鋼筋節段4與基礎承台11的對位連線方式也可以適用在所述鋼筋節段4與散拼法形成的結構之間的對位連線工序中。

更進一步地，與常規施工工藝相比較，該發明的方法的施工工期明顯縮短。具體時間表如下：

一、常規施工工藝進行索塔單一節段的施工工效分析

序號	鋼筋型號	數量	施工時間	備註
1	C32主筋	1328根	24小時	外圈雙肢C32
2	C25箍筋（外層）	60根	32小時	240個焊接接頭，25厘米/接頭
3	C20箍筋（中間層）	60根	28小時	240個焊接接頭，25厘米/接頭
4	C20鉤筋	240根	12小時	/
5	C16鉤筋及倒角筋	1080根	24小時	/
合計			120小時	5天

二、該發明的工藝進行索塔下塔柱和中塔柱的單一節段的施工工效分析

序號	施工內容	施工時間（小時）	備註
1	鋼筋節段預拼	0	不占用時間
2	鋼筋和勁性骨架整體吊裝、對接	24	/
3	安裝剩餘箍筋	10	/
4	安裝剩餘鉤筋	10	/
合計		48	2天

三、該發明的工藝進行索塔上塔柱的單一節段的施工工效分析

序號	施工內容	施工時間（小時）	備註
1	鋼筋節段預拼	0	不占用時間
2	鋼筋和勁性骨架整體吊裝、對接、鋼錨梁定位	36	一半主筋
3	安裝剩餘一半主筋	20	/
4	安裝剩餘箍筋	16	/
5	安裝剩餘鉤筋	12	/
合計		84	3.5天

榮譽表彰

2017年12月11日，《斜拉橋索塔塔柱鋼筋的安裝方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。