一种小半径半圆形拱墙不落地支撑装置的制作方法

1.本实用新型涉及拱形混凝土结构施工的技术领域，尤其涉及一种小半径半圆形拱墙不落地支撑装置。


背景技术：

2.拱形混凝土结构常见于拱桥、隧道及房屋拱形顶板，其现浇施工支架的种类也比较多，常用的支撑体系或设备有型钢支架、脚手架体系、台车。对于软弱地基不良施工条件下的小半径弧度的混凝土拱墙，采用台车和脚手架体系施工的成本高、适用性差，且脚手架体系横向受力稳定性差。
3.公开号为cn109056548b的发明专利提出一种钢拱架施工方法，设计一种贝雷梁连接件用于拱桥施工，但以上方法主要适用于大半径弧度的拱形混凝土结构，对于小半径弧度的拱形混凝土结构很难保证其弧度成形质量，非线性调整适用性差。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在解决现有技术的不足，而提供一种小半径半圆形拱墙不落地支撑装置。
5.本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：
6.一种小半径半圆形拱墙不落地支撑装置，包括与两侧混凝土竖墙内预埋件固定安装的牛腿，牛腿上依次安装有卸落装置、主承重梁，两侧的主承重梁上架设有若干钢拱架，钢拱架外壁上依次铺设有若干分配梁并在分配梁外安装有模板；
7.钢拱架包括上拱梁、连接在上拱梁两端之间的下弦杆以及支撑在上拱梁、下弦杆之间的若干斜撑，下弦杆设置在两侧的主承重梁上，下弦杆顶部在上拱梁内部设有若干环向连接板，环形连接板与上拱梁弧度一致。
8.斜撑与上拱梁的接触端、与下弦杆的接触端均设有节点板。
9.下弦杆的两端与上拱梁内侧面之间设有加劲肋。
10.主承重梁由多个工字形梁组成。
11.上述小半径半圆形拱墙不落地支撑装置的参数化设计方法，包括：
12.p1、设计依据：
13.设计依据采用相关工程设计图纸及最新版本的规范《建筑结构荷载规范》、《钢结构设计标准》；
14.p2、设计荷载：
15.设计荷载q包括恒荷载q
恒
和活荷载q
活
，所述恒荷载q
恒
分项系数取1.3，所述活荷载q
活
分项系数取1.5，恒荷载包括混凝土、不落地支撑体系自重；活荷载包括施工人员及设备荷载、风荷载、雪荷载；
16.钢拱架在混凝土浇筑期间受侧压力作用，为简化计算且考虑钢拱架的安全性，将混凝土自重环向作用于钢拱架上；钢拱架之间通过连接杆件增加横向稳定性，风荷载可不
考虑，以上荷载单位为kn/m2；
17.p3、钢拱架参数化设计：
18.不落地支撑体系各构件的弹性模量e、抗弯强度设计值f、抗剪强度fv均已知；
19.钢拱架布置间距为l0，钢拱梁承受均布线荷载为q＝q
×
l0，钢拱架的上拱梁由斜撑平均划分为m段，每段长度l1，上拱梁可被视为m跨连续梁，为进一步简化计算且增加钢拱架的安全性，上拱梁被视为m个跨长l1的简支梁，上拱梁跨中最大弯矩为m
max
＝ql
12
/8，上拱梁所需截面抵抗矩w＝n
×mmax
/f，上拱梁最大剪力为f
max
＝ql1/2，上拱梁所需抗剪截面积as＝n
×fmax
/fv；
20.钢拱架的斜撑简化为仅受轴力作用的杆件n
max
＝ql1，斜撑所需截面面积a＝n
×nmax
/f；
21.钢拱架的下弦杆构件的安全系数n不小于1，下弦杆的截面抵抗矩w和抗剪截面积as与上拱梁采用相同方法求得；
22.钢拱架的上拱梁、斜撑、下弦杆可通过查找型钢截面特性参数表选取满足力学要求的型钢；
23.钢拱架参数化设计后通过有限元软件建模进行对比分析。
24.上述小半径半圆形拱墙不落地支撑装置的施工方法，具体步骤为：
25.s1、钢拱架制造
26.首先，钢拱架各构件按照最终设计的图纸进行加工；其次，对加工好的构件按照顺序进行固定并进行机械连接或者焊接；
27.s2、钢拱架荷载预压
28.考虑拱形结构支架预压的经济性和安全性，钢拱架采用地面预压的方法，利用千斤顶和限位装置进行结构预压；
29.s3、不落地支撑体系搭设
30.首先，提前在混凝土竖墙上设置预埋件并安装牛腿；其次，在牛腿上依次安装卸落装置、主承重梁；最后，将拼装好的钢拱架分片进行安装定位，在钢拱架的上拱梁上从下向上依次铺设分配梁和模板；
31.s4、钢筋绑扎及外模板安装
32.按照设计图和施工方案进行钢筋绑扎作业和外模板安装；
33.s5、混凝土浇筑及外模板搭接
34.混凝土采用分层浇筑的方法，并按照规范和方案要求进行振捣作业，混凝土施工过程确保本层混凝土初凝前进行上一层的混凝土浇筑，根据施工作业时间和要求应及时搭接上一层模板，避免影响混凝土浇筑作业；
35.s6、拆除
36.待混凝土强度和时间达到设计和规范要求时进行不落地支撑体系的拆除。
37.分配梁为型钢或者方木。
38.模板为钢板或者是木模板。
39.本实用新型的有益效果是：本实用新型所述钢拱架构造简单、易加工、结构稳定好，参数化设计方法简单、易掌握，有助于方案设计人员快速确定各构件尺寸大小，由钢拱架作为承重结构的不落地支撑体系适用于软弱地基不良施工条件下小半径半圆形拱墙现
浇施工，具有良好的适用性和经济性。
附图说明
40.图1为本实用新型的结构示意图；
41.图2为本实用新型中钢拱架构造图；
42.图3为图1中a的放大图；
43.图中：1-牛腿；2-卸落装置；3-主承重梁；4-钢拱架；5-分配梁；6-模板；7-混凝土竖墙；
44.401-上拱梁；402-斜撑；403-下弦杆；404-环形连接板；405-节点板；406-加劲肋；
45.以下将结合本实用新型的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
46.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
47.如图1至图3所示，一种小半径半圆形拱墙不落地支撑装置，包括与两侧混凝土竖墙7内预埋件固定安装的牛腿1，牛腿1上依次安装有卸落装置2、主承重梁3，两侧的主承重梁3上架设有若干钢拱架4，钢拱架4外壁上依次铺设有若干分配梁5并在分配梁5外安装有模板6；
48.钢拱架4包括上拱梁401、连接在上拱梁401两端之间的下弦杆403以及支撑在上拱梁401、下弦杆403之间的若干斜撑402，下弦杆403设置在两侧的主承重梁3上，下弦杆403顶部在上拱梁401内部设有若干环向连接板404，环形连接板404与上拱梁401弧度一致。
49.斜撑402与上拱梁401的接触端、与下弦杆403的接触端均设有节点板405。
50.下弦杆403的两端与上拱梁401内侧面之间设有加劲肋406。
51.主承重梁3由多个工字形梁组成。
52.上述小半径半圆形拱墙不落地支撑装置的参数化设计方法，包括：
53.p1、设计依据：
54.设计依据采用相关工程设计图纸及最新版本的规范《建筑结构荷载规范》、《钢结构设计标准》；
55.p2、设计荷载：
56.设计荷载q包括恒荷载q
恒
和活荷载q
活
，所述恒荷载q
恒
分项系数取1.3，所述活荷载q
活
分项系数取1.5，恒荷载包括混凝土、不落地支撑体系自重；活荷载包括施工人员及设备荷载、风荷载、雪荷载；
57.钢拱架4在混凝土浇筑期间受侧压力作用，为简化计算且考虑钢拱架4的安全性，将混凝土自重环向作用于钢拱架4上；钢拱架4之间通过连接杆件增加横向稳定性，风荷载可不考虑，以上荷载单位为kn/m2；
58.p3、钢拱架4参数化设计：
59.不落地支撑体系各构件的弹性模量e、抗弯强度设计值f、抗剪强度fv均已知；
60.钢拱架4布置间距为l0，钢拱梁4承受均布线荷载为q＝q
×
l0，钢拱架4的上拱梁401由斜撑402平均划分为m段，每段长度l1，上拱梁401可被视为m跨连续梁，为进一步简化计算且增加钢拱架4的安全性，上拱梁401被视为m个跨长l1的简支梁，上拱梁401跨中最大弯矩
为m
max
＝ql
12
/8，上拱梁401所需截面抵抗矩w＝n
×mmax
/f，上拱梁401最大剪力为f
max
＝ql1/2，上拱梁401所需抗剪截面积as＝n
×fmax
/fv；
61.钢拱架4的斜撑402简化为仅受轴力作用的杆件n
max
＝ql1，斜撑402所需截面面积a＝n
×nmax
/f；
62.钢拱架4的下弦杆403构件的安全系数n不小于1，下弦杆403的截面抵抗矩w和抗剪截面积as与上拱梁401采用相同方法求得；
63.钢拱架4的上拱梁401、斜撑402、下弦杆403可通过查找型钢截面特性参数表选取满足力学要求的型钢；
64.钢拱架4参数化设计后通过有限元软件建模进行对比分析。
65.上述小半径半圆形拱墙不落地支撑装置的施工方法，具体步骤为：
66.s1、钢拱架4制造
67.首先，钢拱架4各构件按照最终设计的图纸进行加工；其次，对加工好的构件按照顺序进行固定并进行机械连接或者焊接；
68.s2、钢拱架4荷载预压
69.考虑拱形结构支架预压的经济性和安全性，钢拱架4采用地面预压的方法，利用千斤顶和限位装置进行结构预压；
70.s3、不落地支撑体系搭设
71.首先，提前在混凝土竖墙7上设置预埋件并安装牛腿1；其次，在牛腿1上依次安装卸落装置2、主承重梁3；最后，将拼装好的钢拱架4分片进行安装定位，在钢拱架4的上拱梁401上从下向上依次铺设分配梁5和模板6；
72.s4、钢筋绑扎及外模板安装
73.按照设计图和施工方案进行钢筋绑扎作业和外模板安装；
74.s5、混凝土浇筑及外模板搭接
75.混凝土采用分层浇筑的方法，并按照规范和方案要求进行振捣作业，混凝土施工过程确保本层混凝土初凝前进行上一层的混凝土浇筑，根据施工作业时间和要求应及时搭接上一层模板，避免影响混凝土浇筑作业；
76.s6、拆除
77.待混凝土强度和时间达到设计和规范要求时进行不落地支撑体系的拆除。
78.分配梁5为型钢或者方木。
79.模板6为钢板或者是木模板。
80.本实用新型所述钢拱架4构造简单、易加工、结构稳定好，参数化设计方法简单、易掌握，有助于方案设计人员快速确定各构件尺寸大小，由钢拱架4作为承重结构的不落地支撑体系适用于软弱地基不良施工条件下小半径半圆形拱墙现浇施工，具有良好的适用性和经济性。
81.上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。