一种公路现浇梁用插板式钢支架的焊接方法与流程

1.本发明涉及桥梁钢架技术领域，具体为一种公路现浇梁用插板式钢支架 的焊接方法。


背景技术：

2.现浇箱梁作为一种桥梁的施工形式，现浇箱梁常采用空腹支架，该结构 形式从下往上依次为：墩身附着牛腿(或支承钢管)、横桥向承重型钢、顺桥 向贝雷梁或型钢、横桥向型钢分配梁、盘扣支架、顶托次分配梁、底模系统。 常用的空腹支架做法是墩柱预留孔洞穿钢棒的“钢棒法”，预埋锚板后在锚板 上焊接三角牛腿的“锚板法”，采用竖向支承钢管的“支承钢管法”，采用预 留孔洞穿型钢的“型钢法”。
3.申请号为cn202122060380.6公开了一种用于环形钢管柱的拼装式钢牛腿 该实用新型先通过焊接与环形钢管柱固定在一起；然后再通过焊接固定在一 起组成一个完整的钢牛腿；将完整的钢牛腿分割成多个组成部分，这样可以 减小单个组成部分的吊装体积，也可以减少吊装质量，从而可以采用小型吊 机就可以完成吊装，可以减少吊装成本，减小工人的劳动强度，灵活的解决 了钢牛腿安装就位的问题。
4.牛腿作为承受整个上部荷载的重要传递节点，其承载性能是否满足要求， 关系着现浇梁的施工质量和支架体系的安全。现有技术中“钢棒法”牛腿刚 度不足，变形大，安全隐患较大；“锚板法”需进行现场焊接，焊缝质量难于 控制，现场作业条件差，高度不可及；“支承钢管法”需要做基础加固处理， 墩身附着连接，同样施工难度大，作业条件差，钢管拼装高度不可及；“型钢 法”同样需要预留孔洞，整体刚度偏小，最致命弱点是孔洞断面较大，不可 避免要截断了墩柱主钢筋。上述实用新型通过开设了若干第一通孔和穿筋孔， 用于穿插若干钢筋，也就存在如“型钢法”的整体刚度偏小的缺陷。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种公路现浇梁用 插板式钢支架的焊接方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种公路现浇梁用插板式钢支架的焊接方 法，包括以下步骤：
7.s1、先将横撑架的后端底面与斜撑架的顶端呈55-60度夹角焊接成钢支 架；
8.s2、然后将两块厚度为40mm的钢板靠近焊接，且中间夹焊厚度为9-10mm 的钢板，进而焊接形成插板组，接着再焊接一个插板组；
9.s3、同时将厚度为9-10mm的钢板一端与两块厚度为40mm的钢板一端对 齐，并控制厚度为9-10mm的钢板的长度小于厚度为40mm的钢板；
10.s4、再将一个插板组的间隙一端穿过横架封板端面中部并做坡口焊接；
11.s5、接着将另一个插板组的间隙一端穿过斜架封板顶面中部并做坡口焊 接，并将此插板组的间隙端切割成斜面；
12.s6、然后将步骤s4中的插板组间隙端与横撑架的竖向筋板插接，并使横 架封板与横撑架端面对齐，接着将插板组与横撑架接触缝全部做坡口焊接；
13.s7、按步骤s6的操作将步骤s5中的插板组和斜架封板与斜撑架下端面 做坡口焊接；
14.s8、检查并调整上下方两个插板组的间距为989mm；
15.s9、然后将腹板与定位板的侧边呈垂直做坡口焊接，并焊接四组；
16.s10、再将步骤s9中的四组腹板和定位板焊接到横撑架的竖向筋板两侧， 并使定位板焊接于横撑架端部的插板组上；
17.s11、接着将一对加强板焊接于横撑架的中部且远离插板组处；
18.s12、再将若干抗压板等间距焊接于加强板前后方，且沿横撑架顶部内侧 分布；
19.s13、所有焊缝的厚度和宽度不少于12mm，且采用不低于e5015型等级的 焊条；
20.步骤s1中的钢支架包括呈h型的横撑架和斜撑架，所述斜撑架的顶端焊 接于横撑架的后端底面，并呈55-60度夹角，所述横撑架的前端和斜撑架的 前端分别焊接有横架封板和斜架封板，所述横架封板和斜架封板的端面中部 均贯穿有插板组并在连接处做坡口焊接，所述插板组由两个厚度为40mm和一 个厚度为9-10mm的钢板呈夹心状焊接组成。
21.作为本技术方案的进一步改进，所述横撑架和斜撑架以及钢板均采用 q345的钢材制成，所述横撑架的平行面间距为400mm，所述斜撑架的平行面 间距为340mm，所述横撑架和斜撑架的中间筋板呈竖向设置。
22.作为本技术方案的进一步改进，所述插板组的宽度为180mm，所述插板组 与横架封板焊接后的外露长度为240-250mm，所述插板组与斜架封板焊接后的 外露长度为240-250mm，所述插板组穿过横架封板的长度为178-180mm。
23.作为本技术方案的进一步改进，所述横撑架的中部焊接有加强板，所述 加强板与横撑架后端的间距为284-285mm。
24.作为本技术方案的进一步改进，所述横撑架的前端内侧焊接有腹板，所 述腹板朝向插板组的侧边焊接有定位板，所述腹板和定位板的厚度为12mm。
25.作为本技术方案的进一步改进，所述横撑架的顶部内侧沿其长度方向等 间距焊接有若干抗压板，所述抗压板为三角块结构。
26.作为本技术方案的进一步改进，位于斜撑架下端的所述插板组的内端开 设有斜面，且斜面与斜撑架的内侧斜面焊接。
27.作为本技术方案的进一步改进，所述横架封板的端面对称开设有拉杆孔， 一对所述拉杆孔关于横撑架的竖向筋板呈对称设置，所述拉杆孔内部插接有 螺纹钢筋。
28.作为本技术方案的进一步改进，所述拉杆孔的内径为32mm，一对所述拉 杆孔的间距为206-210mm。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果：
30.1、该公路现浇梁用插板式钢支架的焊接方法中，通过设置的由横撑架和 斜撑架呈夹角结构焊接的钢支架，并在横撑架和斜撑架前端焊接了插板组， 其整体水平力由螺纹钢筋张拉承受，其整体竖直力由插板组抗剪承受，插板 组分成上下支点，分别承受竖直力，分散了集中应力，有效减小了以往一个 支点局部应力过大的弊端，具有实用价值。
31.2、该公路现浇梁用插板式钢支架的焊接方法中，通过设置的钢插板式的 钢支架
通过计算及工程实践，确保钢支架的整体变形指标、型钢杆件承载指 标、预埋拉杆承载指标均达到了规范要求，插板式钢支架在工厂制作，保证 了焊接质量，现场安装简便，降低了高空作业的劳动强度和危险性，施工效 率得以提高。
32.3、该公路现浇梁用插板式钢支架的焊接方法中，通过设置的带拉杆孔的 横架封板，并在桥梁圆柱墩预留了穿拉杆的孔道，不以截断墩柱钢筋为代价， 承载时使墩柱处于平衡的受压状态，确保了墩柱的质量和安全。
附图说明
33.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公 开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮 助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领 域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和 比例尺寸来实施本发明。
34.图1为实施例1的整体焊接成型的结构示意图；
35.图2为实施例1的整体安装于桥梁镦柱的结构平面图；
36.图3为实施例1的整体的局部安装结构平面图；
37.图4为图3中a处的剖视图；
38.图5为图3中b处的剖视图；
39.图6为实施例1的横架封板处的插板组受力分析图；
40.图7为实施例1的斜架封板处的插板组受力分析图。
41.图中各个标号意义为：
42.100、横撑架；101、腹板；102、加强板；103、抗压板；200、斜撑架；
43.300、插板组；310、定位板；
44.400、横架封板；410、拉杆孔；420、螺纹钢筋；500、斜架封板。
具体实施方式
45.结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的 细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的， 而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员 可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。 需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个 元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元 件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安 装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也 可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相 连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具 体含义。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术 的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
46.本文所使用的术语“中心轴”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚 度”、“竖向”、“水平”、“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、
ꢀ“
内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件 必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解
为对本发明 的限制。此外，在本发明的描述中，“若干”的含义是两个或两个以上，除非 另有明确具体的限定。
47.实施例1
48.请参阅图1-图5所示，本发明提供一种公路现浇梁用插板式钢支架的焊 接方法，包括以下步骤：
49.s1、先将横撑架100的后端底面与斜撑架200的顶端呈55-60度夹角焊 接成钢支架；
50.s2、然后将两块厚度为40mm的钢板靠近焊接，且中间夹焊厚度为9-10mm 的钢板，进而焊接形成插板组300，接着再焊接一个插板组300，每个圆柱墩 安装一对插板组300，且呈径向对称分布；
51.s3、同时将厚度为9-10mm的钢板一端与两块厚度为40mm的钢板一端对 齐，并控制厚度为9-10mm的钢板的长度小于厚度为40mm的钢板，使得插板 组300的空隙段与横撑架100和斜撑架200的竖向筋板卡接配合，便于安装 后稳定，进而利于稳定焊接；
52.s4、再将一个插板组300的间隙一端穿过横架封板400端面中部并做坡 口焊接，即是交错叠加式焊接；
53.s5、接着将另一个插板组300的间隙一端穿过斜架封板500顶面中部并 做坡口焊接，并将此插板组300的间隙端切割成斜面，以便贴合斜撑架200 的倾斜面，以待焊接；
54.s6、然后将步骤s4中的插板组300间隙端与横撑架100的竖向筋板插接， 并使横架封板400与横撑架100端面对齐，接着将插板组300与横撑架100 接触缝全部做坡口焊接；
55.s7、按步骤s6的操作将步骤s5中的插板组300和斜架封板500与斜撑 架200下端面做坡口焊接；
56.s8、检查并调整上下方两个插板组300的间距为989mm；
57.s9、然后将腹板101与定位板310的侧边呈垂直做坡口焊接，并焊接四 组；
58.s10、再将步骤s9中的四组腹板101和定位板310焊接到横撑架100的 竖向筋板两侧，并使定位板310焊接于横撑架100端部的插板组300上，从 而增加插板组300和横撑架100连接处的承重力，即增加横撑架100靠近圆 柱墩端部的抗压能力；
59.s11、接着将一对加强板102焊接于横撑架100的中部且远离插板组300 处，且加强板102位于斜撑架200的顶端正上方，用于增加抵抗斜撑架200 对横撑架100的反压力；
60.s12、再将若干抗压板103等间距焊接于加强板102前后方，且沿横撑架 100顶部内侧分布，以此增强横撑架100顶部水平钢板的抗弯能力；
61.s13、所有焊缝的厚度和宽度不少于12mm，且采用不低于e5015j507型等 级的焊条，焊缝不应有裂纹、气孔、夹渣焊瘤等缺陷，需要做探伤检测合格 后方可使用。
62.步骤s1中的钢支架包括呈h型的横撑架100和斜撑架200，斜撑架200 的顶端焊接于横撑架100的后端底面，并呈55-60度夹角，横撑架100的前 端和斜撑架200的前端分别焊接有横架封板400和斜架封板500，横架封板 400和斜架封板500的端面中部均贯穿有插板组300并在连接处做坡口焊接， 插板组300由两个厚度为40mm和一个厚度为9-10mm的钢板呈夹心状焊接组 成。
63.本实施例中，在加工横架封板400和斜架封板500时，应注意它们朝外 端面的加工弧度需与桥梁圆柱墩的外侧面弧度相匹配，以便贴合安装；若是 矩形墩，则无需考虑弧面
问题。
64.具体的，横撑架100和斜撑架200以及钢板均采用q345的钢材制成，横 撑架100的平行面间距为400mm，斜撑架200的平行面间距为340mm，横撑架100和斜撑架200的中间筋板呈竖向设置。
65.具体的，插板组300的宽度为180mm，插板组300与横架封板400焊接后 的外露长度为240-250mm，用于插入圆柱墩内形成支撑作用。插板组300与斜 架封板500焊接后的外露长度为240-250mm，用于插入桥梁圆柱墩内，形成支 撑作用。插板组300穿过横架封板400的长度为178-180mm，以此增加插板组 300和横撑架100接触的焊接面积，进而增强横撑架100端部的抗压能力。
66.进一步的，横撑架100的中部焊接有加强板102，加强板102与横撑架 100后端的间距为284-285mm。
67.除此之外，横撑架100的前端内侧焊接有腹板101，腹板101朝向插板组 300的侧边焊接有定位板310，腹板101和定位板310的厚度为12mm，腹板 101贴合在横撑架100竖向筋板侧面并焊接，定位板310与插板组300内端侧 面呈垂直焊接，以此进一步增加横撑架100端部的整体强度。
68.进一步的，横撑架100的顶部内侧沿其长度方向等间距焊接有若干抗压 板103，抗压板103为三角块结构，使得横撑架100顶面水平钢板获得稳定结 构，避免变形。位于斜撑架200下端的插板组300的内端开设有斜面，且斜 面与斜撑架200的内侧斜面焊接。
69.值得说明的是，横架封板400的端面对称开设有拉杆孔410，一对拉杆孔 410关于横撑架100的竖向筋板呈对称设置，拉杆孔410内部插接有螺纹钢筋 420。拉杆孔410的内径为32mm，一对拉杆孔410的间距为206-210mm。
70.本实施例中，插板式钢支架在安装前，即在桥墩施工时，要提前预埋穿 过螺纹钢筋420的钢筋套和放置插板组300的预埋盒，钢筋套的直径为60mm， 要能方便的穿入φ32mm的精轧的螺纹钢筋420，预埋盒的尺寸为10
×
20
×
27cm 的铁盒或木盒，上下预埋盒中心距989mm；预埋盒区域上下面要各设置一层丝 径为18mm和边长为10cm钢筋网片进行加固，且水平范围为50
×
70cm；
71.安装时，首先将一对φ32mm螺纹钢筋420穿过一个圆柱墩预埋的钢筋套， 然后其两端分别插入两个插板组300的一对拉杆孔410，并在螺纹钢筋420端 部螺纹连接螺帽，另一端则进行张拉，直到计算吨位即可完成；其中，张拉 采用撑脚式60t穿心千斤顶即可完成的，该千斤顶体型小巧轻便；安装时上 下支点插板组300与圆柱墩承压面要精密贴合，空隙要用薄钢板垫平，使支 点充分受力和受力均匀。
72.实施例2
73.请参阅图6和图7所示，本发明提供一种验证实施例1中的插板式钢支 架的荷载受力分析，以确定该插板式钢支架的受力满足要求，具体计算如下：
74.墩身截面以外的箱梁混凝土均考虑由支架承重，同时考虑1.2的组合系 数(建筑结构荷载规范，gb 50009-2012)，混凝土荷载按照箱梁截面竖直面 内混凝土累加厚度(m)乘以26kn/m3，再加上模板自重、临时施工荷载等， 按线荷载加载到次分配梁上，由迈达斯软件计算得出内力；计算过程中，支 架自重由软件自动按自重乘以相应系数计入。
75.表2：材料荷载取值表
[0076][0077]
表3：荷载组合系数取值表
[0078][0079]
为了建模和计算方便，下面按横断面一次性把荷载简化为线荷载直接加 载到次分配梁上进行计算，使用midas civil2021建立模型。
[0080]
圆柱墩与插板式钢支架、贝雷架(图2中圆柱墩最下层的钢架)与圆柱 墩、分配梁(贝雷架上方的钢架)与贝雷架的连接均采用一般弹性连接；贝 雷片主梁采用梁单元，并释放绕梁单元截面y-y旋转自由度，插板式钢支架 采用一般支承，释放所有的旋转自由度。下面主要分析插板式钢支架的受力 情况，故其上部支架和分配梁的计算过程省略。
[0081]
如图6，经迈达斯软件计算，插板抗剪验算上支点：
[0082]
最大支点反力r＝1435.9kn，fy＝-714.4kn。
[0083]
插入墩柱插板组抗剪验算：
[0084]
τ＝1425.1
×
1000/(180
×
40
×
2)＝99.7mpa﹤[τ]＝125mpa，即满足要求。
[0085]
y方向拉力-709.72kn，每根精轧螺纹钢筋所受拉力354.9kn，按抗拉强 度标准值计算的单根抗力力为748kn，使用2
×
φ32规格的精轧螺纹钢筋时， 拉力满足要求。
[0086]
如图7，经迈达斯软件计算，插板抗剪验算下支点：
[0087]
最大支点反力r＝1398.2kn。
[0088]
τ＝1398.2
×
1000/(180
×
40
×
2)
[0089]
＝97.1mpa﹤[τ]＝125mpa
[0090]
即满足要求。
[0091]
通过上述计算，贝雷梁的插板式钢支架受力满足建筑施工模板安全技术 规范，jgj 162-2008的要求。
[0092]
使用该插板式的空腹支架具有很好的效果，盘扣兼作为卸载和标高调节 工具。该插板式钢支架安装方便快捷，相较于“钢棒式”牛腿给人以稳定和 牢靠的视觉感，相较于“支承钢管法”具有更省的材料和功效，相较于“锚 板法”具有更好的可靠性。由于有斜撑的作用，其变形量大大减小，实际测 量值均小于2mm，比“钢棒式”等传统牛腿取得了较好的效果。
[0093]
对于披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目 的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由
…
构成”应该包括所确定的 元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他 元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、 成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成
分、部件或步骤构成 的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的 任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、 成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以 被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或 步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步 骤。
[0094]
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此 项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的 保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发 明的保护范围之内。