一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构及其设计方法技术

本发明专利技术涉及一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构及其设计方法，包括预埋钢管(2)、防裂穿心式钢垫块、贯穿式螺杆(3)、非贯穿式穿心钢梢棒(6)和牛腿(7)，所述预埋钢管(2)和防裂穿心式钢垫块预埋并浇筑于桥墩(1)，至少两个非贯穿式穿心钢梢棒(6)对称套接贯穿式螺杆(3)上，非贯穿式穿心钢梢棒(6)对称位于桥墩(1)内部两侧，所述非贯穿式穿心钢梢棒(6)和贯穿式螺杆(3)套接于预埋钢管(2)内腔，所述牛腿(7)安装于非贯穿式穿心钢梢棒(6)的外露端。该结构充分利用钢梢棒内力在桥墩(1)的锚固作用下逐渐衰减的规律，基于破坏准则确定非贯穿长度，保障其承载力的同时，节省了内部高等级钢材用量，降低了不落地模板支架的初期投入，增强了其综合优势。强了其综合优势。强了其综合优势。

【技术实现步骤摘要】
一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构及其设计方法


[0001]本专利技术涉及一种不落地模板支架锚固结构工程领域，特别是涉及一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构，还涉及一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构的设计方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着基础设施建设的不断完善，城市中建设场地的日益局促和野外工程中越来越常见的深谷高墩等都对模板支架工程提出极大挑战。不落地模板支架因其节省地面空间、减少地基处理量、大幅删减支架数量和施作时间等高效性和经济性方面的优势，其中，后插钢梢棒式不落地模板支架形式具有不影响模板、后期外观处理难度低、材料周转率高等特点，逐渐获得广泛应用。但后插钢梢棒承受的施工荷载较大，往往需采用高标号合金钢，目前采用的贯穿式钢梢棒的用钢量较大，导致后插钢梢棒式不落地模板支架的初期成本较高，阻碍了其进一步推广应用。同时，施工荷载作用下的钢梢棒在桥墩(1)锚固夹持约束条件下，其内力随锚固深度逐渐减小，目前采用的通长等径贯穿式钢梢棒是不必要的，具有很大的结构优化空间，以期提升其经济性。

技术实现思路

[0003]鉴于
技术介绍
存在的不足，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构，该结构解决了传统后插钢梢棒式不落地模板支架中贯穿式钢梢棒结构与其受力特征不一致的问题、用钢量过大和成本较高的问题。
[0004]本专利技术是采取如下技术方案来完成的：一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构，包括预埋钢管、防裂穿心式钢垫块、贯穿式螺杆、非贯穿式穿心钢梢棒和牛腿，所述预埋钢管和防裂穿心式钢垫块预埋并浇筑于桥墩，至少两个非贯穿式穿心钢梢棒对称套接贯穿式螺杆上，非贯穿式穿心钢梢棒对称位于桥墩内部两侧，所述非贯穿式穿心钢梢棒和贯穿式螺杆套接于预埋钢管内腔，所述牛腿安装于非贯穿式穿心钢梢棒的外露端。
[0005]进一步的，所述防裂穿心式钢垫块套设于预埋钢管的外端部的端口处，防裂穿心式钢垫块与预埋钢管外端面紧贴桥墩表面。
[0006]进一步的，所述贯穿式螺杆贯穿整个桥墩，非贯穿式穿心钢梢棒两端通过钢梢棒定位螺母与贯穿式螺杆固定。
[0007]进一步的，所述牛腿上具有预留孔，牛腿通过预留孔套接在非贯穿式穿心钢梢棒的外露端，并通过牛腿固定螺母固定安装在非贯穿式穿心钢梢棒上。
[0008]进一步的，所述预埋钢管的外径d
1 与防裂穿心式钢垫块的内径d8相同，所述防裂穿心式钢垫块无缝隙紧密套设于预埋钢管的外端端口处。
[0009]进一步的，所述非贯穿式穿心钢梢棒的外径d3小于预埋钢管的内径d2，但误差不应超过1mm，所述外径d3与内径d2相差不超过1mm。
[0010]进一步的，所述钢梢棒定位螺母包括内定位螺母和外定位螺母，所述内定位螺母内径d6大于贯穿式螺杆直径d5，所述内定位螺母内径d6与贯穿式螺杆直径d5相差不超过1mm，所述内定位螺母根据非贯穿式穿心钢梢棒长度焊接固定在贯穿式螺杆上。
[0011]进一步的，所述贯穿式螺杆两端部具有螺纹，外定位螺母内径与贯穿式螺杆两端的螺纹相匹配，外定位螺母拧紧于贯穿式螺杆外露端并挤紧非贯穿式穿心钢梢棒。
[0012]进一步的，所述非贯穿式穿心钢梢棒的外露端设有螺纹，牛腿固定螺母的内径d7与非贯穿式穿心钢梢棒外露端的螺纹相匹配，牛腿预留孔直径d
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大于非贯穿式穿心钢梢棒的外径d3，牛腿预留孔直径d
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与非贯穿式穿心钢梢棒的外径d3相差不超过1mm。
[0013]一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构的设计方法，包括以下步骤：1)根据桥墩宽度b2和牛腿的结构，确定非贯穿式穿心钢梢棒的数量N和间距b1，数量N不得少于2根；2）根据牛腿尺寸、承受的总施工荷载P0和非贯穿式穿心钢梢棒的数量N，按照均分法确定每根非贯穿式穿心钢梢棒承受的竖向施工荷载P1、水平向次生拉力P2和次生弯矩M;3) 根据非贯穿式穿心钢梢棒承受的竖向施工荷载P1、水平向次生拉力P2和次生弯矩M，按照拉剪弯复合截面理论估算非贯穿后插钢梢棒的外径d3和内径d4，同时按照抗拉截面理论估算贯穿螺杆的直径d5，设计时要求d4=d5和d2=d3=d8=d
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，制造时不超过1mm的正误差。
[0014]4）根据非贯穿式穿心钢梢棒承受的水平向次生拉力P2，按照抗剪理论估算钢梢棒内定位螺母、外定位螺母和牛腿固定螺母所需的厚度l6和l7，其中钢梢棒内定位螺母按照焊缝抗剪计算，外定位螺母和牛腿固定螺母按照螺纹抗剪计算。
[0015]5）根据牛腿腹板厚度l8、牛腿固定螺母厚度l7、钢梢棒外固定螺母厚度l6和富余量，确定非贯穿式穿心钢梢棒的外露长度l3和贯穿式螺杆的外露长度l4；采用有限元建模，假设残余深度l1=0，计算不设防裂钢垫块时贯穿式穿心钢梢棒在施工荷载作用下剪力、弯矩和拉力随锚固长度的变化规律；6）根据假设残余深度l1=0时钢梢棒内纯拉截面的出现位置，拟定非贯穿式穿心钢梢棒的锚固深度l2和残余深度l1，根据预埋钢管在桥墩表面附近形成的混凝土压力区域确定防裂钢垫块的厚度l5和外径d9。
[0016]7）防裂钢垫块的厚度不超过桥墩的混凝土保护层厚度，当防裂钢垫块的厚度l5超过桥墩的混凝土保护层厚度时，应增加非贯穿式穿心钢梢棒的数量N重新试算，或在桥墩的主筋内外侧分别设置两块防裂钢垫块；8）根据非贯穿式穿心钢梢棒的锚固深度l2和残余深度l1，以及防裂钢垫块的厚度l5和外径d9，采用有限元建模，计算施工荷载作用下贯穿式螺杆、非贯穿式穿心钢梢棒和桥墩的内力；9）当贯穿式螺杆破坏时，应增大其直径d9并重复步骤4~9；当非贯穿式穿心钢梢棒破坏时，应增大其外径d3并重复步骤4~9；当桥墩在预埋钢管桥墩表面附近出现破坏时，应增大防裂钢垫块的厚度l5和外径d9并重复步骤9；当桥墩在非贯穿式穿心钢梢棒内嵌端附近出现破坏时，应增大非贯穿式穿心钢梢棒的锚固深度l2并重复步骤7~9。
[0017]本专利技术中，采用非贯穿式穿心钢梢棒与贯穿式螺杆配合，充分利用钢梢棒内力在桥墩的锚固作用下逐渐衰减的规律，拉剪弯复合截面采用大直径非贯穿式钢梢棒承担，纯拉截面采用小直径贯穿式螺杆承担，大幅减少了高标号钢材的用量。同时，根据荷载在钢梢棒与桥墩之间的传递规律，除钢梢棒和螺杆自身承载力之外，重点关注预埋钢管桥墩表面处和钢梢棒内嵌端附近的应力集中现象，基于破坏准则确定防裂垫块尺寸和非贯穿钢梢棒长度，保障不落地模板支架结构整体承载力的可靠性。综合而言，兼顾性能和经济性，提高了后插钢梢棒式不落地模板支架结构的适用性。
附图说明
[0018]图1为一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构纵剖面的结构示意图；图2为一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构局部剖面的结构示意图；图3为一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构横剖面的结构示意图；图4为一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构部分构件的正视示意图；图5为传统贯穿式钢梢棒条件下的估算有限元计算模型；图6为传统贯穿式钢梢棒内力分布；图7为非贯穿式穿心钢梢棒结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构，其特征是：包括预埋钢管(2)、防裂穿心式钢垫块、贯穿式螺杆(3)、非贯穿式穿心钢梢棒(6)和牛腿(7)，所述预埋钢管(2)和防裂穿心式钢垫块预埋并浇筑于桥墩(1)，至少两个非贯穿式穿心钢梢棒(6)对称套接贯穿式螺杆(3)上，非贯穿式穿心钢梢棒(6)对称位于桥墩(1)内部两侧，所述非贯穿式穿心钢梢棒(6)和贯穿式螺杆(3)套接于预埋钢管(2)内腔，所述牛腿(7)安装于非贯穿式穿心钢梢棒(6)的外露端。2.根据权利要求1所述的一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构，其特征是：所述防裂穿心式钢垫块套设于预埋钢管(2)的外端部的端口处，防裂穿心式钢垫块与预埋钢管(2)外端面紧贴桥墩(1)表面。3.根据权利要求1或2所述的一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构，其特征是：所述贯穿式螺杆(3)贯穿整个桥墩(1)，非贯穿式穿心钢梢棒(6)两端通过钢梢棒定位螺母与贯穿式螺杆(3)固定。4.根据权利要求3所述的一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构，其特征是：所述牛腿(7)上具有预留孔，牛腿(7)通过预留孔套接在非贯穿式穿心钢梢棒(6)的外露端，并通过牛腿固定螺母固定安装在非贯穿式穿心钢梢棒(6)上。5.根据权利要求1或2或4所述的一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构，其特征是：所述预埋钢管(2)的外径d
1 与防裂穿心式钢垫块的内径d8相同，所述防裂穿心式钢垫块无缝隙紧密套设于预埋钢管(2)的外端端口处。6.根据权利要求5所述的一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构，其特征是：所述非贯穿式穿心钢梢棒(6)的外径d3小于预埋钢管(2)的内径d2，但误差不应超过1mm，所述外径d3与内径d2相差不超过1mm。7.根据权利要求3所述的一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构，其特征是：所述钢梢棒定位螺母包括内定位螺母(4)和外定位螺母(5)，所述内定位螺母(4)内径d6大于贯穿式螺杆(3)直径d5，所述内定位螺母(4)内径d6与贯穿式螺杆(3)直径d5相差不超过1mm，所述内定位螺母(4)根据非贯穿式穿心钢梢棒(6)长度焊接固定在贯穿式螺杆(3)上。8.根据权利要求6或7所述的一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构，其特征是：所述贯穿式螺杆(3)两端部具有螺纹，外定位螺母(5)内径与贯穿式螺杆(3)两端的螺纹相匹配，外定位螺母(5)拧紧于贯穿式螺杆(3)外露端并挤紧非贯穿式穿心钢梢棒(6)。9.根据权利要求8所述的一种不落地模板支架非贯穿后插钢梢棒结构，其特征是：所述非贯穿式穿心钢梢棒(6)的外露端设有螺纹，牛腿固定螺母的内径d7与非贯穿式穿心钢梢棒(6)外露端的螺纹相匹配，牛腿(7)预留孔直径d
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大于非贯穿式穿心钢梢棒(6)的外径d3，牛腿(7)预留孔直径...

【专利技术属性】
技术研发人员：董桦桦，吴方慧，陈鳌，陈浩，周道丰，洪涛，邵杰，
申请(专利权)人：温州市城市基础设施建设投资有限公司，
类型：发明
国别省市：