本发明专利技术提供一种基于BIM设计的高墩大跨门架墩预应力盖梁支撑系统施工方法，利用BIM技术对门架墩盖梁进行三维建模，得到其三维空间关系以及荷载分布大小情况，在盖梁三维模型基础上进行支撑体系三维设计，将BIM设计模型在仿真分析软件中进行受力检算，调整优化支撑体系，最终得到适合高墩大跨度门架墩盖梁施工支撑系统，包括三角托架、砂箱、横梁和贝雷梁，四对承插式三角托架分别对拉固定于平行盖梁方向的两个墩身上部相对两侧位置，砂箱安置于每个三角托架上，横梁布置于砂箱上，贝雷梁沿横桥向分别搭设固定于墩身两侧工字钢主横梁上。以解决传统方法施工周期长、成本高、操作难度大、大跨度支撑系统强度不足等问题。属于道路工程领域。工程领域。工程领域。
【技术实现步骤摘要】
一种基于BIM设计的高墩大跨门架墩预应力盖梁支撑系统施工方法
[0001]本专利技术涉及一种基于BIM设计的高墩大跨门架墩预应力盖梁支撑系统施工方法，属于道路工程领域，尤其适用于高墩、大跨、超重结构。
技术介绍
[0002]在高速公路修建过程中跨越既有道路的上方时，一般采用门架墩+盖梁体系进行跨越，钢盖梁造价成本高、后期维护工作量大，因此大跨度现浇矩形门架墩+混凝土盖梁是运用较多的一种桥梁墩柱形式，现浇后施加预应力，可以增加盖梁的持荷能力。门架墩盖梁具有跨度大、墩身高、荷载重、跨越既有道路，施工风险和施工难度大等问题。
[0003]对于跨越既有道路的高墩大跨门架墩盖梁施工，为不影响现有道路通行，现有的支撑体系多为钢管支架法、三角托架法、抱箍法或穿钢棒法+加强型贝雷梁组合进行施工。钢管支架法占地面积大、高墩需要搭设的钢管材料多，施工周期长，成本高；三角托架法施工，三角托架样式多样、有通过铰接传力的三角托架，传力复杂，或通过上下两端预埋锚盒，上下对拉进行固定，对现场施工预埋精度要求高，不利于现场施工；穿钢棒法、钢棒承载能力微弱，砂箱或千斤顶与钢棒的承力面积小，容易失稳，安全安全风险较高；普通砂箱，卸荷孔小，卸荷速度慢，不利于后期支架体系的拆除；现有支护体系优化不足，造成材料浪费，因此对于盖梁施工支撑体系的优化设计尤为重要，针对现有高大跨径门架矩形墩预应力混凝土现浇盖梁施工，传统支架搭设法、抱箍法、穿钢棒法等支撑体系，已无法满足现场施工安全生产等需求。
技术实现思路
[0004]本专利技术提供一种基于BIM设计的高墩大跨门架墩预应力盖梁支撑系统施工方法，以解决传统方法施工周期长、成本高、操作难度大，存在较大安全隐患等问题。
[0005]为实现上述目的，拟采用这样一种基于BIM设计的高墩大跨门架墩预应力盖梁支撑系统施工方法，该系统是利用BIM技术对门架墩盖梁进行三维建模，得到其三维空间关系以及荷载分布大小情况，在盖梁三维模型基础上进行支撑体系三维设计，随后将BIM设计模型在仿真分析软件中进行受力检算，根据检算结果，调整优化支撑体系，最终得到适合高墩大跨度门架墩盖梁施工支撑系统，该支撑系统包括预埋于墩柱上部相对两侧并对拉固定的三角托架，三角托架上安装砂箱，墩柱两侧沿横桥向分别设置有贝雷梁，两侧的贝雷梁安装于砂箱上或沿纵桥向固定于砂箱顶部的主梁上。
[0006]前述施工方法中，所述三角托架为承插式三角托架，两对三角托架分别沿纵桥向通过对拉螺栓预埋固定于相邻两个墩柱上，三角托架的上端均固定有砂箱，两侧的加强型贝雷梁安装固定于砂箱上。
[0007]前述施工方法中，所述三角托架为承插式三角托架，四对三角托架分别沿横桥向通过对拉螺栓预埋固定于相邻两个墩柱上，每个墩柱的上端同一高度处平行固定有两对三
角托架，三角托架的上端均固定有砂箱，且砂箱的上方沿纵桥向固定有主梁，贝雷梁安装固定于主梁上。
[0008]前述施工方法中，三角托架的上弦杆兼插销采用I25b工字钢，斜撑、竖撑均为I18工字钢，三角托架尾部设置16mm矩形的垫板，三角托架受力时，主要通过上弦杆与插销受力、抗剪，在上弦杆受压时，通过斜撑与竖撑进行部分受力承担，最终传至垫板，由垫板将力分散到墩身，在上弦杆以及墩身内插销主要受力区域两侧焊接16mm加强筋板，并于加强筋板端部两侧各设置两块小三角筋板，加强筋板两侧再设两块敲击板兼插销限位板，距上弦杆外侧10cm处设贝雷梁安全挡板兼吊装提升孔，三角托架采用Q345钢材，三角托架焊缝满焊。
[0009]前述施工方法中，砂箱为矩形箱体，箱体与箱盖统一采用16mm钢板制作，沙箱底托采用10mm钢板制作，箱盖采用左右两个箱式，保障沙箱受压时，箱盖与沙子保持相对平衡稳定状态，为方便后期贝雷片拆除，沙箱内的沙子能快速掏出，箱体上布置4个螺纹孔，2个矩形掏沙孔，外立面设置一块挡板，采用螺母将挡板与箱体固定。
[0010]前述施工方法中，门架墩即将施工至墩顶时，提前计算出三角托架布置高程位置，在墩身浇筑前预埋锚盒，墩身由外向内40cm范围内底部混凝土作加强钢筋网片处理；
[0011]前述施工方法中，墩身施工完毕，安装三角托架时，将插销插入锚盒内，放入过程，限位器紧贴墩身，安装两根φ24精轧螺纹杆拉杆对拉，上紧螺栓，完成可靠连接；
[0012]前述施工方法中，砂箱通过螺母将挡板固定住后装沙，安装至三角托架上方合适位置，通过沙箱底托完成三角托架固定；
[0013]前述施工方法中，贝雷片为加强型贝雷片，按22.5cm间距布置，一组三片，盖梁两侧各一组，支撑节点处两侧加上双拼I10槽钢进行加强，槽钢上预留螺栓孔，槽钢长度为加强型贝雷梁上下弦杆间距，加强时，通过铁锤安装好槽钢，不与弦杆进行焊接，双拼槽钢之间采用螺栓进行有效固定，加强型贝雷梁整组吊装至砂箱上，按方案位置进行布置，U型卡槽上用同样为I10的槽钢进行两侧贝雷梁连接，卡槽与槽钢上方预留螺母孔，采用螺母或钢棒进行固定，按6米一道连接各组，通过螺母完成安装拆除。
[0014]前述施工方法中，贝雷片为普通型贝雷片，按45cm间距布置，分三组，盖梁两侧为各2片一组，盖梁底部为4片一组，支撑节点处两侧加上双拼I10槽钢进行加强，槽钢上预留螺栓孔，槽钢长度为加强型贝雷梁上下弦杆间距，加强时，通过铁锤安装好槽钢，不与弦杆进行焊接，双拼槽钢之间采用螺栓进行有效固定，加强型贝雷梁整组吊装至砂箱上，按方案位置进行布置，U型卡槽上用同样为I10的槽钢进行两侧贝雷梁连接，卡槽与槽钢上方预留螺母孔，采用螺母或钢棒进行固定，按6米一道连接各组，通过螺母完成安装拆除。
[0015]前述施工方法中，盖梁施工完毕，通过拆除砂箱的挡板，快速将砂箱内沙子掏出，降低支撑体系的高度，使其与盖梁分离，完成贝雷梁的拆除工作，继而拆除砂箱与三角托架，回收进行下次利用。
[0016]与现有技术相比，本专利技术利用BIM技术对盖梁支撑体系进行设计，在保障施工安全的前提下，最大限度减少材料浪费，降低施工操作难度、加快施工进度，该新型三角托架受压后传递到垫板上，通过垫板将力反压到墩身上，从而减少三角托架的承载力，在设计时，便可采用小型号的钢材，加工三角托架，减少材料用量；针对于高墩、大跨、超重结构这类结构，相对于本专利技术的方法1，本专利技术的方法2将三角托架方向进行调整，使承插式三角托架沿
平行于盖梁方向设置，减少了贝雷片跨中间距，有助于减少贝雷梁跨中扰度过大，贝雷梁杆件内力不满足受力要求等问题，此时采用标准型加强型贝雷梁就能满足受力要求，因盖梁底部不再悬空，可以将工字钢分配梁间距调大或改为方木使用，减少了分配梁型钢的使用，受力也更加明确、均匀；本专利技术在此基础上设计的可拆卸的100T级标准承插式三角托架及新型砂箱，并对加强型贝雷梁整体稳定性措施进行了优化，能够大幅降低施工难度，提高施工效率，且施工完成后，支撑体系可拆卸后重复利用，极大降低了施工成本，对于高速公路修建施工意义重大。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例1使用状态下的结构示意图；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于BIM设计的高墩大跨门架墩预应力盖梁支撑系统施工方法，其特征在于：该系统是利用BIM技术对门架墩盖梁进行三维建模，得到其三维空间关系以及荷载分布大小情况，在盖梁三维模型基础上进行支撑体系三维设计，随后将BIM设计模型在仿真分析软件中进行受力检算，根据检算结果，调整优化支撑体系，最终得到适合高墩大跨度门架墩盖梁施工支撑系统，该支撑系统包括预埋于墩柱(4)上部相对两侧并对拉固定的三角托架(1)，三角托架(1)上安装砂箱(2)，墩柱(4)两侧沿横桥向分别设置有贝雷梁(3)，两侧的贝雷梁(3)安装于砂箱(2)上或沿纵桥向固定于砂箱(2)顶部的主梁(5)上。2.根据权利要求1所述一种基于BIM设计的高墩大跨门架墩预应力盖梁支撑系统施工方法，其特征在于，方法一：所述三角托架(1)为承插式三角托架，两对三角托架(1)分别沿纵桥向通过对拉螺栓预埋固定于相邻两个墩柱(4)上，三角托架(1)的上端均固定有砂箱(2)，两侧的加强型的贝雷梁(3)安装固定于砂箱(2)上。3.根据权利要求1所述一种基于BIM设计的高墩大跨门架墩预应力盖梁支撑系统施工方法，其特征在于，方法二：所述三角托架(1)为承插式三角托架，四对三角托架(1)分别沿横桥向通过对拉螺栓预埋固定于相邻两个墩柱(4)上，每个墩柱(4)的上端同一高度处平行固定有两对三角托架(1)，三角托架(1)的上端均固定有砂箱(2)，且砂箱(2)的上方沿纵桥向固定有主梁(5)，贝雷梁(3)安装固定于主梁(5)上。4.根据权利要求2所述一种基于BIM设计的高墩大跨门架墩预应力盖梁支撑系统施工方法，其特征在于：三角托架(1)的上弦杆兼插销采用I25b工字钢，斜撑(11)、竖撑(12)均为I18工字钢，三角托架(1)尾部设置16mm矩形的垫板(13)，在上弦杆(14)以及墩身内插销主要受力区域两侧焊接16mm加强筋板(15)，并于加强筋板(15)端部两侧各设置两块小三角筋板，加强筋板(15)两侧再设两块敲击板兼插销限位板(16)，距上弦杆(14)外侧10cm处设安全挡板兼吊装提升孔(17)，三角托架(1)采用Q345钢材，三角托架(1)焊缝满焊。5.根据权利要求2所述一种基于BIM设计的高墩大跨门架墩预应力盖梁支撑系统施工方法，其特征在于：砂箱(2)为矩形箱体，箱体(21)与箱盖(22)统一采用16mm钢板制作，沙箱底托(23)采用10mm钢板制作，箱体(21)上布置4个螺纹孔(25)、2个矩形掏沙孔(26)，外立面设置一块挡板(24)，采用螺母将挡...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢能，何寿海，占付民，陈攀，岳振阳，谢显龙，李科，支太帅，薛晨，阮忠栎，朱小军，
申请(专利权)人：中铁二局第一工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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