本發(fā)明屬于沉管隧道，尤其涉及一種沉管預(yù)制對(duì)拉外側(cè)模板桁架結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、沉管隧道作為一種重要的水下交通工程結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于河流、湖泊、海峽等跨水域區(qū)域的隧道建設(shè)?，F(xiàn)有的沉管隧道施工技術(shù)通常采用預(yù)制和沉放相結(jié)合的方式完成，其中的關(guān)鍵步驟是通過在干塢內(nèi)預(yù)制多段沉管，再將其沉放至水底完成安裝。預(yù)制工藝的核心在于通過模具臺(tái)架裝置將鋼筋混凝土澆筑成特定形狀和尺寸的沉管單元。模具臺(tái)架裝置主要由內(nèi)模臺(tái)架和外模臺(tái)架構(gòu)成，其中內(nèi)模臺(tái)架安裝內(nèi)模板，外模臺(tái)架安裝外模板，內(nèi)外模板之間的空間用于綁扎鋼筋和澆筑混凝土。

2、模具臺(tái)架裝置包括內(nèi)模臺(tái)架和外模臺(tái)架，內(nèi)模臺(tái)架和外模臺(tái)架分別安裝內(nèi)模板和外模板，外模臺(tái)架包括分別位于兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)部桁架，以及橫跨兩個(gè)側(cè)部桁架之間空間且兩端分別連接在兩個(gè)側(cè)部桁架頂端的頂部桁架，外模板分別安裝在兩個(gè)側(cè)部桁架的內(nèi)側(cè)。

3、當(dāng)前對(duì)于沉管隧道的通行能力要求越來越高，沉管隧道斷面尺寸越來越大，導(dǎo)致頂板預(yù)制混凝土量和鋼筋量的增加，另外，為了提高預(yù)制效率，施工過程中通常需要將頂板鋼筋懸吊固定在外模頂部桁架上，從而完成支撐體系的轉(zhuǎn)換并確保內(nèi)模臺(tái)車順利進(jìn)入鋼筋籠，普通型鋼外模體系難以提供這么大的支撐力，采用外模臺(tái)架結(jié)構(gòu)成為必要。

4、在沉管隧道預(yù)制工藝中，受制于施工現(xiàn)場(chǎng)周圍原有的建筑，干塢的空間有限，側(cè)部桁架底部外側(cè)無法安裝斜撐等外部支撐結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)其抗橫向負(fù)載的能力。為了解決這一問題，現(xiàn)有技術(shù)通常采用鋼拉桿，通過內(nèi)外模板之間的拉力來橫向支撐側(cè)部桁架，使其在混凝土負(fù)載作用下保持穩(wěn)定。

5、施工過程中，當(dāng)混凝土澆筑到內(nèi)外模板之間的空間時(shí)，模板會(huì)承受來自混凝土的橫向負(fù)載。對(duì)于內(nèi)模臺(tái)架，其兩側(cè)的內(nèi)模板承受的負(fù)載方向相反，負(fù)載彼此抵消，因此不會(huì)顯著影響內(nèi)模臺(tái)架的穩(wěn)定性。然而，對(duì)于外模臺(tái)架，混凝土負(fù)載會(huì)推動(dòng)外模板向外，從而將側(cè)部桁架向外側(cè)推頂。外模臺(tái)架必須保持足夠的強(qiáng)度和剛性，以抵御這種橫向受力，確保預(yù)制過程的安全性和沉管質(zhì)量。

6、現(xiàn)有技術(shù)在應(yīng)對(duì)大斷面沉管隧道施工中的橫向受力問題時(shí)，主要采用以下兩種方式：增加鋼拉桿數(shù)量和加強(qiáng)側(cè)部桁架結(jié)構(gòu)。雖然這兩種方式在一定程度上提升了側(cè)部桁架的穩(wěn)定性，但它們也存在以下顯著缺陷：

7、1、對(duì)于增加鋼拉桿數(shù)量：

8、鋼拉桿在預(yù)制完成后需要拆除，在沉管上形成貫穿的孔洞。這些孔洞必須在沉管水下沉放安裝前完成封堵作業(yè)，以確保沉管的密封性能。隨著鋼拉桿數(shù)量的增加，孔洞數(shù)量也成倍增長(zhǎng)，封堵作業(yè)變得更加復(fù)雜且耗時(shí)。封堵質(zhì)量的波動(dòng)可能導(dǎo)致水下滲漏風(fēng)險(xiǎn)，增加維護(hù)難度和安全隱患。

9、模板頂頂口對(duì)拉結(jié)構(gòu)在施工中影響作業(yè)空間，嚴(yán)重影響施工效率。

10、鋼拉桿需穿設(shè)于鋼筋籠和桁架主體之間，隨著鋼拉桿數(shù)量的增加，其穿設(shè)過程復(fù)雜，容易受到鋼筋排布的干擾，增加施工難度。此外，鋼拉桿的過多布設(shè)還會(huì)侵占鋼筋籠的布置空間，對(duì)鋼筋綁扎作業(yè)造成不便。

11、孔洞的增多不僅增加了封堵難度，也可能削弱沉管預(yù)制段的整體強(qiáng)度和耐久性。尤其是在水下長(zhǎng)期受力環(huán)境中，孔洞的封堵區(qū)域成為潛在的薄弱點(diǎn)，可能影響沉管的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

12、鋼拉桿的制造、安裝和拆除，以及孔洞封堵所需的材料和人工成本顯著增加，造成施工費(fèi)用的上升。大規(guī)模應(yīng)用時(shí)，這一成本會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。

13、2、對(duì)于加強(qiáng)側(cè)部桁架結(jié)構(gòu)：

14、側(cè)部桁架由縱向依次排列并相互連接的多個(gè)桁架主體構(gòu)成，若鋼拉桿連接在桁架主體內(nèi)側(cè)的弦桿上，由于鋼拉桿的集中載荷最大，為了避免該弦桿承受載荷過大而發(fā)生變形損壞，該弦桿需要進(jìn)行加粗，增加了模具臺(tái)架的重量以及空間的占用，并且內(nèi)側(cè)的弦桿又需要連接固定外模板，導(dǎo)致連接外模板的螺栓變長(zhǎng)，不僅增加成本，并且由于外模板本身較重，更長(zhǎng)的螺栓承載外模板的重量時(shí)更容易斷裂；

15、由于鋼筋籠中鋼筋的排布，鋼拉桿需要從鋼筋之間穿出，導(dǎo)致其難以對(duì)準(zhǔn)桁架主體，并且單個(gè)桁架主體不能承受鋼拉桿的全部載荷，為了便于鋼拉桿的安裝并使多個(gè)桁架主體共同承擔(dān)載荷，原先的鋼拉桿方案中一般在側(cè)部桁架上設(shè)置縱向連接各個(gè)桁架主體的通梁，將鋼拉桿安裝到通梁上，從而通過通梁將載荷分散到各個(gè)桁架主體。然而，多方面因素造成載荷的大幅度增加將導(dǎo)致通梁本身的強(qiáng)度不足，使通梁需要采用更粗壯的結(jié)構(gòu)，側(cè)模桁架的內(nèi)側(cè)由于需要連接外模板7以及具有相鄰桁架主體的連接結(jié)構(gòu)，安裝空間極少，為此需要將通梁安裝到桁架主體外側(cè)的弦桿上，導(dǎo)致鋼拉桿上集中的載荷先通過通梁傳遞至外側(cè)的弦桿上，再通過直腹桿和斜腹桿向內(nèi)分散加載到內(nèi)側(cè)的弦桿上，并與混凝土側(cè)壓力相平衡，傳力路徑過長(zhǎng)，容易導(dǎo)致腹桿受壓失穩(wěn)，并且鋼拉桿在通梁上的連接點(diǎn)與桁架主體之間的間距形成力臂，增加了桁架主體外側(cè)弦桿所需承擔(dān)的載荷，使桁架主體的弦桿也需要進(jìn)行加粗。

16、桁架主體弦桿的加粗以及通梁的加粗大幅增加了外模臺(tái)架的外形尺寸，不僅增加了結(jié)構(gòu)重量，提升了模具造價(jià)，使外模臺(tái)架難以在空間狹小且需要預(yù)制大斷面沉管的干塢內(nèi)使用，還會(huì)對(duì)干塢地基和吊裝設(shè)備的承載能力提出更高要求，可能導(dǎo)致額外的設(shè)備投資和場(chǎng)地改造成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)相關(guān)技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種沉管預(yù)制對(duì)拉外側(cè)模板桁架結(jié)構(gòu)，以解決當(dāng)前大斷面沉管預(yù)制時(shí)為了提升側(cè)部桁架的穩(wěn)定性而導(dǎo)致的孔洞封堵困難、外形尺寸增加的問題。

2、本發(fā)明提供一種沉管預(yù)制對(duì)拉外側(cè)模板桁架結(jié)構(gòu)，包括：

3、桁架主體，沿縱向間隔設(shè)置多個(gè)；

4、縱向連接組件，相鄰兩個(gè)桁架主體之間均具有縱向連接組件，縱向連接組件與兩個(gè)桁架主體均焊接連接；

5、桁架主體包括：

6、主體內(nèi)弦桿，豎向設(shè)置在內(nèi)側(cè)；

7、主體外弦桿，豎向設(shè)置在外側(cè)；

8、主體水平腹桿，其內(nèi)外兩端分別與主體內(nèi)弦桿和主體外弦桿焊接連接，并自上而下間隔安裝多個(gè)；

9、主體斜腹桿，其傾斜設(shè)置，相鄰主體水平腹桿之間均具有主體斜腹桿，主體斜腹桿的兩端分別焊接連接主體內(nèi)弦桿和主體外弦桿，主體斜腹桿自上而下呈波浪形排布；

10、加強(qiáng)肋板，主體內(nèi)弦桿均焊接連接有兩個(gè)加強(qiáng)肋板，加強(qiáng)肋板均在縱向上相對(duì)齊，加強(qiáng)肋板的上下兩側(cè)分別焊接連接相鄰兩個(gè)主體斜腹桿的內(nèi)端，加強(qiáng)肋板與對(duì)應(yīng)的一個(gè)主體水平腹桿的內(nèi)端焊接連接，兩個(gè)加強(qiáng)肋板均連接鋼拉桿，用以將桁架主體在橫向上與沉管鋼筋籠的環(huán)向主筋相對(duì)齊，加強(qiáng)肋板承受鋼拉桿的載荷，并將其通過焊接連接的兩個(gè)主體斜腹桿和一個(gè)主體水平腹桿傳遞至主體內(nèi)弦桿。

11、在其中一些實(shí)施例中，縱向連接組件包括：

12、連接水平腹桿，相鄰桁架主體的兩個(gè)主體內(nèi)弦桿之間以及兩個(gè)主體外弦桿之間均焊接連接有連接水平腹桿，主體水平腹桿均對(duì)應(yīng)焊接連接有連接水平腹桿；

13、連接斜腹桿，位于同一水平面的兩個(gè)連接水平腹桿之間均焊接連接有連接斜腹桿，縱向相鄰的兩個(gè)加強(qiáng)肋板之間具有兩個(gè)連接斜腹桿，且兩個(gè)連接斜腹桿交叉設(shè)置，所述連接水平腹桿、所述連接斜腹桿和所述主體水平腹桿構(gòu)成縱向水平連接桁架。

14、在其中一些實(shí)施例中，進(jìn)一步包括步履式行進(jìn)機(jī)構(gòu)，其裝設(shè)在底端的兩個(gè)連接水平腹桿之間，步履式行進(jìn)機(jī)構(gòu)沿縱向間隔安裝多個(gè)；

15、相鄰桁架主體之間的空間為連接空間，連接空間分為加強(qiáng)連接空間和非加強(qiáng)連接空間，加強(qiáng)連接空間和非加強(qiáng)連接空間在縱向上交替排列；

16、縱向連接組件進(jìn)一步包括支撐斜腹桿，加強(qiáng)連接空間均具有多個(gè)支撐斜腹桿，支撐斜腹桿兩端分別連接上下相鄰的兩個(gè)連接水平腹桿，支撐斜腹桿兩兩交叉設(shè)置；

17、步履式行進(jìn)機(jī)構(gòu)均位于非加強(qiáng)連接空間。

18、在其中一些實(shí)施例中，同一主體外弦桿上的加強(qiáng)肋板分別為第一加強(qiáng)肋板和位于第一加強(qiáng)肋板下方的第二加強(qiáng)肋板，第二加強(qiáng)肋板在縱向上的兩側(cè)均焊接連接有支撐斜腹桿。

19、在其中一些實(shí)施例中，在加強(qiáng)連接空間中兩個(gè)交叉的支撐斜腹桿在豎向間隔設(shè)置多組。

20、在其中一些實(shí)施例中，第一加強(qiáng)肋板僅一側(cè)連接有支撐斜腹桿。

21、在其中一些實(shí)施例中，步履式行進(jìn)機(jī)構(gòu)包括縱移組件和頂升組件；

22、縱移組件包括縱移導(dǎo)軌、縱移支撐架和縱移油缸，縱移導(dǎo)軌縱向放置在地面上，縱移支撐架滑動(dòng)安裝在縱移導(dǎo)軌上，縱移油缸裝設(shè)在縱移導(dǎo)軌上，并推拉縱移支撐架滑動(dòng)；

23、頂升組件包括頂升支撐架和頂升油缸，頂升支撐架裝設(shè)在對(duì)應(yīng)兩個(gè)連接水平腹桿之間，頂升油缸裝設(shè)在縱移支撐架上，并推拉頂升支撐架進(jìn)行升降。

24、在其中一些實(shí)施例中，所述鋼拉桿包括：

25、對(duì)拉螺栓，

26、錐形螺母，具有兩個(gè)，分別螺紋安裝在所述對(duì)拉螺栓兩端，兩個(gè)所述錐形螺母分別向內(nèi)和向外貼在內(nèi)模板和外模板上；

27、連接螺桿，一端穿設(shè)所述加強(qiáng)肋板和所述外模板，并與對(duì)應(yīng)所述錐形螺母螺紋連接；

28、連接螺母，螺紋連接在所述連接螺桿的另一端，并壓持固定在所述加強(qiáng)肋板上。

29、在其中一些實(shí)施例中，進(jìn)一步包括頂部通梁；

30、桁架主體進(jìn)一步包括主體端腹桿，主體端腹桿的兩端分別于主體內(nèi)弦桿的頂端和主體外弦桿的頂端焊接連接，頂部通梁縱向設(shè)置，并依次焊接各個(gè)主體端腹桿；

31、主體端腹桿與下方相鄰主體水平腹桿之間焊接連接有兩個(gè)主體斜腹桿，兩個(gè)主體斜腹桿的頂端均與主體端腹桿焊接連接，并均豎向?qū)R頂部通梁。

32、在其中一些實(shí)施例中，底端主體水平腹桿與上方相鄰的主體水平腹桿之間具有兩個(gè)主體斜腹桿，且兩個(gè)主體斜腹桿交叉設(shè)置。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果在于：本發(fā)明實(shí)施例中將鋼拉桿連接到主體內(nèi)弦桿安裝的加強(qiáng)肋板上，加強(qiáng)肋板連接兩個(gè)主體斜腹桿以及一個(gè)主體水平腹桿，同時(shí)該三個(gè)腹桿后端均連接在主體外弦桿上，并且在主體外弦桿上的連接點(diǎn)呈上中下分布排列，鋼拉桿的集中載荷通過加強(qiáng)肋板直接傳遞至主體內(nèi)弦桿，并同時(shí)通過連接的三個(gè)腹桿分散傳遞至主體內(nèi)弦桿，再由主體內(nèi)弦桿通過其他腹桿向內(nèi)傳遞回到主體內(nèi)弦桿，從而與混凝土側(cè)壓力相互平衡，縮短了傳力路徑，避免腹桿受壓失穩(wěn)；作為鋼拉桿錨點(diǎn)的加強(qiáng)肋板兩側(cè)直接連接腹桿，減小了集中載荷作用下弦桿的跨度，減小因?yàn)榧休d荷產(chǎn)生的局部彎矩，從而降低了弦桿的強(qiáng)度要求，使弦桿可采用更小的用鋼量，沒有利用側(cè)部桁架的剛度減少鋼拉桿的數(shù)量，從而在鋼拉桿僅設(shè)置兩個(gè)的情況下，使桁架主體無需加粗即可穩(wěn)定的支撐，預(yù)制后在沉管上產(chǎn)生的孔洞較少，側(cè)模桁架結(jié)構(gòu)可以承擔(dān)上部大跨度頂部桁架產(chǎn)生的鋼筋體系轉(zhuǎn)換荷載，又可以利用其桁架主體承受混凝土側(cè)壓力，達(dá)到減少鋼拉桿個(gè)數(shù)的目的，解決了當(dāng)前大斷面沉管預(yù)制時(shí)為了提升側(cè)部桁架的穩(wěn)定性而導(dǎo)致的孔洞封堵困難、外形尺寸增加的問題。