本发明涉及一种塔柱钢筋笼施工结构，特别是一种索塔塔柱节段钢筋笼分块吊装施工结构。
背景技术：
高速公路项目、市政道路项目建设中，斜拉桥与悬索桥往往作为项目建设的控制性工程，制约着项目的总工期，对项目的建设投资、施工成本有着重要影响。以往工程实践表明，在悬索桥、斜拉桥索塔建设过程中，塔柱节段的钢筋安装通常需3.5天以上，占到节段总施工时间的60％左右，其施工的效率制约着塔柱施工的总进度。为此，国内多家桥梁建设单位都开创性的寻找提高塔柱节段钢筋施工效率的办法，以期缩短索塔施工时间，提高投资的效益。比较典型的有鸭池河特大桥的节段钢筋笼整体吊装技术，实现了在地面预制节段钢筋笼后采用塔吊整体提升至塔柱顶安装；以及赤水河特大桥的“帘”式吊装技术、平塘特大桥的分片吊装技术和虎门二桥的钢筋网片吊装技术，实现了在地面通过箍筋或胎架将主筋编组形成主筋帘或网片，再提升至塔柱顶进行拼装。上述技术的探索与成功实践，极大的推进了塔柱钢筋施工的效率，尤其是节段钢筋笼整体吊装技术，实现了将将塔柱顶钢筋作业时间控制在14小时以内，成果斐然。然而，上述工艺实施的同时，也存在着需要进一步改进的问题：整节段吊装工艺吊重超40吨，需采用大型塔吊，成本高昂，钢筋笼巨大，对接钢筋数量超500根，钢筋笼变形难以控制，钢筋对接难度大，对接质量难以控制；而对于帘式吊装或分片吊装等技术，则由于分片过多，且劲性骨架、大部分箍筋、勾筋等均需逐根安装，对施工工效的提升效果不如节段钢筋笼整体吊装。
目前国内墩塔节段钢筋施工工艺主要包括常规逐根安装工艺、节段钢筋笼整体吊装工艺，“帘”式吊装、分片吊装及网片吊装工艺。
(1)常规逐根安装工艺
该工艺采用塔吊将角钢及钢筋提升至塔柱顶后，采用人工逐根对劲性骨架及竖向主筋、箍筋与勾筋等进行安装。该工艺安装效率较低，以开州湖特大桥3#主塔为例，正常情况下，标准节段钢筋安装时间为3.5～4d，且受恶劣天气影响较大，不可控因素多，工期得不到保证；同时，由于长时间露天高空作业，工人体力消耗较大，长时间处于疲劳状态，安全风险高。
(2)节段钢筋笼整体吊装技术
中交路桥建设有限公司在鸭池河特大桥施工过程中，成功探索实施了节段钢筋笼整体吊装技术，该工艺在地面钢筋笼拼装胎架上按竖向“1+1”的方式将节段钢筋笼拼装完成，后采用大型塔吊整体提升至塔柱顶对接安装。该工艺将大部分高空作业转移至地面，安全风险低、干扰因素少；且钢筋笼拼装在地面完成，塔柱顶钢筋笼吊装作业时间可控制在14h左右，施工效率极高。但因节段钢筋笼重量庞大，平均超38t，需采用中联重科d1100等大型塔吊进行吊装，成本高昂；同时，因钢筋笼重量大、钢筋笼在吊装过程中变形难以控制，加之竖向对接钢筋数量超过500根，钢筋对接的技术难度较大，连接质量得不到保证。
(3)“帘”式、分片及网片吊装
四川公路桥梁建设集团有限公司在赤水河特大桥建设过程中成功应用了钢筋“帘”式吊装技术[3]、贵州桥梁建设集团在平塘特大桥施工中探索了钢筋分片吊装技术、广东公路建设有限公司在虎门二桥建设中实施了钢筋网片吊装技术。该类技术基本原理为在地面采用专用吊具或箍筋，将竖向主筋进行编组或焊接成网片，后采用塔吊提升至塔柱顶进行对接安装。该类技术的使用在一定程度上提升了钢筋安装效率，塔柱顶钢筋作业时间可控制在2.5d以左右，同时降低了安全风险，也无需安装大型塔吊，成本低廉，且单次吊装钢筋数量少，对接简单，钢筋连接质量可控。但该类技术单次仅能吊装数十根钢筋，钢筋分片过多，且劲性骨架与箍筋、勾筋等水平钢筋仍需逐根人工安装，对施工效率的提升有限。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于，一种索塔塔柱节段钢筋笼分块吊装施工结构。兼具整体吊装工艺的高效特点，以及分片吊装施工成本低廉、质量可控、操作难度低的优点。
本实用新型的技术方案：一种索塔塔柱节段钢筋笼分块吊装施工方法，将悬索桥或斜拉桥的索塔塔柱按塔柱设计参数、液压爬模模板高度划分为塔柱节段，每段塔柱节段的钢筋笼依据“重量均衡原则”，按索塔施工中常用的tc6015/7035等型号塔吊起重能力，以及钢筋笼劲性骨架设计、水平钢筋接头错开要求等分解为4个分块钢筋笼，实现在最大化利用常规施工塔吊起重能力的前提下，尽量减少水平勾筋、钢筋接头，节约成本、提高施工效率。分块钢筋笼在钢筋加工厂预制好后，运输至塔柱底部通过旋转和吊运，将分块钢筋笼送至塔柱顶施工位置，现场拼装并与下方已安装塔柱节段钢筋笼进行连接，得到该段塔柱节段钢筋笼，重复上述步骤，完成塔柱节段钢筋笼施工。
前述的索塔塔柱节段钢筋笼分块吊装施工方法，所述分块钢筋笼预制，是以已安装塔柱节段钢筋笼为父节，待安装塔柱节段钢筋笼为子节进行设计制作，子节以父节为基准，使父节子节钢筋笼准确连接。同时，按照塔柱倾斜斜率、钢筋间距和直径的设计参数，以及塔柱节段划分、分块钢筋笼划分的施工参数，制作斜率相同的预制台座，使预制台座坡度、钢筋定位梳齿板定位槽间距的参数符合设计要求。此外，为使箍筋连接高效高质，箍筋下料长度需精确控制，箍筋下料长度比设计长度短5mm。
前述的索塔塔柱节段钢筋笼分块吊装施工方法，所述与下方已安装塔柱节段钢筋笼进行连接，是指待安装塔柱节段的分块钢筋笼与已安装塔柱节段钢筋笼的竖向钢筋对接、劲性骨架包板连接、钢筋直螺纹连接，然后进行剩余箍筋、水平勾筋的安装，完成连接施工。钢筋直螺纹连接施工中，竖向主筋及水平勾筋采用常规套筒，箍筋采用加长型套筒，长度较常规套筒大1cm，以确保箍筋连接质量。
前述的索塔塔柱节段钢筋笼分块吊装施工方法，所述与下方已安装塔柱节段钢筋笼进行连接，是将分块钢筋笼分为纵桥向钢筋笼分块和横桥向钢筋笼分块，吊装顺序为先纵桥向钢筋笼分块，后横桥向钢筋笼分块，纵桥向钢筋笼分块由上往下缓慢下放，横桥向分块由两侧往里水平移动。
索塔塔柱节段钢筋笼分块吊装施工结构，塔柱按要求划分为塔柱节段，每段塔柱节段的钢筋笼分为4个分块钢筋笼。
前述的索塔塔柱节段钢筋笼分块吊装施工结构，所述分块钢筋笼分为横桥向钢筋笼分块和纵桥向钢筋笼分块。
前述的索塔塔柱节段钢筋笼分块吊装施工结构，所述横桥向钢筋笼分块，包括横桥向劲性骨架，在横桥向劲性骨架中间设有横桥向主筋和横桥向导向管，在横桥向劲性骨架和横桥向主筋上分别固定隔离筋、加强筋、箍筋和勾筋。
前述的索塔塔柱节段钢筋笼分块吊装施工结构，所述纵桥向钢筋笼分块，包括纵桥向劲性骨架，在纵桥向劲性骨架中间设有纵桥向主筋和纵桥向导向管，在纵桥向劲性骨架和纵桥向主筋上分别固定隔离筋、加强筋、箍筋和勾筋。
前述的索塔塔柱节段钢筋笼分块吊装施工结构，所述分块钢筋笼在塔柱底部通过旋转支架进行旋转，旋转支架包括固定轴和支架，支架上表面坡度与所述分块钢筋笼倾斜率相同。
前述的索塔塔柱节段钢筋笼分块吊装施工结构，所述分块钢筋笼通过钢筋笼吊具进行吊装，钢筋笼吊具包括承重梁、钢丝绳和电动葫芦，钢丝绳和电动葫芦的连接点在分块钢筋笼重心位置。
本实用新型的有益效果：
(1)分块吊装技术采用“预制装配式”的思路进行塔柱节段钢筋作业，钢筋笼分块的工厂化预制，将大部分钢筋安装工作转移至钢筋加工厂内进行，在塔柱顶仅需进行与已施工节段主筋对接、分块间箍筋连接、劲性骨架连接及少量剩余箍筋与勾筋安装工作，工作简单、工作量少，极大的减少了高空作业量与作业时间，且尽可能的减小了恶劣天气对施工的影响，降低了施工作业人员的操作安全风险。
(2)采用节段钢筋笼分解为4个分块，降低了吊装的重量和难度，实现了钢筋笼分块重量与索塔施工常规塔吊起重能力的最优匹配，以及竖筋连接质量与效率的均衡，同时避免因过多分块而导致的水平勾筋箍筋、劲性骨架接头过多造成的成本大幅提升、效率大幅降低问题。钢筋笼分块在钢筋加工厂中按“父节+子节”思路进行预制，提供了多个工作面，实现了将钢筋笼塔柱顶模块化拼装与钢筋笼分块工厂化生产同步进行，且钢筋笼分块的预制不占用施工总工期，极大的缩短了索塔施工总工期，单节段钢筋安装时间可控制在1.5天内，较常规工艺节省2天。
(3)节段钢筋笼分解为4个分块，分为纵桥向和横桥向，使得钢筋笼四个分块的重量基本平均，可以减小钢筋笼的最大重量，进而减小对塔吊起重能力的要求，节约成本；钢筋笼吊装时，以劲性骨架作为承重结构，这样进行分块，可以使劲性骨架闭合成整体，提高劲性骨架的承重能力；此外，箍筋通过下料长度控制和加长型套筒连接，保障了箍筋连接速度、提高了钢筋笼组装的效率。
(4)钢筋笼分块采用旋转支架进行姿态调整，避免了长宽较大、而厚度较小、柔度较大的钢筋笼分块在采用常规主、副吊点法由水平姿态转为竖立姿态过程中产生的弹塑性不利变形，提高了钢筋笼吊装施工中钢筋的连接效率与质量。
本实用新型分块吊装与现有工艺效果对比见下表：
表1分块吊装与现有工艺效果对比
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型塔柱节段的俯视图；
图3为塔柱节段分块示意图；
图4为横桥向钢筋笼分块的侧视图；
图5为图4的后视图；
图6为横桥向钢筋笼分块的俯视图；
图7为纵桥向钢筋笼分块的侧视图；
图8为图7的后视图；
图9为纵桥向钢筋笼分块的俯视图；
图10为旋转支架的结构示意图；
图11为钢筋笼吊具的俯视图；
图12为钢筋笼吊具的侧视图；
图13为索塔塔柱劲性骨架的示意图；
图14为父节子节钢筋笼安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
本实用新型的实施例：
一种索塔塔柱节段钢筋笼分块吊装施工结构，如图1-12所示，塔柱按要求划分为塔柱节段1，每段塔柱节段1的钢筋笼2分为4个分块钢筋笼3。
所述分块钢筋笼3分为横桥向钢筋笼分块4和纵桥向钢筋笼分块5，将每块钢筋笼的重量尽量平分。
所述横桥向钢筋笼分块4，包括横桥向劲性骨架401，在横桥向劲性骨架401中间设有横桥向主筋402和横桥向导向管403，在横桥向劲性骨架401和横桥向主筋402上分别固定隔离筋6、加强筋7、箍筋8和勾筋9。横桥向导向管403用于上下横桥向钢筋笼分块4的对准连接。
所述纵桥向钢筋笼分块5，包括纵桥向劲性骨架501，在纵桥向劲性骨架501中间设有纵桥向主筋502和纵桥向导向管503，在纵桥向劲性骨架501和纵桥向主筋502上分别固定隔离筋6、加强筋7、箍筋8和勾筋9等水平筋。纵桥向导向管503用于上下纵桥向钢筋笼分块5的对准连接。
所述分块钢筋笼3在塔柱底部通过旋转支架10进行旋转，旋转支架10包括固定轴101和支架102，支架102上表面坡度与所述分块钢筋笼3倾斜率相同。旋转时，将分块钢筋笼3放置在旋转支架10上，采用汽车吊辅助将旋转支架10及分块钢筋笼3整体旋转为竖立状态并用插销临时固定，最后解除与分块钢筋笼3临时连接并采用塔吊调离至塔柱顶安装。旋转过程中，因与旋转支架10固结成整体，刚度较大，且分块钢筋笼3受力均衡，基本上不产生不利变形，保障了分块钢筋笼3对接施工便捷与质量。
所述分块钢筋笼3通过钢筋笼吊具11进行吊装，钢筋笼吊具11包括承重梁111、钢丝绳112和电动葫芦113，钢丝绳112和电动葫芦的连接点113在分块钢筋笼3重心位置。
索塔塔柱节段钢筋笼分块吊装施工方法，将悬索桥或斜拉桥的索塔塔柱按塔柱设计参数、液压爬模模板高度划分为塔柱节段1，每段塔柱节段1的钢筋笼依据“重量均衡原则”，按索塔施工中常用的tc6015/7035等型号塔吊起重能力，以及钢筋笼劲性骨架设计、水平钢筋接头错开要求等,分为4个分块钢筋笼3，实现在最大化利用常规施工塔吊起重能力的前提下，尽量减少水平勾筋、钢筋接头，节约成本、提高施工效率。分块钢筋笼3预制好后，在塔柱底部通过旋转和吊运，将分块钢筋笼3送至指定位置，现场拼装并与下方已安装塔柱节段1钢筋笼进行连接，得到该段塔柱节段钢筋笼2，重复上述步骤，完成塔柱节段1钢筋笼施工。
所述分块钢筋笼预制，是以已安装塔柱节段钢筋笼2为父节，待安装塔柱节段钢筋笼2为子节进行设计制作，使父节子节钢筋笼2准确连接，按照塔柱倾斜斜率、钢筋间距和直径的设计参数，以及塔柱节段1划分、分块钢筋笼3划分的施工参数，制作斜率相同的预制台座，使预制台座坡度、钢筋定位梳齿板定位槽间距的参数符合设计要求。按照“父节+子节”，即上一节段钢筋笼2为下一节段基模的思路，对节段钢筋笼2的四个分块分别进行预制，循环往复，直至完成。
所述与下方已安装塔柱节段钢筋笼2进行连接，是指待安装塔柱节段1的分块钢筋笼3与已安装塔柱节段钢筋笼2的竖向钢筋对接、劲性骨架包板连接、钢筋直螺纹连接，然后进行剩余箍筋、水平勾筋的安装，完成连接施工。钢筋直螺纹连接施工中，竖向主筋及水平勾筋采用常规套筒，箍筋采用加长型套筒，长度较常规套筒大1cm，以确保箍筋连接质量。
所述与下方已安装塔柱节段钢筋笼进行连接，是将分块钢筋笼3分为纵桥向钢筋笼分块5和横桥向钢筋笼分块4，吊装顺序为先纵桥向钢筋笼分块5，后横桥向钢筋笼分块4，纵桥向钢筋笼分块5由上往下缓慢下放，后横桥向钢筋笼分块4由两侧往里水平移动。直到移动到已安装塔柱节段钢筋笼2的上方，再进行上下钢筋笼的连接。
以上所述，仅为本实用新型创造较佳的具体实施方式，但本实用新型创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型创造揭露的技术范围内，根据本实用新型创造的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型创造的保护范围之内。
1.一种索塔塔柱节段钢筋笼分块吊装施工结构，其特征在于，塔柱按要求划分为塔柱节段(1)，每段塔柱节段(1)的钢筋笼(2)分为4个分块钢筋笼(3)；所述分块钢筋笼(3)分为横桥向钢筋笼分块(4)和纵桥向钢筋笼分块(5)；所述横桥向钢筋笼分块(4)，包括横桥向劲性骨架(401)，在横桥向劲性骨架(401)中间设有横桥向主筋(402)和横桥向导向管(403)，在横桥向劲性骨架(401)和横桥向主筋(402)上分别固定隔离筋(6)、加强筋(7)、箍筋(8)和勾筋(9)；所述纵桥向钢筋笼分块(5)，包括纵桥向劲性骨架(501)，在纵桥向劲性骨架(501)中间设有纵桥向主筋(502)和纵桥向导向管(503)，在纵桥向劲性骨架(501)和纵桥向主筋(502)上分别固定隔离筋(6)、加强筋(7)、箍筋(8)和勾筋(9)。
2.根据权利要求1所述的索塔塔柱节段钢筋笼分块吊装施工结构，其特征在于，所述分块钢筋笼(3)在塔柱底部通过旋转支架(10)进行旋转，旋转支架(10)包括固定轴(101)和支架(102)，支架(102)上表面坡度与所述分块钢筋笼(3)倾斜率相同。
3.根据权利要求1所述的索塔塔柱节段钢筋笼分块吊装施工结构，其特征在于，所述分块钢筋笼(3)通过钢筋笼吊具(11)进行吊装，钢筋笼吊具(11)包括承重梁(111)、钢丝绳(112)和电动葫芦(113)，钢丝绳(112)和电动葫芦(113)的连接点在分块钢筋笼(3)重心位置。
技术总结