本发明涉及码头结构设计及施工领域。更具体地说，本发明涉及一种高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法。
背景技术：
在码头施工中，一大趋势是尽可能增多预制结构的方量。预制结构施工具有更安全、质量高、速度快、成本低、环境污染小的优点，能与码头桩基施工同步进行，从而减小桩基施工完后码头上部结构施工工期。然而传统的设计施工，一般采用纵梁预制、横梁现浇的工艺，以保证纵横梁节点处容易安装；但却会消耗更多的时间在横梁模板搭设、绑扎钢筋和水上混凝土浇筑等工序上，难以满足日益紧张的工程工期要求。
为解决上述问题，采用纵横梁全预制设计方法时，可考虑对节点处的钢筋进行焊接连接，但焊接工程量较大，且程序较为繁琐，施工进度较慢，付出成本较高；若采用绑扎设计，钢筋则需进行板弯后扳直，其虽施工速度较快，但却难以板弯预制横梁顶层较粗的主筋。
综上所述，需要研究避免焊接且具有安装可操作性的全预制设计施工方法。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，采用将预制横梁顶层钢筋去除，并在现浇层补强的方法，可实现码头预制纵横梁的快速安装，同时保证了纵横梁节点施工的稳定性。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，包括：
步骤一、桩帽施工完成后，截断待安装的纵横梁的顶层钢筋，并将所述纵横梁的腰筋板弯至90°；
步骤二、分别架设所述纵横梁和预制板；
步骤三、将所述纵横梁的腰筋板直，并使用绑线器从下至上依次绑扎所述纵横梁的底层钢筋和所述纵横梁的腰筋；
步骤四、在所述顶层钢筋的正上方的现浇层设置补强钢筋，所述补强钢筋与所述顶层钢筋平行；
步骤五、同步绑扎所述补强钢筋和现浇层的钢筋，并安装现浇层的侧模；
步骤六、对纵横梁节点、板接缝和现浇面层进行混凝土浇筑，固化后进行收面施工。
优选的是，所述高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，所述绑线器包括：旋转杆一和旋转杆二，其通过销轴铰接在一起；转轴，其一端设置在所述旋转杆一的内部，另一端通过限位螺栓固定在所述旋转杆一的上端部；绕线筒，其固定在所述转轴的下部；出线管，其固设于所述旋转杆一的底部内侧壁；钢丝绳，其一端缠绕在所述绕线筒上，另一端经设于所述旋转杆一内部的换向滑轮换向后从所述出线管出线；陶瓷刀片，其与所述出线管的出线端固定连接，所述陶瓷刀片尖端向上设置且位于所述钢丝绳的正下方；电磁铁，其固定在所述旋转杆二的下端部并与设置在所述旋转杆二上的电源电连接，所述旋转杆二的上端部设有可控制所述电源通断的按钮。
优选的是，所述高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，步骤一中，所述顶层钢筋沿所述纵横梁的端部全部截断。
优选的是，所述高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，所述顶层钢筋为位于所述纵横梁上部的直径大于18mm的钢筋。
优选的是，所述高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，所述纵横梁的腰筋的绑扎长度不小于300mm，所述补强钢筋的绑扎长度大于所述补强钢筋总长度的30％
优选的是，所述高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，所述补强钢筋的截面积与所述顶层钢筋的截面积相同，所述补强钢筋的长度大于被截断的顶层钢筋的长度的2倍。
优选的是，所述高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，在步骤四中，设置补强钢筋时需满足如下条件：
其中，k为一固定常数，a为所述补强钢筋到所述纵横梁的顶面的距离，b为所述顶层钢筋被截断的长度，x为相邻的所述顶层钢筋之间的间距。
优选的是，所述高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，步骤六中，对所述纵横梁节点、所述板接缝与所述现浇面层同步进行浇筑。
本发明至少包括以下有益效果：
1、对纵横梁钢筋节点采用绑扎的施工方法进行施工，避免了焊接施工，加快施工效率并降低了施工成本。
2、对难以板弯的钢筋采用截断后在现浇层补强的施工方法，解决了纵横梁主筋无法机械板弯的问题，同时通过补强钢筋与现浇层钢筋的结合保证了截断顶层钢筋后整体结构的稳定性。
3、先架设纵横梁及预制板，再一次性浇筑纵横梁板以上所有现浇面层，减少了施工工序，避免了各层之间的凿毛施工，进一步加快了施工速度，且预制方量大，混凝土养护质量好，一次成型使纵横梁节点的稳定性好。
4、对于底层钢筋和纵横梁腰筋中的钢筋节点，节点处钢筋较密集，不易伸入进行手动绑扎施工，采用绑线器进行辅助绑扎施工，方便施工人员作业，可节省施工时间，提高施工效率。
5、本发明采用纵横梁全预制的设计，与传统现浇横梁相比，预制纵横梁可减小水上绑扎、架设模板、养护施工的困难。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明一个实施例的一种高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法的施工面结构示意图；
图2为上述实施例中所述绑线器的结构示意图；
图3为上述实施例中所述陶瓷刀片的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，并不是指示或暗示所指的装置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。
如图1-3所示，本发明提供一种高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，包括：
步骤一、桩帽2施工完成后，截断待安装的纵横梁的顶层钢筋13，并将所述纵横梁的腰筋12板弯至90°；
步骤二、分别架设所述纵横梁1和预制板；
步骤三、将所述纵横梁的腰筋12板直，并使用绑线器6从下至上依次绑扎所述纵横梁的底层钢筋11和所述纵横梁的腰筋12；
步骤四、在所述顶层钢筋13的正上方的现浇层3设置补强钢筋4，所述补强钢筋4与所述顶层钢筋13平行；
步骤五、同步绑扎所述补强钢筋4和现浇层的钢筋，并安装现浇层3的侧模；
步骤六、对纵横梁节点、板接缝和现浇面层进行混凝土浇筑，固化后进行收面施工。
上述技术方案中，采用顶层钢筋截断法的原理如下：
对于钢筋混凝土梁体结构而言，钢筋主要用于抵抗荷载作用下产生的弯矩。对于现浇横梁，在两跨桩帽之间，其可认为是一个固结梁单元，其在桩帽上也即纵横梁节点处存在负弯矩，而在跨中区域则存在正弯矩。正弯矩指的是导致梁下侧钢筋受拉的弯矩，负弯矩指的是导致梁上侧钢筋受拉的弯矩。在纵横梁全预制的施工方法中，在纵横梁节点浇筑之前，预制纵横梁始终处于简支结构，在节点处无负弯矩的产生，故可以将顶层钢筋截断而不影响预制纵横梁的受力结构的稳定性。
其中，对所述纵横梁的顶层钢筋13均进行截断，设置的补强钢筋4的数量与被截断的顶层钢筋13的数量相同，且一一对应。
本发明以全预制纵横梁的绑扎施工为基础，通过对纵横梁节点钢筋进行绑扎，可较快地解决纵横梁节点处钢筋的连接问题。但对搭接长度的要求较高，故预制梁伸至节点处的钢筋长度较长，在安装之前，需将钢筋板弯，架设在桩帽支点后，再从下层往上依次进行板直和绑扎。对于不易板弯的底层钢筋和顶层钢筋，其中底层钢筋采用不弯曲的设计，而对顶层钢筋进行截断，并在顶层钢筋上方的现浇层进行补强，从而保证对该纵横梁节点浇筑后整体结构的稳定性。
在另一技术方案中，所述的高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，所述绑线器包括：旋转杆一61和旋转杆二62，其通过销轴63铰接在一起；转轴68，其一端设置在所述旋转杆一61的内部，另一端通过限位螺栓67固定在所述旋转杆一61的上端部；绕线筒65，其固定在所述转轴68的下部；出线管66，其固设于所述旋转杆一61的底部内侧壁；钢丝绳，其一端缠绕在所述绕线筒上，另一端经设于所述旋转杆一内部的换向滑轮换向后从所述出线管66出线；陶瓷刀片7，其与所述出线管66的出线端固定连接，所述陶瓷刀片7尖端向上设置且位于所述钢丝绳的正下方；电磁铁69，其固定在所述旋转杆二62的下端部并与设置在所述旋转杆二上的电源电连接，所述旋转杆二62的上端部设有可控制所述电源通断的按钮。
上述技术方案中，转轴68沿旋转杆一61的轴线设置，绕线筒65固定在转轴68的下端部，当限位螺栓67锁紧时，转轴无法转动，绕线筒也无法转动，下方出线端的钢丝绳即使受到拉力作用也无法正常出线。钢丝绳在通过换向滑轮转向后，通过设于出线管66内的支架限位后从出线管的中部穿出，当绑线器完全闭合，即旋转杆一和旋转杆二相互紧贴时，旋转杆二62的下端部略高于所述旋转杆一61的下端部，以保证电磁铁69可正对出线管内的钢丝绳。旋转杆一61、旋转杆二62、出线管66均为非金属材质，当电磁铁69通电时，只有出线端的钢丝绳受到磁力影响连接至电磁铁69上。陶瓷刀片7的底端与所述出线管的底端平齐，且陶瓷刀片的高度小于所述出线管的半径的1/2，以防止在钢丝绳晃动过程中误触所述陶瓷刀片的刀尖。所述绑线器可通过转动两个旋转杆来调节其横截面积，可深入纵横梁节点中对各钢筋节点处进行绑扎施工，作业员可通过目视确认钢筋节点的状态并同时操作绑扎器对节点进行施工，操作简便，可加快施工速度。
在另一技术方案中，所述的高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，步骤一中，所述顶层钢筋13沿所述纵横梁1的端部全部截断。
在另一技术方案中，所述的高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，所述顶层钢筋13为位于所述纵横梁上部的直径大于18mm的钢筋。上述技术方案中，顶层钢筋包括位于纵横梁上部的钢筋中，所有直径超过18mm的钢筋，由于直径大于18mm的钢筋不易进行弯曲，且由于纵横梁节点内部施工空间狭窄也不易进行施工，因此，需要对所述顶层钢筋进行截断施工。
在另一技术方案中，所述的高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，所述纵横梁的腰筋12的绑扎长度不小于300mm，所述补强钢筋4的绑扎长度大于所述补强钢筋4总长度的30％。上述技术方案中，若腰筋的绑扎长度过短会导致纵横梁钢筋连接不够稳定，因此需保证一定的绑扎长度；而补强钢筋4由于是对下方的顶层钢筋的补强，其绑扎长度需大于总长的30％以保证其与现浇层钢筋连接稳固。
在另一技术方案中，所述的高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，所述补强钢筋4的截面积与所述顶层钢筋13的截面积相同，所述补强钢筋4的长度大于被截断的顶层钢筋13的长度的2倍，从而，使设置在现浇层的补强钢筋能够达到原有顶层钢筋的连接强度和连接效果，保证码头整体结构施工完成后该节点的可靠性。
在另一技术方案中，所述的高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，在步骤四中，设置补强钢筋时需满足如下条件：
其中，k为一固定常数，a为所述补强钢筋4到所述纵横梁1的顶面的距离，b为所述顶层钢筋13被截断的长度，x为相邻的所述顶层钢筋13之间的间距。其中，补强钢筋4到纵横梁1的顶面的距离与顶层钢筋13被截断的长度、顶层钢筋到补强钢筋的距离、相邻顶层钢筋的间距呈线性关系，顶层钢筋13被截断的长度越小，补强钢筋距离纵横梁顶面的距离可适当增大；相邻顶层钢筋的间距越大，补强钢筋距离纵横梁的顶面的距离可适当增大。
在另一技术方案中，所述的高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，步骤六中，对所述纵横梁节点、所述板接缝与所述现浇面层同步进行浇筑。在先安装纵横梁及预制板后，一次性将纵横梁节点、板接缝和现浇面层同步浇筑，避免了不同混凝土工序间的凿毛施工，节省了施工时间，同时保证了补强钢筋的有效性。
另外，本发明还可以作为施工过程中发现预制后的纵横梁难以架设安装时补救方法，仅需将预制好的纵横梁的顶层钢筋截断，再在现浇层补强即可。
在本实施例中，所述绑线器的使用方法如下：
1、施工人员通过把手64握住绑线器，向外打开两个把手64以控制旋转杆一61和旋转杆二62绕销轴63转动，使出线管66的出线端与电磁铁69之间的距离增大，下放绑线器至纵横梁节点处，使旋转杆一61和旋转杆二62分别位于待绑扎的钢筋节点的两侧；
2、启动旋转杆二62上的电源按钮使电磁铁69通电，松开旋转杆一61上的限位螺栓67，握紧把手64以控制旋转杆一61和旋转杆二62的下端部互相靠近直至出线端的钢丝绳被吸附在电磁铁69上；
3、向外拉开两个把手64，使旋转杆一和旋转杆二的下端部打开，在钢丝绳被电磁铁拉出一定距离后，锁紧限位螺栓67使绕线筒65无法转动，再整体向上拉动绑线器使钢丝绳环绕至待绑扎的钢筋节点上方，此时最大程度的握紧把手64使出线端与电磁铁69紧靠在一起，绕转轴68整体旋转绑线器使出线端和电磁铁端的钢丝绳相互缠绕并压紧钢筋节点，该过程中钢丝绳不会接触陶瓷刀片7的刀片尖端；
4、断开旋转杆二62上的电源按钮，向外整体拉动绑线器，此时出线端的钢丝绳受到下方钢筋节点处的拉力，由于无法继续向外出线，出线端的钢丝绳会沿出线端的边线向下移动，至与陶瓷刀片7的尖端接触后被割断，一个钢筋节点绑扎完成。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
1.一种高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，其特征在于，包括：
步骤一、桩帽施工完成后，截断待安装的纵横梁的顶层钢筋，并将所述纵横梁的腰筋板弯至90°；
步骤二、分别架设所述纵横梁和预制板；
步骤三、将所述纵横梁的腰筋板直，并使用绑线器从下至上依次绑扎所述纵横梁的底层钢筋和所述纵横梁的腰筋；
步骤四、在所述顶层钢筋的正上方的现浇层设置补强钢筋，所述补强钢筋与所述顶层钢筋平行；
步骤五、同步绑扎所述补强钢筋和现浇层的钢筋，并安装现浇层的侧模；
步骤六、对纵横梁节点、板接缝和现浇面层进行混凝土浇筑，固化后进行收面施工。
2.如权利要求1所述的高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，其特征在于，所述绑线器包括：旋转杆一和旋转杆二，其通过销轴铰接在一起；转轴，其一端设置在所述旋转杆一的内部，另一端通过限位螺栓固定在所述旋转杆一的上端部；绕线筒，其固定在所述转轴的下部；出线管，其固设于所述旋转杆一的底部内侧壁；钢丝绳，其一端缠绕在所述绕线筒上，另一端经设于所述旋转杆一内部的换向滑轮换向后从所述出线管出线；陶瓷刀片，其与所述出线管的出线端固定连接，所述陶瓷刀片尖端向上设置且位于所述钢丝绳的正下方；电磁铁，其固定在所述旋转杆二的下端部并与设置在所述旋转杆二上的电源电连接，所述旋转杆二的上端部设有可控制所述电源通断的按钮。
3.如权利要求1所述的高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，其特征在于，步骤一中，所述顶层钢筋沿所述纵横梁的端部全部截断。
4.如权利要求1所述的高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，其特征在于，所述顶层钢筋为位于所述纵横梁上部的直径大于18mm的钢筋。
5.如权利要求1所述的高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，其特征在于，所述纵横梁的腰筋的绑扎长度不小于300mm，所述补强钢筋的绑扎长度大于所述补强钢筋总长度的30％。
6.如权利要求1所述的高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，其特征在于，所述补强钢筋的截面积与所述顶层钢筋的截面积相同，所述补强钢筋的长度大于被截断的顶层钢筋的长度的2倍。
7.如权利要求1所述的高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，其特征在于，在步骤四中，设置补强钢筋时需满足如下条件：
其中，k为一固定常数，a为所述补强钢筋到所述纵横梁的顶面的距离，b为所述顶层钢筋被截断的长度，x为相邻的所述顶层钢筋之间的间距。
8.如权利要求1所述的高桩码头纵横梁全预制的设计施工方法，其特征在于，步骤六中，对所述纵横梁节点、所述板接缝与所述现浇面层同步进行浇筑。
技术总结