CN101581074A - 大跨度钢桁拱架的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大跨度钢桁拱架的施工方法。大跨度钢桁拱架的施工方法，其特征在于它包括如下步骤：1)根据钢筋混凝土拱桥的主拱圈的设计线形，对于主拱跨度不大于100m的钢筋混凝土拱桥，采用圆弧线作为钢桁拱架的拱轴线的线形；对于主拱跨度在100m以上的钢筋混凝土拱桥，用悬链线形或抛物线形作为钢桁拱架的拱轴线的线形；在样台上按1∶1大样制作钢桁拱肋的第一单元桁架节段和第二单元桁架节段；2)将第一主拱座的内侧加宽形成钢桁拱架的第一基座，将第二主拱座的内侧加宽形成钢桁拱架的第二基座；3)单元桁架节段安装顺序为：先安装上河一侧的钢桁拱肋，然后依次安装至下河一侧的钢桁拱肋；4)调整钢桁拱架的拱背高程至主拱圈的拱腹高程。该施工方法不受桥位地形条件和场地条件限制，安拆简易。

Description

大跨度钢桁拱架的施工方法

技术领域

本发明属于钢筋混凝土拱桥施工技术领域，具体涉及一种钢桁拱架的施工方法，适用于大跨度钢筋混凝土箱型拱桥施工。

背景技术

在特定环境下修建大跨度钢筋混凝土拱桥(所述大跨度是指跨度≥40m)，就需要进行主拱圈施工支架的施工。如在深山峡谷上，因施工场地狭小而无法进行预制吊装施工，和桥跨下方条件不允许而又无法搭设脚手架满布式拱架时，就要考虑采用钢桁拱架进行拱圈施工。

钢桁拱架是由采用槽钢、角钢杆件、螺栓等材料加工制作成的一定长度的桁架节段经过拼装组合而成的钢桁拱肋式拱架。它具有足够的强度、刚度和整体稳定性，跨越能力大，拆装容易、运输方便、利用效率高、节省木材等优点。因其具有较强的结构稳定性，可大大减少支架的变形，从而使设计桥梁线型更趋完美。

目前，大跨度拱桥施工中常用的拱架形式有撑架式满布拱架、拱式拱架(如采用贝雷桁片等常备式构件组拼成的钢桁拱架)。

撑架式拱架是用钢管或常备式构件搭设落地临时墩支撑，上部采用搭设满堂钢管拱盔的支架形式。由于需要在地面浇筑支架墩基础，因而对桥跨下方地面环境要求较高，如在桥跨下方为峡谷、河流等地貌或有永久性构筑物时，搭设落地支架显然不可行。即使在某些地面条件较好而具备搭设钢管支架时，也会因钢管使用数量过大，搭设和拆除施工周期长，且支架变形较大等诸多因素而不宜采用。因此，在大跨度拱桥施工中，撑架式钢管支架的施工较为局限，达不到施工要求和创造较大经济效益的目的。

与落地撑架式拱架相比较，拱式拱架不受洪水、漂流物或永久性构筑物的影响，适用性较强。采用常备式构件(如贝雷桁片等)形成的钢拱架是目前使用较广泛且合理可靠的一种拱式拱架，在某些大跨度钢筋混凝土拱桥中取得了较好的施工效果。它是采用万能式构件根据施工要求组拼而成的桁架式拱架，在结构稳定性方面较好，和本案所述的钢桁拱架也有相似之处。但一般万能式构件不能直接拼装成拱形桁架，必须根据施工要求对其节点和联结系等进行特定的加工改造后才能拼装成拱架。另外，由于一般万能式构件的截面形式、构件尺寸及节点构造等比较固定、单一，用它来布置构造拱架会受到很大的制约，且施工购买或租赁后再进行精加工改造成拱架的费用较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大跨度钢桁拱架的施工方法，该施工方法不受桥位地形条件和场地条件限制。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：大跨度钢桁拱架的施工方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)根据钢筋混凝土拱桥的主拱圈的设计线形，对于主拱跨度不大于100m的钢筋混凝土拱桥，采用圆弧线作为钢桁拱架的拱轴线的线形，并使钢桁拱架的拱轴线的线形在空间上尽可能地接近钢筋混凝土拱桥的主拱圈的设计线形；对于主拱跨度在100m以上的钢筋混凝土拱桥，用悬链线形或抛物线形作为钢桁拱架的拱轴线的线形，并使钢桁拱架的拱轴线的线形在空间上尽可能地接近钢筋混凝土拱桥的主拱圈的设计线形；

在钢桁拱架的总体布置构造上，将钢桁拱架在横向分成2-20条分离的平行的钢桁拱肋，钢桁拱肋间采用角钢杆作横向连接；将钢桁拱肋在纵向分成4-100个第一单元桁架节段和1个第二单元桁架节段，第二单元桁架节段位于拱顶；第一单元桁架节段的一端设阴头，第一单元桁架节段的另一端设置阳头，第一个第一单元桁架节段的阳头插入第二个第一单元桁架节段的阴头中由螺栓连接；第二单元桁架节段的两端都为阴头；

在样台上按1∶1大样制作钢桁拱肋的第一单元桁架节段和第二单元桁架节段，，并按第一单元桁架节段和第二单元桁架节段所处位置进行编号；

2)将第一主拱座的内侧加宽形成钢桁拱架的第一基座，将第二主拱座的内侧加宽形成钢桁拱架的第二基座；第一基座、第二基座内分别预埋拱架连接钢板；在第一主拱座上的第一立柱的盖梁上安装第一扣索支架，在第二主拱座上的第二立柱的盖梁上安装第二扣索支架，并准备扣索；安装缆索吊装设备；

3)单元桁架节段安装顺序为：先安装上河一侧的钢桁拱肋，然后依次安装至下河一侧的钢桁拱肋；

每一钢桁拱肋：按照预制的第一单元桁架节段编号，左边的第一个第一单元桁架节段的阴头与第一基座上预埋的拱架连接钢板临时焊接，左边的第一个第一单元桁架节段的阳头插入左边的第二个第一单元桁架节段的阴头中由螺栓连接，右边的第一个第一单元桁架节段的阴头与第二基座上预埋的拱架连接钢板临时焊接，右边的第一个第一单元桁架节段的阳头插入右边的第二个第一单元桁架节段的阴头中由螺栓连接；依次类推，从第一基座、第二基座向拱顶方向进行分段对称安装，最后在拱顶由第二单元桁架节段合拢；第一单元桁架节段和第二单元桁架节段均采用缆索吊装设备吊装；

4)根据钢筋混凝土拱桥主拱圈的设计坐标的各截面点的拱腹坐标，测出与主拱圈的设计坐标的各截面点的拱腹坐标平面位置相对应下钢桁拱架的拱背坐标，计算出主拱圈的设计坐标的各截面点的拱腹坐标与其相对应下钢桁拱架的拱背坐标的高差值；采用方木、木楔等材料调整钢桁拱架的拱背高程至主拱圈的拱腹高程。

本发明的有益效果：

1、该施工方法不受桥位地形条件和场地条件限制。在深山峡谷上，因地势陡峭、施工场地狭小而无法采用无支架缆索吊装施工工艺进行预制吊装施工，和在桥跨下方空间为道路、河流、电站等特定环境，又无法搭设满布式落地支撑拱架时，采用钢桁拱架施工大跨度拱圈可以取得较好的效果和较大的经济效益；

2、钢桁拱架结构稳定性好，跨越能力大，变形量小，能很好地满足大跨度钢筋混凝土拱圈的施工要求；

3、采用单元桁架节段(可采用型钢材料加工制作)利用阴头、阳头连接，安拆简易、运输方便、利用效率高。

附图说明

图1是钢桁拱架的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是施工过程第一步示意图；

图4是施工过程第二步示意图；

图5是施工过程第三步示意图；

图6是施工过程第四步示意图；

图7是本发明钢桁拱架的吊装布置图；

图8是本发明第一阶段加载计算模型图；

图9是本发明第二阶段加载计算模型图；

图10是本发明第三阶段加载计算模型图；

图11是本发明第四阶段加载计算模型图；

图12是钢桁拱架的第一单元桁架节段的结构示意图；

图13是图12的左视图；

图14是图12的俯视图；

图15是图12的仰视图；

图16是钢桁拱架的第二单元桁架节段的结构示意图；

图17是钢桁拱架的第一单元桁架节段的下弦杆加双槽钢杆件的结构示意图；

图18是钢桁拱架拆除第一阶段的示意图；

图19是钢桁拱架拆除第二阶段的示意图；

图20是钢桁拱架拆除第三阶段的示意图；

图21是钢桁拱架拆除第四阶段的示意图；

图中：1-第一主拱座，2-第二主拱座，3-第一基座，4-第二基座，5-钢桁拱架，6-上河一侧的钢桁拱肋，7-下河一侧的钢桁拱肋，8-第一单元桁架节段，9-第一立柱，10-第二立柱，11-扣索，12-第二单元桁架节段，13-第一索塔，14-第二索塔，15-动输天线，16-前上弦杆，17-前下弦杆，18-阴头对穿螺栓孔，19-阳头，20-阳头对穿螺栓孔，21-前第一腹杆，22-前第二腹杆，23-前第三腹杆，24-前第四腹杆，25-前第五腹杆，26-上第一连接杆，27-后上弦杆，28-后第一腹杆，29-后下弦杆，30-下第一连接杆，31-上第二连接杆，32-上第三连接杆，33-上第四连接杆，34-上第五连接杆，35-下第二连接杆，36-下第三连接杆，37-下第四连接杆，38-下第五连接杆，39-现浇混凝土拱箱，40-拱顶切割处，41-第一歪拉卷扬机，42-第二歪拉卷扬机，43-双槽钢杆件，44-第一扣索支架，45-第二扣索支架。

具体实施方式

如图1、图2所示，大跨度钢桁拱架的施工方法，它包括如下步骤：

1)根据钢筋混凝土拱桥的主拱圈的设计线形，选折合理的钢桁拱架的拱轴线的线形，为减少钢桁拱架与混凝土拱箱拱腹之间的支垫高度，并要求选定的钢桁拱架的线形在空间上必须尽可能地满足于设计主拱圈的线形。对于主拱跨度不大于100m的钢筋混凝土拱桥，考虑到钢桁拱架在工厂加工制作的方便，和易于工人对拱轴线的准确放样，可采用圆弧线作为钢桁拱架的拱轴线的线形，使钢桁拱架的拱轴线的线形接近钢筋混凝土拱桥的主拱圈的设计线形。但对于主拱跨度在100m以上的钢筋混凝土拱桥，因圆弧形拱轴线与恒载压力线偏离较大，将会使拱架各截面受力不均匀，此时可根据设计主拱圈的拱轴线方程选折较合理的拱架拱轴线形。一般情况下，可以采用悬链线形或抛物线形作为钢桁拱架的拱轴线的线形，使钢桁拱架的拱轴线的线形接近钢筋混凝土拱桥的主拱圈的设计线形。选择钢桁拱架的拱轴线的线形的基本原则就是要选择即能满足拱架自身受力要求，又符合设计拱圈线形要求的拱轴线形；

在钢桁拱架的总体布置构造上，可根据主拱跨径和桥宽将钢桁拱架在横向分成2-20条分离的平行的钢桁拱肋(本实施例采用8条，相互间距为0.53米，如图2所示)，钢桁拱肋间采用角钢杆作横向连接；考虑制作和安装的方便，以及运输设备和吊装能力等条件，将钢桁拱肋以拱顶为中心线在纵向等分成4-100个单元桁架节段，拱顶一节段为第二单元桁架节段，其余均为第一单元桁架节段(本实施例第一单元桁架节段为19个，第二单元桁架节段为1个，如图1所示)；第一单元桁架节段的一端设阴头，第一单元桁架节段的另一端设置阳头；第一个第一单元桁架节段的阳头插入第二个第一单元桁架节段的阴头中由螺栓连接；第二单元桁架节段的两端都为阴头；

在样台上按1∶1大样制作钢桁拱肋的第一单元桁架节段和第二单元桁架节段，并按第一单元桁架节段和第二单元桁架节段所处位置进行编号；在制作加工完两个节段单元桁架节段的构件后进行试拼一下，检查制作尺寸与设计尺寸是否符合；

2)将第一主拱座1的内侧加宽形成钢桁拱架的第一基座3，将第二主拱座2的内侧加宽形成钢桁拱架的第二基座4；第一基座3、第二基座4内分别预埋拱架连接钢板；在第一主拱座1上的第一立柱9的盖梁上安装第一扣索支架44，在第二主拱座2上的第二立柱10的盖梁上安装第二扣索支架45，并准备扣索11；安装缆索吊装设备(如图7中的第一索塔13、第二索塔14、动输天线15)；

3)单元桁架节段安装顺序为：先安装上河一侧的钢桁拱肋6，然后依次安装至下河一侧的钢桁拱肋7；

每一钢桁拱肋：按照预制的第一单元桁架节段编号，左边的第一个第一单元桁架节段的阴头与第一基座3上预埋的拱架连接钢板临时焊接，左边的第一个第一单元桁架节段的阳头插入左边的第二个第一单元桁架节段的阴头中由螺栓连接，右边的第一个第一单元桁架节段的阴头与第二基座4上预埋的拱架连接钢板临时焊接，右边的第一个第一单元桁架节段的阳头插入右边的第二个第一单元桁架节段的阴头中由螺栓连接；依次类推，从第一基座3、第二基座4(即两岸拱脚)向拱顶方向进行分段对称安装，最后在拱顶由第二单元桁架节段合拢；第一单元桁架节段和第二单元桁架节段均采用缆索吊装设备吊装；第一单元桁架节段、第二单元桁架节段分别由扣索11吊挂(通过第一立柱9、第二立柱10，以及其上的扣索支架)；

4)根据钢筋混凝土拱桥主拱圈的设计坐标的各截面点的拱腹坐标，测出与主拱圈的设计坐标的各截面点的拱腹坐标平面位置相对应下钢桁拱架的拱背坐标，计算出主拱圈的设计坐标的各截面点的拱腹坐标与其相对应下钢桁拱架的拱背坐标的高差值；采用方木、木楔等材料调整钢桁拱架的拱背高程至主拱圈的拱腹高程。

步骤3)的钢桁拱肋安装过程中，在1/8L、1/4L、3/4L、7/8L和1/2L截面处设置预台值；1/8L(7/8L)、1/4L(3/4L)、1/2L截面处的预台值分别为2cm、3～4cm、6cm(L为钢桁拱架的净跨径)。

如图12、图13、图14、图15所示，第一单元桁架节段，它包括前架、后架、上连接架、下连接架，前架包括前上弦杆16、前下弦杆17、阳头19、前第一腹杆21、前第二腹杆22、前第三腹杆23、前第四腹杆24、前第五腹杆25；前上弦杆16、前下弦杆17分别由双槽钢组焊而成，形成闭合的箱型截面，前上弦杆16、前下弦杆17的两端分别为斜状(使钢桁拱架形成拱轴线的线形)；前上弦杆16、前下弦杆17的左端部内均为箱型孔构成阴头，前上弦杆16、前下弦杆17的左端部设阴头对穿螺栓孔18，前上弦杆16、前下弦杆17的右端由钢板焊接封闭，钢板上焊接箱型榫头形成阳头(本实施例箱型榫头采用比弦杆构件小两个规格的双槽钢组焊而成)，箱型榫头上设有阳头对穿螺栓孔20，箱型榫头的大小小于或等于箱型孔(即阳头能插入阴头中，然后由螺栓连接)；前上弦杆16的左端部与前下弦杆17的左端部之间由前第一腹杆21焊接连接，前上弦杆16的中部与前下弦杆17的中部之间由前第三腹杆23焊接连接，前上弦杆16的右端部与前下弦杆17的右端部之间由前第五腹杆25焊接连接，前第二腹杆22的下端与前下弦杆17的左端部焊接，前第二腹杆22的上端与前上弦杆16的中部焊接，前第四腹杆24的下端与前下弦杆17的右端部焊接，前第四腹杆24的上端与前上弦杆16的中部焊接；

后架包括后上弦杆27、后下弦杆29、阳头、后第一腹杆28、后第二腹杆、后第三腹杆、后第四腹杆、后第五腹杆；后上弦杆27、后下弦杆29分别由双槽钢组焊而成，形成闭合的箱型截面；后上弦杆27、后下弦杆29的两端分别为斜状(使钢桁拱架形成拱轴线的线形)，后上弦杆27、后下弦杆29的左端部内均为箱型孔构成阴头，后上弦杆27、后下弦杆29的左端部设阴头对穿螺栓孔，后上弦杆27、后下弦杆29的右端由钢板焊接封闭，钢板上焊接箱型榫头形成阳头(本实施例箱型榫头采用比弦杆构件小两个规格的双槽钢组焊而成)，箱型榫头上设有阳头对穿螺栓孔，箱型榫头的大小小于或等于箱型孔(即阳头能插入阴头中，然后由螺栓连接)；后上弦杆27的左端部与后下弦杆29的左端部之间由后第一腹杆28焊接连接，后上弦杆27的中部与后下弦杆29的中部之间由后第三腹杆焊接连接，后上弦杆27的右端部与后下弦杆29的右端部之间由后第五腹杆焊接连接，后第二腹杆的下端与后下弦杆29的左端部焊接，后第二腹杆的上端与后上弦杆27的中部焊接，后第四腹杆的下端与后下弦杆29的右端部焊接，后第四腹杆的上端与后上弦杆27的中部焊接；

上连接架由上第一连接杆26、上第二连接杆31、上第三连接杆32、上第四连接杆33、上第五连接杆34组成，前上弦杆16的左端部与后上弦杆27的左端部由上第一连接杆26焊接连接，前上弦杆16的中部与后上弦杆27的中部由上第三连接杆32焊接连接，前上弦杆16的右端部与后上弦杆27的右端部由上第五连接杆34焊接连接，上第二连接杆31的一端与前上弦杆16的左端部焊接，上第二连接杆31的另一端与后上弦杆27的中部焊接，上第四连接杆33的一端与前上弦杆16的右端部焊接，上第四连接杆33的另一端与后上弦杆27的中部焊接；

下连接架由下第一连接杆30、下第二连接杆35、下第三连接杆36、下第四连接杆37、下第五连接杆38组成；前下弦杆17的左端部与后下弦杆29的左端部由下第一连接杆30焊接连接，前下弦杆17的中部与后下弦杆29的中部由下第三连接杆36焊接连接，前下弦杆17的右端部与后下弦杆29的右端部由下第五连接杆38焊接连接，下第二连接杆35的一端与后下弦杆29的左端部焊接，下第二连接杆35的另一端与前下弦杆17的中部焊接，下第四连接杆37的一端与后下弦杆29的右端部焊接，下第四连接杆37的另一端与前下弦杆17的中部焊接。

根据拱架结构实际受力验算，在靠近第一基座3、第二基座4的一定长度范围内(本实例为第1-3个)的第一单元桁架节段的前下弦杆、后下弦杆处分别并列加焊一组双槽钢杆件43(或称下弦加强杆，也采用阴头、阳头结构，可将该节段定义成第三单元桁架节段，如图17所示)，使下弦杆截面增大，以抵抗施工阶段在拱脚处产生的不利效应；

如图16所示，第二单元桁架节段与第一单元桁架节段的结构基本相同，不同之处在于：第二单元桁架节段的两端都为阴头。

钢桁拱架施工的思路：

根据钢筋混凝土拱桥的主拱圈的设计线形，选折合理的钢桁拱架的拱轴线的线形，为减少钢桁拱架与混凝土拱箱拱腹之间的支垫高度，并要求选定的钢桁拱架的线形在空间上必须尽可能地满足于设计主拱圈的线形。对于主拱跨度不大于100m的钢筋混凝土拱桥，考虑到钢桁拱架在工厂加工制作的方便，和易于工人对拱轴线的准确放样，可采用圆弧线作为钢桁拱架的拱轴线的线形，使钢桁拱架的拱轴线的线形接近钢筋混凝土拱桥的主拱圈的设计线形。但对于主拱跨度在100m以上的大跨拱桥，因圆弧形拱轴线与恒载压力线偏离较大，将会使拱架各截面受力不均匀，此时可根据设计主拱圈的拱轴线方程选折较合理的拱架拱轴线形。一般情况下，可以采用悬链线形或抛物线形作为钢桁拱架的拱轴线的线形，使钢桁拱架的拱轴线的线形接近钢筋混凝土拱桥的主拱圈的设计线形。选择钢桁拱架的拱轴线的线形的基本原则就是要选择即能满足拱架自身受力要求，又符合设计拱圈线形要求的拱轴线形；

2)在钢桁拱架的总体布置构造上，考虑到施工的经济性，可根据主拱跨径和桥宽将钢桁拱架在横向分成2-20条分离的平行的钢桁拱肋(本实施例采用8条，相互间距为0.53米，如图2所示)，钢桁拱肋间采用角钢杆作横向连接；考虑制作和安装的方便，以及运输设备和吊装能力等条件，将钢桁拱肋以拱顶为中心线在纵向等分成4-100个单元桁架节段，拱顶一节段为第二单元桁架节段，其余均为第一单元桁架节段(本实施例第一单元桁架节段为19个，第二单元桁架节段为1个，如图1所示)；第一单元桁架节段的一端设阴头，第一单元桁架节段的另一端设置阳头；第一个第-单元桁架节段的阳头插入第二个第一单元桁架节段的阴头中由螺栓连接；第二单元桁架节段的两端都为阴头；拱架在横向的分肋数目要根据拱肋的宽度和间距，并通过验算拱架的强度和稳定性来确定。钢拱肋在纵向的分节数目关系到拱肋单元节段的加工长度，而单元拱肋的长度要考虑到制作和安装的方便，以及运输设备和吊装能力等条件。

3)拱肋单元桁架主弦杆构件上下弦取值及拱节间拼装角度的计算。假定拱肋的分节数目为N，拱肋截面高度为H。设拱肋(计入预拱度后)上弦杆的上、下弦所在曲线的弧长分别为L₁、L₂，设下弦杆的上、下弦所在曲线的弧长分别为L₃、L₄。又设拱肋单元桁架的上弦杆构件的上、下弦值分别为S₁、S₂，设桁架下弦杆构件的上、下弦值分别为X₁、X₂。计算出L₁、L₄，亦即拱肋拱背和拱腹的弧长值，则可确定拱肋桁架上弦杆构件的上弦值S₁＝L₁/N，和桁架下弦杆构件的下弦值X₂＝L₄/N。然后计算出tan^-1[(S₁-X₂)/2H]，亦即tan^-1[(L₁-L₄)/2NH]所得的角度值即为桁架上、下弦杆构件两端下料加工的切割角度，也即桁架节段间的拼装角度，设该角度为θ。又假定桁架主弦杆构件的截面高度为h，则可得拱肋桁架上弦杆构件的下弦值S₂＝S₁-2*h*tanθ，和桁架下弦杆构件的上弦值X₁＝X₂+2*h*tanθ。由上述分析还可得出如下关系式，L₁＞L₂＞L₃＞L₄，S₁＞S₂＞S₃＞S₄，S₁-S₂＝X₁-X₂，L₁-L₂＞L₃-L₄；从理论上分析可知，对任意拱轴线形的拱架，其弦杆所在的曲线都有L₁-L₂≠L₃-L₄，且有L₁-L₂＞L₃-L₄，则有L₁/N-L₂/N≠L₃/N-L₄/N，即S₁-L₂/N≠L₃/N-X₂，又因S₁-S₂＝X₁-X₂成立，则必定有S₂＝L₂/N和X₁＝L₃/N不能同时成立。因此，在进行拱肋单元桁架上、下弦杆取值计算时必须先计算出桁架上弦杆的上弦值S₁和下弦杆的下弦值X₂，再计算出桁架节段间的拼装角度θ，也即拱架弦杆端部的下料切割角度。另外，由式θ＝tan^-1[(L₁-L₄)/2NH]可知，当N增大，或当H增大时，角度θ随之减小；

4)依据钢结构设计规范进行桁架构件的截面设计；考虑到钢桁拱架的杆件受到的内力较大和便于节段间的连接，钢桁拱架的单元桁架节段的上、下弦杆的截面形式采用箱型截面。即钢桁拱架的单元桁架节段的上、下弦杆采用双槽钢组焊，形成闭合的箱型截面。钢桁拱架的腹杆和各联结系选用角钢杆件。计算拱架的恒载和活载，求出钢桁拱架的各杆件的内力，根据所求得的内力验算预先选定的构件截面的应力；

5)根据计算，在钢桁拱肋的拱脚处一定范围内(如本实施例拱脚处第1-3个第一单元桁架节段)的第一单元桁架节段需要进行加强，即在加强节段的单元桁架节段的下弦杆处并列加焊一组双槽钢杆件，使下弦杆截面增加一倍，以抵抗施工阶段在拱脚处产生的不利效应；

6)利用钢桁拱架的单元桁架节段的上、下弦杆为闭合的箱型截面这一有利条件，考虑将钢桁拱架的上、下弦杆的两端设置为阴头和阳头，形成拱肋单元桁架的节点；即保留单元桁架节段的弦杆的一端箱型截面，作为单元桁架节段的阴头；将单元桁架节段的弦杆的另一端箱型截面用钢板焊接封闭，然后采用比主弦杆构件小两个规格的双槽钢组焊成10cm长的箱型榫头与弦杆端部封头钢板对焊，即可形成桁架的阳头。为使桁架间通过阴阳头连接后更加紧固，还要在箱型榫头的中部和阴头一端弦杆的端部加工出对穿螺栓孔；两第一单元桁架节段之间连接后，用螺栓固定。钢拱肋仅拱顶一节桁架两端无榫头(即第二单元桁架节段)，即弦杆两端均为阴头，其余各节桁架均为一端有阴头和一端有阳头；

7)钢桁拱架的基座是由设计主拱圈的主拱座加宽而得，加宽厚度根据拱架截面尺寸而定，高度以满足钢桁拱架高程为准。钢桁拱架的基座要布置钢筋和预埋拱架连接钢板，其钢筋与主拱座相同，预埋钢板位置与钢桁拱肋对应。钢桁拱肋安装成型后，拱脚段与基座预埋钢板临时焊接固定。

8)钢桁拱架的各构件均在专业钢结构工厂加工制作，依据设计绘制的第一单元桁架节段和第二单元桁架节段制作加工图纸采用数控设备切割下料，在样台上按图纸设计计算的尺寸1∶1大样制作。在制作加工完两个节段单元桁架节段的构件后进行试拼一下，检查制作尺寸与设计尺寸是否符合，若误差不大再进行大规模制作加工；

9)单元桁架节段安装顺序为：先安装上河一侧的钢桁拱肋，然后依次安装至下河一侧的钢桁拱肋；

每一钢桁拱肋：按照预制的第一单元桁架节段编号，第一个第一单元桁架节段的阳头插入第二个第一单元桁架节段的阴头中由螺栓连接；依次类推，从第一基座、第二基座(即两岸拱脚)向拱顶方向进行分段对称安装，最后在拱顶由第二单元桁架节段合拢(如图3、图4、图5、图6所示)；第一单元桁架节段和第二单元桁架节段采用缆索吊装设备吊装(如图7所示)。

10)钢桁拱肋安装过程中，需在1/8L、1/4L、3/4L、7/8L和拱顶(1/2L)截面处设置预台值，以抵消拱架在安装合拢后的沉降变形。1/8L(7/8L)、1/4L(3/4L)、1/2L截面处的预台值分别为2cm、3～4cm、6cm(L为钢桁拱架的净跨径)。

11)根据钢筋混凝土拱桥主拱圈的设计坐标的各截面点的拱腹坐标，测出与主拱圈的设计坐标的各截面点的拱腹坐标平面位置相对应下钢桁拱架的拱背坐标，计算出主拱圈的设计坐标的各截面点的拱腹坐标与其相对应下钢桁拱架的拱背坐标的高差值；采用方木、木楔等材料调整钢桁拱架的拱背高程至主拱圈的拱腹高程；

12)完成拱箱底模铺设，在拱箱底模上布设若干数量的配重水袋，模拟拱箱浇筑加载程序，按进水流量计时向水袋内注水配重，分级、分段(分段如图8、图9、图10、图11所示)对拱架进行加载预压；钢桁拱架的预压加载量分为相应段混凝土重量(包括拱箱的底模板、侧模板、顶板底模及底模支垫)的50％→100％→110％→120％，每级荷载施加完毕后停留30分钟，观测钢桁拱架的拱脚、1/8L、1/4L、3/4L、7/8L和拱顶(1/2L)截面处的变形情况，全部加载完成后不可立即卸载，需等24h～72h后，再逐级卸载、逐级测量并详细记录，卸载顺序与加载时的顺序相反；

分7节4个阶段对拱架进行加载预压，如图8、图9、图10、图11所示(图中的12.45的单位是KN/m，表示钢桁拱架所受的外部荷载值)。

13)钢桁拱架的预压加载过程中，实测出各等级荷载下的钢桁拱架的变形值，加载前各监测点位的标高值与卸荷完毕后标高的差值即为钢桁拱架的非弹性变形量，满载时各点位的标高值与卸荷完毕后标高的差值即为钢桁拱架的弹性变形量。由于在试压过程中已基本消除了钢桁拱架的非弹性变形，施工中只需按钢桁拱架的回缩量即弹性变形值作为预台值重新进行模板标高的调整，直至满足设计要求(由于钢桁拱架的弹性变形较小，为避免再次进行底模高程的调整，实际施工时可将底模标高适当抬高1～2cm)；

14)施工拱箱时，在现浇混凝土拱箱39的底板和顶板上预留对穿吊带孔，吊带孔位置与拱架吊装时吊点位置一致，钢桁拱架卸落时，即为吊绳穿越孔；

15)钢桁拱架拆除前，需首先进行拱箱底模的拆除。由于钢桁拱架的高程是采用方木和木楔等材料支垫至主拱圈拱腹线高程的，因此只要拆除拱架和拱箱之间的方木支垫，即可使拱架与拱箱脱离。拱箱底模拆除时，必须从拱顶向拱脚方向对称进行，并监测拱脚、1/8L、1/4L、3/4L、7/8L和拱顶(1/2L)处各观测点的变化情况；

16)拱架与拱箱完全脱离后，在各吊点预留孔处用手拉葫芦带1根千斤绳(根据吊点受力大小选用手拉葫芦和钢丝绳)将预拆除的钢桁拱肋临时固定于混凝土拱箱上，然后将钢桁拱肋在拱顶处(拱顶切割处40)切割开，分成左右两个半幅，考虑到拆除段的长度和重量，再将每半幅再分成若干拆卸节段。将起吊索和歪拉索系在预拆除的拆卸节段上，然后切割掉该节段与相邻钢桁拱肋之间的横向联系，并松掉该节段上的手拉葫芦，使拆卸节段与钢桁拱肋完全脱离，最后操作起吊卷扬机和歪拉卷扬机(第一歪拉卷扬机41、第二歪拉卷扬机42)，将拆卸节段卸落至地面指定位置(如图18、图19、图20、图21所示)。重复此方法拆除该钢桁拱肋的余下的节段，之后再用同样的方法拆除第二条钢桁拱肋。

构配件材料质量要求：

钢桁拱架所选用的型钢必须有材质证明，并经过专门试验检验合格后，才能进场加工制作。每批钢材都必须按规范要求认真加以检测，确保其具有良好的力学性能。

钢桁拱架制作加工要求：

1、钢拱桁架是由若干单元桁架节段经拼装组合而成的，其制作精度直接影响着拱架的安装质量和受力性能，因此单元桁架节段的各杆件必须按加工尺寸精密制作。加工制作时，主要从下料和放样两个方面加以严格把关。要求各杆件采用数控切割机精密下料，在放样台上按1∶1大样制作，并要求在制作过程中进行试拼装，以便发现和减小制作过程中的误差。施工误差控制在±2mm以内。

2、从事拱架加工制作的所有焊接人员必须严格按要求持证上岗，并记录工号，同时在其制作的单元桁架节段上进行编号，以便查证和控制其施工质量。焊接过程中，安排专人检查施工质量，随时根据试拼装的效果对焊接人员提出校正指令。

3、焊接材料必须符合要求，有出厂合格证。加工过程中，要求对每批加工构件的焊缝按规范要求进行试验检测，确保焊接质量。

4、加工完半幅钢桁拱肋数量的单元桁架节段后，找一处平整宽敞的场地，用全站仪按1∶1放大样进行实地拼装，以便对制作工艺和各个细部的加工质量进行检验。

Claims (4)

1.大跨度钢桁拱架的施工方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)根据钢筋混凝土拱桥的主拱圈的设计线形，对于主拱跨度不大于100m的钢筋混凝土拱桥，采用圆弧线作为钢桁拱架的拱轴线的线形，并使钢桁拱架的拱轴线的线形在空间上接近钢筋混凝土拱桥的主拱圈的设计线形；对于主拱跨度在100m以上的钢筋混凝土拱桥，用悬链线形或抛物线形作为钢桁拱架的拱轴线的线形，并使钢桁拱架的拱轴线的线形在空间上接近钢筋混凝土拱桥的主拱圈的设计线形；

在钢桁拱架的总体布置构造上，将钢桁拱架在横向分成2-20条分离的平行的钢桁拱肋，钢桁拱肋间采用角钢杆作横向连接；将钢桁拱肋在纵向分成4-100个第一单元桁架节段和1个第二单元桁架节段，第二单元桁架节段位于拱顶；第一单元桁架节段的一端设阴头，第一单元桁架节段的另一端设置阳头，第一个第一单元桁架节段的阳头插入第二个第一单元桁架节段的阴头中由螺栓连接；第二单元桁架节段的两端都为阴头；

在样台上按1∶1大样制作钢桁拱肋的第一单元桁架节段和第二单元桁架节段，并按第一单元桁架节段和第二单元桁架节段所处位置进行编号；

2)将第一主拱座的内侧加宽形成钢桁拱架的第一基座，将第二主拱座的内侧加宽形成钢桁拱架的第二基座；第一基座、第二基座内分别预埋拱架连接钢板；在第一主拱座上的第一立柱的盖梁上安装第一扣索支架，在第二主拱座上的第二立柱的盖梁上安装第二扣索支架，并准备扣索；安装缆索吊装设备；

3)单元桁架节段安装顺序为：先安装上河一侧的钢桁拱肋，然后依次安装至下河一侧的钢桁拱肋；

每一钢桁拱肋：按照预制的第一单元桁架节段编号，左边的第一个第一单元桁架节段的阴头与第一基座上预埋的拱架连接钢板临时焊接，左边的第一个第一单元桁架节段的阳头插入左边的第二个第一单元桁架节段的阴头中由螺栓连接，右边的第一个第一单元桁架节段的阴头与第二基座上预埋的拱架连接钢板临时焊接，右边的第一个第一单元桁架节段的阳头插入右边的第二个第一单元桁架节段的阴头中由螺栓连接；依次类推，从第一基座、第二基座向拱顶方向进行分段对称安装，最后在拱顶由第二单元桁架节段合拢；第一单元桁架节段和第二单元桁架节段均采用缆索吊装设备吊装；

4)根据钢筋混凝土拱桥主拱圈的设计坐标的各截面点的拱腹坐标，测出与主拱圈的设计坐标的各截面点的拱腹坐标平面位置相对应下钢桁拱架的拱背坐标，计算出主拱圈的设计坐标的各截面点的拱腹坐标与其相对应下钢桁拱架的拱背坐标的高差值；采用方木、木楔材料调整钢桁拱架的拱背高程至主拱圈的拱腹高程。

2.根据权利要求1所述的大跨度钢桁拱架的施工方法，其特征在于：步骤3)的钢桁拱肋安装过程中，在1/8L、1/4L、3/4L、7/8L和1/2L截面处设置预台值；1/8L、1/4L、1/2L截面处的预台值分别为2cm、3～4cm、6cm，7/8L、3/4L截面处的预台值分别为2cm、3～4cm，L为钢桁拱架的净跨径。

3.根据权利要求1所述的大跨度钢桁拱架的施工方法，其特征在于：第一单元桁架节段，它包括前架、后架、上连接架、下连接架，前架包括前上弦杆(16)、前下弦杆(17)、阳头(19)、前第一腹杆(21)、前第二腹杆(22)、前第三腹杆(23)、前第四腹杆(24)、前第五腹杆(25)；前上弦杆(16)、前下弦杆(17)分别由双槽钢组焊而成，形成闭合的箱型截面，前上弦杆(16)、前下弦杆(17)的两端分别为斜状；前上弦杆(16)、前下弦杆(17)的左端部内均为箱型孔构成阴头，前上弦杆(16)、前下弦杆(17)的左端部设阴头对穿螺栓孔(18)，前上弦杆(16)、前下弦杆(17)的右端由钢板焊接封闭，钢板上焊接箱型榫头形成阳头，箱型榫头上设有阳头对穿螺栓孔(20)，箱型榫头的大小小于或等于箱型孔；前上弦杆(16)的左端部与前下弦杆(17)的左端部之间由前第一腹杆(21)焊接连接，前上弦杆(16)的中部与前下弦杆(17)的中部之间由前第三腹杆(23)焊接连接，前上弦杆(16)的右端部与前下弦杆(17)的右端部之间由前第五腹杆(25)焊接连接，前第二腹杆(22)的下端与前下弦杆(17)的左端部焊接，前第二腹杆(22)的上端与前上弦杆(16)的中部焊接，前第四腹杆(24)的下端与前下弦杆(17)的右端部焊接，前第四腹杆(24)的上端与前上弦杆(16)的中部焊接；

后架包括后上弦杆(27)、后下弦杆(29)、阳头、后第一腹杆(28)、后第二腹杆、后第三腹杆、后第四腹杆、后第五腹杆；后上弦杆(27)、后下弦杆(29)分别由双槽钢组焊而成，形成闭合的箱型截面；后上弦杆(27)、后下弦杆(29)的两端分别为斜状，后上弦杆(27)、后下弦杆(29)的左端部内均为箱型孔构成阴头，后上弦杆(27)、后下弦杆(29)的左端部设阴头对穿螺栓孔，后上弦杆(27)、后下弦杆(29)的右端由钢板焊接封闭，钢板上焊接箱型榫头形成阳头，箱型榫头上设有阳头对穿螺栓孔，箱型榫头的大小小于或等于箱型孔；后上弦杆(27)的左端部与后下弦杆(29)的左端部之间由后第一腹杆(28)焊接连接，后上弦杆(27)的中部与后下弦杆(29)的中部之间由后第三腹杆焊接连接，后上弦杆(27)的右端部与后下弦杆(29)的右端部之间由后第五腹杆焊接连接，后第二腹杆的下端与后下弦杆(29)的左端部焊接，后第二腹杆的上端与后上弦杆(27)的中部焊接，后第四腹杆的下端与后下弦杆(29)的右端部焊接，后第四腹杆的上端与后上弦杆(27)的中部焊接；

上连接架由上第一连接杆(26)、上第二连接杆(31)、上第三连接杆(32)、上第四连接杆(33)、上第五连接杆(34)组成，前上弦杆(16)的左端部与后上弦杆(27)的左端部由上第一连接杆(26)焊接连接，前上弦杆(16)的中部与后上弦杆(27)的中部由上第三连接杆(32)焊接连接，前上弦杆(16)的右端部与后上弦杆(27)的右端部由上第五连接杆(34)焊接连接，上第二连接杆(31)的一端与前上弦杆(16)的左端部焊接，上第二连接杆(31)的另一端与后上弦杆(27)的中部焊接，上第四连接杆(33)的一端与前上弦杆(16)的右端部焊接，上第四连接杆(33)的另一端与后上弦杆(27)的中部焊接；

下连接架由下第一连接杆(30)、下第二连接杆(35)、下第三连接杆(36)、下第四连接杆(37)、下第五连接杆(38)组成；前下弦杆(17)的左端部与后下弦杆(29)的左端部由下第一连接杆(30)焊接连接，前下弦杆(17)的中部与后下弦杆(29)的中部由下第三连接杆(36)焊接连接，前下弦杆(17)的右端部与后下弦杆(29)的右端部由下第五连接杆(38)焊接连接，下第二连接杆(35)的一端与后下弦杆(29)的左端部焊接，下第二连接杆(35)的另一端与前下弦杆(17)的中部焊接，下第四连接杆(37)的一端与后下弦杆(29)的右端部焊接，下第四连接杆(37)的另一端与前下弦杆(17)的中部焊接。

4.根据权利要求1所述的大跨度钢桁拱架的施工方法，其特征在于：靠近第一基座(3、)第二基座(4)的第1-3个第一单元桁架节段的前下弦杆、后下弦杆处并列加焊一组双槽钢杆件。

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