CN102261039B - 网状系杆拱桥的整体顶推施工法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种网状系杆拱桥的无导梁整体顶推施工方法，本发明的技术点在于顶推网状系杆拱桥的结构和方法，在钢箱系梁顶推方向上的前端设有竖置的千斤顶；临时墩顶面设有可使千斤顶活塞在临时墩顶面滑行的滑行机构；顶推时拱桥前端接近临时墩时，千斤顶的活塞向下运行至顶在滑行机构上而通过控制活塞的伸出长度以调整拱桥前端相对于临时墩顶面的高度，使钢箱系梁底部滑槽落在滑轮上，滑槽随着拱桥的顶推移动由滑轮支撑并相对滑轮产生滑移。本发明所述方法在顶推过程中，主拱圈与斜吊杆、钢箱系梁、临时支撑等一起整体顶推，发挥部分斜吊杆在顶推过程增强结构刚度作用，同时也避免顶推到位后安装不便和施工难度，提高顶推施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种拱桥的建造施工方法，具体是指网状系杆拱桥的无导梁整体顶推施工方法。
背景技术
1955年挪威教授Per Tveit(林英，何承珩等，网状系杆拱桥——一种经济美观的桥型，《结构工程师》第22卷第5期，2006年10月)提出网状系杆拱桥的概念，该类型系杆拱桥的特点：吊杆倾斜一定角度，导致吊杆相互交叉至少两次，吊杆由此形成网状形式。该类型桥梁具有受力性能优越、截面尺寸小、结构刚度大、材料用料省、造价经济、结构外观轻盈等优点。因此该类型桥梁应在50～250米跨径的公路和铁路桥梁上具有较大竞争优势。
对该类型120米跨径桥梁(参见图4)的具体研究发现：相同主拱圈和系杆截面、相同的吊杆数量和截面，公路-I级荷载下，网状拱桥的主拱圈和系杆最大弯矩分别仅约为竖直一般吊杆的1/10，前者的主梁变形仅约为后者的1/15。对比可以看出：网状拱桥具有优越的结构受力性能——主拱圈弯矩小，其受力接近轴心受压构件；系杆弯矩小，其受力更接近轴心受拉构件；结构刚度更大，所以能较大程度的减少截面尺寸，减少用钢量，进而减少钢结构的焊接、减少墩和基础工作、减轻施工重量负荷等等。所以该类型桥梁具有非常高的经济效益，而且纤细的主拱圈加上有规律交错的吊杆构成较为美观的造型。
虽然该类型桥梁拥有优越的受力性能，然而从第一座网状系杆拱桥——挪威斯泰恩谢尔桥(1963年)至今，全世界修建此类型桥梁的数量非常少，数量不足五十座，且大部分集中在日本(国内尚无该类型桥梁)。
对该类型的桥梁发展历程分析，影响该类型桥梁发展的重要原因是该类型桥梁施工困难。单跨拱桥传统的施工方法有支架法、缆索吊装、平转、竖转施工等。支架法需要完全封闭航道且施工周期长；而缆索吊装、平转施工和竖转施工一般不适合先梁后拱结构形式结构施工，所以传统拱桥的施工方法无法满足该类型桥梁建设需要。
顶推施工是梁桥常见的施工方法，在拱桥使用较少。在多跨拱桥顶推施工中，“大吨位多跨组合拱桥带拱整体顶推方法”(专利申请公布号CN101793010)提出带拱形式整体顶推的技术。该方案顶推过程未包含吊杆，且使用了导梁的顶推的一种施工工艺；但对于单跨拱桥，若使用导梁等顶推常用的施工工具，施工成本将会较高。所以单跨桥梁一般不采用顶推工艺。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种网状系杆拱桥的整体顶推施工法，该施工方法具有施工稳定性和自动化程度高，施工成本低、施工效率高的特点。
本发明采用的技术方案是，一种网状系杆拱桥的整体顶推施工法，在两个桥台之间设有至少一个临时墩，该施工法包括如下步骤：
a.在后场拼装平台拼装、焊接钢箱系梁；
b.安装一期横梁；
c.安装主拱圈；
d.安装一期风撑；
e.安装斜系杆，并对其进行张拉；
f.顶推网状系杆拱桥至拱桥两端分别置于两个桥台上；
g.安装二期横梁和二期风撑；
h.安装混凝土桥面板，并现浇连接段混凝土；
其特征是，顶推网状系杆拱桥采用以下结构和方法进行：
所述钢箱系梁在拱桥顶推方向上为平行的两条系梁，并在每条系梁底部设有平行于顶推方向的滑槽，所述临时墩顶端固定连接有与所述滑槽对应的滑轮，钢箱系梁顶推方向上的前端设有竖置的千斤顶，千斤顶的缸体固定在钢箱系梁前端而活塞朝下；临时墩顶面设有对应于所述千斤顶活塞并可使活塞在临时墩顶面滑行的滑行机构；顶推时通过牵引机构驱动网状系杆拱桥整体向前移动，拱桥前端接近临时墩时，千斤顶的活塞向下运行至顶在滑行机构上而通过控制活塞的伸出长度以调整拱桥前端相对于临时墩顶面的高度，使钢箱系梁底部滑槽落在滑轮上，滑槽随着拱桥的顶推移动由滑轮支撑并相对滑轮产生滑移，待滑轮能完全支撑整个网状系杆拱桥后，活塞脱离滑行机构；网状系杆拱桥按照上述步骤通过所有临时墩。
以下对本发明做进一步描述。
所述主拱圈的安装步骤为：在钢箱系梁上对称安装钢桁架式临时支架，然后分别安装钢箱系梁两端的第一段主拱圈，一端安装在钢箱系梁端部，另一端安装在钢桁架式临时支架上；接着安装第二段主拱圈，其一端安装在第一段主拱圈末端，另一端安装在第二段钢桁架式临时支架上；主拱圈按照此步骤从两端一直安装到拱顶，拱顶合龙阶段一端焊接连接，另一端通过滑板螺栓连接。
网状系杆拱桥整体顶推到位后，拆除滑行机构，在临时墩上使用千斤顶顶起钢箱系梁，使滑轮与钢箱系梁脱离，卸除滑轮。
所述铺设桥面的步骤为：先将桥面板按照从边跨到中跨的顺序安装在横梁上，然后焊接两端预留钢筋，设有剪力钉与钢筋绑扎，并在钢筋与剪力钉结合段浇注混凝土，最后浇注桥面混凝土。
所述牵引机构包括钢绞线，所述钢绞线一端连接在钢箱系梁底部的平行于桥面张拉的水平千斤顶，另一端锚固在钢箱系梁移动方向后端与主拱圈连接处。
所述一期横梁为拱桥顶推方向前端的第一根横梁和系梁后部的部分横梁；所述二期横梁为拱桥顶推方向前部的横梁和后部的部分横梁。
所述一期风撑为拱桥顶推方向后端占风撑总数四分之三的风撑，所述二期风撑为拱桥顶推方向前端占风撑总数四分之一的风撑。
所述滑行机构为置于临时墩上的滑道和在滑道上与竖向千斤顶接触并能在滑道上滑动的聚乙烯四氟滑板。
本发明的原理为：1)利用网状拱桥结构刚度大、结构自重轻的特点，在顶推过程，主拱圈与斜吊杆、钢箱系梁、临时支撑等一起整体顶推，发挥部分斜吊杆在顶推过程增强结构刚度作用，同时也避免顶推到位后安装不便和施工难度，提高顶推施工效率；
2)网状拱桥主拱圈和钢箱系梁截面相对较小，所以顶推重量较轻，悬臂端竖向变形较小，为无导梁顶推提供了条件；减少了顶推过程装置成本，加快了施工进度。
3)定滑轮取代常规顶推施工中四氟滑板，定滑轮通过螺栓锚固在墩上，因滚动摩擦的摩擦系数较滑动摩擦要小，所以顶推过程的水平牵引力将比常规施工方法要小。加快了顶推施工速度，提高施工稳定性和自动化程度。
4)在钢箱系梁底部设置滑槽，使得滑轮沿滑槽滑动，减少了摩擦力，提高顶推自动化水平，同时也提高顶推施工安全性能。
5)因结构重量轻，且采用了滑槽和滚轮的措施，使牵引力较同跨径桥梁减少很多，所以可以采用单点张拉牵引的措施，减少施工成本，加快施工进度，提高自动化程度。
由以上可知，本发明所述网状系杆拱桥的整体顶推施工法，具有易实施，施工稳定性和自动化程度高，成本低，施工周期短的优势。
附图说明
图1为本发明一种实施例的网状系杆拱桥；
图2为图1中A部放大图；
图3为图2中B-B面剖视图；
图4为网状拱桥结构示意图；
图5为钢横梁结构示意图；
图6为主拱圈第一节段安装；
图7为主拱圈第二节段安装；
图8为主拱圈合龙段安装；
图9为风撑结构示意图；
图10为混凝土桥面板与钢横梁连接示意图；
在图中：
1-主拱圈；2-斜系杆(异面相交)；3-钢箱系梁；4-钢桁架式临时支架；5-临时墩；6-桥台；7-后场拼装平台；8-水平张拉千斤顶；9-张拉锚固端；10-墩上滑轮锚固；11-千斤顶滑道；12-墩顶滑轮；13-竖向千斤顶；14-剪力钉；15-钢箱系杆加劲肋；16-聚乙烯四氟滑板；17-钢箱系梁滑槽；18-一期施工横梁；19-二期施工横梁；20-第一段钢桁架式临时支架；21-第一段主拱圈；22-第二段钢桁架式临时支架；23-第二段主拱圈；24-主拱圈合拢段；25-二期安装风撑；26-一期安装风撑；27-钢横梁截面；28-预制桥面板；29-现浇混凝土；30-现浇段钢筋。
具体实施方式
参照图1-图10，一种网状系杆拱桥的整体顶推施工法，在两个桥台6之间设有至少一个临时墩5，该施工法包括如下步骤：
a.在后场拼装平台7拼装、焊接钢箱系梁3；
b.安装一期横梁18；
一期横梁18为拱桥顶推方向前端的第一根横梁和系梁后部的部分横梁；
c.安装主拱圈1；
主拱圈的安装步骤为：在钢箱系梁3上对称安装钢桁架式临时支架4，然后分别安装钢箱系梁3两端的第一段主拱圈21，一端安装在钢箱系梁3端部，另一端安装在钢桁架式临时支架20上；接着安装第二段主拱圈23，其一端安装在第一段主拱圈21末端，另一端安装在第二段钢桁架式临时支架22上；主拱圈按照此步骤从两端一直安装到拱顶，拱顶合龙段24一端焊接连接，另一端通过滑板螺栓连接。
d.安装一期风撑26；
一期风撑26为拱桥顶推方向后端占风撑总数四分之三的风撑。
e.安装斜系杆2，并对其进行张拉；
f.顶推网状系杆拱桥至拱桥两端分别置于两个桥台上；
所述钢箱系梁3在拱桥顶推方向上为平行的两条系梁并在每条系梁底部设有平行于顶推方向的滑槽17，所述临时墩5顶端固定连接有与所述滑槽17对应的滑轮12，钢箱系梁3移动方向上的前端设有竖置的千斤顶13，千斤顶13的缸体固定在钢箱系梁3前端而活塞朝下；临时墩5顶面设有对应于所述千斤顶13活塞并可使活塞在临时墩5顶面滑行的滑行机构；顶推时通过牵引机构驱动网状系杆拱桥整体向前移动，拱桥前端接近临时墩5时，千斤顶13的活塞向下运行至顶在滑行机构上而通过控制活塞的伸出长度以调整拱桥前端相对于临时墩5顶面的高度，使钢箱系梁3底部滑槽17落在滑轮12上，滑槽17随着拱桥的顶推移动由滑轮12支撑并相对滑轮12产生滑移，待滑轮12能完全支撑整个网状系杆拱桥后，活塞脱离滑行机构；网状系杆拱桥按照上述步骤通过所有临时墩5。
网状系杆拱桥整体顶推到位后，拆除滑行机构，在临时墩上使用千斤顶顶起钢箱系梁3，使滑轮12与钢箱系梁3脱离，卸除滑轮12。
所述牵引机构包括钢绞线，所述钢绞线一端连接在钢箱系梁3底部的平行于桥面张拉的水平千斤顶8，另一端锚固在钢箱系梁3移动方向后端与主拱圈连接处。
所述滑行机构为置于临时墩5上的滑道11和和在滑道11上与竖向千斤顶13接触并能在滑道11上滑动的聚乙烯四氟滑板16。
g.安装二期横梁19和二期风撑25；
二期横梁19为拱桥顶推方向前部的横梁和后部的部分横梁；二期风撑25为拱桥顶推方向前端占风撑总数四分之一的风撑
h.安装混凝土桥面板28，并现浇连接段混凝土；
所述铺设桥面的步骤为：先将桥面板按照从边跨到中跨的顺序安装在横梁上，然后焊接两端预留钢筋，设有剪力钉14与钢筋30绑扎，并在钢筋30与剪力钉14结合段浇注混凝土29，最后浇注桥面混凝土。
Claims (8)
1.一种网状系杆拱桥的整体顶推施工法，在两个桥台（6）之间设有至少一个临时墩(5)，该施工法包括如下步骤：
a.在后场拼装平台(7)拼装、焊接钢箱系梁(3)；
b.安装一期横梁(18)；
c.安装主拱圈(1)；
d.安装一期风撑(26)；
e.安装斜系杆(2)，并对其进行张拉；
f.顶推网状系杆拱桥至拱桥两端分别置于两个桥台上；
g.安装二期横梁(19)和二期风撑(25)；
h. 安装混凝土桥面板（28），并现浇连接段混凝土；
其特征是，顶推网状系杆拱桥采用以下结构和方法进行：
所述钢箱系梁(3)在拱桥顶推方向上为平行的两条系梁,并在每条系梁底部设有平行于顶推方向的滑槽（17），所述临时墩(5)顶端固定连接有与所述滑槽（17）对应的滑轮（12），钢箱系梁(3)顶推方向上的前端设有竖置的千斤顶(13)，千斤顶(13)的缸体固定在钢箱系梁(3)前端而活塞朝下；临时墩(5)顶面设有对应于所述千斤顶(13)活塞并可使活塞在临时墩(5)顶面滑行的滑行机构；顶推时通过牵引机构驱动网状系杆拱桥整体向前移动，拱桥前端接近临时墩(5)时，千斤顶(13)的活塞向下运行至顶在滑行机构上而通过控制活塞的伸出长度以调整拱桥前端相对于临时墩(5)顶面的高度，使钢箱系梁（3）底部滑槽（17）落在滑轮（12）上，滑槽(17)随着拱桥的顶推移动由滑轮(12)支撑并相对滑轮(12)产生滑移，待滑轮(12)能完全支撑整个网状系杆拱桥后，活塞脱离滑行机构；网状系杆拱桥按照上述步骤通过所有临时墩(5)。
2.根据权利要求1所述网状系杆拱桥的整体顶推施工法，其特征是，所述主拱圈的安装步骤为：在钢箱系梁(3)上对称安装钢桁架式临时支架(4)，然后分别安装钢箱系梁（3）两端的第一段主拱圈(21)，一端安装在钢箱系梁(3)端部，另一端安装在第一段钢桁架式临时支架(20)上；接着安装第二段主拱圈(23)，其一端安装在第一段主拱圈(21)末端，另一端安装在第二段钢桁架式临时支架(22)上；主拱圈按照此步骤从两端一直安装到拱顶，主拱圈合拢段(24)一端焊接连接，另一端通过滑板螺栓连接。
3.根据权利要求1所述网状系杆拱桥的整体顶推施工法，其特征是，网状系杆拱桥整体顶推到位后，拆除滑行机构，在临时墩(5)上使用千斤顶顶起钢箱系梁(3)，使滑轮(12)与钢箱系梁(3)脱离，卸除滑轮(12)。
4.根据权利要求1所述网状系杆拱桥的整体顶推施工法，其特征是，所述铺设桥面的步骤为：先将桥面板按照从边跨到中跨的顺序安装在横梁上，然后焊接两端预留钢筋，设有剪力钉(14)与钢筋(30)绑扎，并在钢筋(30)与剪力钉(14)结合段浇注混凝土(29)，最后浇注桥面混凝土。
5.根据权利要求1所述网状系杆拱桥的整体顶推施工法，其特征是，所述牵引机构包括钢绞线，所述钢绞线一端连接在钢箱系梁(3)底部的平行于桥面张拉的水平千斤顶(8)，另一端锚固在钢箱系梁（3）移动方向后端与主拱圈（1）连接处。
6.根据权利要求1所述网状系杆拱桥的整体顶推施工法，其特征是，所述一期横梁（18）为拱桥顶推方向前端的第一根横梁和系梁后部的部分横梁；所述二期横梁（19）为拱桥顶推方向前部的横梁和后部的部分横梁。
7.根据权利要求1所述网状系杆拱桥的整体顶推施工法，其特征是，所述一期风撑（26）为拱桥顶推方向后端占风撑总数四分之三的风撑，所述二期风撑（25）为拱桥顶推方向前端占风撑总数四分之一的风撑。
8.根据权利要求1-7之一所述网状系杆拱桥的整体顶推施工法，其特征是，所述滑行机构为置于临时墩（5）上的滑道（11）和在滑道（11）上与竖向千斤顶（13）接触并能在滑道（11）上滑动的聚乙烯四氟滑板（16）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130220 Termination date: 20140425 |