CN107245956B - 一种钢制拱桥的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁建筑工程领域，具体涉及一种钢制拱桥的施工方法，包括以下步骤：支架计算、安装门式拱肋支架、吊装拱肋、调节支架高度、拱肋固定及拱肋与支架之间固结、固定后再次对拱肋进行定位测量等步骤。相比较传统支架法而言，本发明的钢制拱桥的施工方法可节约50％～60％材料，所投入的人工及机械仅为后者的20％～30％，可大大减少费用投入，且大大的缩短工期，具有可观的经济效益。

Description

一种钢制拱桥的施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁建筑工程领域，具体涉及一种钢制拱桥的施工方法。

背景技术

拱是一种自然与合适的结构形式，它总是令人赏心悦目而且清晰地表达出它的功能。拱极易融入环境和满足大众的审美习惯与需求。著名的结构专家林同炎曾经说过“拱是结构也是建筑”。因此，拱受到广大桥梁设计师尤其是建筑师的喜爱。近年来，随着钢材技术进步，出现了高强钢、控温控轧钢、高焊接性能钢、抗层状撕裂钢、耐候钢、减震钢等，钢制拱桥的发展也突飞猛进。随着科学技术的迅猛发展，桥梁施工技术不断提高，施工方法不断创新，人们因地制宜选择成熟的技术支架法、转体施工法和斜拉扣挂法进行施工，形成了相应的施工工法。

传统的拱桥“支架法”施工方法而言，其支架往往自成稳定体系。在安装拱肋之前，先行施工支架，在确保支架横纵向联结成稳定体系后再进行拱肋的吊装。其使用的支架材料通常较多，需要相当可观的人工及机械投入，且需要占用必需的一段时间进行支架的制作、安装、焊接，无可避免的需投入大量的成本，且工期较长。因此开发出一种新的钢制拱桥的施工方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢制拱桥的施工方法，以解决上述背景技术中提出的传统的支架法钢制拱桥施工技术中人工和机械投入大、工期长、施工成本高昂的问题的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钢制拱桥的施工方法：包括以下步骤：

步骤一、支架承压能力验算、支架抗倾覆能力验算、操作平台强度验算；

步骤二、逐个先在待装大段对接处下方安装门式拱肋支撑架，门架布置在距拱肋上端口水平距离约1000mm位置，立柱之间采用工字钢或钢管进行连接；并设置双向缆风绳以确保支架的牢固性；

步骤三、吊装拱肋，利用汽车吊起吊。前端吊点采用固定长度钢丝绳，尾端吊点采用手拉葫芦或滑车组，侧面内倾角调节吊点采用手拉葫芦。通过调节手拉葫芦或滑车组钢丝绳长度调整拱肋空间姿态；

步骤四、调节支架高度，利用安装支架上方与拱肋大段间预留的300mm 左右间距，等拱肋吊装到位后再根据实际情况调节马凳高度，测量达到设计标高；

步骤五、拱肋固定及拱肋与支架之间固结，拱肋调节到位后把马凳和拱肋焊接以固定拱肋使拱肋与支架之间固结，并将待装拱肋与已装拱肋之间焊接固定；

步骤六、固定后再次对拱肋进行定位测量，检验标高等是否发生变化。

优选的，所述的支架设置双向缆风绳以确保牢固性。

优选的，所述的支架立柱为双柱门式型，支架立柱底部无需专门设置预埋装置或膨胀螺。

优选的，安装支架的钢管采用双钢管作为支架立柱。

优选的，所述支架立柱间距为1500mm。

优选的，所述支架立柱间采用工字钢横向连接，立柱顶部横梁上设置可调节高度的马凳，对拱肋的标高进行调节，调节到设计标高时，进行固定焊接。

优选的，所述马凳的材料选用厚度为25mm的钢板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的钢制拱桥的施工方法适用于钢制中桥、大桥及部分施工条件较好的特大桥的安装，将传统的“支架”与安装构件拱肋结合为一体，在力学分析上三者形成统一刚体，在仅存在重力作用下刚体只承受竖向荷载。通过有限元计算分析技术准确分析各工况下体系的受力状态并准确预估所需材料数量。在体系设计时尽可能的优化，以达到减小成本，缩短工期的目的。相比较传统支架法而言，可节约50％～60％材料，所投入的人工及机械仅为后者的20％～30％，可大大减少费用投入，且大大的缩短工期。

附图说明

图1为本发明的钢制拱桥的施工流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种钢制拱桥的施工方法：包括以下步骤：

步骤一、支架承压能力验算、支架抗倾覆能力验算、操作平台强度验算；

步骤二、逐个先在待装拱肋大段对接处下方安装门式拱肋支架，拱肋支架布置在距拱肋上端口水平距离约1000mm位置，支架立柱为双柱门式型，采用钢管作为立柱，支架立柱间距为1500mm，立柱之间采用工字钢或钢管进行连接，并设置双向缆风绳以确保支架的牢固性，支架立柱底部无需专门设置预埋装置或膨胀螺栓。支架顶部横梁上设置可调节高度的马凳，对拱肋的标高进行调节，调节到设计标高时，进行固定焊接。

优选的，所述马凳的材料选用厚度为25mm的钢板。

步骤三、吊装拱肋，利用汽车吊起吊。前端吊点采用固定长度钢丝绳，尾端吊点采用手拉葫芦或滑车组，侧面内倾角调节吊点采用手拉葫芦。通过调节手拉葫芦或滑车组钢丝绳长度调整拱肋空间姿态；

调节支架高度，利用安装支架上方与拱肋大段间预留的300mm左右间距，等拱肋吊装到位后再根据实际情况调节马凳高度，测量达到设计标高；

步骤五、拱肋固定及拱肋与支架之间固结，拱肋调节到位后把马凳和拱肋焊接以固定拱肋使拱肋与支架之间固结，并将待装拱肋与已装拱肋之间焊接固定；

步骤六、固定后再次对拱肋进行定位测量，检验标高等是否发生变化。

将本发明的钢制拱桥的施工方法应用于某钢管拱安装工程，其中包含2 座1-96m下承式简支拱桥梁。桥梁上部结构为1-96米哑铃型钢管混凝土简支拱，拱肋采用哑铃型结构，拱肋轴线总体内倾8°，吊杆垂直拱弦线布置。矢跨比f/L＝1：5，立面投影矢高19.013米。拱肋采用二次抛丸线，呈提篮式，拱顶处两拱肋中心距10.056m。吊杆采用平行布置，间距6米，全桥共设13 对吊杆。钢制拱桥的施工包括如下步骤：

支架计算

(1)支架承压能力验算

按最小支架材料(219*6的钢管)，最大高度(16m)，最大节段(21.776t) 计算承压性能。材料参数：材质Q235B，规格螺旋焊管Ф219*6，L＝16m， i＝75.33mm，A＝4015mm2受力参数：N＝21.776/2＝10.888t,λ＝μL/i＝106b类截面查《钢结构设计规范》知φ＝0.517,σ＝N/φA＝108880/(0.517*4015) ＝52.45MPa<[σ]＝140MPa满足要求

(2)支架抗倾覆能力验算

顺桥向：支架与拱肋、拱肋与拱脚均为固结连接。在顺桥向由于风力、拱肋形变、温度等原因产生的水平力直接传递至拱脚处，不再进行抗倾覆能力验算。横桥向：在横桥向，虽然拱肋内倾会产生偏心荷载，但偏心荷载位置位于2立柱之间，对立柱不产生倾覆力矩。可能产生倾覆力矩的水平外力主要为风荷载产生的作用，当不考虑拱肋与拱脚自身抵抗作用时：迎风面积 A＝74.76m2.按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)取重现期R＝100年,基本风压W0＝0.45kN/m2,风荷载标准值取Wk＝βzμsμzW0＝0.55kN/m2,风载 P＝41.12Kn,相对于结构自重产生的抵抗矩而言可忽略

(3)操作平台强度验算

操作平台受力构件为2根L＝1500mm的I10工字钢与斜撑组合件，这里不考虑斜撑作用，仅考虑单根L＝1500mm的I10工字钢悬挑承载计算。按集中荷载位于L＝1500mm位置计算，材料参数：材质Q235B，规格I10工字钢，截面抵抗矩W＝49cm3，最大承受弯矩M＝[σ]*W＝140*49000＝6860000Nmm，最大集中荷载 P＝M/L＝4573N，

根据该工程的特点及现场实际情况，采用130吨吊车吊装拱肋节段。在每个拱肋大段安装之前，逐个先在待装拱肋大段对接处下方安装门式拱肋支架，拱肋支架布置在距拱肋上端口水平距离约1000mm位置，支架立柱为双柱门式型，采用双钢管作为支架立柱，支架立柱间距为1500mm，支架立柱间采用工字钢横向连接，支架各钢结构间焊接采用满焊，并设置双向缆风绳以确保支架的牢固性，支架立柱底部无需专门设置预埋装置或膨胀螺。支架顶部横梁上设置可调节高度的马凳，对拱肋的标高进行调节，调节到设计标高时，进行固定焊接。

安装支架上方与拱肋大段间预留300mm左右间隙，等拱肋吊装到位后根据实际情况调节高度，等测量达到设计标高后(考虑预拱度)，再进行拱肋固定及拱肋与支架之间固结，固定后再次对拱肋进行定位测量，检验标高等是否发生变化。同时于支架上方操作处设置操作平台(1.5米*1.5米)，设置安全绳方便安全带的悬挂，防止人员意外坠落；设置防护网，防止操作平台上的物件因意外掉落，砸到下方的是施工车辆及现有公路上的行驶车辆。

本实施例中将本发明的钢制拱桥的施工方法应用于2座1-96m拱桥。相比较其他施工方法更为科学、更为经济、更符合现场实际要求。同等规模的拱桥施工，缩短工期40天、节省材料55t、节约机械费约7万元、辅材费约 2万元。节支总额约为88.1万元，获得了可观的经济效益

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钢制拱桥的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、支架承压能力验算、支架抗倾覆能力验算、操作平台强度验算；

步骤二、逐个先在待装大段对接处下方安装支架，所述支架为门式拱肋支撑架，支架布置在距拱肋上端口水平距离约1000mm位置，立柱之间采用工字钢或钢管进行连接；并设置双向缆风绳以确保支架的牢固性；

步骤三、吊装拱肋，利用汽车吊起吊，前端吊点采用固定长度钢丝绳，尾端吊点采用手拉葫芦或滑车组，侧面内倾角调节吊点采用手拉葫芦，通过调节手拉葫芦或滑车组钢丝绳长度调整拱肋空间姿态；

步骤四、调节支架高度，利用安装支架上方与拱肋大段间预留的300mm左右间距，等拱肋吊装到位后再根据实际情况调节马凳高度，测量达到设计标高；

步骤五、拱肋固定及拱肋与支架之间固结，拱肋调节到位后把马凳和拱肋焊接以固定拱肋使拱肋与支架之间固结，并将待装拱肋与已装拱肋之间焊接固定；

步骤六、固定后再次对拱肋进行定位测量，检验标高是否发生变化。

2.根据权利要求1所述的一种钢制拱桥的施工方法，其特征在于：所述的支架设置双向缆风绳以确保牢固性。

3.根据权利要求1所述的一种钢制拱桥的施工方法，其特征在于：所述的立柱为双柱门式型，立柱底部无需专门设置预埋装置或膨胀螺栓。

4.根据权利要求1所述的一种钢制拱桥的施工方法，其特征在于：安装支架的钢管采用双钢管作为立柱，所述立柱间距为1500mm。

5.根据权利要求1所述的一种钢制拱桥的施工方法，其特征在于：所述立柱间采用工字钢横向连接，立柱顶部横梁上设置可调节高度的马凳，对拱肋的标高进行调节，调节到设计标高时，进行固定焊接。

6.根据权利要求1或4所述的一种钢制拱桥的施工方法，其特征在于：所述马凳的材料选用厚度为25mm厚的钢板。