CN108374347A - 一种高速铁路大跨度提篮拱桥钢拱肋扣挂系统施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速铁路大跨度提篮拱桥钢拱肋扣挂系统施工方法，用于辅助安装大跨度钢拱肋及线形调整，扣挂系统主要包含扣锚索、扣塔、锚索锚碇、侧风缆及锚碇、扣挂锚固结构。大跨度钢拱肋分节段吊装，每节段采用扣索挂扣，扣塔上端斜向锚固于扣塔顶张拉平台的锚孔上，与对应锚索同时对称张拉，锚索提前锚固于锚索锚碇上。钢拱肋分段吊装，每段均扣挂一组扣索。本方法利用斜拉扣挂系统进行钢拱肋节段安装，克服了山区、河谷等复杂地形条件下的大跨拱桥施工的技术难题，实现跨中无支架法架设拱桥，降低了桥梁施工对地形地貌的依赖，安装线形调整方便、操作性强，整体结构布局合理、安全可靠，在大跨拱桥施工中极具推广应用价值。

Description

一种高速铁路大跨度提篮拱桥钢拱肋扣挂系统施工方法

技术领域

本发明涉及大跨度拱桥技术领域，具体涉及大跨度提篮拱桥钢拱肋扣挂系统施工方法。

背景技术

随着我国高速铁路的蓬勃发展，尤其是铁路桥梁在山区的大力兴建，大跨度提篮拱桥因其独特的结构形式，具有拱肋结构合理、内力分布均匀、整体稳定性好、跨越能力强、建筑造型美观等优势，在跨越大江大河以及山区地形条件下成为桥梁设计建造领域的一个重要发展方向。目前国内越来越多的桥梁采用该类结构形式，如沪昆高铁北盘江特大桥主跨445m上承式钢管混凝土劲性骨架拱桥、云贵铁路南盘江特大桥主桥为1孔净跨416m的上承式劲性骨架钢筋砼拱桥。

大跨度高速铁路拱桥通常位于河谷或山区等恶劣地形地貌环境中，跨中辅助支架搭设困难，目前高速铁路建设标准高，大跨度拱桥施工线形控制难度大。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种高速铁路大跨度提篮拱桥钢拱肋扣挂系统施工方法。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种高速铁路大跨度提篮拱桥钢拱肋扣挂系统施工方法， 包括以下步骤：（1）在两岸交界墩上分别设置一座扣塔，扣塔顶设置张拉平台，在两岸山坡上分别设置锚索锚碇和侧风缆锚碇；

（2）根据钢拱肋的节段划分及结构尺寸，在各钢拱肋节段上合理布置扣索、锚索及扣挂锚点；

（3）在起吊钢拱肋节段前，扣索下端锚固于钢拱肋节段的扣挂锚点上，扣索上端处于自由状态，扣塔和锚索锚碇之间设置锚索；

（4）两岸同步对称地从拱脚向拱顶对钢拱肋节段安装，同步起吊第一钢拱肋节段和对应的扣索，调整第一钢拱肋节段的空中姿态后，使第一钢拱肋节段与拱座承台上的拱脚预埋段上口对接，对接定位后将扣索锚固于张拉平台上；

（5）在张拉平台上同步对称地张拉扣索和锚索，调整拱肋线形及扣塔偏移，全程进行应力应变监控及线形观测；

（6）在拱肋侧面与侧风缆锚碇之间安装侧风缆，调整钢拱肋横向偏移；

（7）参照步骤（3）至（6），两岸对称顺次安装剩余钢拱肋节段直至安装至拱顶合龙处；

（8）通过扣索张拉配合调整线形及内力，控制合龙口尺寸，实测配切合龙段，完成拱肋合龙。

步骤（1）中，扣塔坐落在交界墩顶的主桥侧，锚索锚碇布置在拱脚的侧后方且在横桥向两侧岔开工。

步骤（2）中，每节钢拱肋节段对应设置一组扣索和锚索，扣索分正式扣索和临时扣索，拱脚部位采用临时扣索与正式扣索交替布置，拱顶部位全部采用正式扣索，正式扣索随钢拱肋安装挂扣，在钢拱肋合龙后根据后续工况验算分析后合理拆除，临时扣索在下一节段钢拱肋安装后拆除；步骤（7）中，第二钢拱肋节段上的扣索采用正式扣索，第二钢拱肋节段安装并张拉完成后，拆除第一节段钢拱肋上的临时扣索，依次类推安装剩余钢拱肋节段直至合龙处，拱顶1/4部位全部采用正式扣索。

步骤（3）中，扣塔和锚索锚碇之间的锚索在钢拱肋节段起吊前安装预紧。

步骤（1）中，在两岸山坡上分别设置缆塔基础，缆塔基础上安装缆索吊缆塔；步骤（4）中，通过缆索吊起吊钢拱肋节段。

步骤（6）中，侧风缆为上端活动式，上端安装于拱肋侧面，下端绕过侧风缆锚碇的滑轮后，锚固于附近卷扬机上并适时调整张拉。

步骤（6）中，半跨钢拱肋单侧设置两束侧风缆，两束侧风缆分别设置于拱脚部位1/4拱肋和拱顶部位1/4拱肋，侧风缆随钢拱肋节段安装上移至当前钢拱肋节段。

步骤（8）中，两岸对称安装钢拱肋节段到最大悬臂状态下，监测钢拱肋变形及内力变化，通过扣索的张拉和放张调整钢拱肋线形及内力，在合龙口开口尺寸及钢拱肋各节点坐标满足要求的条件下，实现拱顶强迫合龙。

步骤（1）至（8）中，扣塔、锚索锚碇、侧风缆锚碇、扣索、锚索、侧风缆为临时辅助结构。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1、在复杂恶劣的山区、河谷地形条件下，斜拉扣挂法安装架设拱肋节段，无需搭设跨中辅助支架，对地形要求低，减少临时设施的投入，节约施工成本；

2、拱肋两岸对称悬臂施工，同时开展两个作业面，有效提高功效，节约工期；

3、扣塔布置在交界墩顶偏主桥侧，锚索锚碇布置在拱脚的侧后方，横桥向两侧岔开，有效地避免了锚索与引桥干涉问题，保证引桥与主桥同步施工，节约总体工期，此外，本方案中扣塔与常规落地塔架相比，支架高度大大缩短，显著地减少了辅助材料投入，节约施工成本；

4、多组扣锚索、多点扣挂结构，有效地调整拱肋线形，保障施工质量；

5、通过临时扣索与正式扣索交替布置的方式，有效地解决了拱肋合龙前的几个大悬臂工况下拱脚线形出现向上反拱的现象；

6、通过随拱肋节段安装设置上端活动式侧风缆，便于调节拱肋的横向偏位，同时起到抗风作用；

7、最大悬臂状态下，通过扣索张拉或放张调整拱肋线形及内力与设计吻合，减小拱肋合龙的难度，保证全桥线形合理；

8、拱肋节段斜拉扣挂悬拼施工全程应力监控及线形观测，实时反馈数据，有效防止拱肋横向偏移及线形偏差累积增大，同时保证合龙后拱肋骨架内力均匀。

附图说明

图1为钢拱肋斜拉扣挂平面布置示意图。

图2为钢拱肋斜拉扣挂左侧立面布置示意图。

图3为钢拱肋斜拉扣挂右侧立面布置示意图。

图4为扣挂系统立面布置示意图。

图5为扣塔顶张拉平台的正立面示意图。

图6为扣塔顶张拉平台的侧立面示意图。

图中标注如下：

1钢拱肋、2交界墩、3锚索锚碇、4扣塔、5正式扣索、6临时扣索、7锚索、8缆塔基础、9侧风缆锚碇、10侧风缆、11引桥、12张拉平台、13锚孔。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本发明的范围。

参见图1至图6，在两岸交界墩2墩顶的偏主桥侧布置扣塔4，在两岸山坡上、拱脚的侧后方布置锚索锚碇3、缆塔基础8和侧风缆锚碇9，扣塔4顶设置三层张拉平台12，张拉平台12上设置锚孔13。

锚索锚碇3、扣塔4等主要临时设施为结合现场地形及构筑物尺寸位置，经场地精确测量及放样后合理布置。锚索锚碇3布置在拱脚的侧后方且在横桥向两侧岔开，避免了扣塔4顶与锚索锚碇3之间的锚索7与引桥11及悬灌施工挂篮发生干涉碰撞；扣塔4布置在交界墩2墩顶的主桥侧，不影响引桥11箱梁施工。锚索锚碇3、扣塔4的布置方式有效地避免了相互干涉，保证了主桥钢拱肋1安装与引桥11同步施工而互不影响。另外，缆塔基础8为缆索吊缆塔塔架基础，在本方案中的用途同锚索锚碇3。

根据钢拱肋1的节段划分及结构尺寸特点，合理布置多组扣索及扣挂锚点，锚索7与扣索相对应设置，在钢拱肋1与扣塔4之间布置扣索，在锚索锚碇3与扣塔4之间及缆塔基础8与扣塔4之间布置锚索7，在钢拱肋1与侧风缆锚碇9之间布置侧风缆10。

每节钢拱肋1节段对应设置一组扣索和锚索7，扣索分为正式扣索5及临时扣索6，半跨拱肋拱脚1/4部位采用正式扣索5与临时扣索6交替布置，拱顶1/4部位采用正式扣索5。安装时，临时扣索6在下一钢拱肋1节段安装后拆除，正式扣索5随钢拱肋1安装挂扣，在钢拱肋1合龙后根据后续工况验算分析后合理拆除。

钢拱肋1安装应遵循由两岸拱脚向跨中拱顶处同步对称安装的原则进行，钢拱肋1斜拉扣挂安装施工过程中，拱肋节段起吊需使用大型起重设施缆索吊辅助作业，拱脚预埋段在拱座承台施工过程提前安装，各钢拱肋1节段在拱脚预埋伸出钢管的基础上逐节安装。

第一钢拱肋1节段起吊前，与之对应的锚索7提前安装于扣塔4和锚索锚碇3之间，并完成预紧，目的在于使锚索7不至于下垂过大，无需张拉到要求指标。各钢拱肋1节段水运至现场喂梁区，第一节段拱肋设置临时扣索6，起吊前将临时扣索6与拱肋扣挂点提前锚固。采用缆索吊在船上起吊第一钢拱肋1节段，第一钢拱肋1节段与临时扣索6同步起吊，第一钢拱肋1节段采用缆索吊的主吊起吊，临时扣索6采用缆索吊的工作吊起吊。第一钢拱肋1节段起吊后，通过缆索吊的主吊起重索调整第一钢拱肋1节段空中姿态，使之与安装线形吻合，通过牵引索引导第一钢拱肋1节段下口与预埋段上口对接，钢拱肋1对接处采用匹配件及螺栓临时固定，第一钢拱肋1节段定位后，将临时扣索6穿入扣塔4顶张拉平台12的对应锚孔13中。

根据计算求得钢拱肋1线形坐标、扣索力和锚索7力，以此指导现场张拉扣索和锚索7及安装线形调整。扣索和锚索7应对称同步张拉，逐根张拉扣索和锚索7的钢绞线，保证扣塔4水平位移控制在允许限值范围内。钢拱肋1吊装及张拉调整线形过程，全程进行应力应变监控及线形观测，确保安装过程线形控制满足要求。

钢拱肋1线形调整过程：在钢拱肋1侧面设置侧风缆10以横向调整偏位，侧风缆10为上端活动式，侧风缆10的上端安装于钢拱肋1侧面，侧风缆10的下端绕过侧风缆锚碇9的滑轮后锚固于附近卷扬机上，并适时调整张拉。半跨钢拱肋1单侧设置两束侧风缆10，作用范围分别为拱脚部位1/4拱肋和拱顶部位1/4拱肋，侧风缆10随钢拱肋1节段安装上移至当前安装的节段。各钢拱肋1节段安装过程中，侧风缆10能起到抗风作用。

依次对称安装剩余钢拱肋1节段，第二钢拱肋1节段安装过程中扣索采用正式扣索5，第二钢拱肋1节段安装并张拉完成后，拆除与第一钢拱肋1节段对应的临时扣索6。拱顶1/4部位全部采用正式扣索5，并且钢拱肋1节段安装及扣索和锚索7张拉工艺同第一钢拱肋1节段，直至安装至合龙处。

两岸对称安装钢拱肋1节段到最大悬臂状态下，监测钢拱肋1变形及内力变化，通过张拉或放张扣索（含正式扣索5和临时扣索6）调整线形及内力，在合龙口开口尺寸及钢拱肋1骨架各节点坐标满足要求的条件下，实现拱顶强迫合龙。

应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对本发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型，且以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高速铁路大跨度提篮拱桥钢拱肋扣挂系统施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在两岸交界墩上分别设置一座扣塔，扣塔顶设置张拉平台，在两岸山坡上分别设置锚索锚碇和侧风缆锚碇；

（2）根据钢拱肋的节段划分及结构尺寸，在各钢拱肋节段上合理布置扣索、锚索及扣挂锚点；

（3）在起吊钢拱肋节段前，扣索下端锚固于钢拱肋节段的扣挂锚点上，扣索上端处于自由状态，扣塔和锚索锚碇之间设置锚索；

（4）两岸同步对称地从拱脚向拱顶对钢拱肋节段安装，同步起吊第一钢拱肋节段和对应的扣索，调整第一钢拱肋节段的空中姿态后，使第一钢拱肋节段与拱座承台上的拱脚预埋段上口对接，对接定位后将扣索锚固于张拉平台上；

（5）在张拉平台上同步对称地张拉扣索和锚索，调整拱肋线形及扣塔偏移，全程进行应力应变监控及线形观测；

（6）在拱肋侧面与侧风缆锚碇之间安装侧风缆，调整钢拱肋横向偏移；

（7）参照步骤（3）至（6），两岸对称顺次安装剩余钢拱肋节段直至安装至拱顶合龙处；

（8）通过扣索张拉配合调整线形及内力，控制合龙口尺寸，实测配切合龙段，完成拱肋合龙。

2.根据权利要求1所述的高速铁路大跨度提篮拱桥钢拱肋扣挂系统施工方法，其特征在于，步骤（1）中，扣塔坐落在交界墩顶的主桥侧，锚索锚碇布置在拱脚的侧后方且在横桥向两侧岔开工。

3.根据权利要求1所述的高速铁路大跨度提篮拱桥钢拱肋扣挂系统施工方法，其特征在于，步骤（2）中，每节钢拱肋节段对应设置一组扣索和锚索，扣索分正式扣索和临时扣索，拱脚部位采用临时扣索与正式扣索交替布置，拱顶部位全部采用正式扣索，正式扣索随钢拱肋安装挂扣，在钢拱肋合龙后根据后续工况验算分析后合理拆除，临时扣索在下一节段钢拱肋安装后拆除。

4.根据权利要求3所述的高速铁路大跨度提篮拱桥钢拱肋扣挂系统施工方法，其特征在于，步骤（7）中，第二钢拱肋节段上的扣索采用正式扣索，第二钢拱肋节段安装并张拉完成后，拆除第一节段钢拱肋上的临时扣索，依次类推安装剩余钢拱肋节段直至合龙处，拱顶1/4部位全部采用正式扣索。

5.根据权利要求1所述的高速铁路大跨度提篮拱桥钢拱肋扣挂系统施工方法，其特征在于，步骤（3）中，扣塔和锚索锚碇之间的锚索在钢拱肋节段起吊前安装预紧。

6.根据权利要求1所述的高速铁路大跨度提篮拱桥钢拱肋扣挂系统施工方法，其特征在于，步骤（1）中，在两岸山坡上分别设置缆塔基础，缆塔基础上安装缆索吊缆塔；步骤（4）中，通过缆索吊起吊钢拱肋节段。

7.根据权利要求1所述的高速铁路大跨度提篮拱桥钢拱肋扣挂系统施工方法，其特征在于，步骤（6）中，侧风缆为上端活动式，上端安装于拱肋侧面，下端绕过侧风缆锚碇的滑轮后，锚固于附近卷扬机上并适时调整张拉。

8.根据权利要求1所述的高速铁路大跨度提篮拱桥钢拱肋扣挂系统施工方法，其特征在于，步骤（6）中，半跨钢拱肋单侧设置两束侧风缆，两束侧风缆分别设置于拱脚部位1/4拱肋和拱顶部位1/4拱肋，侧风缆随钢拱肋节段安装上移至当前钢拱肋节段。

9.根据权利要求1所述的高速铁路大跨度提篮拱桥钢拱肋扣挂系统施工方法，其特征在于，步骤（8）中，两岸对称安装钢拱肋节段到最大悬臂状态下，监测钢拱肋变形及内力变化，通过扣索的张拉和放张调整钢拱肋线形及内力，在合龙口开口尺寸及钢拱肋各节点坐标满足要求的条件下，实现拱顶强迫合龙。

10.根据权利要求1-9任一所述的高速铁路大跨度提篮拱桥钢拱肋扣挂系统施工方法，其特征在于，步骤（1）至（8）中，扣塔、锚索锚碇、侧风缆锚碇、扣索、锚索、侧风缆为临时辅助结构。