CN108487070A - 一种钢桁拱双层临时预应力系杆的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢桁拱双层临时预应力系杆的施工方法，包括以下步骤：加工锚点组件、安装锚固支架、安装张拉系统、安装钢绞线、张拉钢绞线、卸载临时系杆结构，完成结构体系转换。本发明的临时系杆结构采用双层钢绞线结构，相比于单层钢绞线结构或单层钢绞线加反力架结构减小了单层钢绞线需施加的预应力及锚点处内力，对结构受力有利，降低了安全风险，减少反力架安装步骤，保证了工程质量、加快施工进度。

Description

一种钢桁拱双层临时预应力系杆的施工方法

技术领域

本发明涉及一种系杆拱桥的构建方法，具体涉及一种钢桁拱双层临时预应力系杆的施工方法。

背景技术

钢拱桥以其外形优美、用材较省及跨越能力强等特点，广泛应用于我国桥梁建设领域中。当拱肋采用大节段整体提升安装方案时，拱肋在提升过程中为大跨度拱形连续梁，受自重影响，会产生过大下挠和杆件内力超标的情况，影响拱肋安装及结构安全；同时，拱肋安装到位但永久系杆结构未形成前，拱结构在自重及温度效应的作用下，会对支座及桥墩产生较大水平推力，对永久结构受力产生反作用。为防止以上情况发生，拱肋在提升过程中直至主拱合龙落架前，都需设置临时系杆结构。

根据国内外同类型桥梁施工经验，临时系杆有型钢结构、预应力钢筋结构和预应力钢绞线结构。普通型钢系杆为刚性结构，只适用于跨度较小的拱肋，材料用量多，且安拆不便，耗费人力物力；大跨度拱桥一般使用预应力系杆来减少拱肋在提升时的变形和内力，预应力钢筋结构，粗钢筋需专用连接器接长，安拆不便；目前的预应力粗钢筋锚固技术尚存在不足，容易造成预应力损失，对张拉力控制不准。预应力钢绞线结构，钢绞线单位重量较小，可以人工进行安拆，施工方便；通过配套锚具锚固于杆件上，技术成熟，操作方便，常用的均采用单层钢绞线结构（如图5）或单层钢绞线加反力架结构（如图6），单层钢绞线对千斤顶要求过，需要能够产生较大吨位，另外使用单层钢绞线时，单层钢绞线会桥梁或钢桁拱连接处产生极大的内力，有可能使桥梁或钢桁拱局部变形，单层钢绞线加反力架结构施工完成后还需将反力架进行拆除，步骤繁琐，耗费的人力及物力较大。另外目前该方法仍存在工序繁杂、操作方便性不足、安全风险较高、拱肋变形及内力控制较差、卸载临时系杆结构较困难等问题。 发明内容

本发明的目的在于提供一种钢桁拱双层临时预应力系杆的施工方法，主要用于简化施工工序、提高操作方便性及安全性，保证整个施工过程中拱肋结构安全和线形可控。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种钢桁拱双层临时预应力系杆的施工方法，包括以下步骤：

第一步，将两组锚点组件分别焊接固定在拱肋杆件的预设定位置上用于锚固整个临时系杆结构，其中，每组锚点组件分别对称的设置在钢桁拱的拱肋杆件高度不同的位置处，即分为上、下两组锚点组件；

第二步，安装锚固支架，所述锚固支架由钢板组焊而成，所述锚固支架包括张拉端锚固支架和锚固端锚固支架，每组锚点组件两个锚点组件分别与张拉端锚固支架和锚固端锚固支架通过销轴连接；

第三步，安装张拉系统，所述张拉系统由4台液压连续千斤顶、1套液压泵站、传感检测仪器、计算机控制系统组成，将所述液压连续千斤顶设置在张拉端锚固支架中；

第四步，安装钢绞线，将钢绞线一端锚固在锚固端锚固支架的锚固端锚具中、另一端活动设置在张拉端锚固支架的液压连续千斤顶中并锁紧，形成上、下两层钢绞线，所述液压连续千斤顶可对钢绞线进行张拉；

第五步，张拉钢绞线，根据施工要求，分级加载液压连续千斤顶拉紧钢绞线使其对拱肋杆件施加预应力，形成临时系杆结构；

第六步，主拱永久系杆形成后，卸载临时系杆结构，完成结构体系转换。

作为优选方案，所述拱肋杆件与锚点组件焊接处设有加劲板。

作为优选方案，所述钢绞线共四束，每束每束不少于两根钢绞线，根钢绞线，采用逐根、对称穿索并预紧方式安装，下层钢绞线的数量多于上层钢绞线的数量。

作为优选方案，所述液压连续千斤顶由液压泵站驱动。

作为优选方案，所述步骤五中分5级加载液压连续千斤顶张拉钢绞线至设计吨位，形成预应力体系，每级张拉后对钢桁拱结构进行应力、应变检测。

作为优选方案，该钢桁拱双层临时预应力系杆的上下两层钢绞线分别独立的进行张拉。

本发明的有益效果：

（1）有效控制拱肋变形及内力

本发明通过液压连续千斤顶对钢绞线施加预应力，以保证在施工过程中，钢桁拱在自重及温度效应作用下变形，内力满足施工要求，确保了施工有序进行。

（2）提高准确性，增加施工安全性

本发明中采用双层钢绞线结构，相比于单层钢绞线结构或单层钢绞线加反力架结构而言，减小了单层钢绞线需施加的预应力及锚点处内力，对结构受力有利，减小局部受力过大而产生的负面影响，将单层钢绞线所承受的拉力分布到双层钢绞线上，降低了钢绞线绷断及拱肋杆件局部变形过大而崩塌的安全风险及液压连续千斤顶的施工要求，取消了反力架安装步骤，减少材料的使用率，保证了工程质量、改善结构受力的基础上加快施工进度。

另外，钢绞线张拉采用液压连续同步张拉系统，整个张拉过程由计算机实时监测、控制，保证了钢绞线张拉的同步、均匀、准确。

（3）便于施工

本发明中锚点组件提前在工厂焊接到位，减少了现场作业量，加快了施工进度，且易于质量控制；在地面提前将锚固端锚具、千斤顶等放置在锚固支架中，且锚固支架通过销轴与锚点组件连接，易于安装和拆卸。

附图说明

图1为本发明的钢桁拱双层临时预应力系杆主视图；

图2为本发明锚点组件放大图；

图3为本发明锚固端锚固正面图；

图4为本发明张拉端安装正面图；

图5为单层钢绞线临时系杆示意图；

图6为单层钢绞线加反力架临时系杆示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-4并通过具体实施例对本发明作进一步详述。

本发明公开了一种钢桁拱双层临时预应力系杆的施工方法，包括以下步骤：

第一步，将两组锚点组件1分别焊接固定在拱肋杆件7的预设定位置上用于锚固整个临时系杆结构，其中，每组锚点组件1分别对称的设置在钢桁拱9的拱肋杆件7高度不同的位置处，即分为上、下两组锚点组件1；

第二步，安装锚固支架，所述锚固支架均由钢板组焊而成，所述锚固支架包括张拉端锚固支架4和锚固端锚固支架5，每组锚点组件中的两锚点组件分别与张拉端锚固支架4和锚固端锚固支架5通过销轴2连接；

第三步，安装张拉系统，所述张拉系统由4台液压连续千斤顶3、1套液压泵站、传感检测仪器、计算机控制系统组成，所述液压连续千斤顶3设置在张拉端锚固支架4中；

第四步，安装钢绞线8，将钢绞线8一端锚固在锚固端锚固支架5的锚固端锚具6中、另一端活动设置在张拉端锚固支架4的液压连续千斤顶3中并锁紧，形成上、下两层钢绞线8，此过程为本发明的关键所在，将单层钢绞线8改成上、下两层钢绞线8；

第五步，张拉钢绞线，根据施工要求，分级加载液压连续千斤顶3拉紧钢绞线8使其对拱肋杆件7施加预应力，形成临时系杆结构；

第六步，主拱永久系杆形成后，卸载临时系杆结构，完成结构体系转换。

本发明中锚点组件1由钢板组焊而成，如图1-2所示，所述锚点组件1包括上部长方体钢板，下部弧形钢板，锚点组件1各部分尺寸结构要求如图2（单位：mm）所示，所述销轴2设置在锚点组件1上用于与液压连续千斤顶3连接或锚固端锚具6连接，每组锚点组件1共两个，对称分布在钢桁拱9的同一水平高度两侧，且上、下两层钢绞线8相互平行。

下层钢绞线8的数量比上层钢绞线8的数量多原因：下层钢绞线8处钢桁拱9形变量较大，需要较多的钢绞线8，液压连续千斤顶3施加更大的吨位对其产生较大的预应力。

在拱肋杆件7处设置加强筋10，防止由于局部力作用过大，即钢绞线8对拱肋杆件7产生的应力过大导致拱肋杆件7变形。

本发明中所述的钢绞线8线为φ15.2mm，fpk=1860Mpa的钢绞线。

实施例

如图1-4所示，现场安装具体施工过程如下：

步骤一，根据计算机计算出的具体受力情况，提前在拱肋杆件7上设计位置焊接临时系杆锚点组件1，共两组锚点组件1，每组两个锚点组件1，所述锚点组件1的钢板材质与拱肋杆件7的钢板材质相同。

步骤二，在后场将液压连续千斤顶3放置在张拉端锚固支架4中，锚固端锚具6放置在锚固端锚固支架5中，并固定牢靠，转运至现场后，采用起重设备安装锚固支架，并在锚点组件1中穿好销轴2。

步骤三，搭设临时安全通道，采用人工牵引的方式逐根将钢绞线8一端穿入锚固端锚具6中，另一端穿设在液压连续千斤顶3中并锁紧，分上、下两层共4束，上层钢绞线8每束9根，下层钢绞线8每束19根，通过液压连续千斤顶3初次张拉钢绞线8，使其收紧。

步骤四，根据拱肋杆件7整体提升施工工艺，按要求分5级张拉钢绞线8至设计吨位，每级张拉后需停顿，对钢桁拱9结构进行应力、应变检测，确保结构应力及应变值处于设计及规范允许的工作幅值范围内，然后进行下一级张拉直到达到设定要求，形成预应力体系，每级张拉力增量25吨，每束预应力钢绞线8终拉力250吨，4束预应力钢绞线8总拉力1000吨。

步骤五，主拱永久系杆形成后，卸载临时系杆，完成结构体系转换。

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (6)

1.一种钢桁拱双层临时预应力系杆的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，将两组锚点组件分别焊接固定在拱肋杆件的预设定位置上用于锚固整个临时系杆结构，其中，每组锚点组件分别对称的设置在钢桁拱的拱肋杆件高度不同的位置处，即分为上、下两组锚点组件；

第二步，安装锚固支架，所述锚固支架由钢板组焊而成，该锚固支架包括张拉端锚固支架和锚固端锚固支架，每组锚点组件中两个锚点组件分别与张拉端锚固支架和锚固端锚固支架通过销轴连接；

第三步，安装张拉系统，所述张拉系统由4台液压连续千斤顶、1套液压泵站、传感检测仪器、计算机控制系统组成，将所述液压连续千斤顶设置在张拉端锚固支架中；

第四步，安装钢绞线，将钢绞线一端锚固在锚固端锚固支架的锚固端锚具中、另一端活动设置在张拉端锚固支架的液压连续千斤顶中并锁紧，形成上、下两层钢绞线；

第五步，张拉钢绞线，根据施工要求，分级加载液压连续千斤顶拉紧钢绞线使其对拱肋杆件施加预应力，形成临时系杆结构；

第六步，主拱永久系杆形成后，卸载临时系杆结构，完成结构体系转换。

2.根据权利要求1所述的一种钢桁拱双层临时预应力系杆的施工方法，其特征在于，所述拱肋杆件与锚点组件焊接处设有加劲板。

3.根据权利要求1所述的一种钢桁拱双层临时预应力系杆的施工方法，其特征在于，所述钢绞线共四束，每束不少于两根钢绞线，采用逐根、对称穿索并预紧方式安装，下层钢绞线的数量多于上层钢绞线的数量。

4.根据权利要求1所述的一种钢桁拱双层临时预应力系杆的施工方法，其特征在于，所述液压连续千斤顶由液压泵站驱动。

5.根据权利要求1所述的一种钢桁拱双层临时预应力系杆的施工方法，其特征在于，所述步骤五中分5级加载液压连续千斤顶张拉钢绞线至设计吨位，形成预应力体系，每级张拉后对钢桁拱结构进行应力、应变检测。

6.根据权利要求1所述的一种钢桁拱双层临时预应力系杆的施工方法，其特征在于，该钢桁拱双层临时预应力系杆的上、下两层钢绞线分别独立的进行张拉。