CN109898421A - 用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风结构及抗风方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风结构及抗风方法,抗风结构包括钢绞线风缆、钢拱肋S1节段锚固钢牛腿和拱肋钢‑混结合S0节段锚固钢牛腿,钢拱肋S1节段锚固钢牛腿和拱肋钢‑混结合S0节段锚固钢牛腿均成对设置,两条钢拱肋S1节段锚固钢牛腿分别锚固焊接在基础拱肋上,两条拱肋钢‑混结合S0节段锚固钢牛腿分别锚固焊接在中跨拱肋上,所述钢绞线风缆为空间交错设置互不接触的两根,钢绞线风缆的一端锚固在所述钢拱肋S1节段锚固钢牛腿上,另一端锚固在所述拱肋钢‑混结合S0节段锚固钢牛腿上,钢绞线风缆的张拉端设在所述拱肋钢‑混结合S0节段锚固钢牛腿。本发明同时还公开了用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风方法。
Description
技术领域
本发明涉及公路工程、市政工程中的桥梁的抗风结构和方法,具体是指用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风结构及抗风方法。
背景技术
拱桥是我国公路上使用较为广泛的一种桥型。近年来,随着我国钢材产量和质量的提高,钢拱桥在国内得到快速蓬勃的发展。目前,国内已建成的大跨径桁架拱桥有,朝天门大桥(跨径552m)和大胜关长江大桥(跨径2x336m)等,主桁拱均采用带铰斜拉扣挂系统和临时系杆进行平衡悬臂拼装法施工;大跨径钢管混凝土拱桥有丫髻沙大桥(360m)、重庆巫山长江大桥(492m)等,丫髻沙大桥采用竖转加平转的施工方法,巫山长江大桥采用缆索吊机扣索施工;大跨径钢箱拱桥有卢浦大桥(550m)、菜园坝长江大桥(420m)、南广铁路西江特大桥(450m)等,以上前两座大桥主拱肋采用斜拉扣索法施工,后面一座桥梁主拱拱肋均采用缆索吊装斜拉扣挂施工。新光大桥(428m)为钢箱桁架拱桥,其主拱拱肋安装采用大节段预制,在水中设置提升支架分三段进行安装,提升最大重量约为2600吨,水中提升塔架造价很高,且船撞风险很大。
对于凤凰三桥的施工,以往的施工方案仍存在以下一些问题:
(1)、斜拉扣挂缆索吊装施工,塔架及斜拉扣索用钢量巨大,缆索吊装还需要巨大锚碇,施工措施费用高昂;桥位处属沿海台风区,受风的影响大,施工风险高。
(2)、钢结构悬臂拼装焊接存在高空作业,风环境对施工工期、施工质量存在影响。
(3)、施工线型和精度不易保证,施工监控要求严格,难度大。
(4)、转体施工法缺少沿岸浅滩来作为搭设拼装平台的场地,同时本桥桥面太宽(宽达50m),其转体经济性非常差。
凤凰三桥为保证航道通航,在航道管理部门仅同意封航数日的要求下,根据地形、水文地质以及航道条件,主跨237m钢拱肋钢箱采用拱肋在桥位附近预拼场的支架上进行低位组拼、拱肋整体浮运、充分利用强大的混凝土三角刚架,设置提升站,同步液压整体提升法架设施工,经过详细的研究分析,这一方案具有可行性,但其中也要解决很多技术难题。
东南沿海是我国大陆上的大风区,这里也常受台风影响,钢拱肋整体提升合龙阶段的抗风设计为其中难题之一。目前《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T D60-01-2004)主要适用于主跨跨径800m以下的斜拉桥和主跨跨径1500m以下的悬索桥,大跨度拱桥的抗风设计参照执行。因此,大跨度拱桥抗风设计无章可循,必须进行结构抗风性能研究,以对抗风设计提供指导和参考。《广州南沙凤凰三桥抗风性能研究成果报告》提出3点施工过程中抗风注意事项:1。主跨钢拱肋整体提升时间应该避开台风期,尽量在风速较低的情况进行主跨钢拱肋的整体吊装施工;2。施工方应根据大桥施工期设计风速,针对主跨钢拱肋的整体提升方案进行主跨钢拱肋整体提升阶段风荷载及施工荷载作用下的强度、刚度及稳定性验算,以确保主跨钢拱肋的施工安全;3。建立大桥施工过程中的避台风预案与措施,确保桥上施工机具、人员的安全。
因此,必须确保拱肋在整体吊装施工阶段能够承受可能发生的最大风载的静力作用和风致振动的动力作用。
发明内容
本发明的目的之一是提供用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风结构,该抗风结构通过设置钢绞线风缆,大大减小拱肋整体提升合龙时受水平风荷载向提升支架的转移,大大降低拱肋受风后的纵横向位移,确保抗风安全及合龙精度。
本发明的这一目的通过如下技术方案来实现的:用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风结构,所述拱肋包括需要合龙的基础拱肋和中跨拱肋,基础拱肋为两段,位于左右两边,中跨拱肋为一段,位于中间,基础拱肋和中跨拱肋之间形成四个合龙口,左右两边各两个,其特征在于:每一边的两个合龙口处均设置有所述的抗风结构,所述抗风结构包括钢绞线风缆、钢拱肋S1节段锚固钢牛腿和拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿,所述的钢拱肋S1节段锚固钢牛腿和拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿均成对设置,两条钢拱肋S1节段锚固钢牛腿分别锚固焊接在所述基础拱肋上,两条拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿分别锚固焊接在所述中跨拱肋上,所述钢绞线风缆为空间交错设置互不接触的两根,钢绞线风缆的一端锚固在所述钢拱肋S1节段锚固钢牛腿上,另一端锚固在所述拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿上,两根钢绞线风缆形成四个锚固结点,钢绞线风缆的张拉端设在所述拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿,通过设置钢绞线风缆能够减小拱肋整体提升合龙时受水平风荷载影响导致拱肋向提升支架的转移,降低拱肋受风后的纵横向位移,确保拱肋抗风安全及合龙精度。
本发明中,所述钢绞线风缆的初始张拉力为1140kN,所述四个锚固结点可同步张拉或异步张拉。
本发明中,所述钢绞线风缆的规格为19-Φs15。
本发明中,所述中跨拱肋提升就位后,两根钢绞线风缆与拱桥中心线在水平面上的投影之间的夹角均为76.2°,两根钢绞线风缆空间错开,相互不干扰。
本发明中,所述基础拱肋具有顶板,所述钢拱肋S1节段锚固钢牛腿锚固焊接在所述基础拱肋的顶板上;所述中跨拱肋也具有顶板,所述拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿锚固焊接在所述中跨拱肋的顶板上。
本发明中,所述钢拱肋S1节段锚固钢牛腿采用等强焊接方式锚固焊接在所述基础拱肋的顶板上;所述拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿也采用等强焊接方式锚固焊接在所述中跨拱肋的顶板上。
本发明的目的之二是提供用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风方法,该抗风方法通过设置钢绞线风缆,大大减小拱肋整体提升合龙时受水平风荷载向提升支架的转移,大大降低拱肋受风后的纵横向位移,确保抗风安全及合龙精度。
本发明的这一目的通过如下技术方案来实现的:用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风方法,其特征在于:该方法在基础拱肋和中跨拱肋之间的合龙口处设置抗风结构,抗风结构包括钢绞线风缆、钢拱肋S1节段锚固钢牛腿和拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿,所述的钢拱肋S1节段锚固钢牛腿和拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿均成对设置,设置时,两条钢拱肋S1节段锚固钢牛腿分别锚固焊接在所述基础拱肋上,两条拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿分别锚固焊接在所述中跨拱肋上,所述钢绞线风缆为空间交错设置互不接触的两根,钢绞线风缆的一端锚固在所述钢拱肋S1节段锚固钢牛腿上,另一端锚固在所述拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿上,两根钢绞线风缆形成四个锚固结点,钢绞线风缆的张拉端设在所述拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿,通过设置钢绞线风缆能够减小拱肋整体提升合龙时受水平风荷载影响导致拱肋向提升支架的转移,降低拱肋受风后的纵横向位移,确保拱肋抗风安全及合龙精度。
本发明中,所述钢绞线风缆的初始张拉力为1140kN,所述四个锚固结点可同步张拉或异步张拉。
本发明中,所述钢绞线风缆的规格为19-Φs15。
本发明中,所述中跨拱肋提升就位后,两根钢绞线风缆与拱桥中心线在水平面上的投影之间的夹角均为76.2°,两根钢绞线风缆空间错开,相互不干扰。
与现有技术相比,本发明具有如下显著效果:
(1)相比一般的拱肋合龙临时连接措施,本发明的钢绞线风缆将会大大减小提升拱肋受水平风荷载向提升支架的转移,大大降低拱肋受风后的纵横向位移,确保抗风安全及合龙精度。
(2)本发明具有构造简单,传力明晰,具有良好的操作性和经济性。
(3)本发明通过对钢绞线风缆张拉力的灵活控制,进行整体提升拱肋的水平坐标调整,可以兼作拱肋水平坐标调控的装置。
附图说明
以下结合附图及具体实例对本发明做进一步详细描述。
图1是本发明的拱肋提升段钢绞线风揽的正视图;
图2是本发明的拱肋提升段钢绞线风揽的俯视图;
图3是本发明的钢绞线风揽沿横桥向竖直面投影的结构示意图;
图4是本发明中钢拱肋S1节段锚固钢牛腿的结构示意图;
图5是本发明中拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿的结构示意图。
附图标记说明:
1、钢绞线风缆;2、钢拱肋S1节段锚固钢牛腿;3、拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿;4、中跨拱肋;5、提升支架;6、基础拱肋。
具体实施方式
本发明用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风结构如图1至图5所示,拱肋包括需要合龙的基础拱肋6和中跨拱肋4,基础拱肋6为两段,位于左右两边,中跨拱肋4为一段,位于中间,基础拱肋6和中跨拱肋4之间形成四个合龙口,左右两边各两个,每一边的两个合龙口处均设置有结构相同的抗风结构。
该抗风结构包括钢绞线风缆1、钢拱肋S1节段锚固钢牛腿2和拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿3,钢拱肋S1节段锚固钢牛腿2和拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿3均成对设置,相互间相向设置,方向应一致。两条钢拱肋S1节段锚固钢牛腿2分别锚固焊接在基础拱肋6上,两条拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿3分别锚固焊接在中跨拱肋4上,钢绞线风缆1为空间交错设置互不接触的两根,钢绞线风缆1的规格为19-Φs15,钢绞线风缆1的一端锚固在钢拱肋S1节段锚固钢牛腿2上,另一端锚固在拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿3上,两根钢绞线风缆1形成四个锚固结点,钢绞线风缆1的张拉端设在拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿3,钢绞线风缆1的初始张拉力为1140kN,实际张拉力可根据施工监控指令调整,四个锚固结点可同步张拉或异步张拉。
通过设置钢绞线风缆1能够减小拱肋整体提升合龙时受水平风荷载影响导致拱肋向提升支架的转移,降低拱肋受风后的纵横向位移,确保拱肋抗风安全及合龙精度。
本实施例中,拱肋提升段钢绞线风揽1,立面布置如图1所示,待中跨拱肋提升就位后,钢绞线风缆1与钢拱肋S1节段锚固钢牛腿2通过钢绞线张拉与拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿3连接。
拱肋提升段钢绞线风揽1,平面布置如图2所示,中跨拱肋4提升就位后,两根钢绞线风缆1与拱桥中心线在水平面上的投影之间的夹角均为76.2°,两根钢绞线风缆1空间错开,相互不干扰。
拱肋提升段钢绞线风揽1,横桥向竖直面投影布置示意图如图3所示,待中跨拱肋提升就位后,拱肋提升段钢绞线风揽1与水平线夹角为9.3°交叉连接。
本实施例中,基础拱肋6具有顶板,钢拱肋S1节段锚固钢牛腿2采用等强焊接方式锚固焊接在基础拱肋6的顶板上;中跨拱肋4也具有顶板,拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿3也采用等强焊接方式锚固焊接在中跨拱肋4的顶板上。
本实施例的钢绞线风缆1通过锚固钢牛腿与拱肋连接,两根钢绞线风缆1交叉布置,把整体提升段拱肋与拱肋钢混结合段连成一个整体,该钢绞线风缆1参与抗风受力,整体提升段的风荷载通过钢绞线风缆传递到拱肋钢混结合段上,并通过三角刚架传递到基础。
拱肋提升段钢绞线风揽1,钢绞线两端锚具要求采用可靠的防松动装置,如两端均采用防松工具锚,或一端采用防松工具锚,另一端采用P型锚具,以确保抗风安全。
拱肋提升段钢绞线风揽1,钢绞线风揽在张拉时将对提升支架产生一个向下的分力,对钢拱肋产生一个横桥向和顺桥向的分力,可根据风揽的方向角分别算出,施工单位自行验算对提升支架的影响,确保提升支架在各工况的抗风安全。
拱肋提升段钢绞线风揽1,钢绞线初张拉力对拱肋的顺桥向分力将使拱肋产生顺桥向的水平位移,因此临时系杆张拉力应考虑此影响。
钢拱肋S1节段锚固钢牛腿2与拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿3与钢拱肋顶板连接按等强焊接进行设计,要求对焊缝进行相关质量检验。
该抗风结构通过设置钢绞线风缆,大大减小提升拱肋受水平风荷载向提升支架的转移,大大降低拱肋受风后的纵横向位移,确保抗风安全及合龙精度。运用该抗风措施时的具体尺寸和板厚及钢绞线股数、初始张拉力、空间角度等将依据项目的建设条件、技术标准的变化而调整,该实施例仅示意出一种典型的设计。
本发明同时公开了用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风方法,该方法在基础拱肋6和中跨拱肋4之间的合龙口处设置抗风结构,抗风结构包括钢绞线风缆1、钢拱肋S1节段锚固钢牛腿2和拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿3,钢拱肋S1节段锚固钢牛腿2和拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿3均成对设置,设置时,两条钢拱肋S1节段锚固钢牛腿2分别锚固焊接在基础拱肋6上,两条拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿3分别锚固焊接在中跨拱肋4上,钢绞线风缆1为空间交错设置互不接触的两根,钢绞线风缆1的一端锚固在钢拱肋S1节段锚固钢牛腿2上,另一端锚固在拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿3上,两根钢绞线风缆1形成四个锚固结点,钢绞线风缆1的张拉端设在拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿3,通过设置钢绞线风缆1能够减小拱肋整体提升合龙时受水平风荷载影响导致拱肋向提升支架的转移,降低拱肋受风后的纵横向位移,确保拱肋抗风安全及合龙精度。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定,本发明的实施方式不限于此,凡此种种根据本发明的上述内容,按照本领域的普通技术知识和惯用手段,在不脱离本发明上述基本技术思想前提下,对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更,均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风结构,所述拱肋包括需要合龙的基础拱肋(6)和中跨拱肋(4),基础拱肋(6)为两段,位于左右两边,中跨拱肋(4)为一段,位于中间,基础拱肋(6)和中跨拱肋(4)之间形成四个合龙口,左右两边各两个,其特征在于:每一边的两个合龙口处均设置有所述的抗风结构,所述抗风结构包括钢绞线风缆(1)、钢拱肋S1节段锚固钢牛腿(2)和拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿(3),所述的钢拱肋S1节段锚固钢牛腿(2)和拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿(3)均成对设置,两条钢拱肋S1节段锚固钢牛腿(2)分别锚固焊接在所述基础拱肋(6)上,两条拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿(3)分别锚固焊接在所述中跨拱肋(4)上,所述钢绞线风缆(1)为空间交错设置互不接触的两根,钢绞线风缆(1)的一端锚固在所述钢拱肋S1节段锚固钢牛腿(2)上,另一端锚固在所述拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿(3)上,两根钢绞线风缆(1)形成四个锚固结点,钢绞线风缆(1)的张拉端设在所述拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿(3),通过设置钢绞线风缆(1)能够减小拱肋整体提升合龙时受水平风荷载影响导致拱肋向提升支架的转移,降低拱肋受风后的纵横向位移,确保拱肋抗风安全及合龙精度。
2.根据权利要求1所述的用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风结构,其特征在于:所述钢绞线风缆(1)的初始张拉力为1140kN,所述四个锚固结点可同步张拉或异步张拉。
3.根据权利要求1所述的用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风结构,其特征在于:所述钢绞线风缆(1)的规格为19-Φs15。
4.根据权利要求1所述的用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风结构,其特征在于:所述中跨拱肋(4)提升就位后,两根钢绞线风缆(1)与拱桥中心线在水平面上的投影之间的夹角均为76.2°,两根钢绞线风缆(1)空间错开,相互不干扰。
5.根据权利要求1至4任一项所述的用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风结构,其特征在于:所述基础拱肋(6)具有顶板,所述钢拱肋S1节段锚固钢牛腿(2)锚固焊接在所述基础拱肋(6)的顶板上;所述中跨拱肋(4)也具有顶板,所述拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿(3)锚固焊接在所述中跨拱肋(4)的顶板上。
6.根据权利要求5所述的用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风结构,其特征在于:所述钢拱肋S1节段锚固钢牛腿(2)采用等强焊接方式锚固焊接在所述基础拱肋(6)的顶板上;所述拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿(3)也采用等强焊接方式锚固焊接在所述中跨拱肋(4)的顶板上。
7.用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风方法,其特征在于:该方法在基础拱肋(6)和中跨拱肋(4)之间的合龙口处设置抗风结构,抗风结构包括钢绞线风缆(1)、钢拱肋S1节段锚固钢牛腿(2)和拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿(3),所述的钢拱肋S1节段锚固钢牛腿(2)和拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿(3)均成对设置,设置时,两条钢拱肋S1节段锚固钢牛腿(2)分别锚固焊接在所述基础拱肋(6)上,两条拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿(3)分别锚固焊接在所述中跨拱肋(4)上,所述钢绞线风缆(1)为空间交错设置互不接触的两根,钢绞线风缆(1)的一端锚固在所述钢拱肋S1节段锚固钢牛腿(2)上,另一端锚固在所述拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿(3)上,两根钢绞线风缆(1)形成四个锚固结点,钢绞线风缆(1)的张拉端设在所述拱肋钢-混结合S0节段锚固钢牛腿(3),通过设置钢绞线风缆(1)能够减小拱肋整体提升合龙时受水平风荷载影响导致拱肋向提升支架的转移,降低拱肋受风后的纵横向位移,确保拱肋抗风安全及合龙精度。
8.根据权利要求7所述的用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风方法,其特征在于:所述钢绞线风缆(1)的初始张拉力为1140kN,所述四个锚固结点可同步张拉或异步张拉。
9.根据权利要求7所述的用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风方法,其特征在于:所述钢绞线风缆(1)的规格为19-Φs15。
10.根据权利要求7所述的用于钢箱拱桥拱肋整体提升的抗风方法,其特征在于:所述中跨拱肋(4)提升就位后,两根钢绞线风缆(1)与拱桥中心线在水平面上的投影之间的夹角均为76.2°,两根钢绞线风缆(1)空间错开,相互不干扰。
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