CN110205938B - 下承式梁拱组合桥的钢管拱安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种下承式梁拱组合桥的钢管拱安装方法，属于桥梁建造技术领域。包括预埋第一拱座、竖转铰座、矮支架底座、固定台座、梁面轨道和第二拱座的槽口钢筋；搭临时矮支架；拼装第一组钢管拱肋和第二组钢管拱肋并将二者形成中间铰接；将第一组钢管拱肋与竖转铰座形成第一铰接，将第二组钢管拱肋与移动台车形成第二铰接；用钢绞线联接移动台车和设在固定台座上的张拉装置；启动张拉装置牵引移动台车使第二组钢管拱肋沿梁面轨道水平移动，第一组钢管拱肋和第二组钢管拱肋在中间铰接处逐步起拱，直至拱顶到达设计位置；将第二组钢管拱肋与槽口钢筋固结并浇筑；拆除临时设施，在中间铰接处和第一铰接处安装嵌补段，用泵送混凝土进行填充。
Description
技术领域
本发明涉及一种下承式梁拱组合桥钢管拱安装方法，属于桥梁建造技术领域。
背景技术
随着中国经济和社会的高速发展，特别是城镇化步伐加快，采用钢管拱的下承式梁拱组合桥，作为跨越既有公路、铁路、山谷、河流的一种桥梁形式，具有节省材料和跨度大的优点，在全国各地得到广泛应用。在该类桥梁施工过程中，钢管拱的安装施工方法，直接影响桥梁的建造质量、施工效率和安全性。
传统的钢管拱桥拱肋施工，一般采用悬臂拼装、支架、斜拉扣挂法等，大型临时工程及辅助设施投入大、成本高；机械化程度低、施工质量不易控制；高空作业多、安全风险大。
申请号CN201710794088.2的中国发明专利《钢管拱桥拱肋顶升拼装施工方法》，公开了一种钢管拱桥拱肋顶升拼装施工方法，包括以下步骤：1)在钢管拱桥的梁体完成安装后，安装第一、第二组拱肋以及第一、第二液压油顶；2)将第三拱肋段的一端铰接在第一或第二组拱肋的另一端上，在第三拱肋段和与其铰接的第一或第二组拱肋之间铰接有设于锁定状态的第三液压油顶；3)将第一、第二组拱肋旋转顶起至设计位置；4)将第一、第二和第三拱肋段合拢；5)焊接第一、第二、第三拱肋段和拱脚，拆除第一、第二和第三液压油顶。该施工方法充分利用绞轴与液压油顶完成拱肋的顶升、拼装，在满足拱肋拼装精度的前提下，简化了施工流程、减少了临时设施投入、降低了安全风险。但该方法在第一、第二和第三拱肋段合拢时，拼装精度较难控制；需要安装和拆除三座液压油顶，辅助设施投入大、成本高；在顶升过程中，由于拱肋处于悬臂状态，所以安全风险较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种下承式梁拱组合桥的钢管拱安装方法，以提高钢管拱起拱方便、精度高并减少辅助设施投入。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是，一种下承式梁拱组合桥的钢管拱安装方法，采用如下施工步骤：
第一步，所述组合桥的混凝土梁体施工时，沿所述梁体横截面的一端同步浇筑第一拱座并预埋竖转铰座,沿所述梁体横截面方向间隔预埋多个矮支架底座,沿所述梁体横截面方向预埋固定台座和梁面轨道,沿所述梁体横截面的另一端预留第二拱座的槽口和钢筋；
第二步，在所述矮支架底座上沿所述梁体横截面的中心线对称吊装固定二组临时矮支架，分别是第一组临时矮支架和第二组临时矮支架,所述临时矮支架沿所述梁体横截面的端部到所述中心线由低到高布置；
第三步，在所述临时矮支架上沿所述梁体横截面的中心线对称拼装二组钢管拱肋，分别是第一组钢管拱肋和第二组钢管拱肋，在二组钢管拱肋靠近所述中心线的各自一端之间形成中间铰接；
第四步，在所述梁面轨道上沿所述梁体横截面的另一端设置移动台车，在所述固定台座上设置张拉装置，用钢绞线分别联接所述张拉装置和移动台车；
第五步，将第一组钢管拱肋远离所述中心线的另一端与所述竖转铰座联接形成第一铰接，将第二组钢管拱肋远离所述中心线的另一端与移动台车联接形成第二铰接；
第六步，拆除所述第二组临时矮支架,启动所述张拉装置张拉所述钢绞线，所述钢绞线拉动所述移动台车沿所述梁面轨道向所述梁体横截面的一端移动，所述第二组钢管拱肋远离所述中心线的另一端随所述移动台车移动的同时在所述第二铰接处形成顺时针转动，所述第一组钢管拱肋远离所述中心线的另一端在所述第一铰接形成逆时针转动,所述第一组钢管拱肋和第二组钢管拱肋的各自一端在所述中间铰接处分别转动并上移形成第一起拱和第二起拱，所述钢管拱肋上升到达预定位置后，停止所述张拉装置；
第七步，将所述第二组钢管拱肋远离所述中心线的另一端在所述槽口内与所述钢筋连接固定并浇筑混凝土形成第二拱座；
第八步，拆除所述第一组临时矮支架、移动台车、张拉装置和钢绞线，在中间铰接处安装中间嵌补段，在第一铰接处安装嵌补段并浇筑；
第九步，用泵送混凝土对所述钢管拱肋进行混凝土填充，结束。
本发明的有益效果体现在：1)通过在第一组拱肋与第二组拱肋之间建立中间铰接，以及在第一组拱肋与第二组拱肋的两端分别形成第一铰接和第二铰接,因此当水平拉动第二组拱肋移动时,可以使第一组拱肋与第二组拱肋在中间铰接处产生转动和上移(合成位移)形成起拱；2)二组拱肋通过中间铰接处起拱及后续中间嵌补段后，可以提高钢管拱的合龙精度；3)在张拉第二组拱肋使二组钢管拱产生竖向起拱到达预定位置的过程中，由于第一组拱肋和第二组拱肋的两端均受到约束，所以稳定性好、施工安全性高；4)整个施工过程中的辅助设施投入数量少，因此成本低；5)临时矮支架可以确保拱肋安装过程始终处于安全状态。
上述方案的完善是:所述第二步中,所述临时矮支架包括主立柱和连接平联形成桁架式结构；所述第三步中,安装风撑,所述中间铰焊接在所述第一组拱肋右端和第二组拱肋左端的上下弦管间的连接腹板上，在所述钢管拱的表面喷漆；所述第七步中,所述槽口位于所述混凝土梁体顶面，所述第二组拱肋的一端与所述槽口内嵌式接茬并施加竖向预应力；所述第九步中,所述混凝土是自密实补偿收缩混凝土；所述第一组拱肋和第二组拱肋是圆弧形。
附图说明
下面结合附图对本发明的一种下承式梁拱组合桥的钢管拱安装方法作进一步说明。
图1是本发明实施例矮支架拼装钢管拱示意图。
图2是本发明实施例水平牵引拱脚、钢管拱竖向起拱就位示意图。
图3是本发明实施例拱座后浇及拱肋嵌补段施工，完成钢管拱安装示意图。
图4是本发明实施例钢管拱受力起拱变化过程的结构简化示意图。
图中标记：混凝土梁体1，第一组拱肋2-1，第二组拱肋2-2，第一拱座3，中间铰接4，移动台车5，梁面轨道6，钢绞线7，固定台座8，临时矮支架9，中间嵌补段10，嵌补段11，第二拱座12。
具体实施方式
实施例
本实施例的一种下承式梁拱组合桥的钢管拱安装方法，采用如下施工步骤：
如图1所示，
第一步，在下承式梁拱组合桥的混凝土梁体1施工时，沿混凝土梁体1横截面的一端同步浇筑第一拱座3并预埋竖转铰座，沿混凝土梁体1横截面方向间隔预埋多个矮支架底座(图中未示出)，沿混凝土梁体1横截面方向预埋固定台座8和梁面轨道6，沿混凝土梁体1横截面的另一端预留第二拱座的槽口和钢筋(图中未示出)。
第二步，在矮支架底座上沿混凝土梁体1横截面的中心线对称吊装固定二组临时矮支架，分别是第一组临时矮支架9-1和第二组临时矮支架9-2,每组临时矮支架均是沿混凝土梁体1横截面的端部到中心线由低到高布置；临时矮支架包括主立柱和连接平联，均为桁架式结构、标准节设计，法兰盘螺栓对接。
第三步，在临时矮支架上沿混凝土梁体1横截面的中心线对称拼装二组钢管拱肋，分别是第一组钢管拱肋2-1和第二组钢管拱肋2-2；在二组钢管拱肋2-1和2-2靠近混凝土梁体1横截面的中心线的各自一端之间形成中间铰接4；中间铰接4的铰座焊接在分别位于第一组钢管拱肋2-1(图中右端)和第二组钢管拱肋2-2(图中左端)的上下弦管间的连接腹板上；在第一组钢管拱肋2-1和第二组钢管拱肋2-2上适时安装风撑及临时加强措施，再完成钢管拱面漆喷涂。
第四步，在梁面轨道6上沿梁体1横截面的另一端(远离第一拱座3)设置移动台车5，在固定台座8上设置张拉装置(如：电动液压伸缩油缸)，用钢绞线7分别联张拉装置和移动台车5。
第五步，将第一组钢管拱肋21的远离混凝土梁体1横截面的中心线的另一端(图中左端)与第一拱座3中的竖转铰座联接形成第一铰接4-1，将第二组钢管拱肋22远离混凝土梁体1横截面的中心线的另一端(图中右端)与移动台车5抱箍栓接形成第二铰接4-2。
如图2所示，
第六步，拆除第二组临时矮支架9-2,启动张拉装置张拉钢绞线7，钢绞线7拉动移动台车5沿梁面轨道6向梁体1横截面的一端(朝向第一拱座3)水平移动，第二组钢管拱肋2-2远离梁体1横截面中心线的另一端(图中右端)随移动台车5一同移动的同时在第二铰接4-2处形成顺时针转动；第一组钢管拱肋2-1远离梁体1横截面中心线的另一端(图中左端)在第一铰接4-1处形成逆时针转动；第一组钢管拱肋2-1和第二组钢管拱肋2-2的各自一端在中间铰接4处分别转动和上移形成第一起拱和第二起拱，第一组钢管拱肋2-1和第二组钢管拱肋2-2上升到达预定设计位置后，停止张拉装置。
如图3所示，
第七步，在混凝土梁体1施工时，就在梁体1顶面预留有第二拱座12的槽口(混凝土作内嵌式预留并充分凿毛接茬面槽口)和连接钢筋，当监控量测尺寸位置数据到位后，将第二组钢管拱肋2-2远离梁体1横截面中心线的另一端(图中右端)与槽口内的钢筋连接并接茬施加竖向预应力，浇筑混凝土一次成型形成第二拱座12。
第八步，拆除第一组临时矮支架9-1、移动台车5、张拉装置和钢绞线7，在中间铰接4处安装中间嵌补段10，在第一铰接4-1处安装嵌补段11并二次浇筑第一拱座3和竖转铰座。
第九步，采用泵送混凝土顶升法，分阶段、对称、同步对二组钢管拱肋进行自密实补偿收缩混凝土填充，即完成了钢管拱安装的所有施工步骤，结束。
如图4所示，在上述第六步时，钢管拱受力起拱变化过程分析如下：
钢绞线7对移动台车5产生水平牵引力F，第二组拱肋2-2受到的外力为牵引力F、重力G、第一组钢管拱肋2-1与第二组钢管拱肋2-2彼此产生的水平作用力F1和F2。
1)取第二组钢管拱肋2-2作为隔离体进行受力分析。
以第二铰接4-2处为力矩中心，取顺时针为合力矩方向，合力矩∑M2＝F2×L-G×Z；当钢绞线7施加的牵引力F足够大时，合力矩∑M2＞0，合力矩方向为顺时针方向，第二组钢管拱肋2-2绕第二铰接4-2处形成顺时针转动，第二组钢管拱肋2-2的另一端(图中右端或底端)与水平面夹角由β1变为β2。同时，第二组拱肋2-2另一端(图中右端或底端)从初始位置A点移动到预定设计位置B点，形成水平距离X1和向下竖直距离Z1的合成位移。
2)同理，取第一组钢管拱肋2-1作为隔离体进行受力分析，可以得到第一组钢管拱肋2-1绕第一铰接4-1处形成逆时针转动，第一组钢管拱肋2-1的另一端(图中左端或底端)与水平面夹角由α1变为α2。
3)第一组钢管拱肋2-1和第二组钢管拱肋2-2的各自一端(图中上端)在中间铰接4处向上起拱。第一组钢管拱肋2-1和第二组钢管拱肋2-2的各自一端在中间铰接4处的夹角由初始位置的δ变为180度；第一组钢管拱肋2-1和第二组钢管拱肋2-2的各自一端在中间铰接4处由初始位置的C点移动到预定设计位置的D点，形成水平距离X2和向上竖直距离Z2的合成位移；从而使第一组钢管拱肋2-1和第二组钢管拱肋2-2的各自一端在中间铰接4处均竖向拱起至预定设计位置形成一个完整的预定设计钢管拱肋。
本实施例中，第一组钢管拱肋2-1和第二组钢管拱肋2-2均是圆弧形。
本发明不局限于上述实施例，凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种下承式梁拱组合桥的钢管拱安装方法，其特征在于执行步骤如下：
第一步，所述组合桥的混凝土梁体施工时，沿所述梁体横截面的一端同步浇筑第一拱座并预埋竖转铰座,沿所述梁体横截面方向间隔预埋多个矮支架底座,沿所述梁体横截面方向预埋固定台座和梁面轨道,沿所述梁体横截面的另一端预留第二拱座的槽口和钢筋；
第二步，在所述矮支架底座上沿所述梁体横截面的中心线对称吊装固定二组临时矮支架，分别是第一组临时矮支架和第二组临时矮支架,所述临时矮支架沿所述梁体横截面的端部到所述中心线由低到高布置；
第三步，在所述临时矮支架上沿所述梁体横截面的中心线对称拼装二组钢管拱肋，分别是第一组钢管拱肋和第二组钢管拱肋，在二组钢管拱肋靠近所述中心线的各自一端之间形成中间铰接；
第四步，在所述梁面轨道上沿所述梁体横截面的另一端设置移动台车，在所述固定台座上设置张拉装置，用钢绞线分别联接所述张拉装置和移动台车；
第五步，将第一组钢管拱肋远离所述中心线的另一端与所述竖转铰座联接形成第一铰接，将第二组钢管拱肋远离所述中心线的另一端与移动台车联接形成第二铰接；
第六步，拆除所述第二组临时矮支架,启动所述张拉装置张拉所述钢绞线，所述钢绞线拉动所述移动台车沿所述梁面轨道向所述梁体横截面的一端移动，所述第二组钢管拱肋远离所述中心线的另一端随所述移动台车移动的同时在所述第二铰接处形成顺时针转动，所述第一组钢管拱肋远离所述中心线的另一端在所述第一铰接形成逆时针转动,所述第一组钢管拱肋和第二组钢管拱肋的各自一端在所述中间铰接处分别转动并上移形成第一起拱和第二起拱，所述钢管拱肋上升到达预定位置后，停止所述张拉装置；
第七步，将所述第二组钢管拱肋远离所述中心线的另一端在所述槽口内与所述钢筋连接固定并浇筑混凝土形成第二拱座；
第八步，拆除所述第一组临时矮支架、移动台车、张拉装置和钢绞线，在中间铰接处安装中间嵌补段，在第一铰接处安装嵌补段并浇筑；
第九步，用泵送混凝土对所述钢管拱肋进行混凝土填充，结束。
2.如权利要求1所述下承式梁拱组合桥的钢管拱安装方法，其特征在于，所述第二步中,所述临时矮支架包括主立柱和连接平联形成桁架式结构；
所述第三步中,安装风撑,所述中间铰焊接在所述第一组拱肋右端和第二组拱肋左端的上下弦管间的连接腹板上，在所述钢管拱的表面喷漆；
所述第七步中,所述槽口位于所述混凝土梁体顶面，所述第二组拱肋的一端与所述槽口内嵌式接茬并施加竖向预应力；
所述第九步中,所述混凝土是自密实补偿收缩混凝土。
3.如权利要求1或2所述下承式梁拱组合桥的钢管拱安装方法，其特征在于，所述第一组拱肋和第二组拱肋是圆弧形。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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