CN110965454A - 一种钢拱桥结构及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢拱桥结构，涉及钢拱桥建筑领域，包括桥面，桥面两侧对称设置有拱肋，桥面于拱肋两端处均设置有拱套，拱肋的端部插设于拱套的开口内，拱套内壁于拱肋周侧长度可调节设置有多个顶杆，拱套内填充有凝固连接物。针对现有技术存在连接处存在内应力的问题，本发明采用顶杆将拱肋以自然的状态固定于拱套内，再通过向拱套内填充凝固连接物，进一步增强拱肋与拱套的连接强度，且拱肋与桥面之间的连接处无内应力产生，连接稳定性强，结构强度高。

Description

一种钢拱桥结构及其施工工艺

技术领域

本发明涉及钢拱桥建筑领域，更具体地说，它涉及一种钢拱桥结构及其施工工艺。

背景技术

传统的建筑大多都是采用钢筋混凝土制造，然而我们知道钢筋混凝土建筑在建筑过程中整个工期较长，且其对环境的要求比较高，对于气候较为恶劣的地方，常年能够施工的时间很短，严重影响整个地域的发展，这就促生钢结构建筑的产生。

对于现有的钢拱桥结构，如专利公开号为CN108166374A的中国专利，其公开了一种安全稳定型斜靠式系杆拱型桥，包括：拱座、斜拱肋、拱脚和端横梁，拱脚设于两端横梁的下方，拱座设于拱脚和端横梁上，其两端固定于端横梁上，斜拱肋设于拱座上。

上述专利中，斜拱肋的端部固定于拱座上的方式为螺栓锁紧，而在实际施工过程中，由于加工尺寸误差、装配尺寸误差始终客观存在，斜拱肋的端部与拱座上的螺纹孔位难以实现对应特别整齐，此时往往会通过敲击、加热等调整方式，使斜拱肋端部螺纹锁紧孔与拱座上的螺纹孔对应整齐，继而便于通过高强度螺栓进行锁紧固定，但通过这种方式固定，在日后的使用过程中会存在内应力，不利于桥梁结构的稳定。

发明内容

针对现有技术存在连接处存在内应力的问题，本发明的目的是提供一种钢拱桥结构及其施工工艺，进一步提高拱肋端部连接处的稳定性和连接强度。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种钢拱桥结构，包括桥面，所述桥面两侧对称设置有拱肋，所述桥面于所述拱肋两端处均设置有拱套，所述拱肋的端部插设于所述拱套的开口内，所述拱套内壁于所述拱肋周侧长度可调节设置有多个顶杆，所述拱套内填充有凝固连接物。

通过采用上述技术方案，采用多个顶杆支撑固定拱肋的端部于拱套内，任何姿态误差的拱肋端部均可固定于拱套内，适应性强，有效避免由于尺寸误差的存在造成连接不便的问题；其二，拱肋端部以自然姿态延伸至拱套内，继而通过顶杆支撑固定，以及凝固连接物进一步加固连接，有效避免连接处存在内应力，大大改善拱肋连接强度和稳定性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述顶杆沿所述拱套外方向依次一体设置有螺纹段和拧动段，所述螺纹段螺纹连接在所述拱套上，所述拧动段设置于所述拱套外。

通过采用上述技术方案，转动拧动段带动螺纹段转动，从而改变顶杆延伸至拱套内的长度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述螺纹段于所述拱套外螺纹连接有锁紧螺母。

通过采用上述技术方案，旋动锁紧螺母抵紧拱套侧壁，进一步固定顶杆在拱套内的长度，避免长度发生变化。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述拱套内壁于所述拱肋的任一侧均至少设置有三个所述顶杆，且任一侧面上的多个所述顶杆不位于同一直线上。

通过采用上述技术方案，利用三点确定一个平面的原理固定拱肋的侧面位置。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述拱肋于多个所述顶杆间固定有焊钩。

通过采用上述技术方案，进一步增强拱肋预埋至凝固连接物内的稳定性和强度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：两个所述拱肋间水平固定有风撑，所述拱肋与所述桥面间沿所述桥面长度方向固定有多个用于支撑的吊杆。

通过采用上述技术方案，增设吊杆和风撑进一步增强拱肋固定在桥面上的稳定性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述风撑包括焊接固定于两所述拱肋间的外中空方管，所述外中空方管内穿设有内中空方管，所述内中空方管等间距固定于所述外中空方管内。

通过采用上述技术方案，在减轻风撑质量的同时确保风撑的结构强度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述外中空方管内壁固定有多个焊钉，所述焊钉远离所述外中空方管内壁的一端与所述内中空方管外壁接触。

通过采用上述技术方案，多个焊钉用于增加外中空方管与内中空方管间的连接部，提高风撑整体的结构强度。

一种钢拱桥结构的施工工艺，包括如下步骤：

S1，图纸深化；

S2，材料采购；

S3，工厂加工；

S4，预拼装；

S5，构件运输；

S6，临时支架基础施工；

S7，桥面系临时支架安装；

S8，梁拱结合段吊装；

S9，端横梁吊装；

S10，系梁、中横梁及小纵梁安装；

S11，拱肋临时支架安装；

S12，拱肋及风撑吊装，拆除拱肋临时支架；

S13，吊杆初张拉；

S14，拆除桥面系临时支架；

S15，预制桥面板安装；

S16，湿接缝施工；

S17，水平系杆安装并张拉；

S18，吊杆二次张拉；

S19，附属钢结构安装；

S20，钢结构竣工。

通过采用上述技术方案，钢拱桥的搭建采用工厂预拼装，在去现场实施吊装施工而成，大大加快施工速度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：步骤S11具体包括如下步骤：

S111，采用高强度螺栓于桥面两端分别固定安装拱套；

S112，将顶杆远离拧动段的一端打磨成球面；

S113，将顶杆从拱套外插入至拱套内，并利用螺纹段实现顶杆与拱套之间的螺纹连接；

S114，根据图纸设计预调节顶杆旋入拱套内的长度。

步骤S12具体包括如下步骤：

S121，采用分段吊装的方式吊装拱肋，并将拱肋的端部插入至拱套内；

S122，采用高强度螺栓连接多个拱肋段，形成拱肋；在相对设置的两拱肋间吊装风撑；

S123，调整并固定拱肋的姿态；

S124，拧动顶杆，使顶杆的球面段与拱肋侧壁接触；

S125，拆除拱肋临时支架，校核拱肋姿态位置；

S126，拧紧顶杆，使顶杆与拱肋侧壁抵紧；拧动锁紧螺母，使锁紧螺母与拱套侧壁抵紧；

S127，向拱套内注入混凝土；

S128，待混凝土凝固后，切断螺纹段凸出拱套的部分。

通过采用上述技术方案，拱肋临时支架拆除后，拱肋完全由其两端的拱套支撑，在自然稳定承重状态下，拱肋处于一种无内应力最为稳定的支撑状态，此时再次校核拱肋姿态位置，无误后拧紧顶杆，加固拱肋的端部连接，以这种方式将拱肋固定，拱肋的姿态和受力最为自然，固定后结构稳定性更强。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

(1)通过多个顶杆支撑固定拱肋的端部于拱套内，任何姿态误差的拱肋端部均可固定于拱套内，适应性强，有效避免由于尺寸误差的存在造成连接不便的问题；其二，拱肋端部以自然姿态延伸至拱套内，继而通过顶杆支撑固定，以及凝固连接物进一步加固连接，有效避免连接处存在内应力，大大改善拱肋连接强度和稳定性；

(2)进一步地，通过设置拧动段和螺纹段，便于改变顶杆延伸至拱套内的长度，同时辅助锁紧螺母，固定调整好后的顶杆，避免在填充凝固连接物的过程中，顶杆的位置发生改变；

(3)进一步地，拱肋临时支架拆除后，拱肋完全由其两端的拱套支撑，在自然稳定承重状态下，拱肋处于一种无内应力最为稳定的支撑状态，此时再次校核拱肋姿态位置，无误后拧紧顶杆，加固拱肋的端部连接，以这种方式将拱肋固定，拱肋的姿态和受力最为自然，固定后结构稳定性更强。

附图说明

图1是一种钢拱桥结构的整体结构示意图；

图2是拱套处的剖视图；

图3是图2中A部局部放大图；

图4是风撑的结构示意图；

图5是一种钢拱桥结构的施工工艺流程框图。

图中：1、桥面；2、拱肋；3、拱套；4、顶杆；5、凝固连接物；6、螺纹段；7、拧动段；8、锁紧螺母；9、焊钩；10、风撑；11、吊杆；12、外中空方管；13、内中空方管；14、焊钉；15、操作口；16、连通孔；17、隔板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本发明公开的一种钢拱桥结构，包括桥面1，桥面1两侧对称设置有两个拱肋2，拱肋2中部向桥面1长度方向中心线倾斜12度，两个拱肋2间水平通过高强度螺栓固定有风撑10，桥面1于拱肋2两端处均固定有拱套3，拱肋2的端部插设于拱套3的开口内；

参照图2和图3，拱套3内壁对应拱肋2的五个侧面均长度可调节连接有三个顶杆4，且同侧面内的三个顶杆4不位于同一条直线上，拱套3内填充有凝固连接物5，凝固连接物5为混凝土。采用三点确定一个平面的原理分别固定拱肋2端部的五个侧面，从而精确固定拱肋2的端部在空间中的位置；此外由于每一个顶杆4的长度可调节，拱肋2端部任一维度上的角度偏差都可通过调节两侧顶杆4长度的方式，调节拱肋2端部位置，从而弥补装配、制造或在其他因素下产生的尺寸误差。

顶杆4沿拱套3外方向依次一体设置有螺纹段6和拧动段7，螺纹段6螺纹连接在拱套3上，拧动段7设置于拱套3外，拧动段7的设置方式可以采用开设沉槽或者采用多边形凸台的方式，再或者采用两者相结合的方式。螺纹段6于拱套3外螺纹连接有锁紧螺母8，用于在确定顶杆4位置后，拧动锁紧螺母8，利用锁紧螺母8抵紧拱套3外壁，实现顶杆4的固定。拱肋2于多个顶杆4间焊接固定有焊钩9，通过设置焊钩9增强拱肋2预埋在凝固连接物5内的稳定性和强度。

参照图1和图4，风撑10包括焊接固定于两拱肋2间的外中空方管12，外中空方管12内穿设有内中空方管13，内中空方管13等间距固定于外中空方管12内，外中空方管12内壁焊接固定有多个焊钉14，焊钉14远离外中空方管12内壁的一端与内中空方管13外壁接触，其中采用方管固定连接，避免两拱肋2间的位置扭动，其次，采用内外两层中空方管结构，在确保结构强度的同时，有效减轻风撑10的质量。拱肋2与桥面1间沿桥面1长度方向固定有多个用于支撑的吊杆11，用于对拱肋2做进一步支撑，提高结构强度和稳定性。

参照图1和图2，拱套3内固定有隔板17，支撑拱肋2端部的顶杆4螺纹连接在隔板17上，拱套3一侧开设有便于拧动隔板17上的拧动段7的操作口15，隔板17中间开设有便于凝固连接物5充分填充拱套3的连通孔16。

一种钢拱桥结构的施工工艺，参照图5，包括如下步骤：

S1，图纸深化；

S2，材料采购；

S3，工厂加工；

S4，预拼装；

S5，构件运输，拱肋2分段自重和运输尺寸均较大，采用船运；

S6，临时支架基础施工；

S7，桥面1系临时支架安装；

S8，梁拱结合段吊装；

S9，端横梁吊装；

S10，系梁、中横梁及小纵梁安装。

S11，拱肋2临时支架安装；具体包括如下步骤：

S111，采用高强度螺栓于桥面1两端分别固定安装拱套3；

S112，将顶杆4远离拧动段7的一端打磨成球面，继而顶杆4端部与拱肋2侧壁的接触为电接触，便于更为精准地调节拱肋2的姿态；

S113，将顶杆4从拱套3外插入至拱套3内，并利用螺纹段6实现顶杆4与拱套3之间的螺纹连接；

S114，根据图纸设计预调节顶杆4旋入拱套3内的长度。

步骤S12，拱肋2及风撑10吊装；具体包括如下步骤：

S121，采用分段吊装的方式吊装拱肋2，并将拱肋2的端部插入至拱套3内；

S122，采用高强度螺栓连接多个拱肋2段，形成拱肋2；在相对设置的两拱肋2间吊装风撑10；

S123，调整并固定拱肋2的姿态；

S124，拧动顶杆4，使顶杆4的球面段与拱肋2侧壁接触；

S125，拆除拱肋2临时支架，留下拱肋2两侧安全防护架，避免拱肋2倾倒；校核拱肋2姿态位置，若位置发生变动，需要补充架设辅助调整姿态支架；

S126，拧紧顶杆4，使顶杆4与拱肋2侧壁抵紧；拧动锁紧螺母8，使锁紧螺母8与拱套3侧壁抵紧，进一步固定顶杆4伸入至拱套3内的长度；

S127，向拱套3内注入混凝土；

S128，待混凝土凝固后，拧动锁紧螺母8退至拧动部处，切断螺纹段6凸出拱套3的部分。

S13，吊杆11初张拉；

S14，拆除桥面1系临时支架；

S15，预制桥面1板安装；

S16，湿接缝施工；

S17，水平系杆安装并张拉；

S18，吊杆11二次张拉；

S19，附属钢结构安装；

S20，钢结构竣工。

综上所述：

本实施例使用时，通过多个顶杆4支撑固定拱肋2的端部于拱套3内，任何姿态误差的拱肋2端部均可固定于拱套3内，适应性强，有效避免由于尺寸误差的存在造成连接不便的问题；其二，拱肋2端部以自然姿态延伸至拱套3内，继而通过顶杆4支撑固定，以及凝固连接物5进一步加固连接，有效避免连接处存在内应力，大大改善拱肋2连接强度和稳定性；通过设置拧动段7和螺纹段6，便于改变顶杆4延伸至拱套3内的长度，同时辅助锁紧螺母8，固定调整好后的顶杆4，避免在填充凝固连接物5的过程中，顶杆4的位置发生改变；工艺中，拱肋2临时支架拆除后，拱肋2完全由其两端的拱套3支撑，在自然稳定承重状态下，拱肋2处于一种无内应力最为稳定的支撑状态，此时再次校核拱肋2姿态位置，无误后拧紧顶杆4，加固拱肋2的端部连接，以这种方式将拱肋2固定，拱肋2的姿态和受力最为自然，固定后结构稳定性更强。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢拱桥结构，包括桥面(1)，其特征在于，所述桥面(1)两侧对称设置有拱肋(2)，所述桥面(1)于所述拱肋(2)两端处均设置有拱套(3)，所述拱肋(2)的端部插设于所述拱套(3)的开口内，所述拱套(3)内壁于所述拱肋(2)周侧长度可调节设置有多个顶杆(4)，所述拱套(3)内填充有凝固连接物(5)。

2.根据权利要求1所述的一种钢拱桥结构，其特征在于，所述顶杆(4)沿所述拱套(3)外方向依次一体设置有螺纹段(6)和拧动段(7)，所述螺纹段(6)螺纹连接在所述拱套(3)上，所述拧动段(7)设置于所述拱套(3)外。

3.根据权利要求2所述的一种钢拱桥结构，其特征在于，所述螺纹段(6)于所述拱套(3)外螺纹连接有锁紧螺母(8)。

4.根据权利要求2所述的一种钢拱桥结构，其特征在于，所述拱套(3)内壁于所述拱肋(2)的任一侧均至少设置有三个所述顶杆(4)，且任一侧面上的多个所述顶杆(4)不位于同一直线上。

5.根据权利要求4所述的一种钢拱桥结构，其特征在于，所述拱肋(2)于多个所述顶杆(4)间固定有焊钩(9)。

6.根据权利要求1所述的一种钢拱桥结构，其特征在于，两个所述拱肋(2)间水平固定有风撑(10)，所述拱肋(2)与所述桥面(1)间沿所述桥面(1)长度方向固定有多个用于支撑的吊杆(11)。

7.根据权利要求6所述的一种钢拱桥结构，其特征在于，所述风撑(10)包括焊接固定于两所述拱肋(2)间的外中空方管(12)，所述外中空方管(12)内穿设有内中空方管(13)，所述内中空方管(13)等间距固定于所述外中空方管(12)内。

8.根据权利要求7所述的一种钢拱桥结构，其特征在于，所述外中空方管(12)内壁固定有多个焊钉(14)，所述焊钉(14)远离所述外中空方管(12)内壁的一端与所述内中空方管(13)外壁接触。

9.权利要求1-8中任一项所述的一种钢拱桥结构的施工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1，图纸深化；

S2，材料采购；

S3，工厂加工；

S4，预拼装；

S5，构件运输；

S6，临时支架基础施工；

S7，桥面(1)系临时支架安装；

S8，梁拱结合段吊装；

S9，端横梁吊装；

S10，系梁、中横梁及小纵梁安装；

S11，拱肋(2)临时支架安装；

S12，拱肋(2)及风撑(10)吊装，拆除拱肋(2)临时支架；

S13，吊杆(11)初张拉；

S14，拆除桥面(1)系临时支架；

S15，预制桥面(1)板安装；

S16，湿接缝施工；

S17，水平系杆安装并张拉；

S18，吊杆(11)二次张拉；

S19，附属钢结构安装；

S20，钢结构竣工。

10.根据权利要求9所述的一种钢拱桥结构的施工工艺，其特征在于，步骤S11具体包括如下步骤：

S111，采用高强度螺栓于桥面(1)两端分别固定安装拱套(3)；

S112，将顶杆(4)远离拧动段(7)的一端打磨成球面；

S113，将顶杆(4)从拱套(3)外插入至拱套(3)内，并利用螺纹段(6)实现顶杆(4)与拱套(3)之间的螺纹连接；

S114，根据图纸设计预调节顶杆(4)旋入拱套(3)内的长度；

步骤S12具体包括如下步骤：

S121，采用分段吊装的方式吊装拱肋(2)，并将拱肋(2)的端部插入至拱套(3)内；

S122，采用高强度螺栓连接多个拱肋(2)段，形成拱肋(2)；在相对设置的两拱肋(2)间吊装风撑(10)；

S123，调整并固定拱肋(2)的姿态；

S124，拧动顶杆(4)，使顶杆(4)的球面段与拱肋(2)侧壁接触；

S125，拆除拱肋(2)临时支架，校核拱肋(2)姿态位置；

S126，拧紧顶杆(4)，使顶杆(4)与拱肋(2)侧壁抵紧；拧动锁紧螺母(8)，使锁紧螺母(8)与拱套(3)侧壁抵紧；

S127，向拱套(3)内注入混凝土；

S128，待混凝土凝固后，切断螺纹段(6)凸出拱套(3)的部分。

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