CN111364368A - 一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置及方法，属于桥梁施工技术领域，包括：拱脚临时铰接单元，其设置在拱脚预埋段和第一节钢管拱肋节段之间，第一节钢管拱肋节段通过拱脚临时铰接单元与拱脚预埋段铰接连接；拱脚临时固接单元，其连接在拱脚预埋段和第一节钢管拱肋节段之间，第一节钢管拱肋节段通过拱脚临时固接单元与拱脚预埋段固定连接；拱脚应力监测单元，其拱脚应力监测单元用于监测第一节钢管拱肋节段的应力状态。本申请的拱脚约束装置通过拱脚临时铰接单元、拱脚临时固接单元对拱脚预埋段和第一节钢管拱肋节段进行约束。此约束方式既能保证拱肋结构安全稳定、又便于拱肋线形调整、且可避免拱脚区域产生不利弯矩。

Description

一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置及方法

技术领域

本申请涉及桥梁施工技术领域，特别涉及一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置及方法。

背景技术

钢管混凝土拱桥是一种常见的桥型，钢管拱肋的施工目前主要的方法有支架法、转体法和缆索吊装斜拉扣挂法，其中支架法和转体法要求施工有足够合适的场地，对于跨越深谷的U型或V型地形较难适应，斜拉扣挂悬臂拼装法可以适应所有的工程场地情况，一般较常使用。

钢管拱肋采用斜拉扣挂悬拼法施工时，常用的拱脚约束方式有临时铰接和固结两种方式：

拱脚临时铰接方式，即在拱肋吊装阶段拱脚采用临时铰接的约束方式，待拱肋节段吊装合龙、调整拱肋线形至目标状态，再浇筑拱脚预留槽混凝土将临时铰接约束转换为固接的约束方式，完成拱肋体系转换。此方式有利于拱肋线形调整和结构受力，但整个吊装过程结构是机动体系、稳定性极差，在台风天气可能因抗风稳定性差导致安全事故。

拱脚固接约束方式，即在拱肋吊装开始时拱脚就采用直接固接的约束方式，拱肋线形只能通过扣锚索索力进行调整。此约束方式拱肋结构稳定性高，但不便于拱肋线形调整，拱脚区域可能产生不利弯矩。

在钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工过程中，拱脚采用临时铰接和拱脚固接约束方式各有利弊。采用何种约束方式既能保证拱肋结构安全稳定、又便于拱肋线形调整、且拱脚区域可能产生不利弯矩，是钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工过程中的难题，函待解决。

发明内容

本申请实施例提供一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置及方法，以解决现有技术中钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工时，拱脚采用临时铰接约束时结构存在稳定性不足，而采用固接约束时不便于拱肋线形调整、且拱脚区域存在不利弯矩的不足。

本申请第一方面，提供了一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置，包括：

拱脚临时铰接单元，所述拱脚临时铰接单元设置在拱脚预埋段和第一节钢管拱肋节段之间，所述第一节钢管拱肋节段通过所述拱脚临时铰接单元与所述拱脚预埋段铰接连接；

拱脚临时固接单元，所述拱脚临时固接单元连接在拱脚预埋段和第一节钢管拱肋节段之间，所述第一节钢管拱肋节段通过所述拱脚临时固接单元与所述拱脚预埋段固定连接；

拱脚应力监测单元，所述拱脚应力监测单元用于监测第一节钢管拱肋节段的应力状态。

在一些实施例中，所述拱脚临时铰接单元包括铰接座和铰接体，所述铰接座和拱脚预埋段均浇筑在混凝土拱座内且与混凝土拱座形成一体，所述铰接体与第一节钢管拱肋节段固定连接，所述铰接座和铰接体转动连接。

在一些实施例中，所述铰接座的底部连接有预埋钢筋，所述预埋钢筋浇筑在混凝土拱座内且与混凝土拱座形成一体，所述预埋钢筋与混凝土拱座内的构造钢筋焊接连接，所述铰接座的顶部设有弧形槽，所述弧形槽用于和所述铰接体转动连接，所述弧形槽的两端设有限位板，所述限位板上开设有将铰接体限位在弧形槽内的定位槽，所述限位板与铰接座焊接连接，所述铰接座内填充有微膨胀混凝土。

在一些实施例中，所述铰接体包括铰接筒和斜杆，所述铰接筒用于和所述铰接座转动连接，所述斜杆设有多根，多根斜杆两两一对对称设置在所述铰接筒的两侧，所述斜杆的一端与铰接筒焊接连接，所述斜杆的另一端与第一节钢管拱肋节段焊接连接，沿所述铰接筒的轴线方向对称设置的两根斜杆之间焊接有三角加劲板。

在一些实施例中，所述铰接筒和斜杆均为圆柱形管体结构，所述铰接筒和斜杆内均填充有微膨胀混凝土，所述三角加劲板包括三角形钢板和加劲肋，所述三角形钢板为等腰直角形钢板，所述加劲肋设有多个，多个加劲肋垂直焊接在三角形钢板的两侧。

在一些实施例中，所述拱脚预埋段的底部焊接有法兰盘，所述法兰盘浇筑在混凝土拱座内且与混凝土拱座形成一体，所述法兰盘与混凝土拱座内的构造钢筋焊接连接。

在一些实施例中，所述拱脚临时固接单元包括第一锚座、第二锚座和精轧螺纹钢，所述第一锚座与所述拱脚预埋段焊接连接，所述第二锚座与所述第一节钢管拱肋节段焊接连接且与所述第一锚座对应设置，所述第一锚座和第二锚座通过所述精轧螺纹钢固定连接；

所述精轧螺纹钢的两端均螺纹连接有第一螺母和第二螺母，位于所述精轧螺纹钢的一端的第一螺母和第二螺母位于第一锚座的两侧，位于所述精轧螺纹钢的另一端的第一螺母和第二螺母位于第二锚座的两侧。

在一些实施例中，所述拱脚应力监测单元包括应力测试元件和应力自动采集仪，所述应力测试元件通过连接线与应力自动采集仪连接，所述应力测试元件安装在与拱脚预埋段连接的第一节钢管拱肋节段的一侧，所述应力自动采集仪通过所述应力测试元件实时采集第一节钢管拱肋节段的应力状态。

在一些实施例中，所述应力测试元件为振弦式应变计，所述应力自动采集仪内设有自动采集模块和数据存储器，所述应力自动采集仪设有无线收发模块，所述应力自动采集仪通过所述无线收发模块可进行远程操作和监测。

本申请第二方面，提供了一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置的方法，所述方法包括以下步骤：

绑扎混凝土拱座的构造钢筋，精确定位拱脚预埋段，将拱脚预埋段底部的法兰盘与构造钢筋焊接连接，精确定位拱脚临时铰接单元的铰接座，将铰接座底部的预埋钢筋与构造钢筋焊接连接；

浇筑混凝土拱座，在混凝土拱座上预留后浇预留槽，在铰接座内填充微膨胀混凝土；

焊接拱脚临时铰接单元的铰接体，将铰接体的铰接筒、斜杆及三角加劲板焊接在第一节钢管拱肋节段上，并在铰接筒和斜杆内填充微膨胀混凝土；

安装拱脚应力监测单元，将拱脚应力监测单元的应力测试元件安装在第一节钢管拱肋节段上，应力测试元件通过连接线与应力自动采集仪连接；

焊接拱脚临时固接单元，将拱脚临时固接单元的第一锚座与拱脚预埋段焊接连接，将拱脚临时固接单元的第二锚座与第一节钢管拱肋节段焊接连接且与第一锚座对应设置；

吊装第一节钢管拱肋节段，将铰接筒放入与铰接座的弧形槽内与铰接座转动连接，调整斜拉扣挂系统的扣锚索索力将第一节钢管拱肋节段精确匹配到位，将限位板焊接在铰接座上，限位板将铰接筒限位在弧形槽内自由转动；

吊装第二节钢管拱肋节段，调整斜拉扣挂系统的扣锚索索力将第二节钢管拱肋节段精确匹配到位，将第二节钢管拱肋节段与第一节钢管拱肋节段焊接连接，并依次拼接至第N节钢管拱肋节段；

根据拟定施工方案和理论计算结果，在吊装第N节钢管拱肋节段时，将精轧螺纹钢穿入第一锚座和第二锚座的孔内，并拧紧精轧螺纹钢两端的第一螺母和第二螺母，约束拱脚预埋段和第一节钢管拱肋节段；

吊装剩余待安装钢管拱肋节段，调整斜拉扣挂系统的扣锚索索力将剩余待安装钢管拱肋节段精确匹配到位、并与已安装钢管拱肋节段焊接连接；

在钢管拱肋节段吊装过程中，拱脚应力监测单元实时监测第一节钢管拱肋节段的应力状态和拱肋线形，若应力或拱肋线形不在目标范围时，放松精轧螺纹钢两端的第一螺母和第二螺母进行调整，调整完毕后拧紧精轧螺纹钢两端的第一螺母和第二螺母，直至钢管拱肋架设至目标悬臂状态；

调整斜拉扣挂系统的扣锚索索力将合龙口调整至目标状态等待合龙，吊装合龙段将合龙段与钢管拱肋两侧合龙口进行精确匹配后焊接成整体；

焊接拱脚预埋段和第一节钢管拱肋节段之间的欠补段，放松精轧螺纹钢两端的第一螺母和第二螺母，拆除精轧螺纹钢、第一锚座和第二锚座；

浇筑混凝土拱座上预留的后浇预留槽，将拱脚预埋段和第一节钢管拱肋节段间的铰接约束转变为永久性钢约束，钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工完成。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置及方法，由于拱脚约束装置有拱脚临时铰接单元和拱脚临时固接单元；拱脚临时铰接单元设置在拱脚预埋段和第一节钢管拱肋节段之间，第一节钢管拱肋节段通过所述拱脚临时铰接单元与所述拱脚预埋段铰接连接；拱脚临时固接单元连接在拱脚预埋段和第一节钢管拱肋节段之间，第一节钢管拱肋节段通过所述拱脚临时固接单元与所述拱脚预埋段固定连接。在钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工过程中通过拱脚临时铰接单元、拱脚临时固接单元对拱脚预埋段和第一节钢管拱肋节段进行约束。本拱脚约束装置并通过拱脚应力监测单元实时监测第一节钢管拱肋节段的应力状态。

因此，本拱脚约束装置能够根据拱脚实测应力状态和拱肋实测线形、以及理论计算结果，对拱脚约束方式进行临时固接和放松，然后通过斜拉扣挂系统的扣锚索索力对拱肋线形进行调整。此约束方式既能保证拱肋结构安全稳定、又便于拱肋线形调整、且可避免拱脚区域产生不利弯矩。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的拱脚约束装置的结构示意图；

图2为图1中沿C-C方向的剖视图；

图3为图1中沿B-B方向的剖视图；

图4为图1中沿A-A方向的剖视图；

图5为本申请实施例提供的铰接座、拱脚预埋段和混凝土拱座的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的铰接体、拱脚预埋段、第一节钢管拱肋节段和混凝土拱座的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的三角加劲板的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的第一锚座的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的拱脚临时固接单元、拱脚预埋段、第一节钢管拱肋节段的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的脚应力监测单元、拱脚预埋段、第一节钢管拱肋节段的结构示意图。

附图标记：1-混凝土拱座，2-法兰盘，3-拱脚预埋段，4-预埋钢筋，5-铰接座，6-铰接筒，7-三角加劲板，8-斜杆，9-竖杆，10-第一节钢管拱肋节段，11-拱脚临时固接单元，12-应力测试元件，13-应力自动采集仪，14-连接线，51-弧形槽，52-限位板，71-三角形钢板，72-加劲肋，111-第一锚座，112-第二锚座，113-精轧螺纹钢，114-第一螺母，115-第二螺母。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置，其能解决现有技术中钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工时，拱脚采用临时铰接约束时结构存在稳定性不足，而采用固接约束时不便于拱肋线形调整、且拱脚区域存在不利弯矩的问题。

参见图1所示，本申请实施例第一方面提供了一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置，包括：

拱脚临时铰接单元，该拱脚临时铰接单元设置在拱脚预埋段3和第一节钢管拱肋节段10之间，第一节钢管拱肋节段10通过拱脚临时铰接单元与拱脚预埋段3铰接连接。拱脚临时铰接单元在钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工过程中将拱脚预埋段3与第一节钢管拱肋节段10整体临时铰接约束，第一节钢管拱肋节段10以拱脚临时铰接单元为轴心在拱脚预埋段3上做转体运动。

拱脚临时固接单元11，该拱脚临时固接单元11连接在拱脚预埋段3和第一节钢管拱肋节段10之间，第一节钢管拱肋节段10通过拱脚临时固接单元11与拱脚预埋段3固定连接。拱脚临时固接单元11在钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工过程中将拱脚预埋段3与第一节钢管拱肋节段10整体临时固接约束，第一节钢管拱肋节段10以拱脚临时固接单元11为连接系固定连接在拱脚预埋段3上。在拱肋线形达到目标状态时，利用拱脚临时固接单元11进行锁定和放松来对拱脚预埋段3与第一节钢管拱肋节段10进行约束，并通过斜拉扣挂系统的扣锚索索力对拱肋线形进行调整，以达到钢管拱肋线形满足设计要求、拱肋结构安全稳定。

拱脚应力监测单元，拱脚应力监测单元用于监测第一节钢管拱肋节段10位于拱脚区域的应力状态。

工作原理

本申请实施例提供了一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置，由于本拱脚约束装置有拱脚临时铰接单元和拱脚临时固接单元11；拱脚临时铰接单元设置在拱脚预埋段3和第一节钢管拱肋节段10之间，第一节钢管拱肋节段10通过拱脚临时铰接单元与拱脚预埋段3铰接连接；拱脚临时固接单元11连接在拱脚预埋段3和第一节钢管拱肋节段10之间，第一节钢管拱肋节段10通过拱脚临时固接单元11与拱脚预埋段3固定连接。

在钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工过程中通过拱脚临时铰接单元、拱脚临时固接单元11对拱脚预埋段3和第一节钢管拱肋节段10进行约束。本拱脚约束装置并通过拱脚应力监测单元实时监测第一节钢管拱肋节段10拱脚区域的应力状态。因此本拱脚约束装置能够根据拱脚实测应力状态和拱肋实测线形、以及理论计算结果，对拱脚约束方式进行临时固接和放松，然后通过斜拉扣挂系统的扣锚索索力对拱肋线形进行调整。此约束方式既能保证拱肋结构安全稳定、又便于拱肋线形调整、且可避免拱脚区域产生不利弯矩。

在一些可选实施例中，参见图1所示，本申请实施例提供了一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置，该拱脚约束装置的拱脚临时铰接单元包括铰接座5和铰接体，铰接座5和拱脚预埋段3均浇筑在混凝土拱座1内且与混凝土拱座1形成一体，铰接体与第一节钢管拱肋节段10固定连接，铰接座5和铰接体转动连接。

具体地，参见图5所示，铰接座5的底部连接有预埋钢筋4，预埋钢筋4浇筑在混凝土拱座1内且与混凝土拱座1形成一体，预埋钢筋4与混凝土拱座1内的构造钢筋焊接连接，铰接座5通过预埋钢筋4与混凝土拱座1内的构造钢筋焊接连接，在混凝土拱座1浇筑混凝土后铰接座5与混凝土拱座1形成整体。

铰接座5的顶部设有弧形槽51，弧形槽51为半圆形钢管制作而成，该弧形槽51用于和铰接体的铰接筒6转动连接。在弧形槽51的两端设有限位板52，该限位板52上开设有将铰接体的铰接筒6限位在弧形槽51内的定位槽，该定位槽为半圆形结构，定位槽的内径与铰接筒6的外径相适配，限位板52与铰接座5焊接连接，限位板52用于防止铰接筒6从弧形槽51内脱出。铰接座5内填充有微膨胀混凝土，微膨胀混凝土用于增加铰接座5的抗压能力。

参见图4和图6所示，铰接体包括铰接筒6和斜杆8，铰接筒6为圆柱形钢管结构，铰接筒6用于和铰接座5的弧形槽51转动连接，铰接筒6的外径与弧形槽51的内径相匹配。斜杆8设有多根，多根斜杆8两两一对对称设置在铰接筒6的两侧，斜杆8的一端与铰接筒6焊接连接，斜杆8的另一端与第一节钢管拱肋节段10焊接连接成一体，沿铰接筒6的轴线方向对称设置的两根斜杆8之间焊接有三角加劲板7，三角加劲板7用于增强沿铰接筒6的轴线方向对称设置的两根斜杆8的结构强度。在第一节钢管拱肋节段10精确匹配到位后，铰接体的铰接筒6放入铰接座5的弧形槽51内，然后将限位板52焊接在铰接座5上，即形成完整的拱脚临时铰接单元。

在一些可选实施例中，参见图6所示，本申请实施例提供了一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置，该拱脚约束装置的铰接筒6和斜杆8均为圆柱形管体结构，铰接筒6和斜杆8内均填充有微膨胀混凝土。铰接筒6内的微膨胀混凝土用于增强铰接筒6的抗压能力，斜杆8内的微膨胀混凝土用于增强斜杆8的抗压能力。

参见图7所示，三角加劲板7包括三角形钢板71和加劲肋72，三角形钢板71为等腰直角形钢板，加劲肋72设有多个，多个加劲肋72垂直焊接在三角形钢板71的两侧，加劲肋72用于增强三角形钢板71的抗压能力。

参见图1至图3所示，第一节钢管拱肋节段10包括呈矩阵排列的四根第一弦杆，四根第一弦杆相互平行且间隔设置，相邻的两根第一弦杆之间通过竖杆9焊接连接。拱脚预埋段3包括四根呈矩阵排列的第二弦杆，四根第二弦杆相互平行且间隔设置，第一弦杆和第二弦杆均为圆柱形钢管结构，四根第一弦杆与四根第二弦杆一一对应设置。在拱脚预埋段3的底部焊接有法兰盘2，法兰盘2浇筑在混凝土拱座1内且与混凝土拱座1形成一体，法兰盘2与混凝土拱座1内的构造钢筋焊接连接，法兰盘2为拱脚预埋段3提供定位，并减轻混凝土拱座1的局部压力，提高混凝土拱座1的抗压能力。

在一些可选实施例中，参见图1、图2、图8和图9所示，本申请实施例提供了一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置，该拱脚约束装置的拱脚临时固接单元11包括第一锚座111、第二锚座112和精轧螺纹钢113。第一锚座111设有多个，多个第一锚座111与拱脚预埋段3的第二弦杆焊接连接，第二锚座112设有多个，多个第二锚座112与第一节钢管拱肋节段10的第一弦杆焊接连接且与第一锚座111对应设置，第一锚座111和第二锚座112通过精轧螺纹钢113固定连接，第一锚座111和第二锚座112的结构相同。

在精轧螺纹钢113的两端均螺纹连接有第一螺母114和第二螺母115，位于精轧螺纹钢113的一端的第一螺母114和第二螺母115位于第一锚座111的两侧，位于精轧螺纹钢113的另一端的第一螺母114和第二螺母115位于第二锚座112的两侧。待第一节钢管拱肋节段10与拱脚预埋段3精确匹配到位后，将精轧螺纹钢113穿入第一锚座111和第二锚座112的孔内，拧紧第一螺母114和第二螺母115，第一螺母114用于缩短第一节钢管拱肋节段10与拱脚预埋段3之间的间距，第二螺母115用于增加第一节钢管拱肋节段10与拱脚预埋段3之间的间距。通过拧紧第一螺母114和第二螺母115形成拱脚临时固接单元。

在一些可选实施例中，参见图1、图3和图10所示，本申请实施例提供了一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置，该拱脚约束装置的拱脚应力监测单元包括应力测试元件12和应力自动采集仪13，应力测试元件12通过连接线14与应力自动采集仪13连接，应力测试元件12安装在与拱脚预埋段3连接的第一节钢管拱肋节段10的第一弦杆上，应力测试元件12位于第一弦杆上且靠近拱脚预埋段3的一侧。应力自动采集仪13通过应力测试元件12实时采集第一节钢管拱肋节段10的应力状态。应力测试元件12优选但不限于为振弦式应变计，应力自动采集仪13内设有自动采集模块和数据存储器，应力自动采集仪13设有无线收发模块，应力自动采集仪13通过无线收发模块可进行远程操作和监测。

参见图1至图10所示，本申请实施例第二方面提供了一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、绑扎混凝土拱座1的构造钢筋，精确定位拱脚预埋段3，将拱脚预埋段3底部的法兰盘2与构造钢筋焊接连接；精确定位拱脚临时铰接单元的铰接座5，将铰接座5底部的预埋钢筋4与构造钢筋焊接连接。

步骤2、浇筑混凝土拱座1，将拱脚预埋段3、预埋钢筋4、拱脚临时铰接单元的铰接座5埋入混凝土拱座1内形成整体，在混凝土拱座1上预留后浇预留槽，在铰接座5内填充微膨胀混凝土，增强铰接座5的抗压能力。

步骤3、焊接拱脚临时铰接单元的铰接体，在施工现场或钢结构预制厂内将铰接体的铰接筒6、斜杆8及三角加劲板7焊接在第一节钢管拱肋节段10的拱脚处，并在铰接筒6和斜杆8内填充微膨胀混凝土，增强铰接筒6和斜杆8的抗压能力。

步骤4、安装拱脚应力监测单元，将拱脚应力监测单元的应力测试元件12安装在第一节钢管拱肋节段10上，应力测试元件12通过连接线14与应力自动采集仪13连接。

步骤5、焊接拱脚临时固接单元11，将拱脚临时固接单元11的第一锚座111与拱脚预埋段3焊接连接，将拱脚临时固接单元的第二锚座112与第一节钢管拱肋节段10焊接连接且与第一锚座111对应设置。

步骤6、采用临空缆索吊机吊装第一节钢管拱肋节段10，将铰接筒6放入与铰接座5的弧形槽51内与铰接座5转动连接，调整斜拉扣挂系统的扣锚索索力将第一节钢管拱肋节段10精确匹配到位，将限位板52焊接在铰接座5上，限位板52将铰接筒6限位在弧形槽51内自由转动，组成拱脚临时铰接单元。

步骤7、采用临空缆索吊机吊装第二节钢管拱肋节段，调整斜拉扣挂系统的扣锚索索力将第二节钢管拱肋节段精确匹配到位，将第二节钢管拱肋节段与第一节钢管拱肋节段10焊接连接，并依次循环拼接至第N节钢管拱肋节段。

步骤8、根据拟定施工方案和理论计算结果，在吊装第N节钢管拱肋节段时，将精轧螺纹钢113穿入第一锚座111和第二锚座112的孔内，并拧紧精轧螺纹钢113两端的第一螺母114和第二螺母115，组成拱脚临时固接单元11约束拱脚预埋段3和第一节钢管拱肋节段10。

步骤9、采用临空缆索吊机继续吊装剩余待安装钢管拱肋节段，调整斜拉扣挂系统的扣锚索索力将剩余待安装钢管拱肋节段精确匹配到位、并与已安装钢管拱肋节段焊接连接。

步骤10、在钢管拱肋节段吊装过程中，拱脚应力监测单元实时监测第一节钢管拱肋节段10的应力状态和拱肋线形，若应力水平较高或拱肋实测线形与理论线形偏差过大时，可放松精轧螺纹钢113两端的第一螺母114和第二螺母115进行调整，调整完毕后拧紧精轧螺纹钢113两端的第一螺母114和第二螺母115，直至将钢管拱肋架设至目标悬臂状态。

步骤11、调整斜拉扣挂系统的扣锚索索力将合龙口调整至目标状态等待合龙，采用临空缆索吊机吊装合龙段并将合龙段与钢管拱肋两侧合龙口进行精确匹配后焊接成整体。

步骤12、焊接拱脚预埋段3和第一节钢管拱肋节段10之间的欠补段，放松精轧螺纹钢113两端的第一螺母114和第二螺母115，拆除精轧螺纹钢113、第一锚座111和第二锚座112。

步骤13、浇筑混凝土拱座1上预留的后浇预留槽，将拱脚预埋段3和第一节钢管拱肋节段10间的铰接约束转变为永久性钢约束，钢管拱肋完成体系转换，由有铰拱体系转换成无铰拱体系，钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工完成。

本申请已经成功运用在了浙江省文成至泰顺(浙闽界)公路第三标段南浦溪特大桥，该南浦溪特大桥主桥为主跨258米上承式钢管混凝土拱桥。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置，其特征在于，包括：

拱脚临时铰接单元，所述拱脚临时铰接单元设置在拱脚预埋段(3)和第一节钢管拱肋节段(10)之间，所述第一节钢管拱肋节段(10)通过所述拱脚临时铰接单元与所述拱脚预埋段(3)铰接连接；

拱脚临时固接单元(11)，所述拱脚临时固接单元(11)连接在拱脚预埋段(3)和第一节钢管拱肋节段(10)之间，所述第一节钢管拱肋节段(10)通过所述拱脚临时固接单元与所述拱脚预埋段(3)固定连接；

拱脚应力监测单元，所述拱脚应力监测单元用于监测第一节钢管拱肋节段(10)的应力状态。

2.如权利要求1所述的一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置，其特征在于：

所述拱脚临时铰接单元包括铰接座(5)和铰接体，所述铰接座(5)和拱脚预埋段(3)均浇筑在混凝土拱座(1)内且与混凝土拱座(1)形成一体，所述铰接体与第一节钢管拱肋节段(10)固定连接，所述铰接座(5)和铰接体转动连接。

3.如权利要求2所述的一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置，其特征在于：

所述铰接座(5)的底部连接有预埋钢筋(4)，所述预埋钢筋(4)浇筑在混凝土拱座(1)内且与混凝土拱座(1)形成一体，所述预埋钢筋(4)与混凝土拱座(1)内的构造钢筋焊接连接，所述铰接座(5)的顶部设有弧形槽(51)，所述弧形槽(51)用于和所述铰接体转动连接，所述弧形槽(51)的两端设有限位板(52)，所述限位板(52)上开设有将铰接体限位在弧形槽(51)内的定位槽，所述限位板(52)与铰接座(5)焊接连接，所述铰接座(5)内填充有微膨胀混凝土。

4.如权利要求2所述的一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置，其特征在于：

所述铰接体包括铰接筒(6)和斜杆(8)，所述铰接筒(6)用于和所述铰接座(5)转动连接，所述斜杆(8)设有多根，多根斜杆(8)两两一对对称设置在所述铰接筒(6)的两侧，所述斜杆(8)的一端与铰接筒(6)焊接连接，所述斜杆(8)的另一端与第一节钢管拱肋节段(10)焊接连接，沿所述铰接筒(6)的轴线方向对称设置的两根斜杆(8)之间焊接有三角加劲板(7)。

5.如权利要求4所述的一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置，其特征在于：

所述铰接筒(6)和斜杆(8)均为圆柱形管体结构，所述铰接筒(6)和斜杆(8)内均填充有微膨胀混凝土，所述三角加劲板(7)包括三角形钢板(71)和加劲肋(72)，所述三角形钢板(71)为等腰直角形钢板，所述加劲肋(72)设有多个，多个加劲肋(72)垂直焊接在三角形钢板(71)的两侧。

6.如权利要求2所述的一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置，其特征在于：

所述拱脚预埋段(3)的底部焊接有法兰盘(2)，所述法兰盘(2)浇筑在混凝土拱座(1)内且与混凝土拱座(1)形成一体，所述法兰盘(2)与混凝土拱座(1)内的构造钢筋焊接连接。

7.如权利要求1所述的一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置，其特征在于：

所述拱脚临时固接单元(11)包括第一锚座(111)、第二锚座(112)和精轧螺纹钢(113)，所述第一锚座(111)与所述拱脚预埋段(3)焊接连接，所述第二锚座(112)与所述第一节钢管拱肋节段(10)焊接连接且与所述第一锚座(111)对应设置，所述第一锚座(111)和第二锚座(112)通过所述精轧螺纹钢(113)固定连接；

所述精轧螺纹钢(113)的两端均螺纹连接有第一螺母(114)和第二螺母(115)，位于所述精轧螺纹钢(113)一端的第一螺母(114)和第二螺母(115)位于第一锚座(111)的两侧，位于所述精轧螺纹钢(113)的另一端的第一螺母(114)和第二螺母(115)位于第二锚座(112)的两侧。

8.如权利要求1所述的一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置，其特征在于：

所述拱脚应力监测单元包括应力测试元件(12)和应力自动采集仪(13)，所述应力测试元件(12)通过连接线(14)与应力自动采集仪(13)连接，所述应力测试元件(12)安装在与拱脚预埋段(3)连接的第一节钢管拱肋节段(10)的一侧，所述应力自动采集仪(13)通过所述应力测试元件(12)实时采集第一节钢管拱肋节段(10)的应力状态。

9.如权利要求8所述的一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置，其特征在于：

所述应力测试元件(12)为振弦式应变计，所述应力自动采集仪(13)内设有自动采集模块和数据存储器，所述应力自动采集仪(13)设有无线收发模块，所述应力自动采集仪(13)通过所述无线收发模块进行远程操作和监测。

10.如权利要求1至9任一项所述的一种钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工的拱脚约束装置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

绑扎混凝土拱座(1)的构造钢筋，精确定位拱脚预埋段(3)，将拱脚预埋段(3)底部的法兰盘(2)与构造钢筋焊接连接，精确定位拱脚临时铰接单元的铰接座(5)，将铰接座(5)底部的预埋钢筋(4)与构造钢筋焊接连接；

浇筑混凝土拱座(1)，在混凝土拱座(1)上预留后浇预留槽，在铰接座(5)内填充微膨胀混凝土；

焊接拱脚临时铰接单元的铰接体，将铰接体的铰接筒(6)、斜杆(8)及三角加劲板(7)焊接在第一节钢管拱肋节段(10)上，并在铰接筒(6)和斜杆(8)内填充微膨胀混凝土；

安装拱脚应力监测单元，将拱脚应力监测单元的应力测试元件(12)安装在第一节钢管拱肋节段(10)上，应力测试元件(12)通过连接线(14)与应力自动采集仪(13)连接；

焊接拱脚临时固接单元(11)，将拱脚临时固接单元(11)的第一锚座(111)与拱脚预埋段(3)焊接连接，将拱脚临时固接单元(11)的第二锚座(112)与第一节钢管拱肋节段(10)焊接连接且与第一锚座(111)对应设置；

吊装第一节钢管拱肋节段(10)，将铰接筒(6)放入与铰接座(5)的弧形槽(51)内与铰接座(5)转动连接，调整斜拉扣挂系统的扣锚索索力将第一节钢管拱肋节段(10)精确匹配到位，将限位板(52)焊接在铰接座(5)上，限位板(52)将铰接筒(6)限位在弧形槽(51)内自由转动；

吊装第二节钢管拱肋节段，调整斜拉扣挂系统的扣锚索索力将第二节钢管拱肋节段精确匹配到位，将第二节钢管拱肋节段与第一节钢管拱肋节段(10)焊接连接，并依次拼接至第N节钢管拱肋节段；

根据拟定施工方案和理论计算结果，在吊装第N节钢管拱肋节段时，将精轧螺纹钢(113)穿入第一锚座(111)和第二锚座(112)的孔内，拧紧精轧螺纹钢(113)两端的第一螺母(114)和第二螺母(115)，约束拱脚预埋段(3)和第一节钢管拱肋节段(10)；

吊装剩余待安装钢管拱肋节段，调整斜拉扣挂系统的扣锚索索力将剩余待安装钢管拱肋节段精确匹配到位、并与已安装钢管拱肋节段焊接连接；

在钢管拱肋节段吊装过程中，拱脚应力监测单元实时监测第一节钢管拱肋节段(10)的应力状态和拱肋线形，若应力或拱肋线形不在目标范围时，放松精轧螺纹钢(113)两端的第一螺母(114)和第二螺母(115)进行调整，调整完毕后拧紧精轧螺纹钢(113)两端的第一螺母(114)和第二螺母(115)，直至钢管拱肋架设至目标悬臂状态；

调整斜拉扣挂系统的扣锚索索力将合龙口调整至目标状态等待合龙，吊装合龙段将合龙段与钢管拱肋两侧合龙口进行精确匹配后焊接成整体；

焊接拱脚预埋段(3)和第一节钢管拱肋节段(10)之间的欠补段，放松精轧螺纹钢(113)两端的第一螺母(114)和第二螺母(115)，拆除精轧螺纹钢(113)、第一锚座(111)和第二锚座(112)；

浇筑混凝土拱座(1)上预留的后浇预留槽，将拱脚预埋段(3)和第一节钢管拱肋节段(10)间的铰接约束转变为永久性钢约束，钢管拱肋斜拉扣挂悬拼施工完成。

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