CN111535203B - 一种陡峭斜坡地形条件下的拱桥转体施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种陡峭斜坡地形条件下的拱桥转体施工方法。本方法因地制宜地利用地形条件，将拱肋的拼装转移到地面，并进行单肋转体合龙，避免在设计安装位置进行空中拼装，减少高空作业，降低施工风险，提升节段拼装定位精度和施工质量，单肋转体能够降低拼装支架的高度，减小转体施工的结构重量，节省施工用材，同时能够避免大量山体开挖和生态破坏，有效降低施工难度和安全风险，缩短施工周期，最大程度降低地形地势对工程的限制，经济性好，在复杂山区陡峭斜坡地形中具有重大的推广意义。

Description

一种陡峭斜坡地形条件下的拱桥转体施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种陡峭斜坡地形条件下的拱桥转体施工方法。

背景技术

随着交通网逐渐延伸到中西部地区，复杂艰险山区跨越深山峡谷的桥梁工程越来越多，拱桥是最适合修建的桥型。但由于地形条件复杂，施工环境恶劣，施工难度和施工费用剧增，给施工带来巨大的挑战。

目前山区中大跨度拱桥修建，一般可采用缆索吊装斜拉扣挂法或转体施工法。在复杂山区的陡峭斜坡地形条件下，拱座设于斜坡上，纵桥向和横桥向均为较大坡度的斜坡，对于斜拉扣挂法，扣挂体系的锚固系统和吊装平台难以设置，同时高空作业时间长，受长期峡谷风荷载作用影响较大，难以保证施工质量。转体施工法经过近40年来的发展，相继发明了平转法、竖转法、平转+竖转相结合的方法，平转法是在偏离桥轴线的某个角度按照设计线形形成半拱后，采取平面转体将结构转动到设计桥轴线合龙，竖转法是在桥轴线位置采取低矮支架拼装拱肋完成后，采取竖转将其竖转到设计高程合龙，平转+竖转法是结合平转和竖转两者特点的方法，但受到陡峭山体和沟谷的限制，采用上述三种转体方法的转盘布置和转动空间势必需要大量的开挖山体，对生态环境影响很大，开挖边坡存在较大潜在危险，施工难度很大，施工成本和施工周期也大幅增加。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中在陡峭斜坡地形条件下的拱桥施工存在施工难度和安全风险大、施工周期长、山体开挖量大、施工成本高等上述不足，提供一种陡峭斜坡地形条件下的拱桥转体施工方法。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种陡峭斜坡地形条件下的拱桥转体施工方法，包含如下步骤：

a、根据设计，在每个拱肋的对应位置分别开挖基坑并施工下转盘、平转机构和上转盘，并分别搭设对应的拱肋拼装支架；

b、在所述上转盘对应安装竖转铰、扣塔和竖转索，并分别在对应的所述竖转铰和拱肋拼装支架上拼装所述拱肋；

c、将所述拱肋转体施工至设计位置并与对岸相对的所述拱肋合龙，其中，对靠山侧的所述拱肋的转体施工包含脱架、竖转提升至预定位置、向靠山侧平转至设计轴线位置以及竖转下放至设计高程；对山外侧的所述拱肋的转体施工包含脱架、竖转提升至设计高程以及向山外侧平转至设计轴线位置；

d、将所述下转盘和上转盘封固形成拱座，固结所述竖转铰，再安装两个所述拱肋之间横撑和桥面梁，完成拱桥的施工。

其中，靠山侧的所述拱肋为位于山体上坡方向的拱肋构件，靠山侧的所述拱肋平转时需要翻越山体，山外侧的所述拱肋为位于山体下坡方向的拱肋，即两侧地形存在高差。

采用本发明所述的一种陡峭斜坡地形条件下的拱桥转体施工方法，所述步骤a即单肋独立使用所述下转盘、平转机构、上转盘和拱肋拼装支架，相较于整幅转体，取消了整幅转体所需的拱座间联系横梁，节省了施工用材，对单肋分别设置独立的所述拱肋拼装支架，能够根据两个所述拱肋的地形高度分别设置适宜高度的支架，相较于现有技术直接拼装成整幅拱肋，能够有效降低支架的高度和用量，节省成本，便于定位和安装对应的所述拱肋，之后以单肋作为转体单元，对靠山侧的所述拱肋采用竖转+平转+竖转的方式实现经由上坡方向翻越山坡转至设计轴线位置，山外侧的所述拱肋采用竖转+平转的方式经由下坡方向转至设计轴线位置，两个所述拱肋在平转时，所述上转盘均向两个所述拱肋之间转动，有效避免了山体的开挖，降低了开挖风险，避免破坏环境，节省了成本与工期，所述拱肋单幅转体施工，能有效减轻结构重量，降低转体施工的难度，所述拱肋通过转体转至设计位置与对岸对应的所述拱肋进行合龙，并不限制靠山侧拱肋和山外侧拱肋的先后顺序，之后将所述下转盘和上转盘封固作为拱座，再安装两个所述拱肋之间的横撑形成整幅拱肋，安装方便，采用本方法将拱肋的拼装转移到地面，并进行单肋转体合龙，避免在设计安装位置进行空中拼装，减少高空作业，降低风险，提升节段拼装定位精度和施工质量，单肋转体能够降低拼装支架的高度，减小转体施工的结构重量，节省施工用材，同时能够避免大量山体开挖和生态破坏，有效降低施工难度和安全风险，缩短施工周期，最大程度降低地形地势对工程的限制，经济性好，在复杂山区陡峭斜坡地形中具有重大的推广意义。

优选的，所述拱肋拼装支架设于所述上转盘后方的路基或引桥上。

进一步优选的，在所述步骤b中，拼装所述拱肋后，在所述拱肋上安装拱上撑架，在所述扣塔顶部安装索鞍，并安装所述竖转索。

有利于降低所述扣塔的高度和降低拱肋应力与变形。

优选的，所述竖转索包含扣索和平衡索。

优选的，所述平转机构设于所述下转盘和上转盘之间。

优选的，所述上转盘尾部设置后锚系统，所述后锚系统用于在竖转时锚固所述上转盘。

进一步优选的，所述后锚系统包含预应力岩锚、转换块和精轧螺纹钢。

优选的，在所述步骤d中，所述横撑和桥面梁通过拱上吊机进行安装。

优选的，两岸相对的两个所述拱肋的转体施工同步进行。

并不限制同时进行，而是同阶段进行，以便先合龙半幅拱肋，再合龙另外半幅达到全桥合龙。

综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用本发明所述的一种陡峭斜坡地形条件下的拱桥转体施工方法，因地制宜地利用地形条件，将拱肋的拼装转移到地面，并进行单肋转体合龙，避免在设计安装位置进行空中拼装，减少高空作业，降低风险，提升节段拼装定位精度和施工质量，单肋转体能够降低拼装支架的高度，减小转体施工的结构重量，节省施工用材，同时能够避免大量山体开挖和生态破坏，有效降低施工难度和安全风险，缩短施工周期，最大程度降低地形地势对工程的限制，经济性好，在复杂山区陡峭斜坡地形中具有重大的推广意义。

附图说明：

图1为本发明所述的一种陡峭斜坡地形条件下的拱桥的结构示意图；

图2为本发明所述的拼装拱肋的结构示意图；

图3为本发明所述的山外侧的拱肋的竖转提升的示意图；

图4为本发明所述的山外侧的拱肋的平转的示意图；

图5为本发明所述的靠山侧的拱肋的竖转提升的示意图；

图6为本发明所述的靠山侧的拱肋的平转的示意图；

图7为本发明所述的靠山侧的拱肋的竖转下放的示意图；

图8为本发明所述的拱肋合龙的示意图。

图中标记：1-拱肋，2-下转盘，21-后锚系统，3-上转盘，4-拱肋拼装支架，5-竖转铰，6-扣塔，7-横撑，8-拱上撑架，91-扣索，92-平衡索，10-拱座。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1所示，一种陡峭斜坡地形条件下的拱桥(吊杆、桥面梁未示出)，主跨252m，全桥设置两个拱肋1，两个所述拱肋1之间设有若干横撑7，该桥跨越深谷，桥址两岸山体为山区典型的陡峭斜坡地形，两侧的拱座10在纵桥向和横桥向均处于斜坡上，同岸两个所述拱肋1两侧地面线高差大，导致施工开挖量大，施工场地受限，施工难度陡增。

本发明所述的一种陡峭斜坡地形条件下的拱桥转体施工方法，包含如下步骤：

a、根据设计，在每个拱肋1的对应位置分别开挖基坑并施工下转盘2、平转机构和上转盘3，并分别搭设对应的拱肋拼装支架4；所述平转机构包含球铰、撑脚、环道和牵引索反力座；

b、在所述上转盘3对应安装竖转铰5、扣塔6和竖转索，并分别在对应的所述竖转铰5和拱肋拼装支架4上拼装所述拱肋1；

c、将所述拱肋1转体施工至设计位置并与对岸相对的所述拱肋1合龙，其中，对靠山侧的所述拱肋1的转体施工包含脱架、竖转提升至预定位置、向靠山侧平转至设计轴线位置以及竖转下放至设计高程；对山外侧的所述拱肋1的转体施工包含脱架、竖转提升至设计高程以及向山外侧平转至设计轴线位置；

d、将所述下转盘2和上转盘3封固形成拱座10，固结所述竖转铰5，再安装两个所述拱肋1之间横撑7和桥面梁，完成拱桥的施工。

具体的，如图2所示，在同岸的两个所述拱肋1的对应位置分别开挖基坑并施工下转盘2、平转机构和上转盘3，并分别搭设对应的拱肋拼装支架4，所述拱肋拼装支架4设于所述上转盘3后方的路基或引桥上，所述平转机构设于所述下转盘2和上转盘3之间，在所述上转盘3尾部设置后锚系统21，所述后锚系统21用于在竖转时锚固所述上转盘3，所述后锚系统21包含预应力岩锚、转换块和精轧螺纹钢，并在所述上转盘3对应安装竖转铰5、扣塔6和竖转索，所述竖转索包含扣索91和平衡索92，在所述拱肋拼装支架4拼装所述拱肋1，所述拱肋1的一端连接在所述竖转铰5上，之后在所述拱肋1上安装拱上撑架8，在所述扣塔6顶部安装索鞍，并连接所述竖转索。

单拱肋独立使用所述下转盘2、平转机构、上转盘3和拱肋拼装支架4，相较于整幅转体，取消了整幅转体所需的拱座间联系横梁，节省了施工用材，能够根据两个所述拱肋的地形高度分别设置适宜高度的支架，有效降低支架的高度，便于定位和安装对应的所述拱肋，减少高空作业，降低施工风险。

所述拱肋1拼装完毕后，先张拉所述后锚系统21将所述上转盘3锚固，然后对所述拱肋1进行转体施工。具体的，两个所述拱肋1分为靠山侧和山外侧，靠山侧的所述拱肋1为位于山体上坡方向的拱肋构件，靠山侧的所述拱肋1平转时需要翻越山体，山外侧的所述拱肋1为位于山体下坡方向的拱肋，即两侧地形存在高差。

如图2中左侧的所述拱肋1为此岸的山外侧的所述拱肋1、右侧的所述拱肋1为此岸的靠山侧的所述拱肋1。对于山外侧的所述拱肋1，按设计计算起动张拉力分级同步张拉所述扣索91和平衡索92直至所述拱肋1脱离所述拱肋拼装支架4，脱架高度应考虑所述扣索91在日温差变形影响下所述拱肋1不接触支架，保持脱架状态停止12h以上，确认各部位的情况。然后正式竖转，将所述拱肋1竖转提升至设计高程，如图3所示。竖转应启动、制动匀速，竖转时角速度不大于0.0025rad/min，加速度不大于0.005m/s²，竖转到位后，适当调整索力使所述拱肋1级扣索91内力达到设计理想状态，完成竖转提升。确认结构处于平衡状态以及所述拱肋1的轴线和标高符合要求后，对所述竖转铰5进行固结，进行平转，所述拱肋1经由下坡方向转至设计轴线位置，如图4所示，平转时角速度不大于0.01rad/min，加速度不大于0.003m/s²，即将平转到位时，停止牵引，靠惯性力转动，最后点动到位，复核标高和轴线后，张拉所述后锚系统21，并将所述上转盘3和下转盘2封固形成所述拱座10，此浇筑步骤也可以与合龙步骤平行作业。

如图5所示，对于靠山侧的所述拱肋1也先进行相同的脱架步骤，在竖转提升时，需竖转至预定位置，以便能够翻越山坡，然后临时固结所述竖转铰5，如图6所示，所述拱肋1经由上坡方向转至设计轴线位置，其余要求同前。然后解除所述竖转铰5的临时固结，进行竖转下放，如图7所示，每级竖转下放时保持两个所述扣索91的合理比例，保持所述拱肋1横向两端的标高控制在允许范围之内，调整好所述拱肋1的轴线和标高后，固结所述竖转铰5，完成靠山侧的所述拱肋1的转体，然后将所述下转盘2和上转盘3封固形成拱座10(未示出)，此浇筑步骤也可以与合龙步骤平行作业。

之后两岸相对的两个所述拱肋1进行合龙形成半幅主拱，如图8所示。另外半幅主拱，也参照前述方式进行转体施工后合龙。优选的，两岸相对的所述拱肋1的转体施工同步进行，并不限制同时进行，而是同阶段进行，以便先合龙半幅拱肋，再合龙另外半幅达到全桥合龙。两个所述拱肋1合龙之后，通过拱上吊机安装所述横撑7和桥面梁，完成拱桥的施工，如图1所示。

本施工方法因地制宜地利用地形条件，将拱肋的拼装转移到地面，并进行单肋转体合龙，避免在设计安装位置进行空中拼装，减少高空作业，降低风险，提升节段拼装定位精度和施工质量，单肋转体能够降低拼装支架的高度，减小转体施工的结构重量，节省施工用材，同时能够避免大量山体开挖和生态破坏，有效降低施工难度和安全风险，缩短施工周期，最大程度降低地形地势对工程的限制，经济性好，在复杂山区陡峭斜坡地形中具有重大的推广意义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种陡峭斜坡地形条件下的拱桥转体施工方法，其特征在于，包含如下步骤：

a、根据设计，在每个拱肋(1)的对应位置分别开挖基坑并施工下转盘(2)、平转机构和上转盘(3)，并分别搭设对应的拱肋拼装支架(4)，所述上转盘(3)尾部设置后锚系统(21)，所述后锚系统(21)用于在竖转时锚固所述上转盘(3)；

b、在所述上转盘(3)对应安装竖转铰(5)、扣塔(6)和竖转索，并分别在对应的所述竖转铰(5)和拱肋拼装支架(4)上拼装所述拱肋(1)，拼装所述拱肋(1)后，在所述拱肋(1)上安装拱上撑架(8)，在所述扣塔(6)顶部安装索鞍，并安装所述竖转索，所述竖转索包含扣索(91)和平衡索(92)，所述扣索(91)和平衡索(92)均连接于所述上转盘(3)尾部；

c、将所述拱肋(1)转体施工至设计位置并与对岸相对的所述拱肋(1)合龙，其中，对靠山侧的所述拱肋(1)的转体施工包含脱架、竖转提升至预定位置、向靠山侧平转至设计轴线位置以及竖转下放至设计高程；对山外侧的所述拱肋(1)的转体施工包含脱架、竖转提升至设计高程以及向山外侧平转至设计轴线位置；对所述拱肋(1)平转时，保持所述竖转索与上转盘(3)的连接，断开所述后锚系统(21)与上转盘(3)的连接；

d、将所述下转盘(2)和上转盘(3)封固形成拱座(10)，固结所述竖转铰(5)，再安装两个所述拱肋(1)之间横撑(7)和桥面梁，完成拱桥的施工。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拱肋拼装支架(4)设于所述上转盘(3)后方的路基或引桥上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平转机构设于所述下转盘(2)和上转盘(3)之间。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述后锚系统(21)包含预应力岩锚、转换块和精轧螺纹钢。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，在所述步骤d中，所述横撑(7)和桥面梁通过拱上吊机进行安装。

6.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，两岸相对的两个所述拱肋(1)的转体施工同步进行。

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