CN112049019B - 复杂三维变截面拱肋精确安装结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了复杂三维变截面拱肋精确安装结构及施工方法，该方法包括步骤一、施工准备；步骤二、变截面拱肋制备；步骤三、拱脚基础施工；步骤四、拱脚段变截面拱肋安装；步骤五、拱脚混凝土浇筑；步骤六、变截面拱肋合龙施工；步骤七、肋间风撑安装。本方案与现有技术的区别在于，现有的拱肋安装施工方法需依赖外部承载平台对合拢段提供反力，且在安装施工时需先安装拱肋合拢段的一端，再固定其另一端，无法满足同步安装的需求，导致施工效率较低。在安装时，无法很好的固定变截面拱肋，因此将拱肋合拢段安装在变截面拱肋的施工效率低，固本方案与现有的拱肋安装施工方法相比，大大提升了施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程领域，更具体地涉及复杂三维变截面拱肋精确安装结构及施工方法。
背景技术
钢管拱桥作为一种重要的桥型结构，已在道路桥梁工程中得到了校位广泛的应用。在钢管拱桥的拱肋拼装施工时，如何提升拱肋的吊装定位精度、改善拱肋结构的受力性能、提高现场施工效率一直是工程施工控制的重点和难点。
现有技术中已有一种拱肋合拢段安装结构，其特征在于：包括固定在两片半边拱肋上端的用于提升合拢段部分竖直移动的提升装置，还包括固定在半边拱肋上的用于调节半边拱肋上端横桥向位置的横向调位装置以及用于调节半边拱肋上端顺桥向位置的纵向调位装置。该方法虽可解决拱肋合拢段的顶压校位问题，但结构难以同步满足拱肋合拢段的同步安装问题，且结构需依赖外部承载平台提供反力，现场施工控制难度较大。
鉴于此，为提高拱肋安装的修复施工质量和精确度，目前亟待发明一种可以提升变截面拱肋的安装定位精度、降低现场施工难度、减小环境影响的复杂三维变截面拱肋精确安装施工方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不但可以降低了变截面拱肋空间线型校正的难度，而且可以提升变截面拱肋与拱脚基础的连接强度，还可以降低现场施工平台搭设施工的难度、保护施工环境的复杂三维变截面拱肋精确安装施工方法。
第一方面，本申请提供一种复杂三维变截面拱肋精确安装的施工方法，包括以下施工步骤：步骤一、施工准备：现场复核确定变截面拱肋的空间位置和截面尺寸，对胎架地基进行处理，制备施工所需的材料和装置；步骤二、变截面拱肋制备：在胎架地基上依次设置胎架撑墩和胎架底撑板，在胎架底撑板上设置胎架端撑柱，在胎架端撑柱的顶端开设柱顶滑槽，在柱顶滑槽上设有滑移撑墩，滑移撑墩的底面设置移动滚轮，移动滚轮配合在柱顶滑槽内移动，在滑移撑墩的两侧面分别设置一根内撑校位栓，让内撑校位栓的一端与滑移撑墩活动连接，在其另一端活动连接校位端压板，通过滑移撑墩移动调整校位端压板的位置；在胎架底撑板上搭设胎架侧撑板，通过在胎架底撑板和胎架侧撑板上分别设置的胎板外校位体固定变截面拱肋；其中变截面拱肋由底板、侧板和顶板组成，先将底板置于胎架底撑板上的胎板外校位体上，再将变截面拱肋的腹板置于变截面拱肋的底板上，通过胎架侧撑板上的胎板外校位体对变截面拱肋的腹板提供外部支撑，通过校位端压板对变截面拱肋的腹板提供内部支撑；底板与腹板焊接施工完成后，将顶板与腹板焊接成一整体；步骤三、拱脚基础施工：将底板锚管与拱脚基础的钢筋笼连接成一整体后进行拱脚基础的混凝土浇筑施工；步骤四、拱脚段变截面拱肋安装：在变截面拱肋靠近拱脚基础的一端焊接拱脚底板，在拱脚基础周围的地基土体上依次设置撑架底板、撑架立柱和撑架横梁，在地基土体上插入拉索锚筋，在拉索锚筋上设置连接拉索，连接拉索的另一端与撑架横梁连接，在变截面拱肋上设置悬挂校位体，使悬挂吊杆顶端穿过撑架横梁后通过紧固螺母固定，底端与悬挂校位体的吊杆连接栓连接，采用悬挂校位体对变截面拱肋的空间位置进行校正；在拱脚基础上固定底板锚管，使底板锚管与外部压浆设备相连通，对拱脚底板与拱脚基础的间隙压浆，形成底板连接层；将拱脚底板与底板锚管连接牢固，将悬挂校位体与变截面拱肋的外侧壁焊接连接；步骤五、拱脚混凝土浇筑：在变截面拱肋靠近拱脚基础的一端支设拱脚模板，在靠近拱脚模板的底部设置拱脚压灌管，通过拱脚压灌管进行拱脚混凝土压灌施工，当混凝土灌注至悬挂校位体标高以上时，解除悬挂吊杆与吊杆连接栓的连接，拆除撑架横梁及撑架立柱；步骤六、变截面拱肋合龙施工：在变截面拱肋上分别设置拼接套箍，拼接套箍上固定箍侧撑板，在其中一块箍侧撑板上设置导向槽板和顶压撑杆，顶压撑杆水平放置在导向槽板上，导向槽板上放置承压千斤顶；拱肋合拢段置于合拢底撑板上，合拢底撑板的底部设有顶压千斤顶，拼接套箍下设有悬吊撑板，悬吊撑板与拼接套箍通过悬吊撑柱固定，顶压千斤顶置于悬吊撑板上；先通过承压千斤顶对顶压撑杆施加横向顶压力，再通过顶压千斤顶将拱肋合拢段顶升至两相对的变截面拱肋之间，并使拱肋合拢段的两端与相接的变截面拱肋焊接连接；步骤七、肋间风撑安装：在两并排的变截面拱肋上分别设置悬撑作业平台，在撑架底板上依次设置校位调节栓和风撑校位体；在变截面拱肋上安装肋间风撑，通过风撑校位体、校位调节栓调整肋间风撑的位置，然后将肋间风撑与两侧的变截面拱肋焊接连接。
在一种可能的实现方式中，在步骤二中，变截面拱肋垂直于轴线方向的横断面形状呈等腰梯形，沿轴线方向的纵断面呈圆弧形，其内侧壁和外侧壁上均设置剪力钉；胎架侧撑板设置在胎架底撑板的跨中部位，且镜像对称设置，胎架端撑柱分别设置在胎架底撑板的前后两侧；胎板外校位体沿胎架底撑板长度方向均匀间隔设置；胎架侧撑板与胎架底撑板垂直焊接连接，沿每块胎架侧撑板的高度方向设置胎板外校位体；胎板外校位体包括校位顶压体、校位侧压板和精调压栓，校位顶压体与校位侧压板通过板侧连接铰连接；精调压栓镜像对称设于校位顶压体的两侧，与相接的胎架底撑板或胎架侧撑板连接，与校位侧压板接触连接；胎架端撑柱采用型钢或钢管轧制而成，与胎架底撑板垂直焊接连接，其顶端设置与胎架端撑柱垂直焊接连接的柱顶滑槽，并在滑移撑墩与柱顶滑槽底面相接处设置移动滚轮；滑移撑墩的横断面呈倒“T”形，两侧面分别设置一根内撑校位栓；内撑校位栓包括螺杆和螺栓，并使螺栓两侧螺杆的紧固方向相反，与滑移撑墩和校位端压板通过校位栓端铰连接；校位端压板采用钢板轧制而成，横断面呈“L”形。
在一种可能的实现方式中，在步骤三中，底板锚管采用钢管轧制而成，底板锚管与拱脚基础的钢筋笼受力钢筋焊接连接，在底板锚管伸出拱脚基础顶面段设置管侧压浆孔，管侧压浆孔对拱脚底板与拱脚基础的间隙压浆。
在一种可能的实现方式中，在步骤四中，撑架立柱采用钢管或型钢轧制而成，两端分别与撑架底板和撑架横梁垂直焊接连接；连接拉索采用钢筋或钢丝绳材料；拉索锚筋采用全粘结锚杆或预应力锚索；悬挂吊杆采用螺杆轧制而成，与吊杆连接栓通过螺纹连接，沿撑架横梁长度方向设置2～3排，每排的2根悬挂吊杆镜像对称设于变截面拱肋的两侧；悬挂校位体包括校位体槽板、校位底栓和校位侧栓；校位体槽板采用钢板轧制而成，横断面呈等腰梯形，在其侧板和底板上分别设置校位侧栓和校位底栓，并与校位侧栓和校位底栓通过螺纹连接；所示板底校位体采用钢板轧制而成，横断面呈台阶形，在该台阶上设置与拱脚底板相接的平面，与拱脚底板上的校位体调位栓通过校位体顶板连接，并在拱脚底板的下部设置用于加固的板底增强筋。
在一种可能的实现方式中，在步骤五中，拱脚模板横断面形状与变截面拱肋相似，支设在变截面拱肋的拱脚部位，在靠近拱脚模板的底部设置拱脚压灌管，通过拱脚压灌管进行拱脚混凝土压灌施工，拱脚压灌管采用直径100mm的钢管制成；拼接套箍包括两块套箍箍板，套箍箍板的外侧壁上设有套箍箍板垂直连接的箍侧撑板，两块相对的箍侧撑板通过套箍螺栓连接。
在一种可能的实现方式中，在步骤六中，在两并排的变截面拱肋上分别设置悬撑作业平台，悬撑作业平台包括撑架顶板、撑架底板、撑架吊杆和挂板紧固体，撑架顶板和撑架底板分别与撑架吊杆垂直焊接连接，使撑架顶板与变截面拱肋的顶面相接；使撑架顶板与变截面拱肋的顶面相接，挂板紧固体设置在变截面拱肋的周侧，挂板紧固体上设置压板紧固栓，通过压板紧固栓对挂板紧固体施加顶压力使其与变截面拱肋的腹板紧密贴合。
在一种可能的实现方式中，挂板紧固体包括撑架挂板、顶压连杆、顶压连板和连杆压板，其中撑架挂板镜像对称设于撑架顶板的两侧，顶压连杆和顶压连板通过连杆端铰连接，压板紧固栓的一端连接在撑架挂板的侧壁上，另一端穿过连杆压板，压板紧固栓对连杆压板及顶压连杆施加顶压力，使顶压连板与变截面拱肋的腹板紧密贴合。
在一种可能的实现方式中，在步骤七中，校位调节栓包括螺杆和螺栓，并使螺栓两侧螺杆的紧固方向相反，风撑校位体包括校位体底板，校位调节栓与校位体底板通过调节栓端铰连接，并与撑架底板焊接连接；风撑校位体包括还包括校位体立板和横向校位栓，将校位体立板的底部与校位体底板垂直焊接连接，将校位体立板与横向校位栓通过螺纹连接；校位体底板的底面与校位调节栓通过调节栓端铰连接。
在一种可能的实现方式中，悬吊撑柱一端与拼接套箍的套箍箍板垂直焊接连接，另一端与悬吊撑板垂直焊接连接或通过螺栓连接，悬吊撑柱面向拱肋合拢段的侧壁上依次设有立板调节栓和导向立板，立板调节栓设置在导向立板上，两块导向立板相对设置用于引导拱肋合拢段的安装方向。
第二方面，本申请提供复杂三维变截面拱肋合拢结构，其特征在于，由上述复杂三维变截面拱肋精确安装的施工方法进行施工。
相较现有技术，本发明具有以下的特点和有益效果：
(1)本发明在胎架底撑板和胎架侧撑板上分别设置胎板外校位体，并使校位侧压板与校位顶压体通过板侧连接铰连接，可满足实现对变截面拱肋不同的竖向和横向位置的准确控制；同时，本发明滑移撑墩可沿柱顶滑槽滑移至变截面拱肋的内部，并可通过内撑校位栓和校位端压板对变截面拱肋提供内部约束，与校位侧压板组合形成对变截面拱肋的全包围定位。能防止变截面拱肋在施工过程中移动导致施工效率降低，施工成本增加，因此本方案降低了拱肋合拢段合拢施工的难度。
(2)本发明可通过悬挂吊杆和底板校位体对变截面拱肋的空间位置进行组合控制，降低了变截面拱肋空间线型校正的难度；同时，本发明可通过底板锚管将变截面拱肋与拱脚基础连接牢固，并在拱脚底板与拱脚基础处设置了底板连接层，提升了变截面拱肋与拱脚基础的连接强度。
(3)本方案在变截面拱肋合拢段两侧的变截面拱肋上分别设置拼接套箍，通过拼接套箍设置承压千斤顶和顶压千斤顶，承压千斤顶对顶压撑杆施加顶压预应力，使两段变截面拱肋之间的距离被撑开，方便将拱肋合拢段安装在变截面拱肋上，降低了拱肋合拢段合拢施工的难度；由于两段变截面拱肋之间的距离被撑开，拱肋合拢段可以被顶压千斤顶顶升至两相对的变截面拱肋间，拱肋合拢段的两端能与变截面拱肋同步安装，提升了施工效率；同时，在变截面拱肋上通过压板紧固栓对挂板紧固体施加顶压力使其与变截面拱肋的腹板紧密贴合，使变截面拱肋固定后不发生移动，与现有技术中依赖外部平台提供反力相比，可有效降低现场施工平台搭设施工的难度；本方案在顶升拱肋合拢段过程中通过导向立板进行导向限位，可有效防止顶升过程中拱肋合拢段发生移动导致其无法被顶升至两相对的变截面拱肋之间，因此降低了拱肋合拢段合拢施工的难度。
(4)本发明以悬撑作业平台为基础，通过风撑校位体和校位调节栓组合限定肋间风撑的位置和倾斜角度，实现了肋间风撑的精确定位，提升了施工效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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是本发明复杂三维变截面拱肋精确安装施工流程图；
图2是图1变截面拱肋制备施工结构示意图；
图3是图2内撑校位栓与校位端压板连接结构示意图；
图4是图1拱脚段变截面拱肋安装示意图；
图5是图4悬挂校位与变截面拱肋连接示意图；
图6是图4板底校位体校位施工结构示意图；
图7是图1拱脚混凝土浇筑施工结构示意图；
图8是图1悬撑作业平台安装结构示意图；
图9是1变截面拱肋合龙施工结构示意图；
图10是图9拼接套箍接示意图；
图11是图1肋间风撑安装施工结构示意图；
图12是图11风撑校位体与肋间风撑连接结构示意图。
图中：1-变截面拱肋；2-胎架地基；3-胎架撑墩；4-胎架底撑板；5-滑移撑墩；6-内撑校位栓；7-胎架端撑柱；8-顶压千斤顶；9-校位顶压体；10-校位侧压板；11-胎板外校位体；12-精调压栓；13-胎架侧撑板；14-校位端压板；15-底板锚管；16-拱脚基础；17-拱脚底板；18-地基土体；19-撑架底板；20-撑架立柱；21-撑架横梁；22-连接拉索；23-拉索锚筋；24-悬挂吊杆；25-悬挂校位体；26-吊杆连接栓；27-校位侧栓；28-校位底栓；29-校位体调位栓；30-板底校位体；31-校位体顶板；32-底板连接层；33-拱脚模板；34-拱脚压灌管；35-拱脚混凝土；36-悬撑作业平台；37-压板紧固栓；38-连杆压板；39-顶压连杆；40-顶压连板；41-拼接套箍；42-悬吊撑柱；43-悬吊撑板；44-承压千斤顶；45-导向槽板；46-拱肋合拢段；47-合拢底撑板；48-顶压撑杆；49-校位调节栓；50-风撑校位体；51-横向校位栓；52-校位体立板；53-肋间风撑；54-校位体底板；55-剪力钉；56-板侧连接铰；57-柱顶滑槽；58-移动滚轮；59-校位栓端铰；60-管侧压浆孔；61-校位体槽板；62-撑架顶板；63-板底增强筋；64-撑架吊杆；65-挂板紧固体；66-撑架挂板；67-连杆端铰；68-调节栓端铰；69-套箍箍板；70-箍侧撑板；71-套箍螺栓；72-立板调节栓；73-导向立板。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实例，都属于本申请保护的范围。
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请专利申请说明书以及权利要求书中使用的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
需要说明的是，当组件被认为是“装设于”另一个组件，它可以直接装设在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
现场吊装施工技术要求、型钢轧制及焊接施工技术要求、螺栓紧固施工技术要求、混凝土浇筑施工技术要求、现场切割施工技术要求等，本实施方式中不再赘述，重点阐述本发明涉及方法的实施方式。
图1是本发明复杂三维变截面拱肋精确安装施工流程图，参照图1所示，复杂三维变截面拱肋精确安装的施工方法，包括步骤一、施工准备；步骤二、变截面拱肋制备；步骤三、拱脚基础施工；步骤四、拱脚段变截面拱肋安装；步骤五、拱脚混凝土浇筑；步骤六、变截面拱肋合龙施工；步骤七、肋间风撑安装。本方案与现有技术的区别在于，现有的拱肋安装施工方法需依赖外部承载平台对合拢段提供反力，且在安装施工时需先安装拱肋合拢段的一端，再固定其另一端，无法满足同步安装的需求，导致施工效率较低。在安装时，无法很好的固定变截面拱肋，因此将拱肋合拢段安装在变截面拱肋的施工效率低，固本方案与现有的拱肋安装施工方法相比，大大提升了施工效率。
参照图1-12，该施工方法具体为：
步骤一、施工准备：现场复核确定变截面拱肋1的空间位置和截面尺寸，进行胎架地基2处理，制备施工所需的材料和装置。
步骤二、变截面拱肋制备：在胎架地基2上依次设置胎架撑墩3和胎架底撑板4，并初步调整滑移撑墩5和内撑校位栓6的位置，以及胎架底撑板4和胎架侧撑板13上的校位顶压体9及校位侧压板10的空间位置；先将变截面拱肋1的底板置于胎架底撑板4上的胎板外校位体11上，并通过精调压栓12调整变截面拱肋1的底板的空间形状；再将变截面拱肋1的腹板置于变截面拱肋1的底板上，通过胎架侧撑板13上的胎板外校位体11对变截面拱肋1的腹板提供外部支撑，通过校位端压板14对变截面拱肋1的腹板提供内部支撑；变截面拱肋1的底板与腹板焊接施工完成后，将变截面拱肋1的顶板与变截面拱肋1的腹板焊接成一整体。
具体的，变截面拱肋1由底板、侧板和顶板组成，在安装变截面拱肋1时，通过在胎架底撑板4和胎架侧撑板13上分别设置的胎板外校位体11对变截面拱肋1的底板和腹板提供外部支持，通过置于变截面拱肋1内的校位端压板14对变截面拱肋1的腹板提供内部支撑。通过支撑变截面拱肋1的底板、侧板的方式加快了变截面拱肋1的施工速度。
示例性的，胎架地基2可以为密实状态的砂性土。变截面拱肋1采用厚度为10mm的钢板焊接而成，垂直于轴线方向的横断面形状呈等腰梯形并连续变化，其内侧壁和外侧壁上均设置剪力钉55。剪力钉55采用直径30mm的高强度螺杆。胎架撑墩3设置在胎架地基2上，对施工结构起到支撑作用，胎架地基2可以采用规格为300×150×6.5×9的H型钢。
示例性的，胎架底撑板4采用厚度为10mm的钢板轧制而成，在胎架底撑板4的跨中部位设置2排镜像对称的胎架侧撑板13，两端分别设置1根胎架端撑柱7；沿胎架底撑板4长度方向均匀间隔设置2排胎板外校位体11，每排胎板外校位体11的数量为2组。
示例性的，胎架侧撑板13采用厚度为10mm的钢板轧制而成，与胎架底撑板4垂直焊接连接，沿每块胎架侧撑板13的高度方向设置2组胎板外校位体11。
示例性的，胎架端撑柱7采用型钢轧制而成，与胎架底撑板4垂直焊接连接，其顶端设置与胎架端撑柱7垂直焊接连接的柱顶滑槽57，并在滑移撑墩5与柱顶滑槽57底面相接处设置移动滚轮58。其中，柱顶滑槽57采用厚度为2mm的钢板轧制而成，宽度为30cm、高度为20cm；移动滚轮58采用3寸的万向球轮。
示例性的，胎板外校位体11包括校位顶压体9、校位侧压板10和精调压栓12；校位顶压体9采用液压千斤顶8，与校位侧压板10通过板侧连接铰56连接；校位侧压板10采用厚度为2mm的钢板轧制而成；精调压栓12镜像对称设于校位顶压体9的两侧，与相接的胎架底撑板4或胎架侧撑板13通过螺纹连接，与校位侧压板10接触连接。板侧连接铰56采用直径为10mm的转动轴。精调压栓12采用直径为20mm的螺杆轧制而成。
示例性的，滑移撑墩5采用厚度为2mm的钢板轧制而成，横断面呈倒“T”形，宽度为25cm；在滑移撑墩5的两侧面分别设置一根内撑校位栓6；内撑校位栓6采用直径30mm的高强度螺杆与螺栓组成，并使螺栓两侧螺杆的紧固方向相反，与滑移撑墩5和校位端压板14通过校位栓端铰59连接，校位端压板14采用厚度为2mm的钢板轧制而成，横断面呈“L”形。校位栓端铰59采用直径为30mm的球铰。
示例性的，顶压千斤顶8可以采用量程为30吨的液压千斤顶。
步骤三、拱脚基础施工：将底板锚管15与拱脚基础16的钢筋笼连接成一整体后进行拱脚基础16的混凝土浇筑施工。
示例性的，底板锚管15采用直径为100mm的钢管轧制而成，与拱脚基础16的钢筋笼受力钢筋焊接连接，伸出拱脚基础16顶面段设置管侧压浆孔60。其中，拱脚基础16采用强度等级为C50的混凝土，管侧压浆孔60直径为60mm。
步骤四、拱脚段变截面拱肋安装：变截面拱肋1靠近拱脚基础16的一端为变截面拱肋1的拱脚段，将拱脚段的变截面拱肋1与拱脚底板17焊接成一整体；在地基土体18上依次设置撑架底板19、撑架立柱20和撑架横梁21，在地基土体18上插入拉索锚筋23，并使连接拉索22的一端与撑架横梁21连接，另一端与拉索锚筋23连接；在变截面拱肋1上设置悬挂校位体25，使悬挂吊杆24顶端穿过撑架横梁21后通过紧固螺母固定，底端与悬挂校位体25的吊杆连接栓26连接，采用悬挂校位体25对变截面拱肋1的空间位置进行两次校正，其中，采用悬挂校位体25初步限定变截面拱肋1的空间位置后，先通过校位侧栓27和校位底栓28对变截面拱肋1的空间位置进行一次校正，再通过校位体调位栓29控制板底校位体30的横向位置，通过对变截面拱肋1的空间位置进行二次校正，可以提高变截面拱肋1施工位置的精确度。使底板锚管15与外部压浆设备相连通，通过管侧压浆孔60对拱脚底板17与拱脚基础16的间隙压浆，形成底板连接层32；将拱脚底板17与底板锚管15连接牢固，并从侧面将校位侧栓27和校位底栓28与变截面拱肋1的外侧壁焊接连接。
示例性的，地基土体18为弱风化砂岩，在地基土体18上插入拉索锚筋23，通过拉索锚筋23对撑架横梁21起到支撑作用。底板锚管15采用直径为100mm的钢管轧制而成，拱脚基础16采用强度等级为C50的混凝土，管侧压浆孔60直径为60mm。
示例性的，撑架立柱20采用规格为300×150×6.5×9的H型钢轧制而成，两端分别与撑架底板19和撑架横梁21垂直焊接连接。撑架底板19采用厚度为10mm的钢板轧制而成，撑架横梁21采用规格为150×150×7×10的H型钢。
示例性的，连接拉索22可以采用直径为30mm钢丝绳。
示例性的，拉索锚筋23采用规格为100×100×6×8的H型钢，插入地基土体18的孔洞后，与地基土体18注浆粘结。
示例性的，悬挂吊杆24采用直径为60mm的螺杆轧制而成，与吊杆连接栓26通过螺纹连接，沿撑架横梁21长度方向设置2～3排，每排的2根悬挂吊杆24镜像对称设于变截面拱肋1的两侧；吊杆连接栓26采用直径为60mm的螺栓轧制而成。
示例性的，悬挂校位体25包括校位体槽板61、校位底栓28和校位侧栓27；校位体槽板61采用厚度为10mm的钢板轧制而成，宽度为200mm，横断面呈等腰梯形，在其侧板和底板上分别设置校位侧栓27和校位底栓28，并与校位侧栓27和校位底栓28通过螺纹连接。其中，校位侧栓27和校位底栓28均采用直径为60mm的螺栓轧制而成。
示例性的，板底校位体30采用厚度为10mm的钢板轧制而成，横断面呈台阶形，与拱脚底板17相接的平面，宽度为20cm，与拱脚底板17上的校位体调位栓29通过校位体顶板31连接，并在拱脚底板17的下部设置板底增强筋63。其中，拱脚底板17采用厚度为20mm的钢板轧制而成，校位体调位栓29采用直径30mm的高强度螺杆与螺栓组成，校位体顶板31采用厚度为10mm的钢板轧制而成，板底增强筋63采用直径为32mm的螺纹带肋钢筋，长度为5cm。
示例性的，底板连接层32采用强度等级为C55的自密实防水混凝土。
步骤五、拱脚混凝土浇筑：在变截面拱肋1的拱脚部位支设拱脚模板33，通过拱脚压灌管34进行拱脚混凝土35压灌施工，当混凝土灌注至悬挂校位体25标高以上时，解除悬挂吊杆24与吊杆连接栓26的连接，拆除撑架横梁21及撑架立柱20。
示例性的，拱脚模板33横断面形状与变截面拱肋1相似，采用厚度为3mm的钢板轧制而成；在靠近拱脚模板33的底部设置拱脚压灌管34，拱脚压灌管34采用直径100mm的钢管制成。
示例性的，拱脚混凝土35采用强度等级为C50的混凝土。
步骤六、变截面拱肋合龙施工：拱脚混凝土35形成强度后，在已安装的变截面拱肋1的顶板上设置悬撑作业平台36，并通过压板紧固栓37对连杆压板38及顶压连杆39施加顶压力，使顶压连板40与变截面拱肋1的腹板紧密贴合；采用外部吊装设备进行上部相接的变截面拱肋1吊放施工，并使相接的变截面拱肋1通过焊接连接；在变截面拱肋1合拢段两侧的变截面拱肋1上分别设置拼接套箍41，并在相对的拼接套箍41下的悬吊撑柱42之间设置悬吊撑板43；将承压千斤顶44置于导向槽板45上，将拱肋合拢段46置于合拢底撑板47上；先通过承压千斤顶44对顶压撑杆48施加横向顶压力，再通过顶压千斤顶8将拱肋合拢段46顶升至两相对的变截面拱肋1之间，并使拱肋合拢段的两端与相接的变截面拱肋1焊接连接。
具体的，悬撑作业平台36包括撑架顶板62、撑架底板19、撑架吊杆64和挂板紧固体65，并使撑架顶板62和撑架底板19分别与撑架吊杆64垂直焊接连接，使撑架顶板62与变截面拱肋1的顶面相接，挂板紧固体65设置在变截面拱肋1的周侧，挂板紧固体65上设置压板紧固栓37，通过压板紧固栓37对挂板紧固体65施加顶压力使其与变截面拱肋1的腹板紧密贴合。
示例性的，撑架顶板62采用厚度为10mm的钢板轧制而成，其下表面焊接有4根撑架吊杆64，撑架吊杆64采用直径100mm的钢管制成。
示例性的，承压千斤顶44采用量程为30吨的液压千斤顶。
示例性的，合拢底撑板47采用厚度为2mm的钢板轧制而成，横断面呈“U”形。
在步骤六中，挂板紧固体65包括撑架挂板66、顶压连杆39、顶压连板40和连杆压板38，其中撑架挂板66镜像对称设于撑架顶板62的两侧，顶压连杆39和顶压连板40通过连杆端铰67连接，压板紧固栓37的一端连接在撑架挂板66的侧壁上，另一端穿过连杆压板38，压板紧固栓37对连杆压板38及顶压连杆39施加顶压力，使顶压连板40与变截面拱肋1的腹板紧密贴合。
示例性的，撑架挂板66采用厚度为10mm的钢板轧制而成，顶压连杆39采用直径60mm的钢管制成，顶压连板40采用厚度为2mm的钢板轧制而成，连杆端铰67采用直径为60mm的球铰。
示例性的，压板紧固栓37采用直径为60mm的螺杆轧制而成，连杆压板38采用厚度为2mm的钢板轧制而成，其上设置供压板紧固栓37穿设的孔洞，与顶压连杆39垂直焊接连接。
在步骤六中，拼接套箍41包括两块形状相同的套箍箍板69，在套箍箍板69的外侧壁上设置与套箍箍板69垂直连接的箍侧撑板70，使两块相对的箍侧撑板70通过套箍螺栓71连接；在相对的箍侧撑板70上分别设置顶压撑杆48和导向槽板45，并将顶压撑杆48的另一端置于导向槽板45上。
示例性的，套箍箍板69和箍侧撑板70均采用厚度为10mm的钢板轧制而成；导向槽板45横断面呈“U”形，采用厚度为10mm的钢板轧制而成，内径为200mm；顶压千斤顶8、承压千斤顶44可以采购得到，因此对于本领域技术人员而说，可以依据其所要实现的功能，而选取合适型号的千斤顶，
示例性的，本方案中可以采用量程为30吨的液压千斤顶。顶压撑杆48用来在两段变截面拱肋1之间顶开一端距离，在本实施例中，顶压撑杆48优选为外径为200mm的钢管。套箍螺栓71采用直径60mm的高强度螺杆与螺栓组成。
在步骤六中，悬吊撑柱42一端与拼接套箍41的套箍箍板69垂直焊接连接，另一端与悬吊撑板43垂直焊接连接或通过螺栓连接，在悬吊撑柱42面向拱肋合拢段46的侧壁上依次设置立板调节栓72和导向立板73，立板调节栓72设置在导向立板73上，两块导向立板73相对设置用于引导拱肋合拢段46的安装方向。
示例性的，悬吊撑板43采用厚度为10mm的钢板轧制而成；拱肋合拢段46采用厚度为10mm的钢板轧制而成；立板调节栓72包括直径为60mm的螺杆和螺栓，并使螺栓两侧螺杆的紧固方向相反。
步骤七、肋间风撑安装：在两并排的变截面拱肋1上分别设置悬撑作业平台36，并在撑架底板19上依次设置校位调节栓49和风撑校位体50；先通过横向校位栓51限定校位体立板52与肋间风撑53的相对位置，再通过校位调节栓49调整校位体底板54及肋间风撑53的高度，然后将肋间风撑53与两侧的变截面拱肋1焊接连接。
具体的，校位调节栓49包括直径为60mm的螺杆和螺栓，并使螺栓两侧螺杆的紧固方向相反，与风撑校位体50的校位体底板54通过调节栓端铰68连接，与撑架底板19焊接连接。风撑校位体50包括校位体底板54、校位体立板52和横向校位栓51，并使校位体立板52与校位体底板54垂直焊接连接，与横向校位栓51通过螺纹连接。
示例性的，校位体底板54和校位体立板52均采用厚度为10mm的钢板轧制而成，宽度分别为50cm和30cm；横向校位栓51采用直径为60mm的螺栓轧制而成，与校位体立板52通过螺纹连接。
示例性的，调节栓端铰68采用直径为30mm的球铰。
示例性的，肋间风撑53采用厚度为10mm的钢板轧制而成，横断面呈矩形，宽度为20cm、高度为30cm。
示例性的，导向立板73采用厚度为2mm的钢板轧制而成，与立板调节栓72垂直焊接连接。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.复杂三维变截面拱肋精确安装的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、施工准备：
现场复核确定变截面拱肋(1)的空间位置和截面尺寸，对胎架地基(2)进行处理，制备施工所需的材料和装置；
步骤二、变截面拱肋制备：
在胎架地基(2)上依次设置胎架撑墩(3)和胎架底撑板(4)，在胎架底撑板(4)上设置胎架端撑柱(7)，在胎架端撑柱(7)的顶端开设柱顶滑槽(57)，在柱顶滑槽(57)上设有滑移撑墩(5)，滑移撑墩(5)的底面设置移动滚轮(58)，移动滚轮(58)配合在柱顶滑槽(57)内移动，在滑移撑墩(5)的两侧面分别设置一根内撑校位栓(6)，让内撑校位栓(6)的一端与滑移撑墩(5)活动连接，在其另一端活动连接校位端压板(14)，通过滑移撑墩(5)移动调整校位端压板(14)的位置；在胎架底撑板(4)上搭设胎架侧撑板(13)，通过在胎架底撑板(4)和胎架侧撑板(13)上分别设置的胎板外校位体(11)固定变截面拱肋(1)；其中变截面拱肋(1)由底板、侧板和顶板组成，先将底板置于胎架底撑板(4)上的胎板外校位体(11)上，再将变截面拱肋(1)的腹板置于变截面拱肋(1)的底板上，通过胎架侧撑板(13)上的胎板外校位体(11)对变截面拱肋(1)的腹板提供外部支撑，通过校位端压板(14)对变截面拱肋(1)的腹板提供内部支撑；底板与腹板焊接施工完成后，将顶板与腹板焊接成一整体；
步骤三、拱脚基础施工：
将底板锚管(15)与拱脚基础(16)的钢筋笼连接成一整体后进行拱脚基础(16)的混凝土浇筑施工；
步骤四、拱脚段变截面拱肋安装：
在变截面拱肋(1)靠近拱脚基础(16)的一端焊接拱脚底板(17)，在拱脚基础(16)周围的地基土体(18)上依次设置撑架底板(19)、撑架立柱(20)和撑架横梁(21)，在地基土体(18)上插入拉索锚筋(23)，在拉索锚筋(23)上设置连接拉索(22)，连接拉索(22)的另一端与撑架横梁(21)连接，在变截面拱肋(1)上设置悬挂校位体(25)，使悬挂吊杆(24)顶端穿过撑架横梁(21)后通过紧固螺母固定，底端与悬挂校位体(25)的吊杆连接栓(26)连接，采用悬挂校位体(25)对变截面拱肋(1)的空间位置进行校正；在拱脚基础(16)上固定底板锚管(15)，使底板锚管(15)与外部压浆设备相连通，对拱脚底板(17)与拱脚基础(16)的间隙压浆，形成底板连接层(32)；将拱脚底板(17)与底板锚管(15)连接牢固，将悬挂校位体(25)与变截面拱肋(1)的外侧壁焊接连接；
步骤五、拱脚混凝土浇筑：
在变截面拱肋(1)靠近拱脚基础(16)的一端支设拱脚模板(33)，在靠近拱脚模板(33)的底部设置拱脚压灌管(34)，通过拱脚压灌管(34)进行拱脚混凝土(35)压灌施工，当混凝土灌注至悬挂校位体(25)标高以上时，解除悬挂吊杆(24)与吊杆连接栓(26)的连接，拆除撑架横梁(21)及撑架立柱(20)；
步骤六、变截面拱肋合龙施工：
在变截面拱肋(1)上分别设置拼接套箍(41)，拼接套箍(41)上固定箍侧撑板(70)，在其中一块箍侧撑板(70)上设置导向槽板(45)和顶压撑杆(48)，顶压撑杆(48)水平放置在导向槽板(45)上，导向槽板(45)上放置承压千斤顶(44)；拱肋合拢段(46)置于合拢底撑板(47)上，合拢底撑板(47)的底部设有顶压千斤顶(8)，拼接套箍(41)下设有悬吊撑板(43)，悬吊撑板(43)与拼接套箍(41)通过悬吊撑柱(42)固定，顶压千斤顶(8)置于悬吊撑板(43)上；先通过承压千斤顶(44)对顶压撑杆(48)施加横向顶压力，再通过顶压千斤顶(8)将拱肋合拢段(46)顶升至两相对的变截面拱肋(1)之间，并使拱肋合拢段的两端与相接的变截面拱肋(1)焊接连接；
步骤七、肋间风撑安装：
在两并排的变截面拱肋(1)上分别设置悬撑作业平台(36)，在撑架底板(19)上依次设置校位调节栓(49)和风撑校位体(50)；在变截面拱肋(1)上安装肋间风撑(53)，通过风撑校位体(50)、校位调节栓(49)调整肋间风撑(53)的位置，然后将肋间风撑(53)与两侧的变截面拱肋(1)焊接连接。
2.根据权利要求1所述的复杂三维变截面拱肋精确安装的施工方法，其特征在于，在步骤二中，变截面拱肋(1)垂直于轴线方向的横断面形状呈等腰梯形，沿轴线方向的纵断面呈圆弧形，其内侧壁和外侧壁上均设置剪力钉(55)；胎架侧撑板(13)设置在胎架底撑板(4)的跨中部位，且镜像对称设置，胎架端撑柱(7)分别设置在胎架底撑板(4)的前后两侧；胎板外校位体(11)沿胎架底撑板(4)长度方向均匀间隔设置；胎架侧撑板(13)与胎架底撑板(4)垂直焊接连接，沿每块胎架侧撑板(13)的高度方向设置胎板外校位体(11)；胎板外校位体(11)包括校位顶压体(9)、校位侧压板(10)和精调压栓(12)，校位顶压体(9)与校位侧压板(10)通过板侧连接铰(56)连接；精调压栓(12)镜像对称设于校位顶压体(9)的两侧，与相接的胎架底撑板(4)或胎架侧撑板(13)连接，与校位侧压板(10)接触连接；胎架端撑柱(7)采用型钢或钢管轧制而成，与胎架底撑板(4)垂直焊接连接，其顶端设置与胎架端撑柱(7)垂直焊接连接的柱顶滑槽(57)，并在滑移撑墩(5)与柱顶滑槽(57)底面相接处设置移动滚轮(58)；滑移撑墩(5)的横断面呈倒“T”形，两侧面分别设置一根内撑校位栓(6)；内撑校位栓(6)包括螺杆和螺栓，并使螺栓两侧螺杆的紧固方向相反，与滑移撑墩(5)和校位端压板(14)通过校位栓端铰(59)连接；校位端压板(14)采用钢板轧制而成，横断面呈“L”形。
3.根据权利要求1所述的复杂三维变截面拱肋精确安装的施工方法，其特征在于，在步骤三中，底板锚管(15)采用钢管轧制而成，底板锚管(15)与拱脚基础(16)的钢筋笼受力钢筋焊接连接，在底板锚管(15)伸出拱脚基础(16)顶面段设置管侧压浆孔(60)，管侧压浆孔(60)对拱脚底板(17)与拱脚基础(16)的间隙压浆。
4.根据权利要求1所述的复杂三维变截面拱肋精确安装的施工方法，其特征在于，在步骤四中，撑架立柱(20)采用钢管或型钢轧制而成，两端分别与撑架底板(19)和撑架横梁(21)垂直焊接连接；连接拉索(22)采用钢筋或钢丝绳材料；拉索锚筋(23)采用全粘结锚杆或预应力锚索；悬挂吊杆(24)采用螺杆轧制而成，与吊杆连接栓(26)通过螺纹连接，沿撑架横梁(21)长度方向设置2～3排，每排的2根悬挂吊杆(24)镜像对称设于变截面拱肋(1)的两侧；悬挂校位体(25)包括校位体槽板(61)、校位底栓(28)和校位侧栓(27)；校位体槽板(61)采用钢板轧制而成，横断面呈等腰梯形，在其侧板和底板上分别设置校位侧栓(27)和校位底栓(28)，并与校位侧栓(27)和校位底栓(28)通过螺纹连接；所示板底校位体(30)采用钢板轧制而成，横断面呈台阶形，在该台阶上设置与拱脚底板(17)相接的平面，与拱脚底板(17)上的校位体调位栓(29)通过校位体顶板(31)连接，并在拱脚底板(17)的下部设置用于加固的板底增强筋(63)。
5.根据权利要求1所述的复杂三维变截面拱肋精确安装的施工方法，其特征在于，在步骤五中，拱脚模板(33)横断面形状与变截面拱肋(1)相似，支设在变截面拱肋(1)的拱脚部位，在靠近拱脚模板(33)的底部设置拱脚压灌管(34)，通过拱脚压灌管(34)进行拱脚混凝土(35)压灌施工，拱脚压灌管(34)采用直径100mm的钢管制成；拼接套箍(41)包括两块套箍箍板(69)，套箍箍板(69)的外侧壁上设有套箍箍板(69)垂直连接的箍侧撑板(70)，两块相对的箍侧撑板(70)通过套箍螺栓(71)连接。
6.根据权利要求1所述的复杂三维变截面拱肋精确安装的施工方法，其特征在于，在步骤六中，在两并排的变截面拱肋(1)上分别设置悬撑作业平台(36)，悬撑作业平台(36)包括撑架顶板(62)、撑架底板(19)、撑架吊杆(64)和挂板紧固体(65)，撑架顶板(62)和撑架底板(19)分别与撑架吊杆(64)垂直焊接连接，使撑架顶板(62)与变截面拱肋(1)的顶面相接；使撑架顶板(62)与变截面拱肋(1)的顶面相接，挂板紧固体(65)设置在变截面拱肋(1)的周侧，挂板紧固体(65)上设置压板紧固栓(37)，通过压板紧固栓(37)对挂板紧固体(65)施加顶压力使其与变截面拱肋(1)的腹板紧密贴合。
7.根据权利要求1所述的复杂三维变截面拱肋精确安装的施工方法，其特征在于，挂板紧固体(65)包括撑架挂板(66)、顶压连杆(39)、顶压连板(40)和连杆压板(38)，其中撑架挂板(66)镜像对称设于撑架顶板(62)的两侧，顶压连杆(39)和顶压连板(40)通过连杆端铰(67)连接，压板紧固栓(37)的一端连接在撑架挂板(66)的侧壁上，另一端穿过连杆压板(38)，压板紧固栓(37)对连杆压板(38)及顶压连杆(39)施加顶压力，使顶压连板(40)与变截面拱肋(1)的腹板紧密贴合。
8.根据权利要求1所述的复杂三维变截面拱肋精确安装的施工方法，其特征在于，在步骤七中，校位调节栓(49)包括螺杆和螺栓，并使螺栓两侧螺杆的紧固方向相反，风撑校位体(50)包括校位体底板(54)，校位调节栓(49)与校位体底板(54)通过调节栓端铰(68)连接，并与撑架底板(19)焊接连接；风撑校位体(50)包括还包括校位体立板(52)和横向校位栓(51)，将校位体立板(52)的底部与校位体底板(54)垂直焊接连接，将校位体立板(52)与横向校位栓(51)通过螺纹连接；校位体底板(54)的底面与校位调节栓(49)通过调节栓端铰(68)连接。
9.根据权利要求1所述的复杂三维变截面拱肋精确安装的施工方法，其特征在于，悬吊撑柱(42)一端与拼接套箍(41)的套箍箍板(69)垂直焊接连接，另一端与悬吊撑板(43)垂直焊接连接或通过螺栓连接，悬吊撑柱(42)面向拱肋合拢段(46)的侧壁上依次设有立板调节栓(72)和导向立板(73)，立板调节栓(72)设置在导向立板(73)上，两块导向立板(73)相对设置用于引导拱肋合拢段(46)的安装方向。
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