CN112376435A - 一种拱桥拱肋快速施工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种拱桥拱肋快速施工装置及方法，属于钢管拱桥施工技术领域，其中装置包括：拱肋胎架，该拱肋胎架沿纵桥向搭设在已架设梁体的顶面上，拱肋胎架的顶部卧拼有两段拱肋，且两段拱肋镜像设置；竖向提升站，该竖向提升站垂直搭设在梁体的跨中位置，其用于提升两段拱肋的拱顶竖直向上运动；顶推滑移装置，该顶推滑移装置分别位于梁体的两端，其用于顶推两段拱肋的拱脚，以使两段拱肋向跨中方向移动。本申请在已架设梁体的顶面上搭设拱肋胎架，实现高空作业地面化，将拱肋的拼装作业在地面或梁体上进行，减少高空作业量，降低了施工安全风险；地面作业可有效提高作业精度，避免高空作业的各种不利因素影响，提高了施工质量。

Description

一种拱桥拱肋快速施工装置及方法

技术领域

本申请涉及钢管拱桥施工技术领域，特别涉及一种拱桥拱肋快速施工装置及方法。

背景技术

拱桥指的是在竖直平面内以拱作为结构主要承重构件的桥梁，拱桥是桥梁基本体系之一，也一直是大跨径桥梁的主要形式之一。拱桥的主要承重结构是拱肋，以承受轴向压力为主，关于拱肋施工，目前传统的施工方法主要是：原位拼装法、扣挂法、转体法等。以上几种传统施工方法的特点如下：

1、原位拼装法，将拱肋划分为若干节段，在地面或梁面搭设拼装支架，支架顶部设置三向千斤顶，利用起重设备将拱肋节段吊装至拼装支架上，调节坐标，依次连接，直至完成拱肋施工。主要适用于拱肋矢高不大，施工场地需满足大型起重设备的站位及工作荷载要求。

2、扣挂法，将拱肋划分为若干节段，利用缆索吊机吊装拱肋节段，利用扣挂系统依次悬臂拼装拱肋，直至合龙。主要适用于山区、峡谷地形，需设置缆索吊机及扣挂系统，其锚碇系统的布置受地形影响制约较大。

3、转体法，在桥轴线位置附近，将拱肋拼装完成，利用转体系统将已拼装好的拱肋转体至设计位置，完成拱肋施工。主要适用于跨既有线路施工或受地形条件制约较大的拱桥施工。

但是以上几种传统施工方法，存在以下不足：高空作业量大，施工安全风险较大；施工临时设施工程量较大；对施工场地有特殊要求。因此，需制定一种快速、安全、方便的拱肋施工装置和方法。

发明内容

本申请实施例提供一种拱桥拱肋快速施工装置及方法，以解决相关技术中拱肋施工存在高空作业量大，施工安全风险较大；施工临时设施工程量较大；对施工场地有特殊要求的不足。

本申请实施例第一方面提供了一种拱桥拱肋快速施工装置，包括：

拱肋胎架，所述拱肋胎架沿纵桥向搭设在已架设梁体的顶面上，所述拱肋胎架的顶部卧拼有两段拱肋，且两段所述拱肋镜像设置；

竖向提升站，所述竖向提升站垂直搭设在所述梁体的跨中位置，其用于提升两段所述拱肋的拱顶竖直向上运动；

顶推滑移装置，所述顶推滑移装置分别位于所述梁体的两端，其用于顶推两段所述拱肋的拱脚，以使两段所述拱肋向跨中方向移动。

在一些实施例中：所述拱肋胎架包括多个拼装支架，多个所述拼装支架沿纵桥向间隔设置，且多个所述拼装支架的顶部均设有调节所述拱肋空间坐标的三向千斤顶。

在一些实施例中：所述竖向提升站包括提升塔架和位于所述提升塔架顶部的竖向提升系统，所述竖向提升系统通过吊具与两段所述拱肋的拱顶连接。

在一些实施例中：所述梁体的跨中位置设有支撑所述提升塔架的塔座，所述塔座为多根插打入土的钢管桩，多根所述钢管桩之间通过横撑和斜撑连接成一体。

在一些实施例中：所述提升塔架为门式结构，所述竖向提升系统包括连续提升千斤顶和钢绞线，所述连续提升千斤顶固定在所述提升塔架的顶部，所述钢绞线穿入所述连续提升千斤顶内。

在一些实施例中：所述连续提升千斤顶包括液压缸和位于液压缸内的空心伸缩臂，所述连续提升千斤顶的顶部设有与空心伸缩臂固定连接的上锚板和上夹片，所述连续提升千斤顶的底部设有与液压缸固定连接的下锚板和下夹片，所述上锚板与所述下夹片之间设有驱动所述下夹片夹持所述钢绞线的螺旋压缩弹簧。

在一些实施例中：所述顶推滑移装置包括顶推装置和摩擦副，所述顶推装置固定连接在所述梁体上，所述摩擦副与所述梁体滑动连接，所述拱肋的拱脚与所述摩擦副铰接，所述顶推装置推动所述摩擦副向跨中方向移动。

在一些实施例中：所述顶推装置包括反力座和连续千斤顶，所述反力座固定在所述梁体的顶部，所述连续千斤顶位于所述反力座和摩擦副之间，所述连续千斤顶通过伸长运动推动所述摩擦副向跨中方向移动。

在一些实施例中：所述拱肋的拱顶均设有耳板，两段所述拱肋的耳板之间通过轴销转动连接。

本申请实施例第二方面提供了一种拱桥拱肋快速施工方法，该方法使用上述任一实施例所述的拱桥拱肋快速施工装置，所述方法包括以下步骤：

拱肋卧拼，在已架设梁体的顶面上搭设拱肋胎架，在所述拱肋胎架上利用起重设备吊装拱肋节段并卧拼组装成两段拱肋，两段所述拱肋支撑于拱肋胎架上并以跨中为中心线镜像设置；

拱肋提升，在已架设梁体的跨中位置垂直搭设竖向提升站，在两段所述拱肋的拱顶设置耳板并通过轴销转动连接，利用竖向提升站同步提升两段所述拱肋的拱顶至设定高程；

拱肋滑移，在已架设梁体的两端分别设置顶推滑移装置，利用顶推滑移装置同步顶推两段所述拱肋的拱脚，以使两段所述拱肋向跨中方向移动至设定位置；

体系转换，当两段所述拱肋的位置最终移动至设定位置后，复测和调整两段所述拱肋的坐标和线形后，将两段所述拱肋的拱顶转换为固定连接，将两段所述拱肋的拱脚与梁体转换为固定连接。

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拱桥拱肋快速施工装置及方法，由于本申请设置了拱肋胎架，该拱肋胎架沿纵桥向搭设在已架设梁体的顶面上，拱肋胎架的顶部卧拼有两段拱肋，且两段拱肋镜像设置；竖向提升站，该竖向提升站垂直搭设在梁体的跨中位置，其用于提升两段拱肋的拱顶竖直向上运动；顶推滑移装置，该顶推滑移装置分别位于梁体的两端，其用于顶推两段拱肋的拱脚，以使两段拱肋向跨中方向移动。

因此，本申请在已架设梁体的顶面上搭设拱肋胎架，实现高空作业地面化，将拱肋的拼装作业在地面或梁体上进行，减少高空作业量，降低了施工安全风险；地面作业可有效提高作业精度，避免高空作业的各种不利因素影响，提高了施工质量。在梁体的跨中位置垂直搭设竖向提升站，实现两段拱肋的拱顶竖直向上提升运动，减少施工临时结构的使用和投入量，降低了施工成本。在梁体的两端分别设置顶推滑移装置，推滑移装置通过顶推两段拱肋的拱脚使两段拱肋向跨中方向移动，提高了拱肋的施工效率和施工精度。

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为本申请实施例的拱肋卧拼的结构示意图；

图2为本申请实施例的拱肋提升的结构示意图；

图3为本申请实施例的拱肋滑移的结构示意图；

图4为本申请实施例的体系转换的结构示意图；

图5为本申请实施例的顶推滑移装置的结构示意图；

图6为本申请实施例的连续提升千斤顶和钢绞线的结构示意图。

附图标记：

1、拱肋胎架；2、竖向提升站；3、塔座；4、顶推滑移装置；5、梁体；6、拱肋；21、提升塔架；22、竖向提升系统；23、钢绞线；24、连续提升千斤顶；41、摩擦副；42、连续千斤顶；43、反力座；241、液压缸；242、空心伸缩臂；243、上锚板；244、上夹片；245、下锚板；246、下夹片；247、螺旋压缩弹簧。

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拱桥拱肋快速施工装置及方法，其能解决相关技术中拱肋施工存在高空作业量大，施工安全风险较大；施工临时设施工程量较大；对施工场地有特殊要求的问题。

参见图1至图4所示，本申请实施例第一方面提供了一种拱桥拱肋快速施工装置，包括：

拱肋胎架1，该拱肋胎架1沿纵桥向搭设在已架设梁体5的顶面上，当施工现场预先没有架设梁体5时，可将拱肋胎架1架设在施工现场的地面上。在拱肋胎架1的顶部卧拼有两段拱肋6，且两段拱肋6沿拱桥的中轴线镜像设置，拱肋胎架1的实际高度根据两段拱肋6处于卧拼状态时的实际高度定做。

拱肋胎架1包括多个拼装支架，拼装支架的数量和间距根据拱桥的跨距和实际需要具体设定，多个拼装支架沿纵桥向间隔设置，且多个拼装支架的顶部均设有调节拱肋空间坐标的三向千斤顶(图中未画出)。

竖向提升站2，该竖向提升站2垂直搭设在梁体5的跨中位置，该竖向提升站2用于同步提升两段拱肋6的拱顶竖直向上运动。该竖向提升站2包括提升塔架21和位于提升塔架21顶部的竖向提升系统22，竖向提升系统22通过吊具(图中未画出)与两段拱肋6的拱顶连接，将两段拱肋6的拱顶向上提升至设定高度。在拱肋6的拱顶均设有耳板，两段拱肋6的耳板之间通过轴销转动连接。两段拱肋6的拱顶之间通过耳板和轴销转动连接，能够保证竖向提升站2将两段拱肋6同步竖向提升至相同高程，降低施工难度。

顶推滑移装置4，该顶推滑移装置4分别位于梁体5的两端，该顶推滑移装置4用于顶推两段拱肋6的拱脚，以使两段拱肋6向跨中方向移动。顶推滑移装置4与竖向提升站2配合施工作业，当竖向提升站2向上提升两段拱肋6的拱顶时，顶推滑移装置4同时顶推两段拱肋6的拱脚向跨中方向移动，保证两段拱肋6的定位精度和施工效率。

本申请在已架设梁体5的顶面上搭设拱肋胎架1，实现拱肋6的高空作业地面化，将拱肋6的拼装作业在地面或梁体5上进行，减少高空作业量，降低了施工安全风险；地面作业可有效提高作业精度，避免高空作业的各种不利因素影响，提高了施工质量。

在梁体5的跨中位置垂直搭设竖向提升站2，实现两段拱肋6的拱顶竖直向上提升运动，减少施工临时结构的使用和投入量，降低了施工成本。在梁体5的两端分别设置顶推滑移装置4，顶推滑移装置4通过顶推两段拱肋6的拱脚使两段拱肋6向跨中方向移动，提高了拱肋6的施工效率和施工精度。

在一些可选实施例中：参见图3所示，本申请实施例提供了一种拱桥拱肋快速施工装置，该装置在梁体5的跨中位置设有支撑提升塔架21的塔座3，该塔座3为多根插打入土的钢管桩，多根钢管桩之间通过横撑和斜撑连接成一体。

提升塔架21作为提升两段拱肋6的主要支撑结构，其重力可达上百吨，在梁体5的跨中位置设有支撑提升塔架21的塔座3，该塔座3能够转移梁体5所承受的提升塔架21重力，该塔座3将提升塔架21重力转移至地面，提高了施工的可靠性和安全性。

在一些可选实施例中：参见图3和图6所示，本申请实施例提供了一种拱桥拱肋快速施工装置，该装置的提升塔架21为门式结构提升塔架21沿横桥向横跨在梁体5的两侧。竖向提升系统22包括连续提升千斤顶24和钢绞线23，连续提升千斤顶24固定在提升塔架21的顶部，钢绞线23穿入连续提升千斤顶24内。

该连续提升千斤顶24包括液压缸241和位于液压缸241内的空心伸缩臂242，空心伸缩臂242在液压缸241内上下伸缩运动。在连续提升千斤顶24的顶部设有与空心伸缩臂242固定连接的上锚板243和上夹片244，上锚板243与空心伸缩臂242的内壁固定连接，在上锚板243的顶部开设有安装上夹片244的锥形孔，上夹片244位于上锚板243的锥形孔内。

在连续提升千斤顶24的底部设有与液压缸241固定连接的下锚板245和下夹片246，下锚板245与液压缸241的内壁固定连接，在下锚板245的顶部开设有安装下夹片246的锥形孔，下夹片246位于下锚板245的锥形孔内。上锚板243的锥形孔与下锚板245的锥形孔在同一条轴线上。上锚板243与下夹片246之间设有驱动下夹片246夹持钢绞线23的螺旋压缩弹簧247。

当连续提升千斤顶24的空心伸缩臂242向上伸出时，上夹片244受到上锚板243的锥形孔的导向作用夹紧钢绞线23并将钢绞线23向上提升一定高度。当连续提升千斤顶24的空心伸缩臂242向下回缩时，空心伸缩臂242向下驱动螺旋压缩弹簧247压紧下夹片246，下夹片246受到下锚板245的锥形孔的导向作用夹紧钢绞线23，防止钢绞线23向下滑移。同时上夹片244放松钢绞线23并跟随空心伸缩臂242向下运动。重复连续提升千斤顶24的伸缩动作直到将两段拱肋6提升至设定高度。

在一些可选实施例中：参见图3和图5所示，本申请实施例提供了一种拱桥拱肋快速施工装置，该装置的顶推滑移装置4包括顶推装置和摩擦副41，顶推装置固定连接在梁体5上，摩擦副41与梁体5的顶面滑动连接，拱肋6的拱脚与摩擦副41铰接，顶推装置推动摩擦副41向跨中方向移动。拱肋6的拱脚与摩擦副41铰接，当顶推装置推动摩擦副41向跨中方向移动时，拱肋6的拱脚以摩擦副41为转轴做旋转运动。

顶推装置包括反力座43和连续千斤顶42，反力座43固定在梁体5的顶部，连续千斤顶42位于反力座43和摩擦副41之间，连续千斤顶42通过伸长运动推动摩擦副41向跨中方向移动。

参见图1至图4所示，本申请实施例第二方面提供了一种拱桥拱肋快速施工方法，该方法使用上述任一实施例的拱桥拱肋快速施工装置，该方法包括以下步骤：

步骤1、拱肋卧拼，在已架设梁体5的顶面上搭设拱肋胎架1，在拱肋胎架1上利用起重设备吊装拱肋节段并卧拼组装成两段拱肋6，在卧拼组装成两段拱肋6时利用拱肋胎架1顶部的三向千斤顶对拱肋节段的坐标进行定位，保证拱肋6的线形和拼装精度，两段拱肋6支撑于拱肋胎架1上并以跨中为中心线镜像设置。

步骤2、拱肋提升，在已架设梁体5的跨中位置垂直搭设竖向提升站2，在两段拱肋6的拱顶设置耳板并通过轴销转动连接，利用竖向提升站2同步提升两段拱肋6的拱顶至设定高程。

步骤3、拱肋滑移，在已架设梁体5的两端分别设置顶推滑移装置4，利用顶推滑移装置4同步顶推两段拱肋6的拱脚，以使两段拱肋6向跨中方向移动至设定位置，本步骤可与步骤2同时进行施工作业。

步骤4、体系转换，当两段拱肋6的位置最终移动至设定位置后，复测和调整两段拱肋6的坐标和线形后，将两段拱肋6的拱顶转换为固定连接(即，将两段拱肋6的拱顶钢性连接成一体，两段拱肋6之间无需连接合龙段)，将两段拱肋6的拱脚与梁体5转换为固定连接(即，将两段拱肋6的拱脚与梁体5钢性连接成一体)。

工作原理

本申请实施例提供了一种拱桥拱肋快速施工装置及方法，由于本申请设置了拱肋胎架1，该拱肋胎架1沿纵桥向搭设在已架设梁体5的顶面上，拱肋胎架1的顶部卧拼有两段拱肋6，且两段拱肋6镜像设置；竖向提升站2，该竖向提升站2垂直搭设在梁体5的跨中位置，其用于提升两段拱肋6的拱顶竖直向上运动；顶推滑移装置4，该顶推滑移装置4分别位于梁体5的两端，其用于顶推两段拱肋6的拱脚，以使两段拱肋6向跨中方向移动。

本申请在已架设梁体5的顶面上搭设拱肋胎架1，实现高空作业地面化，将拱肋6的拼装作业在地面或梁体5上进行，减少高空作业量，降低了施工安全风险；地面作业可有效提高作业精度，避免高空作业的各种不利因素影响，提高了施工质量。在梁体5的跨中位置垂直搭设竖向提升站2，实现两段拱肋6的拱顶竖直向上提升运动，减少施工临时结构的使用和投入量，降低了施工成本。在梁体5的两端分别设置顶推滑移装置4，顶推滑移装置4通过顶推两段拱肋6的拱脚使两段拱肋6向跨中方向移动，提高了拱肋6的施工效率和施工精度。

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)

1.一种拱桥拱肋快速施工装置，其特征在于，包括：

拱肋胎架(1)，所述拱肋胎架(1)沿纵桥向搭设在已架设梁体(5)的顶面上，所述拱肋胎架(1)的顶部卧拼有两段拱肋(6)，且两段所述拱肋(6)镜像设置；

竖向提升站(2)，所述竖向提升站(2)垂直搭设在所述梁体(5)的跨中位置，其用于提升两段所述拱肋(6)的拱顶竖直向上运动；

顶推滑移装置(4)，所述顶推滑移装置(4)分别位于所述梁体(5)的两端，其用于顶推两段所述拱肋(6)的拱脚，以使两段所述拱肋(6)向跨中方向移动。

2.如权利要求1所述的一种拱桥拱肋快速施工装置，其特征在于：

所述拱肋胎架(1)包括多个拼装支架，多个所述拼装支架沿纵桥向间隔设置，且多个所述拼装支架的顶部均设有调节所述拱肋(6)空间坐标的三向千斤顶。

3.如权利要求1所述的一种拱桥拱肋快速施工装置，其特征在于：

所述竖向提升站(2)包括提升塔架(21)和位于所述提升塔架(21)顶部的竖向提升系统(22)，所述竖向提升系统(22)通过吊具与两段所述拱肋(6)的拱顶连接。

4.如权利要求3所述的一种拱桥拱肋快速施工装置，其特征在于：

所述梁体(5)的跨中位置设有支撑所述提升塔架(21)的塔座(3)，所述塔座(3)为多根插打入土的钢管桩，多根所述钢管桩之间通过横撑和斜撑连接成一体。

5.如权利要求3所述的一种拱桥拱肋快速施工装置，其特征在于：

所述提升塔架(21)为门式结构，所述竖向提升系统(22)包括连续提升千斤顶(24)和钢绞线(23)，所述连续提升千斤顶(24)固定在所述提升塔架(21)的顶部，所述钢绞线(23)穿入所述连续提升千斤顶(24)内。

6.如权利要求5所述的一种拱桥拱肋快速施工装置，其特征在于：

所述连续提升千斤顶(24)包括液压缸(241)和位于液压缸(241)内的空心伸缩臂(242)，所述连续提升千斤顶(24)的顶部设有与空心伸缩臂(242)固定连接的上锚板(243)和上夹片(244)，所述连续提升千斤顶(24)的底部设有与液压缸(241)固定连接的下锚板(245)和下夹片(246)，所述上锚板(243)与所述下夹片(246)之间设有驱动所述下夹片(246)夹持所述钢绞线(23)的螺旋压缩弹簧(247)。

7.如权利要求1所述的一种拱桥拱肋快速施工装置，其特征在于：

所述顶推滑移装置(4)包括顶推装置和摩擦副(41)，所述顶推装置固定连接在所述梁体(5)上，所述摩擦副(41)与所述梁体(5)滑动连接，所述拱肋(6)的拱脚与所述摩擦副(41)铰接，所述顶推装置推动所述摩擦副(41)向跨中方向移动。

8.如权利要求5所述的一种拱桥拱肋快速施工装置，其特征在于：

所述顶推装置包括反力座(43)和连续千斤顶(42)，所述反力座(43)固定在所述梁体(5)的顶部，所述连续千斤顶(42)位于所述反力座(43)和摩擦副(41)之间，所述连续千斤顶(42)通过伸长运动推动所述摩擦副(41)向跨中方向移动。

9.如权利要求1所述的一种拱桥拱肋快速施工装置，其特征在于：

所述拱肋(6)的拱顶均设有耳板，两段所述拱肋(6)的耳板之间通过轴销转动连接。

10.一种拱桥拱肋快速施工方法，其特征在于，使用权利要求1至9任一项所述的拱桥拱肋快速施工装置，所述方法包括以下步骤：

拱肋卧拼，在已架设梁体(5)的顶面上搭设拱肋胎架(1)，在所述拱肋胎架(1)上利用起重设备吊装拱肋节段并卧拼组装成两段拱肋(6)，两段所述拱肋(6)支撑于拱肋胎架(1)上并以跨中为中心线镜像设置；

拱肋提升，在已架设梁体(5)的跨中位置垂直搭设竖向提升站(2)，在两段所述拱肋(6)的拱顶设置耳板并通过轴销转动连接，利用竖向提升站(2)同步提升两段所述拱肋(6)的拱顶至设定高程；

拱肋滑移，在已架设梁体(5)的两端分别设置顶推滑移装置(4)，利用顶推滑移装置(4)同步顶推两段所述拱肋(6)的拱脚，以使两段所述拱肋(6)向跨中方向移动至设定位置；

体系转换，当两段所述拱肋(6)的位置最终移动至设定位置后，复测和调整两段所述拱肋(6)的坐标和线形后，将两段所述拱肋(6)的拱顶转换为固定连接，将两段所述拱肋(6)的拱脚与梁体(5)转换为固定连接。

Images