CN113235458A - 一种拱桥悬臂施工系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拱桥悬臂施工系统及方法,旨在节约拱桥悬臂的工期以及减少扣锚索的投入量。为此,本发明提供的拱桥悬臂施工方法,包括如下步骤:施工锚碇以及交界墩上的扣塔;施工主拱圈,利用锚碇作为所述主拱圈的后锚系统,将所述锚碇通过锚索与所述扣塔锚固连接,所述扣塔另一侧通过斜拉扣索与所述主拱圈锚固连接;其中,所述主拱圈由多段拱箱悬臂浇筑而成,所述主拱圈施工过程中,通过预应力钢束和斜拉扣索对所述主拱圈的各节段拱箱交替进行张拉。
Description
技术领域
本发明属于拱桥施工技术领域,尤其涉及一种拱桥悬臂施工系统及方法。
背景技术
塔架斜拉扣挂法是国外采用最早、最多的大跨径钢筋混凝土拱桥无支架施工的方法。该种方法的施工要点是:在拱脚墩、台处安装临时的钢或钢筋混凝土塔架,用斜拉索一端拉住拱圈节段,另一端绕向台后并锚固在岩盘上,这样逐节向河中悬臂施工,直至拱桥拱顶合龙,然后拆除扣锚索再进行拱上立、桥面板的施工。
但是上述施工方法,随着结构跨径的增大,主拱圈各节段数量的增加,所需扣锚索基数大,施工周期长,经济投入高,拱圈受力不易调控。此外,主拱圈在施工的过程中,通常各节段扣锚索大多采用一次张拉施工,在后阶段拱肋进行浇筑或者扣锚索张拉时,会使之前已张拉的部分拱箱顶板上缘或底板下缘出现拉应力,由于混凝土的抗拉强度较低,因此有开裂的风险并影响结构性能。
综上,有必要对现有技术进行改进。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种拱桥悬臂施工系统及方法,旨在节约拱桥悬臂的工期以及减少扣锚索的投入量,便利可靠的控制主拱圈截面拉应力。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种拱桥悬臂施工方法,包括如下步骤:
S1:施工锚碇以及交界墩上的扣塔;
S2:施工主拱圈,利用锚碇作为所述主拱圈的后锚系统,将所述锚碇通过锚索与所述扣塔锚固连接,所述扣塔另一侧通过斜拉扣索与所述主拱圈锚固连接;其中,
所述主拱圈由多段拱箱悬臂浇筑而成,所述主拱圈施工过程中,通过预应力钢束和斜拉扣索对所述主拱圈的各节段拱箱交替进行张拉。
具体的,步骤S2的具体过程如下:
S21:悬臂浇筑当前节段拱箱,并将该节段拱箱通过斜拉扣索与所述扣塔斜拉固定;
S22:悬臂浇筑下一节段拱箱,在下一节段拱箱的顶底板内设有供预应力钢束穿过的孔道;
S23:待混凝土达到设定强度以及砼龄期达到设定时间后,在所述孔道中穿入预应力钢束,并利用张拉装置对所述预应力钢束进行张拉,通过所述预应力钢束对该节段拱箱施加设定预压力;
S24:所述预应力钢束张拉完毕后,并将所述预应力钢束的两端锁定于该节段拱箱端部的锚具上,并拆除张拉装置;
S25:重复步骤S21-S25,直至所述主拱圈合龙后,拆除斜拉扣索、锚索、扣塔以及拱箱内的预应力钢束。
具体的,所述孔道沿所述拱箱的宽度方向均匀等距分布。
具体的,相邻两个所述孔道之间的间距控制在48-52cm,位于所述拱箱的顶板内的所述预应力钢束距所述拱箱顶部的距离大于等于10cm,位于所述拱箱的底板内的所述预应力钢束距离所述拱箱底部的距离大于等于10cm。
具体的,所述预应力钢束采用低松弛钢绞线;其中,所述采用低松弛钢绞线的公称直径为15.24mm,抗拉强度为1860MPa。
具体的,所述拱箱中预埋有波纹管,所述波纹管的内腔构成所述孔道。
具体的,所述波纹管为一方形管。
一种拱桥悬臂施工系统,包括扣塔、斜拉扣索、主拱圈、锚索以及预应力钢束,所述扣塔的一侧通过所述锚索与锚碇锚固连接,另一侧通过所述斜拉扣索与所述主拱圈锚固连接,所述主拱圈由多段拱箱悬臂浇筑而成,所述预应力钢束用于对所述拱箱施加预压力,所述主拱圈施工过程中,通过所述预应力钢束和斜拉扣索对各节段拱箱交替进行张拉。
与现有技术相比,本发明至少一个实施例具有如下优点:主拱圈施工过程中采用斜拉扣索与预应力钢束对各个阶段箱梁交替张拉,不仅可明显有效节约工期,而且可以大幅度减少扣锚索的投入,且相传统斜拉扣挂法施工,拱圈应力易于调控且拱圈应力分布更加均匀合理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例,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是本发明实施例提供的拱桥悬臂施工系统示意图;
图2是本发明实施例涉及的拱箱结构示意图;
图3是本发明实施例涉及的预应力钢束布置示意图;
其中:1、拱箱;2、主拱圈;3、孔道;4、齿块;5、预应力钢束;6、张拉装置;7、扣塔;8、斜拉扣索;9、锚索;10、锚碇。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述,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发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
参见图1,一种拱桥悬臂施工系统,包括扣塔7、斜拉扣索8、主拱圈2、锚索9以及预应力钢束5,扣塔7的一侧通过锚索9与锚碇10锚固连接,另一侧通过斜拉扣索8与主拱圈2锚固连接,主拱圈2由多段拱箱1悬臂浇筑而成,预应力钢束5用于对拱箱1施加预压力,主拱圈2施工过程中,通过预应力钢束5和斜拉扣索8对各节段拱箱1交替进行张拉。
本实施例中,通过锚固于锚碇10来平衡因斜拉扣索8产生不平衡水平力的锚索9沿桥梁纵向设置在拱箱1顶底板内的预应力钢束5,通过配置预应力的方式可以给拱箱1提供预压力,降低后阶段扣索8张拉所引起的截面上下翼缘拉应力,并且能将各个截面拉应力控制在合理的范围内,充分发挥混凝土抗压强度较高的优势。
参见图1,一种拱桥悬臂的施工方法,包括如下步骤:
S1:施工锚碇10以及交界墩上的扣塔7;
S2:施工主拱圈2,利用锚碇10作为主拱圈2的后锚系统,将锚碇10通过锚索9与扣塔7锚固连接,扣塔7另一侧通过斜拉扣索8与主拱圈2锚固连接;其中,
所述主拱圈2由多段拱箱1悬臂浇筑而成,所述主拱圈2施工过程中,通过预应力钢束5和斜拉扣索8对所述主拱圈2的各节段拱箱1交替进行张拉。
本实施例中,拱桥悬臂的主拱圈2在施工过程中采用斜拉扣索8与预应力钢束5对各个阶段箱梁交替张拉,不仅可明显有效节约工期,而且可以大幅度减少扣锚索9的投入,且相传统斜拉扣挂法施工,拱圈应力易于调控且拱圈应力分布更加均匀合理。
参见图1和图2,在一些实施例中,步骤S2的具体过程如下:
S21:悬臂浇筑当前节段拱箱1,并将该节段拱箱1通过斜拉扣索8与扣塔7斜拉固定;
S22:悬臂浇筑下一节段拱箱1,在下一节段拱箱1的顶底板内设有供预应力钢束5穿过的孔道3;
S23:待混凝土达到设定强度以及砼龄期达到设定时间后,在孔道3中穿入预应力钢束5,并利用张拉装置6对预应力钢束5进行张拉,通过预应力钢束5对该节段拱箱1施加设定预压力;
S24:预应力钢束5张拉完毕后,并将预应力钢束5的两端锁定于该节段拱箱1端部的锚具上,并拆除张拉装置6;
S25:重复步骤S21-S25,直至主拱圈2合龙后,拆除斜拉扣索8、锚索9、扣塔7以及拱箱1内的预应力钢束5。
本实施例中,通过配置预应力的方式可以给拱箱1提供预压力,降低后阶段扣索8张拉所引起的截面上下翼缘拉应力,并且能将各个截面拉应力控制在合理的范围内,充分发挥混凝土抗压强度较高的优势。
参见图3,在一些实施例中,孔道3沿拱箱1的宽度方向均匀等距分布,相邻两个孔道3之间的间距控制在48-52cm,位于拱箱1的顶板内的预应力钢束5距拱箱1顶部的距离大于等于10cm,位于拱箱1的底板内的预应力钢束5距离拱箱1底部的距离大于等于10cm,这样的设计使得顶底板应力分布更加均匀,在不减小最大压力力储备的情况下,提高了最小压应力储备。
具体的,预应力钢束5采用d=15.24低松弛钢绞线,fpk=1860MPa,预应力钢束5选材比较方便,预应力钢束5选材比较方便。
需要解释说明的是,在实际应用中,在拱箱1施工过程中预埋有波纹管,波纹管的内腔直接构成孔道3,拱箱1在两端箱室内部设置有齿块4,拱箱1在位于顶底板、齿块4位置处预埋有多个波纹管,预应力钢束5贯穿波纹管并延伸至齿块4的外部,齿块4两端设置有与预应力钢束5相连的张拉装置6,张拉装置6与预应力钢束5之间设置锚具,其中,锚具可以采用锚板。
具体的,波纹管采用方形管,方形管截面尺寸为90mm*22mm,方形管定位钢筋每隔50cm设置一道,确保浇筑过程中波纹管不发生移动,齿块4处封锚时采用两层钢筋网片,钢筋网片用Φ16钢筋绑扎焊接而成,两层钢筋网片间距为10cm,进行局部加强处理,同时减少外部环境对钢绞线的影响。
参见图1和图2,上述实施例拱桥悬臂施工系统的施工过程如下:
步骤1,根据施工图提供的空间位置架立模板,绑扎构造钢筋,并浇筑混凝土待强;
步骤2,将斜拉扣索8两端分别与拱箱1、扣塔7进行连接,锚索9两端分别与扣塔7、锚碇10进行连接,然后张拉扣索8、锚索9至计算得到的初张力;
步骤3,根据施工图提供的空间位置架立模板,绑扎下一节段拱箱1构造钢筋;
步骤4,待混凝土达到85%设计强度且该段砼龄期不小于96小时后,将预应力钢束5依次穿入齿块4、波纹管,将预应力钢束5与张拉装置6进行连接;利用张拉装置6将预应力钢束5张拉到设计强度,通过预应力钢束5对拱箱1施加预压力;齿块4的外侧放置用于固定预应力钢束5的锚板,预应力钢束5张拉完毕,锁定于锚板后,拆除张拉装置6;
步骤5,重复上述步骤1-4联合交替施工剩余的拱箱1节段直至主拱圈2合龙,施工当前拱箱1节段为斜拉扣索8和锚索9的配置和张拉,施工下一个拱箱1节段即为预应力钢束5的配置和张拉,主拱圈2合龙后拆除拱箱1内的预应力钢束5、斜拉扣索8、锚索9以及扣塔7。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外,如果其公开了数值范围,那么公开的数值范围均为优选的数值范围,任何本领域的技术人员应该理解:优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多,无法穷举,所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案,并且,上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
同时,上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件,那么,除另有声明外,固定连接可以理解为:能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接),也可以理解为:不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接),当然,互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外,上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成,也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例,而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种拱桥悬臂施工方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:施工锚碇(10)以及交界墩上的扣塔(7);
S2:施工主拱圈(2),利用锚碇(10)作为所述主拱圈(2)的后锚系统,将所述锚碇(10)通过锚索(9)与所述扣塔(7)锚固连接,所述扣塔(7)另一侧通过斜拉扣索(8)与所述主拱圈(2)锚固连接;其中,
所述主拱圈(2)由多段拱箱(1)悬臂浇筑而成,所述主拱圈(2)施工过程中,通过预应力钢束(5)和斜拉扣索(8)对各节段拱箱(1)交替进行张拉。
2.根据权利要求1所述的拱桥悬臂施工方法,其特征在于,步骤S2的具体过程如下:
S21:悬臂浇筑当前节段拱箱(1),并将该节段拱箱(1)通过所述斜拉扣索(8)与所述扣塔(7)斜拉固定;
S22:悬臂浇筑下一节段拱箱(1),在下一节段拱箱(1)的顶底板内设有供预应力钢束(5)穿过的孔道(3);
S23:待混凝土达到设定强度以及砼龄期达到设定时间后,在所述孔道(3)中穿入预应力钢束(5),并利用张拉装置(6)对所述预应力钢束(5)进行张拉,通过所述预应力钢束(5)对该节段拱箱(1)施加设定预压力;
S24:所述预应力钢束(5)张拉完毕后,并将所述预应力钢束(5)的两端锁定于该节段拱箱(1)端部的锚具上,并拆除张拉装置(6);
S25:重复步骤S21-S25,直至所述主拱圈(2)合龙后,拆除所述斜拉扣索(8)、锚索(9)、扣塔(7)以及拱箱(1)内的预应力钢束(5)。
3.根据权利要求2所述的拱桥悬臂施工方法,其特征在于:所述孔道(3)沿所述拱箱(1)的宽度方向均匀等距分布。
4.根据权利要求3所述的拱桥悬臂施工方法,其特征在于:相邻两个所述孔道(3)之间的间距控制在48-52cm,位于所述拱箱(1)的顶板内的所述预应力钢束(5)距所述拱箱(1)顶部的距离大于等于10cm,位于所述拱箱(1)的底板内的所述预应力钢束(5)距离所述拱箱(1)底部的距离大于等于10cm。
5.根据权利要求2所述的拱桥悬臂施工方法,其特征在于:所述预应力钢束(5)采用低松弛钢绞线;其中,所述采用低松弛钢绞线的公称直径为15.24mm,抗拉强度为1860MPa。
6.根据权利要求5所述的拱桥悬臂施工方法,其特征在于:所述拱箱(1)中预埋有波纹管,所述波纹管的内腔构成所述孔道(3)。
7.根据权利要求5所述的拱桥悬臂施工方法,其特征在于:所述波纹管为一方形管。
8.一种拱桥悬臂施工系统,其特征在于:包括扣塔(7)、斜拉扣索(8)、主拱圈(2)、锚索(9)以及预应力钢束(5),所述扣塔(7)的一侧通过所述锚索(9)与锚碇(10)锚固连接,另一侧通过所述斜拉扣索(8)与所述主拱圈(2)锚固连接,所述主拱圈(2)由多段拱箱(1)悬臂浇筑而成,所述预应力钢束(5)用于对所述拱箱(1)施加预压力,所述主拱圈(2)施工过程中,通过所述预应力钢束(5)和斜拉扣索(8)对各节段拱箱(1)交替进行张拉。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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