CN114214918A - 一种承插装配式拱肋、拱桥、制作及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种承插装配式拱肋、拱桥、制作及施工方法,涉及桥梁技术领域,包括至少一个第一单体,第一单体包括内管和套设在内管外的外管,内管一端探出外管的第一端形成凸部,另一端位于外管内,外管内填充混凝土,混凝土在外管第二端形成插接其他第一单体凸部的凹部;针对目前钢管混凝土结构拱肋内部存在混凝土未填充区域,导致拱肋强度不足的问题,采用双层钢管混凝土单体在端部分别形成凸部和凹部,相邻单体之间通过凸部和凹部的配合插接进行连接,方便分单体在钢管内进行混凝土的填充,保证混凝土填充密实,减少未填充区域,保证钢管混凝土拱肋的强度。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁技术领域,具体涉及一种承插装配式拱肋、拱桥、制作及施工方法。
背景技术
钢管混凝土拱桥属于钢—混凝土组合结构中的一种。钢管混凝土拱桥是将钢管内填充混凝土,由于钢管的径向约束而限制受压混凝土的膨胀,使混凝土处于三向受压状态,从而显著提高混凝土的抗压强度。同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用,同时可作为施工模板,方便混凝土浇筑,施工过程中,钢管可作为劲性承重骨架,其焊接工作简单,吊装重量轻,从而能简化施工工艺,缩短施工工期。
传统的钢管混凝土拱桥施工工艺是在拱肋完成后,将混凝土从主拱下端泵入钢管中,拱肋环向封闭且不可视,难以检查混凝土是否填满钢管,现场施工复杂;部分检测设备能够探测拱肋钢管内部是否填满钢管,但其检测过程中,混凝土不断凝固,钢管内部混凝土流动性降低、硬度增加,即使能够发现未填充区域,也难以对未填充区域进行补充,而采用振荡的方式会损伤钢管结构,影响钢管的承载能力;而采用对未填充区域钻孔再注浆后修补的方式,会影响拱肋钢管结构的承载能力,且多点钻孔后会导致拱肋钢管强度降低,难以满足拱桥的应力需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷,提供一种承插装配式拱肋、拱桥、制作及施工方法,采用双层钢管混凝土单体在端部分别形成凸部和凹部,相邻单体之间通过凸部和凹部的配合插接进行连接,方便分单体在钢管内进行混凝土的填充,保证混凝土填充密实,减少未填充区域,保证钢管混凝土拱肋的强度。
本发明的第一目的是提供一种承插装配式拱肋,采用以下技术方案:
包括至少一个第一单体,第一单体包括内管和套设在内管外的外管,内管一端探出外管的第一端形成凸部,另一端位于外管内,外管内填充混凝土,混凝土在外管第二端形成插接其他第一单体凸部的凹部。
进一步地,所述凹部沿外管径向的截面与内管径向截面相同,凹部配合凸部以限制内管绕其轴线的转动。
进一步地,所述内管环向与外管之间留有间隙,且间隙内设有保持内管和外管相对位置的连接件。
进一步地,所述内管内填充混凝土,外管与内管之间填充混凝土。
进一步地,所述内管至少一端设有锚固件,锚固件一端位于内管内,另一端延伸内管外。
进一步地,多个第一单体侧面通过腹杆连接形成拱肋节段,同一拱肋节段对应第一单体的端面平齐。
进一步地,还包括第二单体,第二单体的两端分别形成插接所述凸部的凹部。
本发明的第二目的是提供一种拱桥,包括如上所述的承插装配式拱肋。
本发明的第三目的是提供一种承插装配式拱肋的制作方法,包括以下步骤:
外管套设在内管外部并使内管一端露出外管第一端,内管另一端位于外管内;
模具通过外管第二端探入外管内并抵接内管端部,在外管与模具之间、外管与内管之间浇注混凝土;
内管和外管相对固定,待混凝土养护完成后,拆除模具形成凹部,得到第一单体。
本发明的第四目的是提供一种承插装配式拱肋的施工方法,包括以下步骤:
第一单体的凸部插接相邻第一单体的凹部,使内管连通并在内管内填充混凝土;
依次串联所有第一单体并填充混凝土,合龙后形成拱肋;
拱肋两端分别连接拱座。
进一步地,在填充混凝土时,在相邻第一单体的内管对接位置埋入锚固件。
与现有技术相比,本发明具有的优点和积极效果是:
(1)针对目前钢管混凝土结构拱肋内部存在混凝土未填充区域,导致拱肋强度不足的问题,采用双层钢管混凝土单体在端部分别形成凸部和凹部,相邻单体之间通过凸部和凹部的配合插接进行连接,方便分单体在钢管内进行混凝土的填充,保证混凝土填充密实,减少未填充区域,保证钢管混凝土拱肋的强度。
(2)采用单体插接结构进行依次装配,分段填充内部混凝土,保证内部混凝土完全充盈,使内部混凝土与内管、外管均能够紧密贴合,保持整个单体的强度,从而提高单体性能。
(3)凸部截面形状为非圆截面,凸部的截面形状与内管的截面形状相同,能够进行插接配合,使其连接共同受力;非圆截面能够限制凸部与凹部的相对转动,在多节段安装时能够防止相邻单体间发生转动或错动,保证其安装稳定性,便于进行固定安装。
(4)采用双层钢管混凝土单体,单体能够在工程内进行预制加工,现场拼接加快施工速度,并且节段为双层钢管,在内管和外管之间预先填充混凝土,使其在现场拼装时能够保持形态,减小成拱过程中的形变,在装配后内管再填充混凝土,形成实心钢管混凝土结构,强度和刚度均能够有效提升。
(5)内管一端形成凸部,配合外管填充混凝土后形成的凹部,凸部配合凹部时能够预埋锚固件,提高相邻单体之间的连接强度,同时,在内管内填充混凝土实现加固,可以增加锚固件与内管之间的连接强度,保证内部混凝土与内管之间的摩擦力和粘结力,提高其耐久性及抗倾覆、抗震能力。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一个或多个实施例中第一单体的示意图;
图2为本发明一个或多个实施例中第一单体的径向截面示意图;
图3为本发明一个或多个实施例中第二单体的示意图;
图4为本发明一个或多个实施例中第一单体形成一种拱肋节段的示意图;
图5为本发明一个或多个实施例中第一单体形成一种拱肋节段的示意图
图6为本发明一个或多个实施例中第一单体形成一种拱肋节段的示意图
图7为本发明一个或多个实施例中第一单体形成一种拱肋节段的示意图。
图中,1.外管,2.内管,3.锚固件,4.连接件,5.凸部,6.凹部,7.腹杆。
具体实施方式
实施例1
本发明的一个典型实施例中,如图1-图7所示,给出一种承插装配式拱肋。
如图1所示的承插装配式拱肋,是由若干预制节段连接构成的,用于钢管混凝土拱桥。承插装配式拱肋主要包括第一单体和第二单体,多个第一单体依次串联插接形成拱肋的主体部分,端部配合第二单体,实现拱肋主体与拱座的对接。
如图1所示,承插装配式拱肋包括至少一个第一单体,第一单体为内管2和外管1套设结构,外管1套设在内管2的外部,并将内管2一端探出外管1的第一段外,内管2探出外管1的部分形成凸部5,内管2另一端位于外管1内,外管1内填充有混凝土,并在外管1第二段形成凹部6,凹部6能够与其他第一单体的凸部5插接配合,使得两个第一单体连接。
外管1和内管2均选用满足实际施工需求的金属管,比如钢管等,其尺寸规格、材质等依据拱肋需求进行合理配置。
外管1内部填充混凝土,并在第二端位置形成凹部6,混凝土可以填充外管1与内管2之间,也可以填充外管1、内管2区域并保留外管1第二端的凹部6。在本实施例中,内管2作为装配施工后填充混凝土的通道,第一单体在装配前混凝土填充于内管2和外管1之间,内管2内部预留通道,并且凹部6与内管2连通,方便后续凸部5与凹部6插接配合后,相邻第一单体的内管2相连通。
凹部6与凸部5能够相配合,二者形状适配,通过控制凹部6沿外管1径向截面与内管2径向截面相同,使凹部6和凸部5能够进行插接配合;内管2位于外管1内的一端端面朝向凹部6,在插接配合后,两个第一单体的内管2端面相抵接,使其抵接位置贴合接触。
在多个第一单体进行连续配合插接使用时,第一单体与相邻第一单体依次插接,为了保证插接配合的稳定性和插接后维持形态,凸部5和凹部6采用非圆截面,以图1、图2中所示结构为例,内管2采用矩形截面的方管,形成矩形截面的凸部5,相应的凹部6也配置为矩形截面,凹部6与凸部5配合后,能够限制其相互转动,从而保持相邻两个第二单体的相对位置和姿态。
在其他实施方式中,还可以选择其他的非圆截面管,比如椭圆形、三角形、六边形等截面形状的管件,形成非圆截面的凸部5,并且将凹部6设置为与凸部5相配合的非圆截面凹槽结构,在凸部5与凹部6配合后,达到抗扭转和偏移的效果。
另外,凸部5截面形状为非圆截面,凸部5的截面形状与内管2的截面形状相同,能够进行插接配合,使其连接共同受力;非圆截面能够限制凸部5与凹部6的相对转动,在多节段安装时能够防止相邻单体间发生转动或错动,保证其安装稳定性,便于进行固定安装。
内管2与外管1之间填充有混凝土,混凝土能够保持内管2与外管1的相对位置,为了方便内管2与外管1之间填充混凝土,以及辅助维持外管1与内管2的相对位置,内管2环向与外管1之间留有间隙,且间隙内设有保持内管2和外管1相对位置的连接件4。
连接件4可以采用钢筋、杆件、肋板等结构,能够保持内管2和外管1的相对位置,避免在填充混凝土时内管2和外管1发生位置偏移,也可以采用其他的连接件4结构。
对于连接件4数目的选择,可以根据需求进行配置,比如一个、两个或者更多个;为了减少连接件4对填充混凝土的阻挡,在能够维持内管2和外管1相对位置的基础上,尽量减少连接件4的布置数目。
在第一单体与相邻第一单体之间插接后,两个第一单体的内管2连通,并向连通后的内管2内填充混凝土,使填充的混凝土与内管2内壁之间形成连接。在此处的填充的混凝土,不同于预制第一单体时填充的混凝土,在第一单体装配时向内管2填充混凝土,即内管2内填充混凝土,外管1与内管2之间填充混凝土,二者独立进行。
在多个第一单体组合使用,通过插接进行连接,能够通过内管2内填充的混凝土形成连接,为了进一步提高相邻第一单体之间的连接强度,内管2至少一端设有锚固件3,锚固件3一端位于内管2内,另一端延伸内管2外,并配合其他第一单体内管2填充的混凝土,使得相邻第一单体之间稳定连接,提升其强度。
锚固件3可以采用锚固钢筋、锚杆、锚索等结构,连接相邻第一单体内管内部的混凝土,从而实现相邻第一单体的连接。
如图4-图7所示,多个第一单体侧面通过腹杆7连接形成拱肋节段,同一拱肋节段对应第一单体的端面平齐。如图4所示,通过两个第一单体之间连接腹杆7形成拱肋节段,如图5所示,也可以通过腹杆7依次连接三个拱肋形成三角形截面状的拱肋节段,如图6所示,也可以通过腹杆7依次连接四个拱肋形成矩形截面状的拱肋节段,利用多个拱肋节段进行依次连接,形成拱肋。
在其他实施方式中,如图7所示,还可以在外管1内部设置多个内管2,多个内管2间隔布置,形成多个凸部5,并与外管1形成的多个凹部6进行配合。
如图3所示,由于第一单体的端部分别为凹部6和凸部5,在其依次串连形成拱肋主体后,需要将其与拱座连接,而拱座结构上常预留凸出于表面的连接筋,因此,在本实施例中,还提供第二单体,第二单体与第一单体形状相似,均是由内管2和外管1并结合混凝土形成,但第二单体的两端均为凹部6。
第二单体的一端凹部6对接第一单体的凸部5,第二单体另一端的凹部6与拱座上的预留结构插接,第一单体和第二单体共同形成拱肋,并能够实现与拱座的连接。
采用单体插接结构进行依次装配,分段填充内部混凝土,保证内部混凝土完全充盈,使内部混凝土与内管2、外管1均能够紧密贴合,保持整个单体的强度,从而提高单体性能。
实施例2
本发明的另一个实施例中,如图1-图7所示,给出一种拱桥。
拱桥采用如实施例1中的承插装配式拱肋,承插装配式拱肋连接拱桥的拱座,;对于承插装配式拱肋的详细结构参见实施例1,由于该拱桥采用了上述实施例1提供的承插装配式拱肋,所以该拱桥由承插装配式拱肋带来的有益效果参考上述实施例1中的相应部分,在此不再赘述。
对于未提及的拱桥的其他结构,采用现有的结构即可。
实施例3
本发明的另一个实施例中,如图1-图7所示,给出一种承插装配式拱肋的制作方法。
承插装配式拱肋的制作方法用于制作如实施例1中的承插装配式拱肋,包括以下步骤:
外管1套设在内管2外部并使内管2一端露出外管1第一端,内管2另一端位于外管1内;
模具通过外管1第二端探入外管1内并抵接内管2端部,在外管1与模具之间、外管1与内管2之间浇注混凝土;
内管2和外管1相对固定,待混凝土养护完成后,拆除模具形成凹部6,得到第一单体。
具体的:
将内管2和外管1套设,形成双层管结构,并通过焊接连接件4固定其相对位置;
根据外管1和内管2以及所形成的单体尺寸,制作浇筑模板,便于对单体的凹部6进行成型;
将外管1和内管2固定,进行预制构件浇筑,浇筑完成后,脱模形成单体。
需要指出的是,在制作第一单体时,模板探入外管1的一端,在脱模后形成一端为凹部6、一端为凸部5的第一单体;在制作第二单体时,模板探入外管1的两端,在脱模后形成两端均为凹部6的第二单体。
内管2一端形成凸部5,配合外管1填充混凝土后形成的凹部6,凸部5配合凹部6时能够预埋锚固件3,提高相邻单体之间的连接强度,同时,在内管2内填充混凝土实现加固,可以增加锚固件3与内管2之间的连接强度,保证内部混凝土与内管2之间的摩擦力和粘结力,提高其耐久性及抗倾覆、抗震能力。
实施例4
本发明的再一典型实施例中,如图1-图7所示,给出一种插装配式拱肋的施工方法。
基于如实施例1中的承插装配式拱肋,进行施工,包括以下步骤:
拱座施工时,两侧拱座浇筑混凝土时插入一定数量锚固钢筋并伸出一定长度;
将一个第一单体的凹部6插入一侧的拱座,拱座上的锚固钢筋插入该第一单体的凹部6,内部进行灌浆加固连接;
将该第一单体的凸部5插接相邻第一单体的凹部6,使内管2连通并在内管2内填充混凝土;在填充混凝土时,在相邻第一单体的内管2对接位置埋入锚固件3;
依次串联所有第一单体并填充混凝土,形成拱肋主体,拱肋主体末端的凸部5插入第二单体一端的凹部6,第二单体另一端的凹部6插入另一侧的拱座,内部进行灌浆加固连接,合龙后形成拱肋。
采用双层钢管混凝土单体,单体能够在工程内进行预制加工,现场拼接加快施工速度,并且节段为双层钢管,在内管2和外管1之间预先填充混凝土,使其在现场拼装时能够保持形态,减小成拱过程中的形变,在装配后内管2再填充混凝土,形成实心钢管混凝土结构,强度和刚度均能够有效提升。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种承插装配式拱肋,其特征在于,包括至少一个第一单体,第一单体包括内管和套设在内管外的外管,内管一端探出外管的第一端形成凸部,另一端位于外管内,外管内填充混凝土,混凝土在外管第二端形成插接其他第一单体凸部的凹部。
2.如权利要求1所述的承插装配式拱肋,其特征在于,所述凹部沿外管径向的截面与内管径向截面相同,凹部配合凸部以限制内管绕其轴线的转动。
3.如权利要求1所述的承插装配式拱肋,其特征在于,所述内管环向与外管之间留有间隙,且间隙内设有保持内管和外管相对位置的连接件。
4.如权利要求1所述的承插装配式拱肋,其特征在于,所述内管内填充混凝土,外管与内管之间填充混凝土。
5.如权利要求4所述的承插装配式拱肋,其特征在于,所述内管至少一端设有锚固件,锚固件一端位于内管内,另一端延伸内管外。
6.如权利要求1所述的承插装配式拱肋,其特征在于,还包括第二单体,第二单体的两端分别形成插接所述凸部的凹部。
7.一种拱桥,其特征在于,包括如权利要求1-6任一项所述的承插装配式拱肋。
8.一种如权利要求1-6任一项所述的承插装配式拱肋的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
外管套设在内管外部并使内管一端露出外管第一端,内管另一端位于外管内;
模具通过外管第二端探入外管内并抵接内管端部,在外管与模具之间、外管与内管之间浇注混凝土;
内管和外管相对固定,待混凝土养护完成后,拆除模具形成凹部,得到第一单体。
9.一种如权利要求1-6任一项所述的承插装配式拱肋的施工方法,其特征在于,
包括以下步骤:
第一单体的凸部插接相邻第一单体的凹部,使内管连通并在内管内填充混凝土;
依次串联所有第一单体并填充混凝土,合龙后形成拱肋;
拱肋两端分别连接拱座。
10.如权利要求9所述的施工方法,其特征在于,在填充混凝土时,在相邻第一单体的内管对接位置埋入锚固件。
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