CN114457668B - 大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥及快速施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁领域，具体来说是大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥及快速施工方法，包括主墩结构，所述主墩结构上连接有拱肋结构，所述拱肋结构上设有桥体结构；所述拱肋结构与桥体结构之间布置有吊索结构；本发明公开了大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥及快速施工方法；本发明公开的飞燕式提篮拱桥在结构上较为简单，同时主体大多均为拼接式，在实际施工时，相互不干涉的工序可以同时进行，极大的提高了施工效率；另外，本发明在进行飞燕式提篮拱桥实际施工时，采用两条施工线路的同时进行；不仅能够规避工序之间的重叠，还能极大的提高施工效率，缩短施工时间。

Description

大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥及快速施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁领域，具体来说是大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥及快速施工方法。

背景技术

随着我国铁路、高速公路建设项目的日益增多，建设大跨度拱桥的需求越来越多。

而飞燕式拱桥的造型美观，深受人们的喜爱，飞燕式拱桥是两边带悬臂半跨的中承式吊杆拱桥，通过锚固于两边跨端部的拉索来平衡主跨大部分推力，也称自平衡式或自锚式拱桥。

传统飞燕式拱桥随着跨度的增加，拱桥自重不断增加，导致结构内力大幅度增加，导致节段吊装施工困难；同时传统导致拱桥结构稳定性显著下降。

而建设飞燕式提篮拱桥还存在以下技术难点：

飞燕式提篮拱桥的拱肋在焊接时变形控制难度大；同时传统飞燕式提篮拱桥的拱肋和桥面系由于拼接接头非常多，施工困难较大。

另外现有飞燕式提篮拱桥的拱肋一般为矩形框架结构，使得拱肋承载力较小，为了提高拱肋的承载能力，需要对传统拱桥拱肋结构进行优化设计；同时传统施工方法多用于矩形拱肋框架的施工操作，缺少异型拱肋的施工方法；而异型拱肋结构较为复杂，对接不方便，造成施工难度大；所以为了方便异型拱肋的施工，需要对传统施工工艺进行优化。

还有，就是传统飞燕式提篮拱桥施工时不具有独立性，在实际施工过程中可能会发生工序施工时的干涉；也就是传统施工方式多为顺序施工，在前一个工序未施工完成时，可能后续一个工序无法施工，这样极大的浪费了施工工时，不利于提高施工效率。

所以为了避免上述问题，就需要对现有拱桥结构进行优化设计，同时对拱桥的施工工序进行改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构强度大，并且方便快速施工的飞燕式提篮拱桥结构。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥，包括主墩结构，所述主墩结构上连接有拱肋结构，所述拱肋结构上设有桥体结构；所述拱肋结构与桥体结构之间布置有吊索结构；

所述主墩结构包括主墩基础，所述主墩基础包括支撑承台；所述支撑承台上设有主墩拱座；

所述主墩拱座包括拱座钢骨架和浇筑在拱座钢骨架上的拱座混凝土；

所述拱肋结构包括两个相对布置拱肋梁，所述拱肋梁包括上拱肋，所述上拱肋两端分别连接有一个主墩结构；

两个所述上拱肋上端中部区域通过风撑结构相连接；

所述拱肋梁还包括下拱肋；所述上拱肋两端分别通过下拱肋与对应主墩结构相连接；

所述下拱肋包括设置在主墩拱座上的中孔拱肋和边孔拱肋；所述中孔拱肋一端与主墩拱座相连接，另一端与上拱肋相连接；

所述拱肋结构还包括拱肋横梁，所述拱肋横梁布置在两个拱肋梁之间区域；所述拱肋结构包括两个拱肋横梁；两个所述拱肋横梁分布在拱肋梁两端；所述拱肋横梁与桥体结构相连接；

所述桥体结构包括中孔钢梁桥体结构和边孔钢梁桥体结构；在中孔钢梁桥体结构两端分别连接有一个边孔钢梁桥体结构；

所述中孔钢梁桥体结构与边孔钢梁桥体结构对接处处于拱肋横梁上方；

所述吊索结构包括吊杆，所述吊杆在拱肋结构上对称分布；并且两个所述上拱肋上布置的吊杆数量相同，呈相对布置。

所述桥体结构还包括现浇箱梁桥体结构；所述现浇箱梁桥体结构与边孔钢梁桥体结构对接；每个所述边孔钢梁桥体结构远离中孔钢梁桥体结构一侧设有现浇箱梁桥体结构。

大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：

步骤A：确定施工场地，并且划分施工场地；

步骤B：确定拱桥架设区域主墩结构的布置位置；并基于上述布置位置对主墩结构中的主墩基础进行施工操作；随后在主墩基础上进行主墩拱座的施工；在进行主墩拱座施工的同时，对桥体结构中的中孔钢梁桥体结构进行架设；

步骤C：步骤B完成后，对拱肋结构中的下拱肋进行施工；

步骤D：在步骤C完成后，进行边孔钢梁桥体结构架设，在边孔钢梁桥体结构设定区域架设完成后，进行现浇箱梁桥体结构的浇筑施工；另外，要求在进行边孔钢梁桥体结构架设时，对拱肋结构中的上拱肋进行施工操作；

步骤E：步骤D完成后，进行吊索结构的安装施工；

步骤F：步骤E完成后，一个大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥大体结构已经施工完成。

所述步骤B中主墩基础施工主要包括如下步骤：

步骤1：初始清基：先采用现有设备进行基坑初始清基操作，保证清基底标高及清基范围符合设计要求；

步骤2：钢护筒和钢管桩结构施工：通过架设栈桥和钻孔平台实现钢护筒和钢管桩结构的施工，钢管桩结构包括多个锁扣钢管桩，相邻锁扣钢管桩依次连接；

步骤3：临时支撑结构架设；步骤2完成后，在钢管桩结构上端设置临时支撑结构；

步骤4：二次清基；在步骤3完成后，对围堰内部再次进行清基操作；此次清基要求清基到设定位置；

步骤5：浇筑封底混凝土：在步骤4再次清基完成后，在围堰底部浇筑封底混凝土；

步骤6：圈梁架设；在步骤5完成后，在钢管桩结构内部架设支撑圈梁结构；支撑圈梁结构主要包括三层圈梁结构，分别为第一层圈梁、第二层圈梁以及第三层圈梁；在钢管桩结构内部由上至下依次抽水架设第一层圈梁、第二层圈梁以及第三层圈梁；

步骤7：承台施工；步骤6完成后，抽离围堰基坑内的全部水液；并拆除围堰内的各个钢护筒；随后进行支撑承台施工操作。

所述步骤B中主墩拱座施工主要包括如下步骤：

步骤一：在支撑承台上安装拱座钢骨架以及拱座钢筋；

步骤二：在支撑承台上浇筑拱座混凝土；

步骤三：步骤二完成后，一个主墩拱座施工完成；可重复步骤一至步骤二实现多个主墩拱座的施工操作。

所述支撑承台浇筑时采用一次或者多次浇筑；所述拱座混凝土也分一次或者多次浇筑。

在进行主墩拱座施工时，要求主墩拱座的承台桩基与围堰清基协调施工；同时当支撑承台采用多次浇筑时，要求在支撑承台第一次浇筑完成后形成底部支撑承台，在底部支撑承台上安装拱座钢骨架；随后进而第二次支撑承台的浇筑；当支撑承台采用一次浇筑成型时，要求预先安装拱座钢骨架，再进行支撑承台的浇筑。

所述中孔钢梁桥体结构包括多个单体中孔钢梁；相邻单体中孔钢梁依次拼接；所述边孔钢梁桥体结构包括多个单体边孔钢梁；相邻单体边孔钢梁依次连接；在边孔钢梁桥体结构架设时要求最靠近现浇箱梁桥体结构的一段单体边孔钢梁与现浇箱梁桥体结构组成钢混组合段。

所述上拱肋采用钢箱结构，所述下拱肋采用混凝土箱形结构；所述上拱肋包括多个单体上拱肋；相邻单体上拱肋端部对接；上拱肋在实际安装架设时；分为预先安装段、底部安装段以及合拢连接段；预先安装段连接有风撑结构，该段最先架设；随后安装连接在边孔拱肋上的底部安装段；最后安装布置在预先安装段与底部安装段之间的合拢连接段。

所述吊索结构还包括系杆；所述系杆贯穿中孔钢梁桥体结构和边孔钢梁桥体结构布置；每个所述系杆两端分别连接在现浇箱梁桥体结构上；在进行吊索结构进行施工时：待拱肋梁合拢后，进行系杆张拉，要求系杆张拉至一期索力；随后对吊索结构中的吊杆进行张拉，由拱肋梁端部向中部对称张拉各个吊杆使其至一期吊杆索力；再次进行系杆张拉，使得系杆被张拉至二期索力；然后再次进行吊杆张拉，由拱肋梁端部向中部对称张拉各个吊杆使其至二期吊杆成索力；最后张拉各个系杆使其张拉至成桥索力。

本发明的优点在于：

本发明公开了一种大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥及快速施工方法；本发明公开的大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥在结构上较为复杂，同时通过异型拱肋梁的设计，可以极大提高拱桥的整体结构强度，同时通过对施工工艺的优化，极大的提高了施工效率。

另外，本发明在进行飞燕式提篮拱桥实际施工时，采用两条施工线路的同时进行；不仅能够规避工序之间的重叠，还能极大的提高施工效率，缩短施工时间。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明架设完成时的结构示意图。

图2为本发明除去现浇箱梁桥体结构的主视图。

图3为本发明除去现浇箱梁桥体结构的俯视图。

图4为图2标记后的结构示意图。

图5为本发明中主墩结构的结构示意图。

图6为本发明中拱肋结构的局部结构示意图。

图7为本发明中主墩拱座和支撑承台的结构示意图。

图8为图7的剖视图。

图9为本发明中拱座钢骨架的结构示意图。

图10为本发明中中孔拱肋的局部结构示意图。

上述图中的标记均为：

1、主墩基础，2、主墩拱座，3、桥体结构，4、拱肋结构，5、吊索结构。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥，包括主墩结构，所述主墩结构上连接有拱肋结构4，所述拱肋结构4上设有桥体结构3；所述拱肋结构4与桥体结构3之间布置有吊索结构5；在本发明中主墩结构为河道支撑结构，为桥梁的底部主要支撑结构，也为后续桥体以及拱肋结构4的布置提供了安装场所，另外，拱肋结构4起到一个支撑作用，方便了桥体结构3在河道上的布置；同时，在本发明中桥体结构3也就是桥面结构，为了保证桥面结构布置的稳定性，在拱肋结构4与桥体结构3之间布置有吊索结构5，吊索结构5起到一个很好的张拉作用，更好的保证桥体结构3布置的稳定性。

具体；本发明中所述主墩结构包括主墩基础1，主墩基础1为河道上布置主墩拱座2的底部支撑基础，保证主墩拱座2在河床上布置的稳定性；在本发明中所述主墩基础1包括支撑承台12；支撑承台12起到一个很好的底部支撑作用，方便了后续主墩拱座2的后续施工操作；同时，在本发明所述支撑承台12上设有主墩拱座2；主墩拱座2的设置，方便了拱肋结构4的布置，同时也方便了后续拱肋结构4对桥体结构3的支撑和吊拉；同时，在本发明中所述主墩拱座2包括拱座钢骨架21和浇筑在拱座钢骨架21上的拱座混凝土22；本发明通过拱座钢骨架21和拱座混凝土22的配合使用，可以保证主墩拱座2与支撑承台12连接的稳定性，同时也方便后续下拱肋42的施工操作；

另外，作为优选的，在本发明中，所述主墩结构还包括承台桩基；所述承台桩基布置在支撑承台下方；本发明通过承台桩基的设置，起到很好的底部支撑作用，同时可以方便增强围堰底部强度，方便后续支撑承台的布置，另外，通过承台桩基的设置，方便了围堰的清基操作，同时方便了围堰锁扣钢管桩的插打。

同时，在本发明中所述拱肋结构4包括两个相对布置拱肋梁，拱肋梁整体呈弧形结构，所述拱肋梁包括上拱肋41，上拱肋41除了端部，其余部分处于桥体结构3上方；方便后续配合吊索结构5实现对桥体的拉紧；同时为了方便上拱肋41的布置，在本发明中所述上拱肋41两端分别连接有一个主墩结构；当然，为了方便桥接，在本发明中上拱肋41不与主墩结构直接相互连接，而是通过下拱肋42实现，具体所述拱肋梁还包括下拱肋42；所述上拱肋41两端分别通过下拱肋42与对应主墩结构相连接；同时为了保证拱肋结构4的稳定性，在本发明中两个所述上拱肋41上端中部区域通过风撑结构43相连接；风撑结构43起到很好的加固作用，保证了两个相对布置拱肋梁布置的稳定性；另外，在本发明中所述下拱肋42包括设置在主墩拱座2上的中孔拱肋421和边孔拱肋422；所述中孔拱肋421一端与主墩拱座2相连接，另一端与上拱肋41相连接；本发明中孔拱肋421设置的目的是用于与上拱肋41相连接，起到底部支撑作用；边孔拱肋422用于支撑边孔钢梁桥体结构32；同时，在本发明中所述拱肋结构4还包括拱肋横梁44，所述拱肋结构4包括两个拱肋横梁44；两个所述拱肋横梁44分布在拱肋梁两端；所述拱肋横梁44与桥体结构3相连接；拱肋横梁44的设置，起到很好的桥接作用，更好的保证了两个拱肋梁连接时的稳定性，同时在本发明中所述拱肋横梁44布置在两个拱肋梁之间区域；在实际布置时，拱肋横梁44设置在上拱肋41的端部，在实际布置时也可以靠近下拱肋一侧布置，这样的设置，使得拱肋横梁44还起到很好的侧面固定作用，更好的保证上拱肋41的结构强度，同时还有利于保证上拱肋与下拱肋42连接处的稳定性；同时本发明通过拱肋横梁44的设置，还能更好的保证中孔钢梁桥体结构31和边孔钢梁桥体结构32连接的稳定性，在实际布置时；本发明中中孔钢梁桥体结构31和边孔钢梁桥体结构32对接处下方布置有拱肋横梁44，拱肋横梁44与边孔钢梁桥体结构32端部固定连接；在实际布置时中孔钢梁桥体结构31端部设置在拱肋横梁44牛腿顶部支座上。

另外，在本发明中所述下拱肋包括设置在主墩拱座上的中孔拱肋和边孔拱肋；所述中孔拱肋一端与主墩拱座相连接，另一端与上拱肋相连接；所述中孔拱肋包括底部拱肋和桥接拱肋；所述桥接拱肋为钢混结合段；所述桥接拱肋通过底部拱肋与主墩拱座相连接；所述桥接拱肋与上拱肋对接；本发明通过桥接拱肋的设置，方便了下拱肋与上拱肋之间的连接，在本发明中桥接拱肋为钢混结构，也就是钢筋混凝土结构，这样的设置，使得下拱肋端部与上拱肋对接处为钢混结合段，这样的设计，方便了上拱肋与下拱肋的对接，主要效果类似下文中桥体结构的钢混组合段。

在本发明中底部拱肋为混凝土箱形结构，底部拱肋包括连接在拱座钢骨架上拱肋钢骨架，拱肋钢骨架焊接在拱座钢骨架上，在拱座钢骨架上浇筑混凝土形成上述底部拱肋结构；上述桥接拱肋为钢筋混凝土结构。

另外，为了保证桥体结构3的承载能力，在本发明中所述吊索结构5包括吊杆51，所述吊杆51在拱肋结构4上对称分布；并且两个所述上拱肋41上布置的吊杆51数量相同，呈相对布置；吊索就是一个吊索结构，使得桥体结构3与拱肋结构4相互连接，从而在一定程度上提高桥面的承载能力。

同时，在本发明中所述桥体结构3包括中孔钢梁桥体结构31和边孔钢梁桥体结构32；在中孔钢梁桥体结构31两端分别连接有一个边孔钢梁桥体结构32；所述中孔钢梁桥体结构31与边孔钢梁桥体结构32对接处处于拱肋横梁44上方；本发明中孔钢梁桥体结构31与边孔钢梁桥体结构32为桥体的主要结构，在实际布置时都是由多个钢箱梁拼装而成；

进一步的，在本发明中所述桥体结构3还包括现浇箱梁桥体结构33；所述现浇箱梁桥体结构33与边孔钢梁桥体结构32对接；每个所述边孔钢梁桥体结构32远离中孔钢梁桥体结构31一侧设有现浇箱梁桥体结构33；在本发明中现浇箱梁桥体结构33起到很好的过渡作用，方便了桥体结构3与河道边缘路面的桥接过渡。

进一步的，在本发明中每个所述拱肋梁均为异型结构；每个所述拱肋梁中的上拱肋包括F风撑段、E连接段、D吊杆分箱室段、C无索区段以及B过渡段；所述F风撑段和E连接段为单箱单室式钢箱结构；所述D吊杆分箱室段和、C无索区段为单项双室钢箱结构；这里异型结构是指本发明公开的拱肋梁是一个类似麻花状的结构，不相当于传统的矩形框架结构，本发明采用这样的结构设计，使得每个拱肋梁具有更大的结构强度，同时可以在局部区域适用合适尺寸的拱肋结构，极大的降低了拱肋梁的施工难度；具体本发明上述拱肋梁一般设计成从拱肋梁底部的四边形渐变至拱肋梁顶部的五边形；也就是本发明拱肋梁中的上拱肋采用钢箱结构，钢箱拱肋为单箱单室或单箱两室的五边形断面，从拱肋顶至钢混结合段分为五部分，分别是：F风撑段(单箱单室)、E段(单箱单室)、D吊杆分箱室段(单箱双室)、C无索区段(单箱双室)和B过渡段(混凝土箱体结构)；另外，下拱肋一般设计成A混凝土段。

一种大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：

步骤A：确定施工场地，并且划分施工场地；

步骤B：确定拱桥架设区域主墩结构的布置位置；并基于上述布置位置对主墩结构中的主墩基础1进行施工操作；随后在主墩基础1上进行主墩拱座2的施工；在进行主墩拱座2施工的同时，对桥体结构3中的中孔钢梁桥体结构31进行架设；

步骤C：步骤B完成后，对拱肋结构4中的下拱肋42进行施工；

步骤D：在步骤C完成后，进行边孔钢梁桥体结构32架设，在边孔钢梁桥体结构32设定区域架设完成后，进行现浇箱梁桥体结构33的浇筑施工；另外，要求在进行边孔钢梁桥体结构32架设时，对拱肋结构4中的上拱肋41进行施工操作；

步骤E：步骤D完成后，进行吊索结构5的安装施工；

步骤F：步骤E完成后，一个大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥大体结构已经施工完成。

本发明通过上述施工方法，可以实现大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥的建造；在本发明中上述施工方法基础主要是为两条施工线路；两条施工线路独立存在，基板不会相互干涉，不仅可以实现拱桥的正常建造，还能极大的提高拱桥的建造效率。

具体，本发明基于上述施工方法：两条线路主要为：

第一线路：主墩基础1施工、主墩拱座2施工、下拱肋42施工、边孔钢梁桥体结构32主体结构施工、现浇箱梁桥体结构33施工以及边孔钢梁桥体结构32合拢段施工；

第二线路：中孔钢梁桥体结构31架设、上拱肋41架设；

在第一线路中，为了方便边孔钢梁桥体结构32和现浇箱梁桥体结构33的合拢，在本发明中边孔钢梁桥体结构32最靠近现浇箱梁桥体结构33的一段单体边孔钢梁与现浇箱梁桥体结构33组成钢混组合段；也就是最靠近现浇箱梁桥体结构33的第一段单体边孔钢梁在现浇箱梁桥体结构33浇筑时浇筑成一体结构，靠近现浇箱梁桥体结构33的第二段单体边孔钢梁作为最后的合拢边孔钢梁；这样的设置，起到了很好的桥接作用，方便后续焊接固定。

进一步的，在本发明中所述步骤B中主墩基础1施工主要包括如下步骤：

步骤1：初始清基：先采用现有设备进行基坑初始清基操作，保证清基底标高及清基范围符合设计要求；

步骤2：承台桩基和锁扣钢管桩围堰施工：通过架设栈桥和钻孔平台实现承台桩基和锁扣钢管桩围堰的施工，锁扣钢管桩围堰包括钢管桩结构；钢管桩结构包括多个锁扣钢管桩，相邻锁扣钢管桩依次连接；这里承台桩基施工时要求在基坑底部进行钻孔灌注桩操作，在基坑底部形成承台桩基11；

步骤3：临时支撑结构架设；步骤2完成后，在钢管桩结构上端设置临时支撑结构；

步骤4：二次清基；在步骤3完成后，对围堰内部再次进行清基操作；此次清基要求清基到设定位置；

步骤5：浇筑封底混凝土：在步骤4再次清基完成后，在围堰底部浇筑封底混凝土；

步骤6：圈梁架设；在步骤5完成后，在钢管桩结构内部架设支撑圈梁结构；支撑圈梁结构主要包括三层圈梁结构，分别为第一层圈梁、第二层圈梁以及第三层圈梁；在钢管桩结构内部由下至上依次架设第三层圈梁、第二层圈梁以及第一层圈梁，依次抽水进行超垫；

步骤7：承台施工；步骤6完成后，抽离围堰基坑内的全部水液；拆除围堰内的各个钢护筒、凿除桩头；随后进行支撑承台12施工操作。

本发明通过上述结构的设置，为浇筑支撑承台12提供了基础，方便了后续主墩基础1的后续施工操作。

进一步的，在本发明中在基坑底部进行钻孔灌注桩操作，在基坑底部形成承台桩基11；随后在承台桩基11上浇筑支撑承台12；承台桩基11的设置，相当于在河床上纵向插打了多个纵向支撑桩基，很好的提升了支撑承台12下端河床的强度，从而更好的保证了支撑承台12的结构强度，最终增加了主墩结构的结构强度；上述承台桩基的施工方法也就是上述承台桩基的施工方法。

进一步的，在本发明中所述步骤B中主墩拱座2施工主要包括如下步骤：

步骤一：在支撑承台12上安装拱座钢骨架21以及拱座钢筋；

步骤二：在支撑承台12上浇筑拱座混凝土22；

步骤三：步骤二完成后，一个主墩拱座2施工完成；可重复步骤一至步骤二实现多个主墩拱座2的施工操作。

本发明通过上述施工方式，方便了主墩拱座2的施工操作。

进一步的，在本发明中所述支撑承台浇筑时采用一次或者多次浇筑；所述拱座混凝土也分一次或者多次浇筑；这里的多次一般可以指两次，当然如果对于部件的尺寸过大或者异型较为复杂时，可以根据需要增加局部浇筑次数，具体根据需要进行选择；在实际使用过程中，支撑承台可以选用一次浇筑成型，也可选用多次浇筑成型，选用一次浇筑成型，方便加快施工效率，选用多次成型，可以方便拱座钢骨架的安装，同时更容易保证浇筑质量；同理，本发明拱座混凝土采用一次浇筑是为了提高浇筑效率，而多次浇筑方便保证浇筑质量；特别是异型过渡区域，采用分段浇筑，可以避免过渡区域发生应力集中等问题。

在进行主墩拱座施工时，要求主墩拱座的承台桩基与围堰清基协调施工；这里协调施工，主要是想表明本发明公开的拱桥结构中的承台桩基是预先插打的，在实现后续支撑作用的同时，还能方便围堰的清基操作，具体，本发明公开的协调施工，主要是承台桩基插打工序处于围堰初始清基和二次清基之间；这样设置，因为承台桩基的插打，减少了围堰内部二次清基时的基坑杂物清理量，从而可以很好的加快二次清基效率。

另外，基于上述内容，本发明当支撑承台采用一次浇筑成型时，要求预先安装拱座钢骨架，再进行支撑承台的浇筑；这样操作的目的还是使得拱座钢骨架可以下端有一部分进入支撑承台内部，更好的保证主墩拱座与支撑承台连接的稳定性。

同理，当支撑承台采用多次浇筑时，要求在支撑承台第一次浇筑完成后形成底部支撑承台，在底部支撑承台上安装拱座钢骨架；随后进而第二次支撑承台的浇筑；本发明进一步的，在本发明中所述支撑承台12浇筑时采用两次浇筑；这里支撑承台12采用这样的浇筑方式，可以把拱座钢骨架21下端部分埋入支撑承台12内部，更好的保证主墩拱座2与支撑承台12连接的稳定性和便捷性；同时，在本发明中所述拱座混凝土也分两次浇筑；本发明通过拱座混凝土两次浇筑，一个是可以方便异型拱座浇筑的便捷性，同时也避免依次浇筑量大凝固较慢等问题。

进一步的，在本发明中所述主墩拱座2施工完毕后，向围堰内部注入水液，形成回填水；采用了围堰内部水液实现围堰内部支撑，使得围堰具有自平衡能力，确保了在深水胶结卵石地层围堰施工的安全，同时提高了围堰施工效率，降低了施工风险和难度。

进一步的，在本发明中所述中孔钢梁桥体结构31包括多个单体中孔钢梁；相邻单体中孔钢梁依次拼接；所述边孔钢梁桥体结构32包括多个单体边孔钢梁；相邻单体边孔钢梁依次连接；本发明通过上述结构的设置，使得本发明中孔钢梁桥体结构31以及边孔钢梁桥体结构32的长度可以根据需要进行改变，同时，本发明边孔钢梁桥体结构32和中孔钢梁桥体结构31的成型方式较为简单，极大的降低了桥梁的施工时间，极大的提高了桥梁的架设施工效率；同时在边孔钢梁桥体结构32架设时要求最靠近现浇箱梁桥体结构33的一段单体边孔钢梁与现浇箱梁桥体结构33组成钢混组合段；这样的设置，规避了钢梁与混凝土梁体结构不容易连接的问题。

进一步的，在本发明中所述上拱肋41采用钢箱结构，所述下拱肋42采用混凝土箱形结构；本发明采用上述设计方式，极大的降低力上拱肋41与下拱肋42的施工难度，同时方便后续的对接操作，同时本发明所述上拱肋41包括多个单体上拱肋41；相邻单体上拱肋41端部对接；本发明采用这样的结构设计，方便上拱肋41的拼装连接，同时也方便后续拱肋梁的合拢操作；当然，在实际布置时，所述下拱肋42也可以设计成包括多个单体下拱肋42的结构；也可以要求相邻单体下拱肋42端部对接；但是在实际布置时，下拱肋42靠近主墩拱座2有一段为混凝土结构，该段一般是通过浇筑的方式直接连接在主墩拱座2上；很好的保证了下拱肋与主墩拱座连接的稳定性和整体性；当然，除了该段，下拱肋42其他部分仍可以采用单体下拱肋42拼装。

另外，上拱肋41在实际安装架设时；每个上拱肋41均分为预先安装段、底部安装段以及合拢连接段；预先安装段连接有风撑结构43，该段最先架设；随后安装连接在边孔拱肋422上的底部安装段；最后安装布置在预先安装段与底部安装段之间的合拢连接段；在本发明中预先安装段主要是上拱肋41中间区域，该区域中心位置连接有风撑结构43，同时该预先安装段两端分别连接有合拢连接端，每个合拢连接段远离预先安装段一端连接有底部安装段；本发明基于这样的设置，使得合拢连接段处于上拱肋41区域，方便后续的焊接固定。

基于上述陈述，可以知道，在本发明中上拱肋41是一个中心对称结构；另外，为了方便布置，本发明公开的飞燕式提篮拱桥也为对称结构。

具体：

本发明公开的大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮拱桥主要包括主墩结构，所述主墩结构上连接有拱肋结构4，所述拱肋结构4上设有桥体结构3；所述拱肋结构4与桥体结构3之间布置有吊索结构5；

换言之；

本发明公开的大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮拱桥主要是包括四个主墩结构，每个主墩结构包括插接在河床内的承台桩基11；在承台桩基11上设有支撑承台12，在支撑承台12上布置有主墩拱座2，在主墩拱座2上设有边孔拱肋422和中孔拱肋421，中孔拱肋421朝向拱桥中孔延伸；边孔拱肋422朝向拱桥边孔延伸；并且上述四个主墩结构间隔对称分布在河床四角；

另外，边孔拱肋422连接有上拱肋41；两个对称布置的边孔拱肋422之间布置有一个上拱肋41，在本发明中设有两个上拱肋41，两个上拱肋41分布在桥体结构3两侧，并且在上拱肋41靠近下拱肋一端横向布置有横梁拱肋；

另外，本发明公开的拱桥结构中公开有两个横梁拱肋，两个横梁拱肋分布上拱肋41的两端；

同时桥体结构3中的中孔钢梁桥体结构31布置在两个横梁拱肋上方，并在中孔钢梁桥体结构31两端分别布置有一个边孔钢梁桥体结构32，并且边孔钢梁桥体结构32远离中孔钢梁桥体结构31一端连接有现浇箱梁桥体结构33；五段式的中孔钢梁桥体结构31、边孔钢梁桥体结构32以及现浇箱梁桥体结构33组成了本发明主要的桥体结构3；

另外，为了保证中孔钢梁桥体结构31放置的稳定性，在本发明中中孔钢梁桥体结构31通过吊索结构5与上拱肋41相连接。

并且本发明上拱肋41和下拱肋42局部区域设计成多段单体拱肋拼装结构，同时本发明中孔钢梁桥体结构31、边孔钢梁桥体结构32也设计成多段单体箱梁拼装结构；并且本发明上拱肋41、下拱肋42中孔钢梁桥体结构31以及边孔钢梁桥体结构32均为对称布置。

为了后续陈述方案，现在标记如下：

上拱肋41由端部至中心处的标记G3-G11；边孔拱肋422除去下端浇筑结构外，靠近上拱肋41区域为了方便对接，也可以做成拼接式结构，标记为：G1-G2(这里的G1-G2可以认定为是上述桥接拱肋)；

而针对中孔钢梁桥体结构31，由中心至端部的标记为：Z1-Z14；边孔钢梁桥体结构32，由靠近中孔钢梁桥体结构31一侧向现浇箱梁桥体结构33一侧的标记为B1-B8；

中孔钢梁桥体结构3下方与中孔拱肋421形成中孔孔洞，边孔钢梁桥体结构32与边孔拱肋422以及中孔拱肋421形成边孔孔洞；边孔拱肋422、现浇箱梁桥体结构33以及现浇箱梁桥体结构33的基座形成辅助孔孔洞；

上述标记只是一种实施例，当各部件长度不同时，可以持续增加或者缩小数值以供本领域技术人员参考识别。

实际实施时：

承台拱座施工采用先清基后平台围堰思路,桩基施工完成后，再搭设清基平台，清基至封底混凝土底，浇筑水下封底混凝土，分层抽水安装围檩支撑，施工承台及拱座。

本发明中孔钢梁桥体结构31和边孔钢梁桥体结构32安装采用浮吊吊装施工工艺；西侧钢梁通过在西岸设置码头，通过浮船运输至设计位置；东侧钢梁通过在东岸设置码头，通过浮船运输至设计位置；钢梁桥体结构3安装首先采用1台610t浮吊进行各个单体中孔钢梁安装，再进行拱肋横梁44施工，拱肋横梁44安装完成后，在上拱肋41安装过程中穿插采用2台610t浮吊进行各个单体边孔钢梁安装；

拱肋安装利用2台610t浮吊进行；并且在中孔设置通航孔，保证浮吊和浮船南北侧通行，拱肋先安装风撑和拱顶G8-G11段拱肋，再由下向上依次安装G1-G6段拱肋，最后G7段设置合拢段；边孔下拱肋42下端和中跨混凝土段采用支架现浇施工；

辅助孔的成型也就是(现浇箱梁桥体结构33的成型)采用膺架现浇施工。

吊索利用80t汽车吊在桥面进行安装，首先利用放索盘配合吊机牵引将索头牵引至吊索预留孔下放，再利用手拉葫芦辅助牵引至设计位置，进行张拉；系杆安装利用吊机配合卷扬机牵引；系杆和吊杆安装到位后，根据设计单位和监控单位要求，分批次张拉。

在进行主墩拱座2施工时：

因为本发明的主墩拱座2为底面六边形，并由钢骨混凝土构成的异型结构，主墩拱座2内设置3片钢骨架，并采用工字钢进行连接，底部采用PBL键的形式固定于支撑承台12之内；主墩拱座2表面设置3层钢筋，内部设置架立钢筋间距60×60cm；主墩拱座2混凝土为C55抗冻混凝土，方量为1680m³。

具体施工时，先进行施工准备，随后进行拱座钢骨架21安装，进行支撑承台12浇筑，支撑承台12浇筑分两次浇筑，第一次浇筑形成底部支撑承台12，拱座钢骨架21安装在底部支撑承台12上，到达设定时间后，随后对底部支撑承台12进行顶面凿毛处理，随后进行上部支撑承台12的浇筑操作，在支撑承台12二次浇筑完成后，到达设定时间后，对上部支撑承台12进行凿毛处理；同时在拱座钢骨架21周边布置拱座钢筋以及模板，进行主墩拱座2下部的一次浇筑；浇筑完成后，待该一次浇筑形成的底层拱座混凝土221达到拆模强度，对底层拱座混凝土221顶面进行凿毛处理，拆除拱座下部拱座模板，并对拱座上部的拱座钢筋、拱座模板进行布置，同时安装拱肋钢骨架223，安装完毕后，进行主墩拱座2的上部拱座混凝土222浇筑，最终形成完整的拱座混凝土22结构。

以本次实施例而言；第一次拱座混凝土浇筑高度是(0-5m)；第二次浇筑高度是(5-11.7m)；拱座模板为定型钢模。

常规浇筑步骤为：

第一步：拱座钢骨架21安装；

第二步：承台二次浇筑完成，承台顶面混凝土凿毛；

第三步：拱座钢筋、模板(0-5m)安装，随后进行底层拱座混凝土的(0-5m)浇筑；

第四步：待底层拱座混凝土221达到拆模强度，底层拱座混凝土221顶面凿毛，拆除(0-5m)拱座模板，拱座钢筋、模板(5-11.7m)、拱肋型钢安装，进行上部拱座混凝土222(5-11.7m)浇筑。

支撑承台12施工前在支撑承台12内预埋拱座钢骨架21及拱座预埋钢筋。承台浇筑完成后填筑承台与围堰间空隙上部填充50cm混凝土；拆除第二、三层围堰支撑，后续施工主墩拱座2。

另外，在实际实施时，

在河滩上钢构件厂组拼完成单片骨架，采用平板运输车通过栈桥运至桥位处，骨架采用方木支垫平整防止变形；再通过610t浮吊进行吊装或150t履带吊进行双机抬吊；12号墩拱座钢骨架21155t，13号墩拱座154t，由于围堰支撑从拱座中心穿过，导致预埋件无法整体吊装，所以骨架分三次吊装；每次吊装1片单独的型钢骨架(最重46t)；提前在混凝土进行定位并对混凝土进行找平；预埋I20a工字钢定位架，将拱座骨架吊装至型钢定位架上与工字钢焊接成整体，并安装缆风绳，保证预埋件位置准确；在拱座钢骨架21底30cm位置安装工字钢平联，利用千斤顶进行拱座型钢骨架精确定位。

桥体结构3架设施工时：

在本发明中中孔钢梁桥体结构31和边孔钢梁桥体结构32为钢箱梁桥体，钢箱梁安装采用“原位支架+浮吊分节吊装”施工方法；在河道两岸分别设置钢箱梁加工场和喂梁码头，板单元运至加工场加工成梁段后由模块车运至喂梁码头；梁段在码头由浮吊吊送至运梁浮箱，运梁浮箱通过牵引船牵引至桥位处；浮吊就位后取梁，吊装钢箱梁。

在中孔段Z11’、Z12’、Z11、Z12梁段处设置净空15.18m的通航孔，方便1、2#浮吊和北侧钢箱梁由通航孔通过。

箱梁钢管支架采用120t振动锤插打至卵石层，共配备两台30t浮吊负责插打钢管桩，1台80t浮吊、1台610t浮吊负责安装相关横梁和分配梁。

在本发明中所述吊索结构还包括系杆；所述系杆贯穿中孔钢梁桥体结构和边孔钢梁桥体结构布置；每个所述系杆两端分别连接在现浇箱梁桥体结构上；系杆的设置，是为了保证桥体结构的整体性，同时更好的保证拱座结构的整体性。

在本发明中吊索结构施工时：

在进行吊索结构进行施工时：待拱肋梁合拢后，进行系杆张拉，要求系杆张拉至一期索力；随后对吊索结构中的吊杆进行张拉，由拱肋梁端部向中部对称张拉各个吊杆使其至一期吊杆索力；再次进行系杆张拉，使得系杆被张拉至二期索力；然后再次进行吊杆张拉，由拱肋梁端部向中部对称张拉各个吊杆使其至二期吊杆成索力；最后张拉各个系杆使其张拉至成桥索力。

第一步：待拱肋梁合拢后，进行系杆张拉；对称张拉吊杆至一期索力(1290KN)；拆除拱肋桥面以上支架；

第二步：由边到中对称张拉吊杆至一期吊杆索力(550KN)(两拱肋吊杆51应对称、同步张拉，每次8根吊杆51对称同步张拉)；然后张拉系杆至二期索力(2580KN)；随后再由边到中对称张拉吊杆至成桥索力(两拱肋吊杆51应对称、同步张拉，每次8根吊杆51对称同步张拉)；

第三步：对称同步张拉系杆至成桥索力(4300KN)；拆除梁体支架。

在本发明中现浇箱梁桥体结构33施工时；

在现浇箱梁桥体结构33两端分别有过渡墩和辅助墩，该过渡墩和辅助墩属于现有结构，不再赘述；

在实际布置时；大桥主桥两侧过渡墩和辅助墩间及辅助墩与主墩间12.2m处分别设置了一孔现浇箱梁，该跨箱梁为双幅单箱四室现浇箱梁，梁宽21m-24m，梁高3.5m。

该孔现浇箱梁，采用膺架法进行现浇箱梁施工；膺架基础采用1m钻孔灌注桩，其上设置φ820mm×12mm及3拼63a工字钢+贝雷片进行设计，钢管桩间设置槽钢连接，确保支架稳定。

在本发明中拱肋结构4施工时：

主要包括两个上拱肋41、四个下拱肋42，每个下拱肋42分为边孔拱肋422和中孔拱肋421；同时拱肋结构4还包括风撑结构43；下拱肋42分中孔拱肋421和边孔拱肋422两部分，中孔拱肋421和边孔拱肋422与主墩拱座2固结为一体；其中中孔拱肋421跨径300米，中线矢高75米，横向倾角73度，上拱肋41采用钢箱结构，中孔拱肋421采用钢筋混凝土箱形结构；边孔拱肋422采用混凝土箱形结构，下端接主墩拱座2，上端接辅助墩横梁。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥，其特征在于，包括主墩结构，所述主墩结构上连接有拱肋结构，所述拱肋结构上设有桥体结构；所述拱肋结构与桥体结构之间布置有吊索结构；

所述主墩结构包括主墩基础，所述主墩基础包括支撑承台；所述支撑承台上设有主墩拱座；

所述主墩拱座包括拱座钢骨架和浇筑在拱座钢骨架上的拱座混凝土；

所述主墩结构还包括承台桩基；所述承台桩基布置在支撑承台下方；

所述拱肋结构包括两个相对布置拱肋梁，所述拱肋梁包括上拱肋，所述上拱肋两端分别连接有一个主墩结构；

两个所述上拱肋上端中部区域通过风撑结构相连接；

所述拱肋梁还包括下拱肋；所述上拱肋两端分别通过下拱肋与对应主墩结构相连接；

所述下拱肋包括设置在主墩拱座上的中孔拱肋和边孔拱肋；所述中孔拱肋一端与主墩拱座相连接，另一端与上拱肋相连接；

所述中孔拱肋包括底部拱肋和桥接拱肋；所述桥接拱肋为钢混结合段；所述桥接拱肋通过底部拱肋与主墩拱座相连接；所述桥接拱肋与上拱肋对接；

所述拱肋结构还包括拱肋横梁，所述拱肋横梁布置在两个拱肋梁之间区域；所述拱肋结构包括两个拱肋横梁；两个所述拱肋横梁分布在拱肋梁两端；所述拱肋横梁与桥体结构相连接；

每个所述拱肋梁均为异型结构；

每个所述拱肋梁中的上拱肋包括F风撑段、E连接段、D吊杆分箱室段、C无索区段以及B过渡段；

所述F风撑段和E连接段为单箱单室式钢箱结构；所述D吊杆分箱室段和、C无索区段为单箱双室钢箱结构；所述上拱肋采用钢箱结构，所述下拱肋采用混凝土箱形结构；所述上拱肋包括多个单体上拱肋；相邻单体上拱肋端部对接；上拱肋在实际安装架设时；分为预先安装段、底部安装段以及合拢连接段；预先安装段连接有风撑结构，该段最先架设；随后安装连接在边孔拱肋上的底部安装段；最后安装布置在预先安装段与底部安装段之间的合拢连接段；

所述拱肋梁呈麻花状；

所述桥体结构包括中孔钢梁桥体结构和边孔钢梁桥体结构；在中孔钢梁桥体结构两端分别连接有一个边孔钢梁桥体结构；

所述中孔钢梁桥体结构与边孔钢梁桥体结构对接处处于拱肋横梁上方；

所述吊索结构包括吊杆，所述吊杆在拱肋结构上对称分布；并且两个所述上拱肋上布置的吊杆数量相同，呈相对布置；

所述桥体结构还包括现浇箱梁桥体结构；所述现浇箱梁桥体结构与边孔钢梁桥体结构对接；每个所述边孔钢梁桥体结构远离中孔钢梁桥体结构一侧设有现浇箱梁桥体结构；

所述中孔钢梁桥体结构包括多个单体中孔钢梁；相邻单体中孔钢梁依次拼接；所述边孔钢梁桥体结构包括多个单体边孔钢梁；相邻单体边孔钢梁依次连接；在边孔钢梁桥体结构架设时要求最靠近现浇箱梁桥体结构的一段单体边孔钢梁与现浇箱梁桥体结构组成钢混组合段；

最靠近现浇箱梁桥体结构的第一段单体边孔钢梁在现浇箱梁桥体结构浇筑时浇筑成一体结构，靠近现浇箱梁桥体结构的第二段单体边孔钢梁作为最后的合拢边孔钢梁。

2.一种如权利要求1所述大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥的快速施工方法，其特征在于，所述快速施工方法包括如下步骤：

步骤A：确定施工场地，并且划分施工场地；

步骤B：确定拱桥架设区域主墩结构的布置位置；并基于上述布置位置对主墩结构中的主墩基础进行施工操作；随后在主墩基础上进行主墩拱座的施工；在进行主墩拱座施工的同时，对桥体结构中的中孔钢梁桥体结构进行架设；

步骤C：步骤B完成后，对拱肋结构中的下拱肋进行施工；

步骤D：在步骤C完成后，进行边孔钢梁桥体结构架设，在边孔钢梁桥体结构设定区域架设完成后，进行现浇箱梁桥体结构的浇筑施工；另外，要求在进行边孔钢梁桥体结构架设时，对拱肋结构中的上拱肋进行施工操作；

步骤E：步骤D完成后，进行吊索结构的安装施工；

步骤F：步骤E完成后，一个大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥大体结构已经施工完成；

所述快速施工方法包括两条线路；

第一线路为：主墩基础施工、主墩拱座施工、下拱肋施工、边孔钢梁桥体结构主体结构施工、现浇箱梁桥体结构施工以及边孔钢梁桥体结构合拢段施工；

第二线路为：中孔钢梁桥体结构架设、上拱肋架设。

3.根据权利要求2所述的大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥的施工方法，其特征在于，所述步骤B中主墩基础施工主要包括如下步骤：

步骤1：初始清基：先采用现有设备进行基坑初始清基操作，保证清基底标高及清基范围符合设计要求；

步骤2：进行承台桩基和锁扣钢管桩围堰施工：通过架设栈桥和钻孔平台实现承台桩基和锁扣钢管桩围堰的施工，锁扣钢管桩围堰包括钢管桩结构；

步骤3：临时支撑结构架设；步骤2完成后，在钢管桩结构上端设置临时支撑结构；

步骤4：二次清基；在步骤3完成后，对围堰内部再次进行清基操作；此次清基要求清基到设定位置；

步骤5：浇筑封底混凝土：在步骤4再次清基完成后，在围堰底部浇筑封底混凝土；

步骤6：圈梁架设；在步骤5完成后，在钢管桩结构内部架设支撑圈梁结构；支撑圈梁结构主要包括三层圈梁结构，分别为第一层圈梁、第二层圈梁以及第三层圈梁；在钢管桩结构内部由下至上依次架设第三层圈梁、第二层圈梁以及第一层圈梁；

步骤7：承台施工；步骤6完成后，抽离围堰基坑内的全部水液进行圈梁支垫；并拆除围堰内的各个钢护筒；随后进行支撑承台施工操作。

4.根据权利要求2所述的大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥的施工方法，其特征在于，所述步骤B中主墩拱座施工主要包括如下步骤：

步骤一：在支撑承台上安装拱座钢骨架以及拱座钢筋；

步骤二：在支撑承台上浇筑拱座混凝土；

步骤三：步骤二完成后，一个主墩拱座施工完成；可重复步骤一至步骤二实现多个主墩拱座的施工操作。

5.根据权利要求4所述的大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥的施工方法，其特征在于，所述支撑承台浇筑时采用一次或者多次浇筑；所述拱座混凝土浇筑时也采用一次或者多次浇筑；在进行主墩拱座施工时，要求主墩拱座的承台桩基与围堰清基协调施工；同时当支撑承台采用多次浇筑时，要求在支撑承台第一次浇筑完成后形成底部支撑承台，在底部支撑承台上安装拱座钢骨架；随后进而第二次支撑承台的浇筑；当支撑承台采用一次浇筑成型时，要求预先安装拱座钢骨架，再进行支撑承台的浇筑。

6.根据权利要求4所述的大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥的施工方法，其特征在于，所述主墩拱座施工完毕后，向围堰内部注入水液，形成回填水。

7.根据权利要求2所述的大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥的施工方法，其特征在于，所述中孔钢梁桥体结构包括多个单体中孔钢梁；相邻单体中孔钢梁依次拼接；所述边孔钢梁桥体结构包括多个单体边孔钢梁；相邻单体边孔钢梁依次连接；在边孔钢梁桥体结构架设时要求最靠近现浇箱梁桥体结构的一段单体边孔钢梁与现浇箱梁桥体结构组成钢混组合段。

8.根据权利要求2所述的大跨度空间异形拱肋飞燕式提篮钢箱拱桥的施工方法，其特征在于，所述吊索结构还包括系杆；所述系杆贯穿中孔钢梁桥体结构和边孔钢梁桥体结构布置；每个所述系杆两端分别连接在现浇箱梁桥体结构上；在进行吊索结构进行施工时：待拱肋梁合拢后，进行系杆张拉，要求系杆张拉至一期索力；随后对吊索结构中的吊杆进行张拉，由拱肋梁端部向中部对称张拉各个吊杆使其至一期吊杆索力；再次进行系杆张拉，使得系杆被张拉至二期索力；然后再次进行吊杆张拉，由拱肋梁端部向中部对称张拉各个吊杆使其至二期吊杆成索力；最后张拉各个系杆使其张拉至成桥索力。

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