CN115613479A - 一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体是一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，解决了缆索吊的后锚系统施工成本高昂、缆索不能覆盖全桥的问题。一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，步骤S1：缆索吊系统的施工；步骤S2：分界墩、引桥结构的施工；步骤S3：在分界墩的上侧安装扣塔；步骤S4：分段进行拱圈的浇筑施工，直至拱圈合拢；步骤S5：拆除临时扣索、背索和扣塔；步骤S6：在拱圈上施工排架；步骤S7：在排架的上侧进行拱桥主梁体的施工。本发明实现了混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑时吊装系统的全桥覆盖，采用重力式锚，利用引桥梁、引桥墩这些永久结构的自重抵抗后锚反力，降低了施工成本，可适用于V形、有引桥的拱桥施工场景。

Description

一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁建造技术领域，具体是一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法。

背景技术

悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥在拱圈悬臂浇筑时，扣索的布置形式多采用塔架式，而塔架的斜拉扣挂式是目前普遍采用的施工方案。

目前，钢筋混凝土拱桥的施工中，均采用了扣塔、缆索吊的主塔合一的施工方案，且塔架均置于交界墩上。虽然在悬臂浇筑法施工的钢筋混凝土拱桥的施工中，缆索吊的吊重已大大减小，但仍是该工法必不可少的工装，尚无抛弃缆索吊的施工方法。以上常规技术带来一系列弊端：一是后锚系统需独立设置，施工成本高昂；二是缆索吊不能覆盖全桥，梁部施工需要配置单独的设备。

鉴于此，有必要发明一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，采用重力式锚，且缆索吊能够覆盖全桥，以完成悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥的施工，必然带来巨大的技术革新。

发明内容

本发明为了解决现有缆索吊的后锚系统施工成本高昂、缆索不能覆盖全桥的问题，提供了一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，所述方法是采用如下步骤实现的：

步骤S1：缆索吊系统的施工：在峡谷的两侧进行主塔、锚固机构的施工，而后在主塔的背侧安装底端连接于锚固机构的主背索，并在两个主塔之间安装缆索总成；

步骤S2：利用缆索吊系统运送物料，进行两个分界墩的施工；施工时在峡谷的缓边坡上同步进行引桥结构的施工，所述引桥结构包括桩基础、引桥承台与引桥梁；

步骤S3：在缓边坡侧的分界墩的上侧安装扣塔；

步骤S4：以引桥梁为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，分段进行拱圈的浇筑施工，直至拱圈合拢；施工时，每个拱圈段浇筑后，在拱圈段上设置一对首端与其连接的临时扣索，并设置一对顶端高度与临时扣索顶端高度一致的背索；在缓边坡侧，临时扣索的末端连接于扣塔或分界墩，背索的首端连接于扣塔或分界墩、末端与其中一个引桥承台连接；在陡边坡侧，临时扣索的末端连接于分界墩或主塔，背索的首端连接于分界墩或主塔，当背索连接于分界墩时，背索的末端与岩锚连接；当背索连接于主塔时，背索的末端与锚固机构连接；

施工时，临时扣索、背索均呈分层设置，对应于同一拱圈段的临时扣索、背索高度一致，且背索的安装先于临时扣索的安装进行。

本发明中拱圈的施工方法采用现有手段来实现，如公告号为CN 115162211A的发明专利所述的一种钢筋混凝土拱桥主拱圈悬臂浇筑施工方法。

步骤S5：当各个拱圈段的混凝土强度均达到使用强度时，拆除临时扣索、背索和扣塔，并利用缆索吊系统转移扣塔；

步骤S6：以引桥梁为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，在拱圈上施工排架；

步骤S7：以引桥梁为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，在排架的上侧进行拱桥主梁体的施工。

本发明悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥施工时，采用主塔、扣塔分离方案，扣塔置于交界墩上，而缆索吊则置于两侧桥台以外，缆索吊可覆盖全桥，完成梁部安装，一是可解决常规技术需要在桥梁两端设置预制场的问题，二是可节约两台架桥机的投入。同时本发明充分利用峡谷两侧的地形特点，将缓坡侧与扣塔连接的背索锚固于引桥承台，采用重力式锚，利用引桥梁、引桥墩这些永久结构的自重抵抗后锚反力，省去了扣塔后锚系统的施工，降低了后锚结构成本，降低了施工成本。

优选地，步骤S3中还包括：在陡边坡侧的分界墩的上侧安装扣塔；当设置该扣塔时，步骤S4中，在陡边坡侧，临时扣索的末端连接于扣塔、分界墩或主塔，背索的首端连接于扣塔、分界墩或主塔，当背索连接于扣塔、分界墩时，背索的末端与岩锚连接。

优选地，步骤S4中，位于缓边坡侧的临时扣索与扣塔的连接位置的高度、位于缓边坡侧的临时扣索与分界墩的连接位置的高度、位于陡边坡侧的临时扣索与扣塔的连接位置的高度、位于陡边坡侧的临时扣索与分界墩的连接位置的高度、位于陡边坡侧的临时扣索与主塔的连接位置的高度均是根据如下原则来确定的：使得临时扣索与水平面的夹角大于等于17°，且使得临时扣索和与其对应的拱圈段的夹角小于等于90°。

临时扣索和与其对应的拱圈段的夹角是指以临时扣索与拱圈的相交点为切点作切线时临时扣索与该切线的夹角。

本发明通过对临时扣索与水平面的夹角、临时扣索和与其对应的拱圈段的夹角进行优化，保证了扣塔、主塔、拱圈段的受力均衡，同时一定程度上降低了扣塔、主塔的设置高度，进而降低了施工成本。

优选地，步骤S2与步骤S3之间还包括如下步骤：以引桥梁为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，在陡边坡上施工短引桥；当设置短引桥时，步骤S4中当背索连接于分界墩时，背索末端的连接位置替换为短引桥的其中一个承台。

优选地，步骤S2与步骤S3之间还包括如下步骤：以引桥梁为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，在陡边坡上施工短引桥；当设置短引桥时，步骤S4中当背索连接于分界墩或扣塔时，背索末端的连接位置替换为短引桥的其中一个承台。

优选地，所述引桥结构的跨数大于等于二；所述短引桥的跨数小于二。

优选地，所述锚固机构为复合式锚，所述复合式锚包括锚固平台和若干根固定于锚固平台底部的锚固桩。

复合式锚具有便于施工、锚固效果好的优点。

优选地，引桥承台的内部、锚固平台的内部、短引桥的承台的内部均预埋有若干根斜向布置的预埋锚索，预埋锚索与主背索、预埋锚索与背索均通过锚索连接器连接。

所述锚索连接器为现有的公知产品，如采用河北众得利新材料科技有限公司生产的YJM型锚索连接器。本发明中背索与分界墩、临时扣索与分界墩的连接也可借助预埋锚索和锚索连接器来连接。

优选地，成对的两个背索分布于引桥梁的两侧。

优选地，步骤S4中拱圈的浇筑施工是自拱圈的两端向拱圈的中心同步、对称施工的；步骤S6中排架的施工、步骤S7中拱桥主梁体的施工均是同步、对称、交替施工的。

本发明设计了一种全新的混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，实现了混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑时吊装系统的全桥覆盖，而且采用重力式锚，利用引桥梁、引桥墩这些永久结构的自重抵抗后锚反力，降低了施工成本，可适用于V形、有引桥的拱桥施工场景。

附图说明

图1是本发明实施例1所施作的混凝土拱桥的结构示意图；

图2是本发明实施例2所施作的混凝土拱桥的结构示意图。

图中，1-主塔，2-主背索，3-缆索总成，4-分界墩，5-缓边坡，6-桩基础，7-引桥承台，8-引桥梁，9-扣塔，10-拱圈，11-临时扣索，12-背索，13-陡边坡，14-岩锚，15-排架，16-短引桥，17-锚固平台，18-锚固桩，19-预埋锚索。

具体实施方式

实施例1

一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，如附图1所示，所述方法是采用如下步骤实现的：

步骤S1：缆索吊系统的施工：在峡谷的两侧进行主塔1、锚固机构的施工，而后在主塔1的背侧安装底端连接于锚固机构的主背索2，并在两个主塔1之间安装缆索总成3；

所述锚固机构为复合式锚，所述复合式锚包括锚固平台17和若干根固定于锚固平台17底部的锚固桩18；

步骤S2：利用缆索吊系统运送物料，进行两个分界墩4的施工；施工时在峡谷的缓边坡5上同步进行引桥结构的施工，所述引桥结构包括桩基础6、引桥承台7与引桥梁8；所述引桥结构的跨数等于四；

步骤S3：在缓边坡5侧的分界墩4的上侧安装扣塔9；

步骤S4：以引桥梁8为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，分段进行拱圈10的浇筑施工，直至拱圈10合拢；施工时，每个拱圈段浇筑后，在拱圈段上设置一对首端与其连接的临时扣索11，并设置一对顶端高度与临时扣索11顶端高度一致的背索12；在缓边坡5侧，临时扣索11的末端连接于扣塔9或分界墩4，背索12的首端连接于扣塔9或分界墩4、末端与其中一个引桥承台7连接；在陡边坡13侧，临时扣索11的末端连接于分界墩4或主塔1，背索12的首端连接于分界墩4或主塔1，当背索12连接于分界墩4时，背索12的末端与岩锚14连接；当背索12连接于主塔1时，背索12的末端与锚固机构连接；成对的两个背索12分布于引桥梁8的两侧；

该步骤中，位于缓边坡5侧的临时扣索11与扣塔9的连接位置的高度、位于缓边坡5侧的临时扣索11与分界墩4的连接位置的高度、位于陡边坡13侧的临时扣索11与分界墩4的连接位置的高度、位于陡边坡13侧的临时扣索11与主塔1的连接位置的高度均是根据如下原则来确定的：使得临时扣索11与水平面的夹角等于17°，且使得临时扣索11和与其对应的拱圈段的夹角等于45°；

引桥承台7的内部、锚固平台17的内部均预埋有若干根斜向布置的预埋锚索19，预埋锚索19与主背索2、预埋锚索19与背索12均通过锚索连接器连接；

该步骤中拱圈10的浇筑施工是自拱圈10的两端向拱圈10的中心同步、对称施工的；

步骤S5：当各个拱圈段的混凝土强度均达到使用强度时，拆除临时扣索11、背索12和扣塔9，并利用缆索吊系统转移扣塔9；

步骤S6：以引桥梁8为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，在拱圈10上施工排架15；该步骤中排架15的施工是同步、对称、交替施工的；

步骤S7：以引桥梁8为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，在排架15的上侧进行拱桥主梁体的施工；该步骤中拱桥主梁体的施工是同步、对称、交替施工的。

实施例2

一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，如附图2所示，所述方法是采用如下步骤实现的：

步骤S1：缆索吊系统的施工：在峡谷的两侧进行主塔1、锚固机构的施工，而后在主塔1的背侧安装底端连接于锚固机构的主背索2，并在两个主塔1之间安装缆索总成3；

所述锚固机构为复合式锚，所述复合式锚包括锚固平台17和若干根固定于锚固平台17底部的锚固桩18；

步骤S2：利用缆索吊系统运送物料，进行两个分界墩4的施工；施工时在峡谷的缓边坡5上同步进行引桥结构的施工，所述引桥结构包括桩基础6、引桥承台7与引桥梁8；所述引桥结构的跨数等于四；

步骤S3：以引桥梁8为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，在陡边坡13上施工短引桥16；所述短引桥16的跨数等于一；

步骤S4：在缓边坡5侧的分界墩4的上侧安装扣塔9；

步骤S5：以引桥梁8为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，分段进行拱圈10的浇筑施工，直至拱圈10合拢；施工时，每个拱圈段浇筑后，在拱圈段上设置一对首端与其连接的临时扣索11，并设置一对顶端高度与临时扣索11顶端高度一致的背索12；在缓边坡5侧，临时扣索11的末端连接于扣塔9或分界墩4，背索12的首端连接于扣塔9或分界墩4、末端与其中一个引桥承台7连接；在陡边坡13侧，临时扣索11的末端连接于分界墩4或主塔1，背索12的首端连接于分界墩4或主塔1，当背索12连接于分界墩4时，背索12的末端与短引桥16的其中一个承台连接；当背索12连接于主塔1时，背索12的末端与锚固机构连接；成对的两个背索12分布于引桥梁8的两侧；

该步骤中，位于缓边坡5侧的临时扣索11与扣塔9的连接位置的高度、位于缓边坡5侧的临时扣索11与分界墩4的连接位置的高度、位于陡边坡13侧的临时扣索11与分界墩4的连接位置的高度、位于陡边坡13侧的临时扣索11与主塔1的连接位置的高度均是根据如下原则来确定的：使得临时扣索11与水平面的夹角等于22°，且使得临时扣索11和与其对应的拱圈段的夹角等于75°；

引桥承台7的内部、锚固平台17的内部、短引桥16的承台的内部均预埋有若干根斜向布置的预埋锚索19，预埋锚索19与主背索2、预埋锚索19与背索12均通过锚索连接器连接；

该步骤中拱圈10的浇筑施工是自拱圈10的两端向拱圈10的中心同步、对称施工的；

步骤S6：当各个拱圈段的混凝土强度均达到使用强度时，拆除临时扣索11、背索12和扣塔9，并利用缆索吊系统转移扣塔9；

步骤S7：以引桥梁8为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，在拱圈10上施工排架15；该步骤中排架15的施工是同步、对称、交替施工的；

步骤S8：以引桥梁8为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，在排架15的上侧进行拱桥主梁体的施工；该步骤中拱桥主梁体的施工是同步、对称、交替施工的。

实施例3

一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，所述方法是采用如下步骤实现的：

步骤S1：缆索吊系统的施工：在峡谷的两侧进行主塔1、锚固机构的施工，而后在主塔1的背侧安装底端连接于锚固机构的主背索2，并在两个主塔1之间安装缆索总成3；

所述锚固机构为复合式锚，所述复合式锚包括锚固平台17和若干根固定于锚固平台17底部的锚固桩18；

步骤S2：利用缆索吊系统运送物料，进行两个分界墩4的施工；施工时在峡谷的缓边坡5上同步进行引桥结构的施工，所述引桥结构包括桩基础6、引桥承台7与引桥梁8；所述引桥结构的跨数等于二；

步骤S3：以引桥梁8为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，在陡边坡13上施工短引桥16；所述短引桥16的跨数等于一。

步骤S4：分别在两个分界墩4的上侧安装两个扣塔9；

步骤S5：以引桥梁8为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，分段进行拱圈10的浇筑施工，直至拱圈10合拢；施工时，每个拱圈段浇筑后，在拱圈段上设置一对首端与其连接的临时扣索11，并设置一对顶端高度与临时扣索11顶端高度一致的背索12；在缓边坡5侧，临时扣索11的末端连接于扣塔9或分界墩4，背索12的首端连接于扣塔9或分界墩4、末端与其中一个引桥承台7连接；在陡边坡13侧，临时扣索11的末端连接于扣塔9、分界墩4或主塔1，背索12的首端连接于扣塔9、分界墩4或主塔1，当背索12连接于扣塔9或分界墩4时，背索12的末端与短引桥16的其中一个承台连接；成对的两个背索12分布于引桥梁8的两侧；

该步骤中，位于缓边坡5侧的临时扣索11与扣塔9的连接位置的高度、位于缓边坡5侧的临时扣索11与分界墩4的连接位置的高度、位于陡边坡13侧的临时扣索11与扣塔9的连接位置的高度、位于陡边坡13侧的临时扣索11与分界墩4的连接位置的高度、位于陡边坡13侧的临时扣索11与主塔1的连接位置的高度均是根据如下原则来确定的：使得临时扣索11与水平面的夹角等于40°，且使得临时扣索11和与其对应的拱圈段的夹角等于90°；

引桥承台7的内部、锚固平台17的内部、短引桥16的承台的内部均预埋有若干根斜向布置的预埋锚索19，预埋锚索19与主背索2、预埋锚索19与背索12均通过锚索连接器连接；

该步骤中拱圈10的浇筑施工是自拱圈10的两端向拱圈10的中心同步、对称施工的。

步骤S6：当各个拱圈段的混凝土强度均达到使用强度时，拆除临时扣索11、背索12和扣塔9，并利用缆索吊系统转移扣塔9；

步骤S7：以引桥梁8为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，在拱圈10上施工排架15；该步骤中排架15的施工是同步、对称、交替施工的；

步骤S8：以引桥梁8为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，在排架15的上侧进行拱桥主梁体的施工；该步骤中拱桥主梁体的施工是同步、对称、交替施工的。

在本发明的描述中，需要理解的是，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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人 员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，其特征在于：所述方法是采用如下步骤实现的：

步骤S1：缆索吊系统的施工：在峡谷的两侧进行主塔（1）、锚固机构的施工，而后在主塔（1）的背侧安装底端连接于锚固机构的主背索（2），并在两个主塔（1）之间安装缆索总成（3）；

步骤S2：利用缆索吊系统运送物料，进行两个分界墩（4）的施工；施工时在峡谷的缓边坡（5）上同步进行引桥结构的施工，所述引桥结构包括桩基础（6）、引桥承台（7）与引桥梁（8）；

步骤S3：在缓边坡（5）侧的分界墩（4）的上侧安装扣塔（9）；

步骤S4：以引桥梁（8）为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，分段进行拱圈（10）的浇筑施工，直至拱圈（10）合拢；施工时，每个拱圈段浇筑后，在拱圈段上设置一对首端与其连接的临时扣索（11），并设置一对顶端高度与临时扣索（11）顶端高度一致的背索（12）；在缓边坡（5）侧，临时扣索（11）的末端连接于扣塔（9）或分界墩（4），背索（12）的首端连接于扣塔（9）或分界墩（4）、末端与其中一个引桥承台（7）连接；在陡边坡（13）侧，临时扣索（11）的末端连接于分界墩（4）或主塔（1），背索（12）的首端连接于分界墩（4）或主塔（1），当背索（12）连接于分界墩（4）时，背索（12）的末端与岩锚（14）连接；当背索（12）连接于主塔（1）时，背索（12）的末端与锚固机构连接；

步骤S5：当各个拱圈段的混凝土强度均达到使用强度时，拆除临时扣索（11）、背索（12）和扣塔（9），并利用缆索吊系统转移扣塔（9）；

步骤S6：以引桥梁（8）为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，在拱圈（10）上施工排架（15）；

步骤S7：以引桥梁（8）为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，在排架（15）的上侧进行拱桥主梁体的施工。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，其特征在于：步骤S3中还包括：在陡边坡（13）侧的分界墩（4）的上侧安装扣塔（9）；步骤S4中，在陡边坡（13）侧，临时扣索（11）的末端连接于扣塔（9）、分界墩（4）或主塔（1），背索（12）的首端连接于扣塔（9）、分界墩（4）或主塔（1），当背索（12）连接于扣塔（9）或分界墩（4）时，背索（12）的末端与岩锚（14）连接。

3.根据权利要求2所述的一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，其特征在于：步骤S4中，位于缓边坡（5）侧的临时扣索（11）与扣塔（9）的连接位置的高度、位于缓边坡（5）侧的临时扣索（11）与分界墩（4）的连接位置的高度、位于陡边坡（13）侧的临时扣索（11）与扣塔（9）的连接位置的高度、位于陡边坡（13）侧的临时扣索（11）与分界墩（4）的连接位置的高度、位于陡边坡（13）侧的临时扣索（11）与主塔（1）的连接位置的高度均是根据如下原则来确定的：使得临时扣索（11）与水平面的夹角大于等于17°，且使得临时扣索（11）和与其对应的拱圈段的夹角小于等于90°。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，其特征在于：步骤S2与步骤S3之间还包括如下步骤：以引桥梁（8）为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，在陡边坡（13）上施工短引桥（16）；步骤S4中当背索（12）连接于分界墩（4）时，背索（12）末端的连接位置替换为短引桥（16）的其中一个承台。

5.根据权利要求2所述的一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，其特征在于：步骤S2与步骤S3之间还包括如下步骤：以引桥梁（8）为上料平台，利用缆索吊系统运送物料，在陡边坡（13）上施工短引桥（16）；步骤S4中当背索（12）连接于分界墩（4）或扣塔（9）时，背索（12）末端的连接位置替换为短引桥（16）的其中一个承台。

6.根据权利要求4或5所述的一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，其特征在于：所述引桥结构的跨数大于等于二；所述短引桥（16）的跨数小于二。

7.根据权利要求6所述的一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，其特征在于：所述锚固机构为复合式锚，所述复合式锚包括锚固平台（17）和若干根固定于锚固平台（17）底部的锚固桩（18）。

8.根据权利要求7所述的一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，其特征在于：引桥承台（7）的内部、锚固平台（17）的内部、短引桥（16）的承台的内部均预埋有若干根斜向布置的预埋锚索（19），预埋锚索（19）与主背索（2）、预埋锚索（19）与背索（12）均通过锚索连接器连接。

9.根据权利要求1所述的一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，其特征在于：成对的两个背索（12）分布于引桥梁（8）的两侧。

10.根据权利要求1所述的一种混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，其特征在于步骤S4中拱圈（10）的浇筑施工是自拱圈（10）的两端向拱圈（10）的中心同步、对称施工的；步骤S6中排架（15）的施工、步骤S7中拱桥主梁体的施工均是同步、对称、交替施工的。

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