CN115992490B - 一种大跨度混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体是一种大跨度混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，解决了现有大跨度钢筋混凝土拱桥存在扣塔系统的安全性及稳定性低、设备成本高的问题。一种大跨度混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，步骤S1：施工引桥结构和拱座；步骤S2：施工分界墩以及临时支墩；步骤S3：浇筑拱座与临时支墩之间的拱圈节段；步骤S4：施工支墩排架，安装扣塔；安装缆索吊系统；步骤S5：悬浇两个临时支墩之间的拱圈；步骤S6：在两段拱圈之间吊装钢桁架；步骤S7：在钢桁架的外围浇筑混凝土，完成主拱圈大合拢；本发明实现了大跨度混凝土拱桥安全、稳定施工的目的，缩短了扣索的锚固距离，进而降低了施工成本，加强了拱圈的安全性及稳定性，提高了拱圈的跨度。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁建造技术领域，具体是一种大跨度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综合了悬臂浇筑法和钢筋混凝土拱桥的优点，悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥自2007年国内首次采用后，建造技术已逐步成熟，显现出了优良的安全性能和经济效益，成为了有竞争力的桥型，并在近年得到越来越广泛的应用。
然而实践表明，当悬臂浇筑钢筋混凝土拱桥跨度超过200m后，由于悬臂长度的增加，扣塔系统的安全性及稳定性降低，扣锚系统的消耗增大使得其设备成本增加，故国内跨度大于200m的钢筋混凝土拱桥相对较少。
因此有必要发明一种大跨度混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法来达到改善大跨度钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑阶段主拱圈应力、降低施工风险、缩短工期和降低工程造价目的，并显著增加钢筋混凝土拱桥的跨度适应范围。
发明内容
本发明为了解决现有大跨度钢筋混凝土拱桥存在扣塔系统的安全性及稳定性低、设备成本高的问题，提供了一种大跨度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：
一种大跨度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：在峡谷两侧施工引桥结构，同时在峡谷两侧施工拱座；引桥结构包括引桥桩基础、引桥承台、引桥桥墩以及引桥梁；
步骤S2：在峡谷两侧安装吊装机构，而后利用吊装机构在峡谷两侧施工分界墩以及临时支墩，所述临时支墩位于两个拱座之间，且分界墩位于拱座上；
步骤S3：浇筑拱座与临时支墩之间的拱圈节段；
步骤S4：利用吊装机构在临时支墩的顶端施工支墩排架，并在支墩排架上安装扣塔；而后利用吊装机构在两个扣塔之间安装缆索吊系统，并在扣塔与引桥结构之间扣挂缆索吊背索；
步骤S5：悬浇两个临时支墩之间的拱圈；浇筑后，利用扣索和与扣索顶端高度一致的背索将拱圈锚固，扣索的底端锚固于拱圈上、顶端锚固于扣塔上，背索的底端锚固于拱座或拱圈节段上、顶端锚固于扣塔上；
步骤S6：利用缆索吊系统在两段拱圈之间吊装钢桁架，完成主拱圈小合拢；
步骤S7：在钢桁架的外围浇筑混凝土，将钢桁架与拱圈合为一体，完成主拱圈大合拢；
步骤S8：拆除扣塔上的扣索以及背索，而后拆除临时支墩，接着利用吊装机构和缆索吊系统在主拱圈上吊装排架；
步骤S9：拆除吊装机构、缆索吊系统和扣塔，而后利用移动模架或架桥机在排架上侧进行拱桥主桥梁施工。
进一步地，所述步骤S3中，浇筑拱圈节段时，首先在拱圈顶板上设置沿纵向设置的预应力束，而后利用挂篮自拱座开始进行悬臂浇筑施工，每浇筑一节拱圈节段后，利用临时扣索和与临时扣索的顶端高度一致的临时背索将拱圈节段锚固，临时扣索的底端锚固于拱圈节段上、顶端锚固于分界墩上，临时背索的底端锚固于引桥结构上、顶端锚固于分界墩上。
进一步地，在拱圈节段浇筑完成并达到标准强度后，所述临时扣索和临时背索均可拆除。
进一步地，所述步骤S3中，浇筑拱圈节段时，在拱座与临时支墩之间架设临时支架，然后在临时支架上搭设浇筑模板，而后进行浇筑施工。
进一步地，每个所述扣塔上各固定有若干个转换器，且扣索和背索均通过转换器连接；每个所述分界墩上各固定有若干个转换器I，且临时扣索和临时背索均通过转换器I连接。
进一步地，成对的两个缆索吊背索或背索均分布于引桥梁的两侧。
进一步地，所述吊装机构为塔吊或者汽车吊；所述钢桁架为预制钢桁架，且钢桁架为永久结构；所述步骤S5中，拱圈的悬浇施工是自拱圈的两端向拱圈的中心同步、对称施工的；所述步骤S8中排架的吊装施工是同步、对称施工的。
本发明结构设计合理可靠，实现了大跨度混凝土拱桥安全、稳定施工的目的，而且搭建了临时支墩，并在临时支墩上建造扣塔，不仅降低了扣塔高度，缩短了扣索的锚固距离，降低了扣索的锚固数量，进而降低了施工成本，而且临时支墩为拱圈节段提供支撑作用，加强了拱圈的安全性及稳定性，提高了拱圈的跨度；同时最后大合拢时，利用钢桁架实现了混凝土拱桥的大跨度施工，减少了悬臂浇筑长度，节约了扣索锚固的使用量，进一步降低了施工成本；进一步地，扣索锚固时，全部利用自身结构（拱座、引桥结构、拱圈节段）的自重锚固，永临结合，无需额外设置外部锚固，大幅度缩短了施工工期，提高了施工效率。
附图说明
图1是本发明实施例1或实施例2中步骤S1的施工示意图。
图2是本发明实施例1或实施例2中步骤S2的施工示意图。
图3是本发明实施例1中步骤S3的施工示意图。
图4是本发明实施例1中步骤S4的施工示意图。
图5是本发明实施例1中步骤S5的施工示意图。
图6是本发明实施例1中步骤S6的施工示意图。
图7是本发明实施例1或实施例2中步骤S8的施工示意图。
图8是本发明实施例1或实施例2中步骤S9的施工示意图。
图9是本发明实施例2中步骤S3的施工示意图。
图10是本发明实施例2中步骤S4的施工示意图。
图11是本发明实施例2中步骤S5的施工示意图。
图12是本发明实施例2中步骤S6的施工示意图。
图中：1-拱座，2-引桥桩基础，3-引桥桥墩，4-引桥梁，5-吊装机构，6-分界墩，7-临时支墩，8-拱圈节段，9-临时扣索，10-临时背索，11-支墩排架，12-扣塔，13-缆索吊系统，14-缆索吊背索，15-拱圈，16-扣索，17-背索，18-钢桁架，19-排架，20-移动模架，21-拱桥主桥梁，22-挂篮，23-临时支架。
具体实施方式
实施例1
一种大跨度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：如附图1所示，在峡谷两侧施工引桥结构，同时在峡谷两侧施工拱座1；引桥结构包括引桥桩基础2、引桥承台、引桥桥墩3以及引桥梁4；
所述引桥梁4可作为物料运输平台在后期配合吊装机构5或缆索吊系统13施工；
步骤S2：如附图2所示，在峡谷两侧安装吊装机构5，而后利用吊装机构5在峡谷两侧施工分界墩6以及临时支墩7，所述临时支墩7位于两个拱座1之间，且分界墩6位于拱座1上；
步骤S3：如附图3所示，浇筑拱座1与临时支墩7之间的拱圈节段8；
步骤S4：如附图4所示，利用吊装机构5在临时支墩7的顶端施工支墩排架11，并在支墩排架11上安装扣塔12；而后利用吊装机构5在两个扣塔12之间安装缆索吊系统13，并在扣塔12与引桥结构之间扣挂缆索吊背索14；
若支墩排架11的尺寸不足以支撑扣塔12，可先在支墩排架11上设置扣塔临时基础，然后在扣塔临时基础上安装扣塔12；后期扣塔临时基础随扣塔12一起拆除；
步骤S5：如附图5所示，悬浇两个临时支墩7之间的拱圈15；浇筑后，利用扣索16和与扣索16顶端高度一致的背索17将拱圈15锚固，扣索16的底端锚固于拱圈15上、顶端锚固于扣塔12上，背索17的底端锚固于拱座1上、顶端锚固于扣塔12上；
悬臂浇筑拱圈15时，采用自行走式挂篮节段浇筑；
步骤S6：如附图6所示，利用缆索吊系统13在两段拱圈15之间吊装钢桁架18，完成主拱圈小合拢；
步骤S7：在钢桁架18的外围浇筑混凝土，将钢桁架18与拱圈15合为一体，完成主拱圈大合拢；
步骤S8：如附图7所示，拆除扣塔12上的扣索16以及背索17，而后拆除临时支墩7，接着利用吊装机构5和缆索吊系统13在主拱圈上吊装排架19；
步骤S9：如附图8所示，拆除吊装机构5、缆索吊系统13和扣塔12而后利用移动模架20或架桥机在排架19上侧进行拱桥主桥梁21施工。
所述步骤S3中，如附图3所示，浇筑拱圈节段8时，首先在拱圈顶板上设置沿纵向设置的预应力束，而后利用挂篮22自拱座1开始进行悬臂浇筑施工，每浇筑一节拱圈节段8后，利用临时扣索9和与临时扣索9的顶端高度一致的临时背索10将拱圈节段8锚固，临时扣索9的底端锚固于拱圈节段8上、顶端锚固于分界墩6上，临时背索10的底端锚固于引桥结构上、顶端锚固于分界墩6上。
本发明中临时支墩7能够对拱圈节段8和拱圈15提供支撑作用，提高拱圈节段8和拱圈15的安全性和稳定性，同时为增加拱圈跨度提供了稳定的基础条件，而后在临时支墩7上搭建扣塔12，不仅减短了临时扣索9和临时背索10的锚固距离，而且由于临时支墩7对拱圈节段8的支撑作用，使得临时扣索9和临时背索10的锚固数量也相应减少，实现了在保证安全施工的前提下降低施工成本的目的；钢桁架18的结构设计实现了混凝土拱桥的大跨度施工，减少了悬臂浇筑长度，节约了扣索锚固的使用量，减少了施工作业，进而缩短了工期；锚固时，临时背索10、缆索吊背索14、背索17均锚固于拱桥的自身结构（拱座1、引桥结构、拱圈节段8）上，永临结合，实现了自身锚固，节约了后锚工程量，无需另外设置外部锚固结构，大幅度缩短了施工工期，提高了施工效率。
设置预应力束能够在浇筑时增加拱圈节段8的长度，同时能够省略首个拱圈节段8的节段支架，减少工程量，缩短工期；
在拱圈节段8浇筑完成并达到标准强度后，所述临时扣索9和临时背索10均可拆除；也可以在所述步骤S7中，临时扣索9和临时背索10随扣索16一同拆除；
每个所述扣塔12上各固定有若干个转换器，且扣索16和背索17均通过转换器连接；每个所述分界墩6上各固定有若干个转换器I，且临时扣索9和临时背索10均通过转换器I连接。
成对的两个临时背索10或缆索吊背索14或背索17均分布于引桥梁4的两侧。
如附图5、附图7所示，所述吊装机构5为塔吊或者汽车吊；所述钢桁架18为预制钢桁架，且钢桁架18为永久结构；所述步骤S5中，拱圈15的悬浇施工是自拱圈15的两端向拱圈15的中心同步、对称施工的；所述步骤S8中排架19的吊装施工是同步、对称施工的。
实施例2
一种大跨度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：如附图1所示，在峡谷两侧施工引桥结构，同时在峡谷两侧施工拱座1；引桥结构包括引桥桩基础2、引桥承台、引桥桥墩3以及引桥梁4；
所述引桥梁4可作为物料运输平台在后期配合吊装机构5或缆索吊系统13施工；
步骤S2：如附图2所示，在峡谷两侧安装吊装机构5，而后利用吊装机构5在峡谷两侧施工分界墩6以及临时支墩7，所述临时支墩7位于两个拱座1之间，且分界墩6位于拱座1上；
步骤S3：如附图9所示，浇筑拱座1与临时支墩7之间的拱圈节段8；
步骤S4：如附图10所示，利用吊装机构5在临时支墩7的顶端施工支墩排架11，并在支墩排架11上安装扣塔12；而后利用吊装机构5在两个扣塔12之间安装缆索吊系统13，并在扣塔12与引桥结构之间扣挂缆索吊背索14；
若支墩排架11的尺寸不足以支撑扣塔12，可先在支墩排架11上设置扣塔临时基础，然后在扣塔临时基础上安装扣塔12；后期扣塔临时基础随扣塔12一起拆除；
步骤S5：如附图11所示，悬浇两个临时支墩7之间的拱圈15；浇筑后，利用扣索16和与扣索16顶端高度一致的背索17将拱圈15锚固，扣索16的底端锚固于拱圈15上、顶端锚固于扣塔12上，背索17的底端锚固于拱圈节段8上、顶端锚固于扣塔12上；
悬臂浇筑拱圈15时，采用自行走式挂篮节段浇筑；
步骤S6：如附图12所示，利用缆索吊系统13在两段拱圈15之间吊装钢桁架18，完成主拱圈小合拢；
步骤S7：在钢桁架18的外围浇筑混凝土，将钢桁架18与拱圈15合为一体，完成主拱圈大合拢；
步骤S8：如附图7所示，拆除扣塔12上的扣索16以及背索17，而后拆除临时支墩7，接着利用吊装机构5和缆索吊系统13在主拱圈上吊装排架19；
步骤S9：如附图8所示，拆除吊装机构5、缆索吊系统13和扣塔12，而后利用移动模架20或架桥机在排架19上侧进行拱桥主桥梁21施工。
本发明中临时支墩7能够对拱圈节段8和拱圈15提供支撑作用，提高拱圈节段8和拱圈15的安全性和稳定性，同时为增加拱圈跨度提供了稳定的基础条件，而后在临时支墩7上搭建扣塔12，同时已完工的拱圈节段8也能够作为后锚支撑点，不仅减短了扣索16和背索17的锚固距离，而且扣索16和背索17的锚固数量也相应减少，实现了在保证安全施工的前提下降低施工成本的目的；钢桁架18的结构设计实现了混凝土拱桥的大跨度施工，减少了悬臂浇筑长度，节约了扣索锚固的使用量，减少了施工作业，进而缩短了工期；锚固时，缆索吊背索14、背索17均锚固于拱桥的自身结构（拱座1、引桥结构、拱圈节段8）上，永临结合，实现了自身锚固，节约了后锚工程量，无需另外设置外部锚固结构，大幅度缩短了施工工期，提高了施工效率。
所述步骤S3中，如附图9所示，浇筑拱圈节段8时，在拱座1与临时支墩7之间架设临时支架23，然后在临时支架23上搭设浇筑模板，而后进行浇筑施工。
每个所述扣塔12上各固定有若干个转换器，且扣索16和背索17均通过转换器连接；每个所述分界墩6上各固定有若干个转换器I，且临时扣索9和临时背索10均通过转换器I连接。
成对的两个缆索吊背索14或背索17均分布于引桥梁4的两侧。
如附图7、附图11所示，所述吊装机构5为塔吊或者汽车吊；所述钢桁架18为预制钢桁架，且钢桁架18为永久结构；所述步骤S5中，拱圈15的悬浇施工是自拱圈15的两端向拱圈15的中心同步、对称施工的；所述步骤S8中排架19的吊装施工是同步、对称施工的。
具体实施过程中，若峡谷一侧存在陡边坡，可以在陡边坡侧的拱座1与引桥桩基础2之间设置岩锚，加强拱圈节段8的锚固。
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 (3)
1.一种大跨度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：在峡谷两侧施工引桥结构，同时在峡谷两侧施工拱座（1）；引桥结构包括引桥桩基础（2）、引桥承台、引桥桥墩（3）以及引桥梁（4）；
步骤S2：在峡谷两侧安装吊装机构（5），而后利用吊装机构（5）在峡谷两侧施工分界墩（6）以及临时支墩（7），所述临时支墩（7）位于两个拱座（1）之间，且分界墩（6）位于拱座（1）上；
步骤S3：浇筑拱座（1）与临时支墩（7）之间的拱圈节段（8）；
步骤S4：利用吊装机构（5）在临时支墩（7）的顶端施工支墩排架（11），并在支墩排架（11）上安装扣塔（12）；而后利用吊装机构（5）在两个扣塔（12）之间安装缆索吊系统（13），并在扣塔（12）与引桥结构之间扣挂缆索吊背索（14）；
步骤S5：悬浇两个临时支墩（7）之间的拱圈（15）；浇筑后，利用扣索（16）和与扣索（16）顶端高度一致的背索（17）将拱圈（15）锚固，扣索（16）的底端锚固于拱圈（15）上、顶端锚固于扣塔（12）上，背索（17）的底端锚固于拱座（1）或拱圈节段（8）上、顶端锚固于扣塔（12）上；
步骤S6：利用缆索吊系统（13）在两段拱圈（15）之间吊装钢桁架（18），完成主拱圈小合拢；
步骤S7：在钢桁架（18）的外围浇筑混凝土，将钢桁架（18）与拱圈（15）合为一体，完成主拱圈大合拢；
步骤S8：拆除扣塔（12）上的扣索（16）以及背索（17），而后拆除临时支墩（7），接着利用吊装机构（5）和缆索吊系统（13）在主拱圈上吊装排架（19）；
步骤S9：拆除吊装机构（5）、缆索吊系统（13）和扣塔（12），而后利用移动模架（20）或架桥机在排架（19）上侧进行拱桥主桥梁（21）施工；
所述步骤S3中，浇筑拱圈节段（8）时，在拱座（1）与临时支墩（7）之间架设临时支架（23），然后在临时支架（23）上搭设浇筑模板，而后进行浇筑施工。
2.根据权利要求1所述的一种大跨度混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，其特征在于：成对的两个缆索吊背索（14）或背索（17）均分布于引桥梁（4）的两侧。
3.根据权利要求1所述的一种大跨度混凝土拱桥斜拉扣挂悬臂浇筑施工方法，其特征在于：所述吊装机构（5）为塔吊或者汽车吊；所述钢桁架（18）为预制钢桁架，且钢桁架（18）为永久结构；所述步骤S5中，拱圈（15）的悬浇施工是自拱圈（15）的两端向拱圈（15）的中心同步、对称施工的；所述步骤S8中排架（19）的吊装施工是同步、对称施工的。
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