CN116971538B - 一种大跨度拱形梁构造结构及其施工安装方法 - Google Patents

一种大跨度拱形梁构造结构及其施工安装方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及拱形梁施工的领域，尤其是涉及一种大跨度拱形梁构造结构及其施工安装方法，包括安装底部支撑梁；采用钢丝绳背拉安装下端首段拱；确定所述首段拱位置，将所述首段拱下端采用连接结构固定；对所述首段拱使用刚性约束措施；安装拱尖钢梁以及拱外侧钢梁；安装拱形梁段中段首段拱；安装顶部拱段直至合拱；安装拱吊柱并分段安装拱拉梁；依次将所述首段拱以及所述拱尖从中间向两端固定；安装拱间钢梁及水平支撑、拱，以及相邻跨钢梁；其中，所述拱形梁的跨度大于等于40米，所述拱形梁拱尖高度大于或等于30米。本申请具有降低施工建造成本的效果。

Description

一种大跨度拱形梁构造结构及其施工安装方法
技术领域
本申请涉及拱形梁施工的领域，尤其是涉及一种大跨度拱形梁构造结构及其施工安装方法。
背景技术
钢结构建筑凭借其造价低、大空间、抗震性能好等优点迅速发展，尤其在公共建筑和大型场馆等公用设施中得到广泛应用。而拱形结构因其大空间、造型新颖、美观等特点，受到诸多建设单位的厚爱。
在现有技术中，安装下部支承结构需要对与钢-混凝土组合拱肋连接的支撑框架施加预应力，使支撑框架在预应力的作用下产生向内收变形，在下部支承结构上方吊装钢-混凝土组合拱肋，并在钢-混凝土组合拱肋上沿第一方向安装拱间联系梁，最后沿第二方向在钢-混凝土组合拱肋内浇筑混凝土，沿第二方向形成屋面板。其中，钢-混凝土组合拱肋包括带有外伸翼缘的箱型钢拱以及填充在箱型钢拱内的混凝土拱。虽然可以实现跨度较大的情况，且施工难度较小，但应用的拱间联系梁较多。
针对上述中的相关技术，发明人认为应用的拱间联系梁较多存在施工建造成本较高的缺陷。
发明内容
为了降低施工建造成本，本申请提供一种大跨度拱形梁构造结构及其施工安装方法。
本申请提供的一种大跨度拱形梁构造结构及其施工安装方法，采用如下的技术方案：一种大跨度拱形梁施工安装方法，包括步骤：
安装底部支撑梁；
采用钢丝绳背拉安装下端首段拱；
确定所述首段拱位置，将所述首段拱下端采用连接结构固定；
对所述首段拱使用刚性约束措施；
安装拱尖钢梁以及拱外侧钢梁；
安装拱形梁段中段首段拱；
安装顶部拱段直至合拱；
安装拱吊柱并分段安装拱拉梁；
依次将所述首段拱以及所述拱尖从中间向两端固定；
安装拱间钢梁及水平支撑、拱，以及相邻跨钢梁；
其中，所述拱形梁的跨度大于等于40米，所述拱形梁拱尖高度大于或等于30米。
通过采用上述技术方案，在对大跨度拱形梁进行施工时，对于临时支撑设置困难、焊口多的情况，由于焊接难度大，因此采用钢丝绳背拉方式安装，刚性固定工艺，确保安装精度满足规范要求。
优选的，所述采用钢丝绳背拉安装下端首段拱包括步骤：
在底部支撑梁上、首段拱上侧设置安全立杆或防坠器，以及供工作人员上下的爬梯；
采用钢丝绳对首段拱进行背拉安装后通过人工固定。
通过采用上述技术方案，设置安全立杆以及防坠器均用于防止工作人员从高处掉落，提高施工安全性，爬梯便于工作人员登高施工，更保证安全性，背拉的方式可以适用于难以设置临时支撑的情况。
优选的，所述底部支撑梁的安装包括步骤：
设置多个主梁，相邻的两个所述主梁首尾相接；
在所述主梁上或相邻的两个所述主梁之间设置有连接板；
设置多个次梁，多个所述次梁通过所述连接板以及多个高强度螺栓固定在所述主梁上。
通过采用上述技术方案，主梁与次梁互相垂直，次梁通过多个高强度螺栓固定在主梁上，连接板用于加固主梁以及次梁之间的连接强度。
优选的，所述主梁宽度不足以排布多个所述高强度螺栓时，需在所述主梁上加工一段牛腿。
通过采用上述技术方案，加工牛腿加强主梁的强度的同时为多个高强度螺栓提供安装空间。
优选的，所述采用钢丝绳背拉安装下端首段拱包括步骤：
在所述底部支撑梁内设置与支撑梁翼缘厚度相同的加强肋；
在所述首段拱背部连接钢丝绳；
通过所述钢丝绳将所述首段拱拉至需安装位置；
靠近拱形梁拱段安装1/3轴北侧或南侧下端首段拱。
通过采用上述技术方案，加强肋用于增强拱形梁整体的强度，连接钢丝绳吊装所述下端拱形梁。
优选的，所述确定所述首段拱位置，将所述首段拱下端采用连接结构固定包括步骤：
确定所述拱形梁拱段1/3轴北侧和/或南侧下端首段拱位置；
在所述拱形梁拱段1/3轴北侧和/或南侧所述下端首段拱下端采用临时连接耳板固定；
根据跨度以及拱形梁拱度大小调整矫正所述拱形梁拱段1/3轴北侧和/或南侧下端首段拱位置；采用全融透对接焊的方式将所述拱形梁拱段1/3轴北侧和/或南侧下端首段拱刚性固定安装。
通过采用上述技术方案，从下至上先安装靠近根部1/3轴下端首段拱(31)，并先对靠近根部的1/3轴下端首段拱与底部支撑梁进行固定安装。
优选的，所述安装拱形梁段中段首段拱包括步骤：
确定所述拱形梁拱段1/3轴北侧和/或南侧中段首段拱位置；
将所述拱形梁拱段1/3轴北侧和/或南侧的所述中段首段拱下端部与所述拱形梁拱段1/3轴下端首段拱上端部采用临时连接耳板固定；
根据跨度以及拱形梁拱度大小调整矫正所述拱形梁拱段1/3轴北侧和/或南侧中段首段拱位置；采用全融透对接焊的方式将所述拱形梁拱段1/3轴北侧和/或南侧的所述中段首段拱下端部与所述拱形梁拱段1/3轴下端首段拱上端部刚性固定安装。
通过采用上述技术方案，拱之间均采用全熔透焊接的工艺，更为稳固。
优选的，所述安装拱吊柱并分段安装拱拉梁包括步骤：
安装多轴拱吊柱以及分段安装多轴多层拱拉梁，具体包括步骤：
安装任一轴拱吊柱；
分段安装任一轴二层拱拉梁；
对所述拱吊柱、所述二层拱拉梁进行整体矫正；
从中间至两端进行焊接固定。
通过采用上述技术方案，拱、柱之间均采用全熔透焊接，保证稳固性。
优选的，所述安装拱间钢梁及水平支撑、拱，以及相邻跨钢梁包括步骤：
所述安装吊柱间跨钢梁包括步骤：
安装一层拱拉梁，依照所述拱拉梁安装与所述拱拉梁相邻的跨钢梁；
从下往上依次安装二至五层拱间钢梁，以及所述拱拉梁与相邻跨钢梁；
从下往上依次安装二至六层水平支撑。
通过采用上述技术方案，依次安装每层顺序安装固定好拱形梁，减少连系梁数量，降低施工成本。
优选的，所述水平支撑均匀设置有多个，且多个所述水平支撑的厚度与所述支撑梁翼缘厚度相同。
通过采用上述技术方案，水平支撑同样起到支撑作用，增加拱形梁的刚性强度。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.在对大跨度拱形梁进行施工时，对于临时支撑设置困难、焊口多的情况，由于焊接难度大，因此采用钢丝绳背拉方式安装，刚性固定工艺，确保安装精度满足规范要求。
2.设置安全立杆以及防坠器均用于防止工作人员从高处掉落，提高施工安全性，爬梯便于工作人员登高施工，更保证安全性，背拉的方式可以适用于难以设置临时支撑的情况。
3.依次安装每层顺序安装固定好拱形梁，减少连系梁数量，降低施工成本。
附图说明
图1是本申请实施例中一种大跨度拱形梁的整体结构示意图；
图2是体现下端1/3轴首段拱、立柱，以及立柱各方向剖面结构的示意图；
图3是体现中段1/3轴首段拱、立柱，以及立柱各方向剖面结构的示意图；
图4是体现上段1/3轴首段拱、立柱，以及立柱各方向剖面结构的示意图；
图5是体现顶部拱段及其连接结构的示意图；
图6是体现安装吊柱、拱拉梁、跨钢梁的初始步骤过程示意图；
图7是体现安装首段拱、一层拱拉梁的步骤过程示意图；
图8是体现安装吊柱的步骤过程示意图；
图9是体现安装二层、三层、四层水平支撑、首段拱，以及钢梁的步骤过程示意图；
图10是体现安装五层、六层安装钢梁的步骤过程示意图；
图11是安装完毕后的步骤示意图。
附图标记说明：1、底部支撑梁；11、主梁；12、次梁；2、立柱；3、拱形梁；4、防护组件；31、下端首段拱；32、中段首段拱；33、上段首段拱；34、顶部合拱段；5、拱拉梁；6、水平支撑。
具体实施方式
以下结合附图1-11对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开了一种大跨度拱形梁构造结构及其施工安装方法。参照图1，一种大跨度拱形梁构造结构包括底部支撑梁1、立柱2、拱形梁3，以及防护组件4。底部支撑梁1包括主梁11以及次梁12，主梁11为H形，主梁11设置有多个，次梁12与主梁11垂直设置，次梁12设置在主梁11长度方向的侧面或设置在相邻的两个主梁11之间，次梁12与主梁11之间通过连接板以及多个高强度螺栓连接固定。主梁11在加工时，若主梁11宽度不足以排布多个高强度螺栓时，需在主梁11上直接加工一段牛腿，加强主梁11强度的同时为多个高强度螺栓提供安全空间。立柱2设置有多根，多根立柱2起到限位支撑作用，并便于拱形梁3安装。
拱形梁3包括多个箱梁，相邻的两个箱梁首尾相接，拱形梁3分为多段，包括1/3轴下端首段拱31、1/3轴中段首段拱32、1/3轴上段首段拱33，以及顶部合拱段34，多段拱形梁3从下至上依次排列安装。防护组件4包括安全立杆、防坠器，以及爬梯，便于施工人员在施工过程中上下移动，防止在施工时施工人员从高处掉落，提高安全性。
适用于一种大跨度拱形梁构造结构的一种大跨度拱形梁施工安装方法，包括：
S1、安装底部支撑梁1；
其中，底部支撑梁1的安装包括步骤：
设置多个主梁11，相邻的两个主梁11首尾相接；
在主梁11上或相邻的两个主梁11之间设置有连接板；
设置多个次梁12，多个次梁12通过连接板以及多个高强度螺栓固定在主梁11上；主梁11与次梁12互相垂直，次梁12通过多个高强度螺栓固定在主梁11上，连接板用于加固主梁11以及次梁12之间的连接强度，主梁11宽度不足以排布多个高强度螺栓时，需在主梁11上加工一段牛腿，扩大高强度螺栓的固定面积，便于安装固定。
S2、采用钢丝绳背拉安装下端首段拱31(31)；
包括步骤：在底部支撑梁1上、首段拱上侧设置安全立杆或防坠器，以及供工作人员上下的爬梯；
采用钢丝绳对首段拱进行背拉安装后通过人工固定；安全立杆均匀设置有多根，可选的，安全立杆设置在拱段两侧，可选的，安全立杆设置在爬梯两侧；设置安全立杆以及防坠器均用于防止工作人员从高处掉落，提高施工安全性，爬梯便于工作人员登高施工，更保证安全性，背拉的方式可以适用于难以设置临时支撑的情况。
S3、确定首段拱位置，将首段拱下端采用连接结构固定；
包括步骤：参照图2和图6，确定拱形梁3拱段下端1/3轴北侧和/或南侧首段拱位置；
在拱形梁3拱段1/3轴北侧和/或南侧下端首段拱31下端采用临时连接耳板固定；
根据跨度以及拱形梁3拱度大小调整矫正拱形梁3拱段1/3轴北侧和/或南侧下端首段拱31位置；
采用全融透对接焊的方式将拱形梁3拱段1/3轴北侧和/或南侧下端首段拱31刚性固定安装；从下至上先安装靠近根部1/3轴下端首段拱31(31)，并先对靠近根部的1/3轴下端首段拱31(31)与底部支撑梁1进行固定安装。
S4、对首段拱使用刚性约束措施；
包括步骤：采用不小于H200型钢临时焊接；
安装首段拱并焊接刚性固定措施约束面内变形。
S5、参照图5，安装拱尖钢梁以及拱外侧钢梁；
S6、参照图3，安装拱形梁3段中段首段拱32；
安装拱形梁3段中段首段拱32包括步骤：
确定拱形梁3拱段1/3轴北侧和/或南侧中段首段拱32位置；
将拱形梁3拱段1/3轴北侧和/或南侧的中段首段拱32下端部与拱形梁3拱段1/3轴下端首段拱31上端部采用临时连接耳板固定；
根据跨度以及拱形梁3拱度大小调整矫正拱形梁3拱段1/3轴北侧和/或南侧中段首段拱32位置；
采用全融透对接焊的方式将拱形梁3拱段1/3轴北侧和/或南侧的中段首段拱32下端部与拱形梁3拱段1/3轴下端首段拱31上端部刚性固定安装；
拱之间均采用全熔透焊接的工艺，更为稳固。
S7、参照图4，安装顶部拱段直至合拱；
包括步骤：调整拱姿态以及定位尺寸；
安装1/3轴上段首段拱33；
将1/3轴中段首段拱32与1/3轴上段首段拱33进行临时固定；
将顶部拱段与1/3轴上段首段拱33进行临时固定；
中部拱段与顶部拱段之间采用全熔透焊接的工艺。
S8、安装拱吊柱并分段安装拱拉梁5；
包括步骤：参照图8，安装任一轴拱吊柱；
参照图9，分段安装任一轴二层拱拉梁5；
对所述拱吊柱、所述二层拱拉梁5进行整体矫正；
从中间至两端进行焊接固定。
具体包括步骤：安装1/3轴拱吊柱；
分段安装1/3轴二层拱拉梁5；
安装后整体矫正，矫正后固定；
安装1/3轴下段吊柱；
安装1/3轴一层拱拉梁5；
安装后整体矫正，矫正后固定；
同样方法安装1轴拱吊柱、1轴二层拱拉梁5；
安装后矫正固定。
S9、依次将首段拱以及拱尖从中间向两端固定；
包括步骤：依次将首段拱以及拱尖从中间向两端施焊。
S10、安装拱间钢梁及水平支撑6、拱，以及相邻跨钢梁；
包括步骤：参照图7，安装一层拱拉梁5，依照所述拱拉梁5安装与所述拱拉梁5相邻的跨钢梁；
参照图9和图10，从下往上依次安装二至五层拱间钢梁，以及所述拱拉梁5与相邻跨钢梁；从下往上依次安装二至六层水平支撑6；
具体包括步骤：从下往上依次安装1/3轴吊柱间钢梁；
按照相同方法安装1轴拱吊柱、1轴二层拱拉梁5；
吊柱间钢梁安装一层拱拉梁5，安装与拱相邻跨钢梁；
安装二层拱尖钢梁及水平支撑6，安装拱与相邻跨钢梁；
从下往上依次安装三层、四层拱间钢梁以及水平支撑6；
安装拱与相邻跨钢梁；
安装五层拱间钢梁及水平支撑6，安装拱与相邻跨钢梁；
安装六层钢梁水平支撑6；
参照图11，在对大跨度拱形梁3进行施工时，对于临时支撑设置困难、焊口多的情况，由于焊接难度大，因此采用钢丝绳背拉方式安装，刚性固定工艺，确保安装精度满足规范要求，拱、柱之间均采用全熔透焊接，保证稳固性，依次安装每层顺序安装固定好拱形梁3，减少连系梁数量，降低施工成本，水平支撑6同样起到支撑作用，增加拱形梁3的刚性强度，水平支撑6的厚度与支撑梁翼缘厚度相同。
其中，拱形梁3的跨度大于等于40米，拱形梁3拱尖高度大于或等于30米；以一工程为例进行说明，主入口为两榀41.6米大跨度拱形梁3，高度为31.2m，拱形梁3最大截面为1000mm×800mm×80mm，拱结构下部为下沉广场及地铁风亭，临时支撑设置困难，拱结构为Q420GJC材质，厚度达100mm，焊口多，焊接难度大，采用钢丝绳背拉方式安装，临时型钢拉结刚性固定焊接工艺，确保安装精度满足规范要求。
本申请实施例的实施原理为：在对大跨度拱形梁3进行施工时，对于临时支撑设置困难、焊口多的情况，由于焊接难度大，因此采用钢丝绳背拉方式安装，刚性固定工艺，确保安装精度满足规范要求。该拱形梁3包括立柱2及拱形梁3，拱形梁3采用多段式箱梁结构进行拼装焊接而成。在大跨度拱形梁3构造结构的安装过程中采用焊接形式将多段箱梁进行拼装焊接拼装。并采用临时型钢连接件与箱梁进行硬连接后在对多段箱梁进行拼装焊接。安装完成后在去掉钢丝绳和临时性钢拉结构。实现对大跨度拱形梁3结构进行安装。安装的过程中通过起吊机将箱梁吊起后进行焊接，全部安装完毕后在进行吊柱的吊装。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大跨度拱形梁施工安装方法，其特征在于，包括步骤：
安装底部支撑梁(1)；
采用钢丝绳背拉安装下端首段拱(31)；
确定首段拱位置，将所述首段拱下端采用连接结构固定；
对所述首段拱使用刚性约束措施；
安装拱尖钢梁以及拱外侧钢梁；
安装拱形梁(3)中段首段拱(32)；
安装顶部拱段直至合拱；
安装拱吊柱并分段安装拱拉梁(5)；
依次将所述首段拱以及所述拱尖从中间向两端固定；
安装拱间钢梁及水平支撑(6)、拱，以及相邻跨钢梁；
其中，所述拱形梁(3)的跨度大于等于40米，所述拱形梁(3)拱尖高度大于或等于30米。
2.根据权利要求1所述的大跨度拱形梁施工安装方法，其特征在于：所述采用钢丝绳背拉安装下端首段拱(31)包括步骤：
在底部支撑梁(1)上、首段拱上侧设置安全立杆或防坠器，以及供工作人员上下的爬梯；
采用钢丝绳对首段拱进行背拉安装后通过人工固定。
3.根据权利要求2所述的大跨度拱形梁施工安装方法，其特征在于：所述底部支撑梁(1)的安装包括步骤：
设置多个主梁(11)，相邻的两个所述主梁(11)收尾相接；
在所述主梁(11)上或相邻的两个所述主梁(11)之间设置有连接板；
设置多个次梁(12)，多个所述次梁(12)通过所述连接板以及多个高强度螺栓固定在所述主梁(11)上。
4.根据权利要求3所述的大跨度拱形梁施工安装方法，其特征在于：所述主梁(11)宽度不足以排布多个所述高强度螺栓时，需在所述主梁(11)上加工一段牛腿。
5.根据权利要求1所述的大跨度拱形梁施工安装方法，其特征在于：所述采用钢丝绳背拉安装下端首段拱(31)包括步骤：
在所述底部支撑梁(1)内设置与支撑梁翼缘厚度相同的加强肋；
在所述首段拱背部连接钢丝绳；
通过所述钢丝绳将所述首段拱拉至需安装位置；
靠近拱形梁(3)拱段下端安装1/3轴北侧或南侧下端首段拱(31)。
6.根据权利要求5所述的大跨度拱形梁施工安装方法，其特征在于：所述确定所述首段拱位置，将所述首段拱下端采用连接结构固定包括步骤：
确定所述拱形梁(3)拱段1/3轴北侧和/或南侧下端首段拱(31)位置；
在所述拱形梁(3)拱段1/3轴北侧和/或南侧所述下端首段拱(31)下端采用临时连接耳板固定；根据跨度以及拱形梁(3)拱度大小调整矫正所述拱形梁(3)拱段1/3轴北侧和/或南侧下端首段拱(31)位置；
采用全融透对接焊的方式将所述拱形梁(3)拱段下端1/3轴北侧和/或南侧所述首段拱刚性固定安装。
7.根据权利要求6所述的大跨度拱形梁施工安装方法，其特征在于：所述安装拱形梁(3)段中段首段拱(32)包括步骤：
确定所述拱形梁(3)拱段中段1/3轴北侧和/或南侧中段首段拱(32)位置；
将所述拱形梁(3)拱段1/3轴北侧和/或南侧的所述中段首段拱(32)下端部与所述拱形梁(3)拱段1/3轴北侧和/或南侧下端首段拱(31)上端部采用临时连接耳板固定；
根据跨度以及拱形梁(3)拱度大小调整矫正所述拱形梁(3)拱段1/3轴北侧和/或南侧中段首段拱(32)位置；
采用全融透对接焊的方式将所述拱形梁(3)拱段1/3轴北侧和/或南侧的所述中段首段拱(32)下端部与所述拱形梁(3)拱段1/3轴北侧和/或南侧下端首段拱(31)上端部刚性固定安装。
8.根据权利要求1所述的大跨度拱形梁施工安装方法，其特征在于：所述安装拱吊柱并分段安装拱拉梁(5)包括步骤：
安装多轴拱吊柱以及分段安装多轴多层拱拉梁(5)，具体包括步骤：
安装任一轴拱吊柱；
分段安装任一轴二层拱拉梁(5)；
对所述拱吊柱、所述二层拱拉梁(5)进行整体矫正；
从中间至两端进行焊接固定。
9.根据权利要求8所述的大跨度拱形梁施工安装方法，其特征在于：所述安装拱间钢梁及水平支撑(6)、拱，以及相邻跨钢梁包括步骤：
安装一层拱拉梁(5)，依照所述拱拉梁(5)安装与所述拱拉梁(5)相邻的跨钢梁；
从下往上依次安装二至五层拱间钢梁，以及所述拱拉梁(5)与相邻跨钢梁；
从下往上依次安装二至六层水平支撑(6)。
10.根据权利要求9所述的大跨度拱形梁施工安装方法，其特征在于：所述水平支撑(6)均匀设置有多个，且多个所述水平支撑(6)的厚度与所述支撑梁翼缘厚度相同。
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CN112342917A (zh) * 2020-10-20 2021-02-09 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种大跨度系杆拱桥先梁顶推后拱提升的组合施工工法
CN114855991A (zh) * 2022-06-16 2022-08-05 中国建筑一局(集团)有限公司 一种适用于大跨度拱形钢结构建筑的合拢方法

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