CN201433351Y - 大跨度钢桁拱架的单元桁架节段 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大跨度钢桁拱架的单元桁架节段。大跨度钢桁拱架的单元桁架节段，其特征在于它包括前架、后架、上连接架、下连接架，前架与后架的上端部之间由上连接架固定连接，前架与后架的下端部之间由下连接架固定连接；前架、后架的左端分别设有阴头，前架、后架的右端分别设有与阴头配套的阳头，阴头部位设阴头对穿螺栓孔，阳头部位设有阳头对穿螺栓孔。该单元桁架节段施工时不受桥位地形条件和场地条件限制，安拆简易。

Description

大跨度钢桁拱架的单元桁架节段

技术领域

本实用新型属于钢筋混凝土拱桥施工技术领域，具体涉及一种钢桁拱架的单元桁架节段，适用于大跨度钢筋混凝土箱型拱桥施工。

背景技术

在特定环境下修建大跨度钢筋混凝土拱桥(所述大跨度是指跨度≥40m)，就需要进行主拱圈施工支架的施工。如在深山峡谷上，因施工场地狭小而无法进行预制吊装施工，和桥跨下方条件不允许而又无法搭设脚手架满布式拱架时，就要考虑采用钢桁拱架进行拱圈施工。

钢桁拱架是由采用槽钢、角钢杆件、螺栓等材料加工制作成的一定长度的桁架节段经过拼装组合而成的钢桁拱肋式拱架。它具有足够的强度、刚度和整体稳定性，跨越能力大，拆装容易、运输方便、利用效率高、节省木材等优点。因其具有较强的结构稳定性，可大大减少支架的变形，从而使设计桥梁线型更趋完美。

目前，大跨度拱桥施工中常用的拱架形式有撑架式满布拱架、拱式拱架(如采用贝雷桁片等常备式构件组拼成的钢桁拱架)。

撑架式拱架是用钢管或常备式构件搭设落地临时墩支撑，上部采用搭设满堂钢管拱盔的支架形式。由于需要在地面浇筑支架墩基础，因而对桥跨下方地面环境要求较高，如在桥跨下方为峡谷、河流等地貌或有永久性构筑物时，搭设落地支架显然不可行。即使在某些地面条件较好而具备搭设钢管支架时，也会因钢管使用数量过大，搭设和拆除施工周期长，且支架变形较大等诸多因素而不宜采用。因此，在大跨度拱桥施工中，撑架式钢管支架的施工较为局限，达不到施工要求和创造较大经济效益的目的。

与落地撑架式拱架相比较，拱式拱架不受洪水、漂流物或永久性构筑物的影响，适用性较强。采用常备式构件(如贝雷桁片等)形成的钢拱架是目前使用较广泛且合理可靠的一种拱式拱架，在某些大跨度钢筋混凝土拱桥中取得了较好的施工效果。它是采用万能式构件根据施工要求组拼而成的桁架式拱架，在结构稳定性方面较好，和本案所述的钢桁拱架也有相似之处。但一般万能式构件不能直接拼装成拱形桁架，必须根据施工要求对其节点和联结系等进行特定的加工改造后才能拼装成拱架。另外，由于一般万能式构件的截面形式、构件尺寸及节点构造等比较固定、单一，用它来布置构造拱架会受到很大的制约，且施工购买或租赁后再进行精加工改造成拱架的费用较大。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种大跨度钢桁拱架的单元桁架节段，该单元桁架节段施工时不受桥位地形条件和场地条件限制，安拆简易。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：大跨度钢桁拱架的单元桁架节段，其特征在于它包括前架、后架、上连接架、下连接架，前架与后架的上端部之间由上连接架固定连接，前架与后架的下端部之间由下连接架固定连接；前架、后架的左端分别设有阴头，前架、后架的右端分别设有与阴头配套的阳头，阴头部位设阴头对穿螺栓孔，阳头部位设有阳头对穿螺栓孔。

前架包括前上弦杆、前下弦杆、阳头、前第一腹杆、前第二腹杆、前第三腹杆、前第四腹杆、前第五腹杆；前上弦杆、前下弦杆分别由双槽钢组焊而成，形成闭合的箱型截面，前上弦杆、前下弦杆的两端分别为斜状；前上弦杆、前下弦杆的左端部内均为箱型孔构成阴头，前上弦杆、前下弦杆的的左端阴头部位设阴头对穿螺栓孔，前上弦杆、前下弦杆的右端由钢板焊接封闭，钢板上焊接箱型榫头形成阳头，箱型榫头上设有阳头对穿螺栓孔，箱型榫头的大小小于或等于箱型孔；前上弦杆的左端部与前下弦杆的左端部之间由前第一腹杆焊接连接，前上弦杆的中部与前下弦杆的中部之间由前第三腹杆焊接连接，前上弦杆的右端部与前下弦杆的右端部之间由前第五腹杆焊接连接，前第二腹杆的下端与前下弦杆的左端部焊接，前第二腹杆的上端与前上弦杆的中部焊接，前第四腹杆的下端与前下弦杆的右端部焊接，前第四腹杆的上端与前上弦杆的中部焊接。

后架包括后上弦杆、后下弦杆、阳头、后第一腹杆、后第二腹杆、后第三腹杆、后第四腹杆、后第五腹杆；后上弦杆、后下弦杆分别由双槽钢组焊而成，形成闭合的箱型截面；后上弦杆、后下弦杆的两端分别为斜状，后上弦杆、后下弦杆的左端部内均为箱型孔构成阴头，后上弦杆、后下弦杆的左端阴头部位设阴头对穿螺栓孔，后上弦杆、后下弦杆的右端由钢板焊接封闭，钢板上焊接箱型榫头形成阳头，箱型榫头上设有阳头对穿螺栓孔，箱型榫头的大小小于或等于箱型孔；后上弦杆的左端部与后下弦杆的左端部之间由后第一腹杆焊接连接，后上弦杆的中部与后下弦杆的中部之间由后第三腹杆焊接连接，后上弦杆的右端部与后下弦杆的右端部之间由后第五腹杆焊接连接，后第二腹杆的下端与后下弦杆的左端部焊接，后第二腹杆的上端与后上弦杆的中部焊接，后第四腹杆的下端与后下弦杆的右端部焊接，后第四腹杆的上端与后上弦杆的中部焊接。

上连接架由上第一连接杆、上第二连接杆、上第三连接杆、上第四连接杆、上第五连接杆组成，前上弦杆的左端部与后上弦杆的左端部由上第一连接杆焊接连接，前上弦杆的中部与后上弦杆的中部由上第三连接杆焊接连接，前上弦杆的右端部与后上弦杆的右端部由上第五连接杆焊接连接，上第二连接杆的一端与前上弦杆的左端部焊接，上第二连接杆的另一端与后上弦杆的中部焊接，上第四连接杆的一端与前上弦杆的右端部焊接，上第四连接杆的另一端与后上弦杆的中部焊接。

下连接架由下第一连接杆、下第二连接杆、下第三连接杆、下第四连接杆、下第五连接杆组成；前下弦杆的左端部与后下弦杆的左端部由下第一连接杆焊接连接，前下弦杆的中部与后下弦杆的中部由下第三连接杆焊接连接，前下弦杆的右端部与后下弦杆的右端部由下第五连接杆焊接连接，下第二连接杆的一端与后下弦杆的左端部焊接，下第二连接杆的另一端与前下弦杆的中部焊接，下第四连接杆的一端与后下弦杆的右端部焊接，下第四连接杆的另一端与前下弦杆的中部焊接。

前下弦杆、后下弦杆处分别并列加焊一组双槽钢杆件。

本实用新型的有益效果：

1、该单元桁架节段施工时不受桥位地形条件和场地条件限制，安拆简易。在深山峡谷上，因地势陡峭、施工场地狭小而无法采用无支架缆索吊装施工工艺进行预制吊装施工，和在桥跨下方空间为道路、河流、电站等特定环境，又无法搭设满布式落地支撑拱架时，采用钢桁拱架施工大跨度拱圈可以取得较好的效果和较大的经济效益；

2、单元桁架节段(可采用型钢材料加工制作)采用阴头、阳头连接，安拆简易、运输方便、利用效率高。

附图说明

图1是钢桁拱架的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本实用新型的结构示意图；

图4是图3的左视图；

图5是图3的俯视图；

图6是图3的仰视图；

图7是钢桁拱架的第二单元桁架节段的结构示意图；

图8是本实用新型的下弦杆加双槽钢杆件的结构示意图；

图中：1-第一主拱座，2-第二主拱座，3-第一基座，4-第二基座，5-钢桁拱架，6-上河一侧的钢桁拱肋，7-下河一侧的钢桁拱肋，16-前上弦杆，17-前下弦杆，18-阴头对穿螺栓孔，19-阳头，20-阳头对穿螺栓孔，21-前第一腹杆，22-前第二腹杆，23-前第三腹杆，24-前第四腹杆，25-前第五腹杆，26-上第一连接杆，27-后上弦杆，28-后第一腹杆，29-后下弦杆，30-下第一连接杆，31-上第二连接杆，32-上第三连接杆，33-上第四连接杆，34-上第五连接杆，35-下第二连接杆，36-下第三连接杆，37-下第四连接杆，38-下第五连接杆，39-双槽钢杆件。

具体实施方式

如图3、图4、图5、图6所示，大跨度钢桁拱架的单元桁架节段(即第一单元桁架节段)，它包括前架、后架、上连接架、下连接架，前架包括前上弦杆16、前下弦杆17、阳头19、前第一腹杆21、前第二腹杆22、前第三腹杆23、前第四腹杆24、前第五腹杆25；前上弦杆16、前下弦杆17分别由双槽钢组焊而成，形成闭合的箱型截面，前上弦杆16、前下弦杆17的两端分别为斜状(使钢桁拱架形成拱轴线的线形)；前上弦杆16、前下弦杆17的左端部内均为箱型孔构成阴头，前上弦杆16、前下弦杆17的左端阴头部位设阴头对穿螺栓孔18，前上弦杆16、前下弦杆17的右端由钢板焊接封闭，钢板上焊接箱型榫头形成阳头(本实施例箱型榫头采用比弦杆构件小两个规格的双槽钢组焊而成)，箱型榫头上设有阳头对穿螺栓孔20，箱型榫头的大小小于或等于箱型孔(即阳头能插入阴头中，然后由螺栓连接)；前上弦杆16的左端部与前下弦杆17的左端部之间由前第一腹杆21焊接连接，前上弦杆16的中部与前下弦杆17的中部之间由前第三腹杆23焊接连接，前上弦杆16的右端部与前下弦杆17的右端部之间由前第五腹杆25焊接连接，前第二腹杆22的下端与前下弦杆17的左端部焊接，前第二腹杆22的上端与前上弦杆16的中部焊接，前第四腹杆24的下端与前下弦杆17的右端部焊接，前第四腹杆24的上端与前上弦杆16的中部焊接；

后架包括后上弦杆27、后下弦杆29、阳头、后第一腹杆28、后第二腹杆、后第三腹杆、后第四腹杆、后第五腹杆；后上弦杆27、后下弦杆29分别由双槽钢组焊而成，形成闭合的箱型截面；后上弦杆27、后下弦杆29的两端分别为斜状(使钢桁拱架形成拱轴线的线形)，后上弦杆27、后下弦杆29的左端部内均为箱型孔构成阴头，后上弦杆27、后下弦杆29的左端阴头部位设阴头对穿螺栓孔，后上弦杆27、后下弦杆29的右端由钢板焊接封闭，钢板上焊接箱型榫头形成阳头(本实施例箱型榫头采用比弦杆构件小两个规格的双槽钢组焊而成)，箱型榫头上设有阳头对穿螺栓孔，箱型榫头的大小小于或等于箱型孔(即阳头能插入阴头中，然后由螺栓连接)；后上弦杆27的左端部与后下弦杆29的左端部之间由后第一腹杆28焊接连接，后上弦杆27的中部与后下弦杆29的中部之间由后第三腹杆焊接连接，后上弦杆27的右端部与后下弦杆29的右端部之间由后第五腹杆焊接连接，后第二腹杆的下端与后下弦杆29的左端部焊接，后第二腹杆的上端与后上弦杆27的中部焊接，后第四腹杆的下端与后下弦杆29的右端部焊接，后第四腹杆的上端与后上弦杆27的中部焊接；

上连接架由上第一连接杆26、上第二连接杆31、上第三连接杆32、上第四连接杆33、上第五连接杆34组成，前上弦杆16的左端部与后上弦杆27的左端部由上第一连接杆26焊接连接，前上弦杆16的中部与后上弦杆27的中部由上第三连接杆32焊接连接，前上弦杆16的右端部与后上弦杆27的右端部由上第五连接杆34焊接连接，上第二连接杆31的一端与前上弦杆16的左端部焊接，上第二连接杆31的另一端与后上弦杆27的中部焊接，上第四连接杆33的一端与前上弦杆16的右端部焊接，上第四连接杆33的另一端与后上弦杆27的中部焊接；

下连接架由下第一连接杆30、下第二连接杆35、下第三连接杆36、下第四连接杆37、下第五连接杆38组成；前下弦杆17的左端部与后下弦杆29的左端部由下第一连接杆30焊接连接，前下弦杆17的中部与后下弦杆29的中部由下第三连接杆36焊接连接，前下弦杆17的右端部与后下弦杆29的右端部由下第五连接杆38焊接连接，下第二连接杆35的一端与后下弦杆29的左端部焊接，下第二连接杆35的另一端与前下弦杆17的中部焊接，下第四连接杆37的一端与后下弦杆29的右端部焊接，下第四连接杆37的另一端与前下弦杆17的中部焊接。

如图1、图2所示，大跨度钢桁拱架的施工方法，它包括如下步骤：

1)根据钢筋混凝土拱桥的主拱圈的设计线形，选折合理的钢桁拱架的拱轴线的线形，为减少钢桁拱架与混凝土拱箱拱腹之间的支垫高度，并要求选定的钢桁拱架的线形在空间上必须尽可能地满足于设计主拱圈的线形。对于主拱跨度不大于100m的钢筋混凝土拱桥，考虑到钢桁拱架在工厂加工制作的方便，和易于工人对拱轴线的准确放样，可采用圆弧线作为钢桁拱架的拱轴线的线形，使钢桁拱架的拱轴线的线形接近钢筋混凝土拱桥的主拱圈的设计线形。但对于主拱跨度在100m以上的大跨拱桥，因圆弧形拱轴线与恒载压力线偏离较大，将会使拱架各截面受力不均匀，此时可根据设计主拱圈的拱轴线方程选折较合理的拱架拱轴线形。一般情况下，可以采用悬链线形或抛物线形作为钢桁拱架的拱轴线的线形，使钢桁拱架的拱轴线的线形接近钢筋混凝土拱桥的主拱圈的设计线形。选择钢桁拱架的拱轴线的线形的基本原则就是要选择即能满足拱架自身受力要求，又符合设计拱圈线形要求的拱轴线形；

在钢桁拱架的总体布置构造上，可根据主拱跨径和桥宽将钢桁拱架在横向分成2-20条分离的平行的钢桁拱肋(本实施例采用8条，相互间距为0.53米，如图2所示)，钢桁拱肋间采用角钢杆作横向连接；考虑制作和安装的方便，以及运输设备和吊装能力等条件，将钢桁拱肋以拱顶为中心线在纵向等分成4-100个单元桁架节段，拱顶一节段为第二单元桁架节段，其余均为第一单元桁架节段(本实施例第一单元桁架节段为19个，第二单元桁架节段为1个，如图1所示)；第一单元桁架节段的一端设阴头，第一单元桁架节段的另一端设置阳头；第一个第一单元桁架节段的阳头插入第二个第一单元桁架节段的阴头中由螺栓连接；第二单元桁架节段的两端都为阴头；

在样台上按1∶1大样制作钢桁拱肋的第一单元桁架节段和第二单元桁架节段，并按所处位置进行编号；在制作加工完两个节段单元桁架节段的构件后进行试拼一下，检查制作尺寸与设计尺寸是否符合；

2)将第一主拱座1的内侧加宽形成钢桁拱架的第一基座3，将第二主拱座2的内侧加宽形成钢桁拱架的第二基座4；第一基座3、第二基座4内分别预埋拱架连接钢板；在第一主拱座1上的第一立柱的盖梁上安装第一扣索支架，在第二主拱座2上的第二立柱的盖梁上安装第二扣索支架，并准备扣索；安装缆索吊装设备(如第一索塔、第二索塔、动输天线)；

3)单元桁架节段安装顺序为：先安装上河一侧的钢桁拱肋6，然后依次安装至下河一侧的钢桁拱肋7；

每一钢桁拱肋：按照预制的第一单元桁架节段编号，左边的第一个第一单元桁架节段的阴头与第一基座3上预埋的拱架连接钢板临时焊接，左边的第一个第一单元桁架节段的阳头插入左边的第二个第一单元桁架节段的阴头中由螺栓连接，右边的第一个第一单元桁架节段的阴头与第二基座4上预埋的拱架连接钢板临时焊接，右边的第一个第一单元桁架节段的阳头插入右边的第二个第一单元桁架节段的阴头中由螺栓连接；依次类推，从第一基座3、第二基座4(即两岸拱脚)向拱顶方向进行分段对称安装，最后在拱顶由第二单元桁架节段合拢；第一单元桁架节段和第二单元桁架节段均采用缆索吊装设备吊装；第一单元桁架节段、第二单元桁架节段分别由扣索吊挂(通过第一立柱、第二立柱，以及其上的扣索支架)；

4)根据钢筋混凝土拱桥主拱圈的设计坐标的各截面点的拱腹坐标，测出与主拱圈的设计坐标的各截面点的拱腹坐标平面位置相对应下钢桁拱架的拱背坐标，计算出主拱圈的设计坐标的各截面点的拱腹坐标与其相对应下钢桁拱架的拱背坐标的高差值；采用方木、木楔等材料调整钢桁拱架的拱背高程至主拱圈的拱腹高程。

步骤3)的钢桁拱肋安装过程中，在1/8L、1/4L、3/4L、7/8L和1/2L截面处设置预台值；1/8L(7/8L)、1/4L(3/4L)、1/2L截面处的预台值分别为2cm、3～4cm、6cm(L为钢桁拱架的净跨径)。

根据拱架结构实际受力验算，在靠近第一基座3、第二基座4的一定长度范围内(本实例为第1-3个)的第一单元桁架节段的前下弦杆、后下弦杆处分别并列加焊一组双槽钢杆件39(或称下弦加强杆，也采用阴头、阳头结构，可将该节段定义成第三单元桁架节段，如图8所示)，使下弦杆截面增大，以抵抗施工阶段在拱脚处产生的不利效应；

如图7所示，第二单元桁架节段与第一单元桁架节段的结构基本相同，不同之处在于：第二单元桁架节段的两端都为阴头。

Claims (7)

1.大跨度钢桁拱架的单元桁架节段，其特征在于它包括前架、后架、上连接架、下连接架，前架与后架的上端部之间由上连接架固定连接，前架与后架的下端部之间由下连接架固定连接；前架、后架的左端分别设有阴头，前架、后架的右端分别设有与阴头配套的阳头，阴头部位设阴头对穿螺栓孔，阳头部位设有阳头对穿螺栓孔。

2.根据权利要求1所述的大跨度钢桁拱架的单元桁架节段，其特征在于：前架包括前上弦杆(16)、前下弦杆(17)、阳头(19)、前第一腹杆(21)、前第二腹杆(22)、前第三腹杆(23)、前第四腹杆(24)、前第五腹杆(25)；前上弦杆(16)、前下弦杆(17)分别由双槽钢组焊而成，形成闭合的箱型截面；前上弦杆(16)、前下弦杆(17)的两端分别为斜状；前上弦杆(16)、前下弦杆(17)的左端部内均为箱型孔构成阴头，前上弦杆(16)、前下弦杆(17)的左端阴头部位设阴头对穿螺栓孔(18)，前上弦杆(16)、前下弦杆(17)的右端由钢板焊接封闭，钢板上焊接箱型榫头形成阳头，箱型榫头上设有阳头对穿螺栓孔(20)，箱型榫头的大小小于或等于箱型孔；前上弦杆(16)的左端部与前下弦杆(17)的左端部之间由前第一腹杆(21)焊接连接，前上弦杆(16)的中部与前下弦杆(17)的中部之间由前第三腹杆(23)焊接连接，前上弦杆(16)的右端部与前下弦杆(17)的右端部之间由前第五腹杆(25)焊接连接，前第二腹杆(22)的下端与前下弦杆(17)的左端部焊接，前第二腹杆(22)的上端与前上弦杆(16)的中部焊接，前第四腹杆(24)的下端与前下弦杆(17)的右端部焊接，前第四腹杆(24)的上端与前上弦杆(16)的中部焊接。

3.根据权利要求1所述的大跨度钢桁拱架的单元桁架节段，其特征在于：后架包括后上弦杆(27)、后下弦杆(29)、阳头、后第一腹杆(28)、后第二腹杆、后第三腹杆、后第四腹杆、后第五腹杆；后上弦杆(27)、后下弦杆(29)分别由双槽钢组焊而成，形成闭合的箱型截面；后上弦杆(27)、后下弦杆(29)的两端分别为斜状，后上弦杆(27)、后下弦杆(29)的左端部内均为箱型孔构成阴头，后上弦杆(27)、后下弦杆(29)的左端阴头部位设阴头对穿螺栓孔，后上弦杆(27)、后下弦杆(29)的右端由钢板焊接封闭，钢板上焊接箱型榫头形成阳头，箱型榫头上设有阳头对穿螺栓孔，箱型榫头的大小小于或等于箱型孔；后上弦杆(27)的左端部与后下弦杆(29)的左端部之间由后第一腹杆(28)焊接连接，后上弦杆(27)的中部与后下弦杆(29)的中部之间由后第三腹杆焊接连接，后上弦杆(27)的右端部与后下弦杆(29)的右端部之间由后第五腹杆焊接连接，后第二腹杆的下端与后下弦杆(29)的左端部焊接，后第二腹杆的上端与后上弦杆(27)的中部焊接，后第四腹杆的下端与后下弦杆(29)的右端部焊接，后第四腹杆的上端与后上弦杆(27)的中部焊接。

4.根据权利要求1所述的大跨度钢桁拱架的单元桁架节段，其特征在于：上连接架由上第一连接杆(26)、上第二连接杆(31)、上第三连接杆(32)、上第四连接杆(33)、上第五连接杆(34)组成，前上弦杆(16)的左端部与后上弦杆(27)的左端部由上第一连接杆(26)焊接连接，前上弦杆(16)的中部与后上弦杆(27)的中部由上第三连接杆(32)焊接连接，前上弦杆(16)的右端部与后上弦杆(27)的右端部由上第五连接杆(34)焊接连接，上第二连接杆(31)的一端与前上弦杆(16)的左端部焊接，上第二连接杆(31)的另一端与后上弦杆(27)的中部焊接，上第四连接杆(33)的一端与前上弦杆(16)的右端部焊接，上第四连接杆(33)的另一端与后上弦杆(27)的中部焊接。

5.根据权利要求1所述的大跨度钢桁拱架的单元桁架节段，其特征在于：下连接架由下第一连接杆(30)、下第二连接杆(35)、下第三连接杆(36)、下第四连接杆(37)、下第五连接杆(38)组成；前下弦杆(17)的左端部与后下弦杆(29)的左端部由下第一连接杆(30)焊接连接，前下弦杆(17)的中部与后下弦杆(29)的中部由下第三连接杆(36)焊接连接，前下弦杆(17)的右端部与后下弦杆(29)的右端部由下第五连接杆(38)焊接连接，下第二连接杆(35)的一端与后下弦杆(29)的左端部焊接，下第二连接杆(35)的另一端与前下弦杆(17)的中部焊接，下第四连接杆(37)的一端与后下弦杆(29)的右端部焊接，下第四连接杆(37)的另一端与前下弦杆(17)的中部焊接。

6.根据权利要求2所述的大跨度钢桁拱架的单元桁架节段，其特征在于：前下弦杆(17)、处并列加焊一组双槽钢杆件(39)。

7.根据权利要求3所述的大跨度钢桁拱架的单元桁架节段，其特征在于：后下弦杆(29)处并列加焊一组双槽钢杆件(39)。

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