CN207862747U - 一种大跨径钢拱架 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种大跨径钢拱架，主要由拱脚节段、标准节段、调节节段、合拢节段和合拢装置拼装组成，除合拢装置外，相邻节段的下弦采用穿销式铰接连接，相邻节段的上弦采用弦杆多侧面拴式对拉连接，以形成拱架；在相邻节段上弦的横向端面之间设置有楔块，楔块轴向、径向限位于相邻节段横向端面之间。本实用新型大跨径钢拱架不仅矢跨比可调，而且跨径可调，尤其适用于跨径大于150米的现浇钢筋砼拱桥主拱圈施工；本实用新型大跨径钢拱架不仅巧妙地实现了钢拱架矢跨比与跨径的调节，而且传力效果佳，稳定性好，传力效果相当优异。

Description

一种大跨径钢拱架

技术领域

本实用新型涉及一种大跨径钢拱架，用于跨径为150米以上的现浇钢筋砼拱桥主拱圈施工。

背景技术

在拱桥施工过程中，钢拱架作为整个施工过程最重要的装备措施，是实现钢筋砼主拱圈整体现浇施工不可缺少的工艺装备，具有安全、快捷、经济、环保等优点。施工时，先安装钢拱架，然后以钢拱架为支护体浇筑桥体/拱体，当桥体/拱体强度符合要求后再拆除钢拱架。

现有钢拱架主要由拱脚节段、标准节段、调节节段和合拢节段拼接组成，其中，拱脚节段位于钢拱架底部，通常采用三角柱体结构；合拢节段位于钢拱架顶部，标准节段和调节节段位于拱脚节段与合拢节段之间，标准节段、调节节段与合拢节段均包括上弦和下弦，且上弦长度大于下弦长度以使其呈倒梯形结构，在各节段上设置有斜撑，以用于支撑连接上弦与下弦；在各个节段下弦端部设置有铰接组件以实现相邻节段下弦铰接连接，在各个节段上弦端部设置有阴阳球头螺旋以实现相邻节段对接连接，通过转动阴阳球头螺旋以改变钢拱架拼装弧度，实现钢拱架调弧。其施工步骤依次包括钢拱架拱座设置、拱脚节段与钢拱架拱座的绞座铰接定位、钢拱架标准节段的拼装、横向缆风索的设置、钢拱架合拢、主拱圈底模铺设、钢拱架卸载，施工时在桥跨越的两侧同时进行，往中间合拢。如前所述钢拱架虽然能够在一定程度上调节钢拱桥的矢跨比，但其仅适用于跨径在150米以内的拱桥施工，且调节精度较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种调节精度好的大跨径钢拱架，使其能够标准化、通用化，实现重复利用于钢筋砼拱桥主拱圈施工。

除特殊说明外，本实用新型所述大跨径钢拱架上弦是指钢拱架各类节段的上部受力体，本实用新型所述钢拱架下弦是指钢拱架各类节段的下部受力体。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下所述技术方案。

一种大跨径钢拱架，主要由拱脚节段、标准节段、调节节段、合拢节段和合拢装置拼装组成，除合拢装置外，相邻节段的下弦采用穿销式铰接连接，其特征在于：相邻节段的上弦采用弦杆多侧面拴式对拉连接，以形成拱架。

进一步地，在相邻节段上弦的横向端面之间设置有楔块，以实现拱弧线调节，满足所施工的钢筋砼主拱圈弧线要求。

为提高钢拱架的稳定性，上述楔块轴向、径向限位于相邻节段横向端面之间。

为进一步提高钢拱架的稳定性，上述楔块通过锥台与安装孔配合并轴向、径向限位于相邻节段横向端面之间；为进一步提高钢拱架的稳定性，同时便于钢拱架安装与调节，上述锥台为固定在节段上弦横向端面中部的圆锥台，上述安装孔为设置在节段上弦横向端面中部的缩径孔或圆孔，上述楔块套设在圆锥台上，且圆锥台可配合插入缩径孔或圆孔内形成间隙配合、过盈配合或过渡配合以实现对楔块轴向、径向限位。

为进一步提高钢拱架的稳定性，同时降低钢拱架的成本，拱脚节段、标准节段、调节节段以及合拢节段的上弦和下弦均采用端面封闭的框体或箱体结构。

作为优选，上述楔块根据钢拱架弧线调节要求布设于各节段横向端面之间。

进一步地，在组成钢拱架各结构件的连接部位、应力集中部位设置有应力应变传感器，以便于实施检测、反馈钢拱架各部位的应力应变状况，确保施工安全。

相比于现有阴阳球头螺旋连接式、杆件拼装式等钢拱架，本实用新型具有如下有益效果。

本实用新型大跨径钢拱架借助于平面接触式的连接方式实现拱弧线调节，不仅调节精度好，调节精度可达到楔块的加工精，而且调节过程可视性佳，调节量容易被掌控。

本实用新型大跨径钢拱架不仅矢跨比可调，而且跨径可调，尤其适用于跨径大于150米的现浇钢筋砼拱桥主拱圈施工。

本实用新型大跨径钢拱架通过下弦相邻节段穿销式铰接连接、上弦相邻节段弦杆多侧面拴式对拉连接的相互配合，并结合平面接触与传力，以及轴向、径向限位固定的楔块连接方式，不仅巧妙地实现了钢拱架矢跨比与跨径的调节，而且传力效果佳，稳定性好，在使用过程中不会造成相邻节段连接部位滑移，使其能够通用于现浇钢筋砼拱桥主拱圈施工。

本实用新型大跨径钢拱架上弦连接部位采用多侧面拴式对拉连接，以及上弦端面锥台与安装孔配合并轴向、径向限位楔块的连接方式，不仅能够轻松实现钢拱架矢跨比调节，而且能够实现钢拱架各节段的轴向、径向限位以及平面式接触固定，使得钢拱架传力效果相当优异。

本实用新型大跨径钢拱架采用特定的锥台与安装孔配合，使得在安装钢拱架各节段时能够实现快速、自动对中，且对中后准确度高。

本实用新型大跨径钢拱架不仅强度、刚度、稳定性好，而且跨径、弧线、整体幅宽可调，满足各类线型大跨径拱桥的施工，还具有加工方便、快捷、成本低、运输方便、易于安装，比传统满堂支架方法、挂篮悬浇法更可靠等优点。

附图说明

图1是本实用新型实施例2中钢拱架示意图；

图2是图1中钢拱架上弦连接部位的示意图；

图3是图1中钢拱架标准节段的示意图；

图4是图3中钢拱架标准节段联片的示意图；

图5是图1中钢拱架标准节段联片固定支座的示意图；

图6是图1中钢拱架标准节段联片与下弦连接节点示意图；

图7是图1中钢拱架标准节段与标准节段待连接的示意图；

图8是图1中钢拱架调节节段的结构示意图；

图9是图1中钢拱架合拢节段的结构示意图；

图10是图1中钢拱架拱脚节段的结构示意图；

图11是图1中钢拱架合拢装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但以下实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的原理及其核心思想，并非对本实用新型保护范围的限定。应当指出，对于本技术领域普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，针对本实用新型进行的改进也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

实施例1

一种大跨径钢拱架，主要由拱脚节段、标准节段、调节节段、合拢节段和合拢装置拼装组成，除合拢装置外，相邻节段的下弦采用穿销式铰接连接，相邻节段的上弦采用弦杆多侧面拴式对拉连接，以形成拱架。

进一步地，在相邻节段上弦的横向端面之间设置有楔块，以实现拱弧线调节，满足所施工的钢筋砼主拱圈弧线要求。

为提高钢拱架的稳定性，上述楔块轴向、径向限位于相邻节段横向端面之间。

为进一步提高钢拱架的稳定性，上述楔块通过锥台与安装孔配合并轴向、径向限位于相邻节段横向端面之间；为进一步提高钢拱架的稳定性，同时便于钢拱架安装与调节，上述锥台为固定在节段上弦横向端面中部的圆锥台，上述安装孔为设置在节段上弦横向端面中部的缩径孔或圆孔，上述楔块套设在圆锥台上，且圆锥台可配合插入缩径孔或圆孔内形成间隙配合、过盈配合或过渡配合以实现对楔块轴向、径向限位，需要注意的是，采用间隙配合最好将锥台外壁与安装孔之间的间隙控制在3mm以内。

为进一步提高钢拱架的稳定性，同时降低钢拱架的成本，拱脚节段、标准节段、调节节段以及合拢节段的上弦和下弦均采用端面封闭的框体或箱体结构。

作为优选，上述楔块根据钢拱架弧线调节要求布设于各节段横向端面之间。

进一步地，在组成钢拱架各结构件的连接部位、应力集中部位设置有应力应变传感器，以便于实施检测、反馈钢拱架各部位的应力应变状况，确保施工安全。

实施例2

一种大跨径钢拱架，如图1至图11所示，主要由拱脚节段18、标准节段15、调节节段16、合拢节段17和合拢装置8拼接组成；除合拢装置8外，所有相邻节段的下弦2采用穿销式铰接连接，本例中即在下弦2横向断面处设置有铰接组件4，在铰接组件4上设置有通孔，在通孔内穿销以实现相邻节段下弦穿销式铰接连接，所有相邻节段的上弦1采用弦杆多侧面拴式对拉连接，以形成拱架，本例中即在上弦1端头侧面设置有多个连接螺栓固定座21，在相邻节段的连接螺栓固定座21上穿设有锁紧螺栓22以实现弦杆多侧面拴式对拉连接。在相邻节段上弦的横向端面之间设置有楔块14，以实现拱弧线调节，满足所施工的钢筋砼主拱圈弧线要求。如图2所示，楔块14通过锥台5与安装孔6配合并轴向、径向限位于相邻节段横向端面之间；具体地，锥台5为固定在节段上弦1横向端面中部的圆锥台，安装孔为设置在节段上弦1横向端面中部的缩径孔，楔块14套设在圆锥台上，且圆锥台可配合插入缩径孔内形成最小间隙等于零的配合(过盈配合)以实现对楔块14轴向、径向限位。通过将楔块14套设在相邻节段之间的锥台5上，不仅能够轻松实现拱弧线调节，而且能够快速实现钢拱架各节段的轴向、径向限位，使得钢拱架的稳定性与传力效果相当优异，还能够使得在安装钢拱架各节段时能够实现快速、自动对中，且对中后准确度高。

该大跨径钢拱架各节段如下。

钢拱架标准节段15

钢拱架标准节段15如图3至图7所示，包括采用呈单体结构的上弦1、下弦2和联片3组合而成，联片3位于上弦1与下弦2之间；上弦1和下弦2采用等截面箱体结构。在上弦1两端面均设置有梯形台7，在上弦1其中一端面的梯形台7中部设置有锥台5，在上弦1另一端的梯形台7中部设置有安装孔6，且相邻标准节段15的锥台5与安装孔6配合后形成嵌合式结构，如图2和图7所示，以实现相邻节段上弦1轴向对接连接；在下弦2端面设置铰接组件4，铰接组件4上设置有通孔，以实现相邻节段下弦2轴向穿销式铰接连接。

钢拱架标准节段15的联片3如图4所示，联片3为片状结构联片。如图4至图6所示，片状结构联片采用螺栓23穿过空心定位套筒11固定于节段上弦1、下弦2的联片固定支座9上。片状结构联片包括矩形框体，在矩形框体四角设置有框体节点板20，在框体节点板20上固定有空心定位套筒11；在矩形框体内设置有联片支撑杆12，联片支撑杆12可以采用钢管，也可以采用角钢或槽钢，联片3支撑杆在框体中部平面汇交于联片支撑杆节点板19上。具体地，将多个联片固定支座9分别焊接在上弦1和下弦2上支撑点位置，在钢管的一端开设有槽口，然后将其卡合在联片固定支座9上，使联片固定支座9与钢管形成相互咬合的结构；在钢管另一端也开设有槽口，然后将槽口咬合在支撑杆节点板19上；将每根钢管分别连接在对应的联片固定支座9上，并使钢管在支撑杆节点板19上相互交汇构成相互交叉的支撑结构。

在上弦1和下弦2端头侧壁均设置有节间连接螺栓固定座21，在节间连接螺栓固定座21上沿上弦1、下弦2轴向设置有通孔10，在通孔10内穿设有锁紧螺栓22，以实现相邻标准节段15锁紧连接。

在标准节段15上设置有横向连接系，横向连接系包括支座，该支座设置在节段上下弦纵向、横向侧面；纵向侧面支座与节段间的横向水平联片相连，横向侧面支座与节段间的横向竖直联片相连，形成钢拱架的肋间横向连接系。

钢拱架调节节段16

钢拱架调节节段16结构如图8所示，采用与标准节段15相同的结构形式，其长度小于标准节段15的长度。将调节节段16与标准节段15相互对接时，调节节段16上的锥台可插入配合在标准节段15上的缩颈孔内形成过盈配合式嵌合结构，以实现调节节段16与标准节段15上弦对接。

钢拱架合拢节段17

钢拱架合拢节段17包括采用呈单体结构的上弦、下弦和联片组合而成，联片位于上弦与下弦之间；其中，上弦和下弦的一端与标准节段15相连，连接方式与标准节段15间的连接方式相同，上弦和下弦的另一端设置有与合拢装置8相连的支座13，用于安装合拢装置8，即上弦和下弦的另一端与合拢装置8相连，在两段合拢节段17之间安装合拢装置8后如图9所示。将合拢节段17与调节节段16对接时，合拢节段17上的锥台可插入配合在调节节段16的缩颈孔内形成盈配合式嵌合结构，以实现相邻节段上弦对接连接。

钢拱架拱脚节段18

钢拱架拱脚节段18结构如图10所示，包括等腰三角形拱铰结构，在等腰三角形拱铰结构顶点设置有与混凝土拱座铰接的圆柱型支座，在等腰三角形拱铰结构底边与腰的交汇点平行设置有上弦杆1、下弦杆2，上弦杆1横向端面设置有安装孔6，下弦杆2横向端面设置有铰接组件4，上弦杆1、下弦杆2远离铰座的一端与标准节段15相连，连接方式与标准节段15间的连接方式相同，上弦杆1、下弦杆2靠近铰座的一端与混凝土拱座固接连接。

钢拱架合拢装置8

钢拱架合拢装置8如图11所示，包括上弦和下弦，在上弦与下弦之间设置有支撑件，以及用于调节上弦和下弦长度的伸缩装置，伸缩装置采用柔性伸缩装置，以实现钢拱架合拢装置8行程调节。其中柔性伸缩装置包括筒体802和伸缩杆803，伸缩杆803伸入筒体802内与筒体802内壁构成容纳钢珠砂的空间，伸缩杆803沿筒体802轴向移动挤压钢珠砂实现伸缩调节。通过钢珠砂、伸缩杆803与筒体802的相互配合实现柔性伸缩装置的自动收缩以调节钢拱架合拢装置8行程长度，进而达到钢拱架弧线长度自动调节的目的。

在筒体802上部(即筒体802径向截面顶部)设置有可开合、可密封的投料孔，用于投放钢珠砂，在筒体802下部(即筒体802径向截面底部)设置有可开合、可密封钢珠砂卸料孔，用于排放钢珠砂；作为优选，通过带阀门的短管805控制投料孔和卸料孔开合。

上弦和下弦分别包括平行设置的两根钢梁801，柔性伸缩装置分别位于上弦和下弦的钢梁801之间，并连接在上弦和下弦的钢梁801上。

筒体802一端封闭、另一端敞口，筒体802的封闭端连接在其中一根钢梁1上；伸缩杆803一端固定在另一根钢梁801上，伸缩杆803另一端可伸入筒体802内；在筒体802敞口端设置有法兰盘804，在伸缩杆803上设置有法兰盘804，且可通过法兰盘804将伸缩杆803与筒体802连接在一起，松开法兰盘804后可实现钢梁801间距调节。

伸缩杆803采用分段式伸缩杆，伸缩杆803分为两段，两段伸缩杆通过法兰盘804连接在一起构成可拆卸的伸缩杆803。

在上弦和下弦的钢梁801上固定设置有连接座809，在上弦和下弦的钢梁801之间设置有支撑件，且支撑件活动连接在连接座809上构成剪刀支撑结构。

钢拱架安装

步骤1，钢拱架拱座设置：在现浇施工拱座前缘设置钢筋混凝土拱座，在拱座上设置绞座；

步骤2，钢拱架拼装：先将两段拱脚节段18分别安装在拱座的绞座处，调节并固定在合适位置，然后将两段标准节段15分别安装在两段拱脚节段18前端，再同时从两侧依次向跨中拼接标准节段15、调节节段16和合拢节段17。如图7所示，所有相邻节段的下弦2通过销轴与支耳的铰接组件4铰接连接，即先将相邻两节段下弦2的支耳相互卡合拼接，然后在支耳上的通孔内穿设销轴将相邻两节段下弦2铰接连接；在上弦1端头侧面设置有多个连接螺栓固定座21，在相邻节段的连接螺栓固定座21上穿设有螺栓以实现弦杆多侧面拴式对拉连接，即先将楔块14套设在锥台5上，然后将相邻两节段上弦1的锥台5插入缩颈孔6内并通过上弦1端面压紧楔块14形成最小间隙等于零的嵌合式结构，再通过锁紧螺栓22锁紧。

步骤3，钢拱架合拢：如图7所示，钢拱架安装至拱顶后实测合拢间距，预先调节钢拱架合拢节段17之间的直线距离使其略大于合拢间距；然后将钢拱架合拢装置8安装在钢拱架的两段合拢节8之间，调节钢拱架合拢装置8长度使其卡合在合拢节8的支撑台13上；然后根据钢拱架合拢间距在筒体802内预留大于合拢间距的空间，并关闭卸料孔，同时打开投料孔加入适量钢珠砂(钢珠砂用量根据钢拱架合拢间距进行计算，本领域技术人员知晓其计算方法)，再将卸料孔关闭，伸缩杆803则在钢拱架自身重力和受到的张力的作用下自动收缩而压紧钢珠砂，最后安装好法兰盘804上的紧固螺栓，合拢完成。

实施例3

一种大跨径钢拱架，参照实施例2。其中，锥台为固定在节段上弦横向端面中部的圆锥台，安装孔为设置在节段上弦横向端面中部的圆孔，楔块套设在圆锥台上，且圆锥台可配合插入圆孔内形成1-3mm的小间隙配合以实现对楔块轴向、径向限位。

实施例4

一种大跨径钢拱架，参照实施例2。其中，锥台为固定在节段上弦横向端面中部的圆锥台，安装孔为设置在节段上弦横向端面中部的缩颈孔，楔块套设在圆锥台上，且圆锥台可配合插入缩颈内形成过盈配合以实现对楔块轴向、径向限位。

Claims (8)

1.一种大跨径钢拱架，主要由拱脚节段、标准节段、调节节段、合拢节段和合拢装置拼装组成，除合拢装置外，相邻节段的下弦采用穿销式铰接连接，其特征在于：相邻节段的上弦采用弦杆多侧面拴式对拉连接，以形成拱架。

2.根据权利要求1所述的大跨径钢拱架，其特征在于：在相邻节段上弦的横向端面之间设置有楔块，以实现拱弧线调节。

3.根据权利要求2所述的大跨径钢拱架，其特征在于：所述楔块轴向、径向限位于相邻节段横向端面之间。

4.根据权利要求3所述的大跨径钢拱架，其特征在于：所述楔块通过锥台与安装孔配合，并轴向、径向限位于相邻节段横向端面之间。

5.根据权利要求4所述的大跨径钢拱架，其特征在于：所述锥台为固定在节段上弦横向端面中部的圆锥台，所述安装孔为设置在节段上弦横向端面中部的缩径孔，所述楔块套设在圆锥台上，且圆锥台可配合地插入缩径孔内形成间隙配合、过盈配合或过渡配合以实现对所述楔块轴向、径向限位。

6.根据权利要求2、3、4或5所述的大跨径钢拱架，其特征在于：拱脚节段、标准节段、调节节段以及合拢节段的上弦和下弦均采用端面封闭的框体或箱体结构。

7.根据权利要求6所述的大跨径钢拱架，其特征在于：在组成钢拱架各结构件的连接部位、应力集中部位设置有应力应变传感器。

8.根据权利要求7所述的大跨径钢拱架，其特征在于：所述楔块根据钢拱架弧线调节要求布设于各节段横向端面之间。