網狀系杆拱橋的整體頂推施工法的製作方法

2023-06-08 04:31:06

專利名稱：網狀系杆拱橋的整體頂推施工法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種拱橋的建造施工方法，具體是指網狀系杆拱橋的無導梁整體頂推施工方法。
背景技術：
1955年挪威教授Per Tveit (林英，何承珩等，網狀系杆拱橋——一種經濟美觀的橋型，《結構工程師》第22卷第5期，2006年10月)提出網狀系杆拱橋的概念，該類型系杆拱橋的特點吊杆傾斜一定角度，導致吊杆相互交叉至少兩次，吊杆由此形成網狀形式。該類型橋梁具有受力性能優越、截面尺寸小、結構剛度大、材料用料省、造價經濟、結構外觀輕盈等優點。因此該類型橋梁應在50 250米跨徑的公路和鐵路橋梁上具有較大競爭優勢。對該類型120米跨徑橋梁(參見圖4)的具體研究發現相同主拱圈和系杆截面、 相同的吊杆數量和截面，公路-I級荷載下，網狀拱橋的主拱圈和系杆最大彎矩分別僅約為豎直一般吊杆的1/10，前者的主梁變形僅約為後者的1/15。對比可以看出網狀拱橋具有優越的結構受力性能——主拱圈彎矩小，其受力接近軸心受壓構件；系杆彎矩小，其受力更接近軸心受拉構件；結構剛度更大，所以能較大程度的減少截面尺寸，減少用鋼量，進而減少鋼結構的焊接、減少墩和基礎工作、減輕施工重量負荷等等。所以該類型橋梁具有非常高的經濟效益，而且纖細的主拱圈加上有規律交錯的吊杆構成較為美觀的造型。雖然該類型橋梁擁有優越的受力性能，然而從第一座網狀系杆拱橋——挪威斯泰恩謝爾橋(1963年)至今，全世界修建此類型橋梁的數量非常少，數量不足五十座，且大部分集中在日本(國內尚無該類型橋梁)。對該類型的橋梁發展歷程分析，影響該類型橋梁發展的重要原因是該類型橋梁施工困難。單跨拱橋傳統的施工方法有支架法、纜索吊裝、平轉、豎轉施工等。支架法需要完全封閉航道且施工周期長；而纜索吊裝、平轉施工和豎轉施工一般不適合先梁後拱結構形式結構施工，所以傳統拱橋的施工方法無法滿足該類型橋梁建設需要。頂推施工是梁橋常見的施工方法，在拱橋使用較少。在多跨拱橋頂推施工中，「大噸位多跨組合拱橋帶拱整體頂推方法」(專利申請公布號CN101793010)提出帶拱形式整體頂推的技術。該方案頂推過程未包含吊杆，且使用了導梁的頂推的一種施工工藝；但對於單跨拱橋，若使用導梁等頂推常用的施工工具，施工成本將會較高。所以單跨橋梁一般不採用頂推工藝。

發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種網狀系杆拱橋的整體頂推施工法，該施工方法具有施工穩定性和自動化程度高，施工成本低、施工效率高的特點。本發明採用的技術方案是，一種網狀系杆拱橋的整體頂推施工法，在兩個橋臺之間設有至少一個臨時墩，該施工法包括如下步驟a.在後場拼裝平臺拼裝、焊接鋼箱系梁；
b.安裝一期橫梁；C.安裝主拱圈；d.安裝一期風撐；e.安裝斜系杆，並對其進行張拉；f.頂推網狀系杆拱橋至拱橋兩端分別置於兩個橋臺上；g.安裝二期橫梁和二期風撐；h.安裝混凝土橋面板，並現澆連接段混凝土 ；其特徵是，頂推網狀系杆拱橋採用以下結構和方法進行所述鋼箱系梁在拱橋頂推方向上為平行的兩條系梁，並在每條系梁底部設有平行於頂推方向的滑槽，所述臨時墩頂端固定連接有與所述滑槽對應的滑輪，鋼箱系梁頂推方向上的前端設有豎置的千斤頂，千斤頂的缸體固定在鋼箱系梁前端而活塞朝下；臨時墩頂面設有對應於所述千斤頂活塞並可使活塞在臨時墩頂面滑行的滑行機構；頂推時通過牽引機構驅動網狀系杆拱橋整體向前移動，拱橋前端接近臨時墩時，千斤頂的活塞向下運行至頂在滑行機構上而通過控制活塞的伸出長度以調整拱橋前端相對於臨時墩頂面的高度， 使鋼箱系梁底部滑槽落在滑輪上，滑槽隨著拱橋的頂推移動由滑輪支撐並相對滑輪產生滑移，待滑輪能完全支撐整個網狀系杆拱橋後，活塞脫離滑行機構；網狀系杆拱橋按照上述步驟通過所有臨時墩。以下對本發明做進一步描述。所述主拱圈的安裝步驟為在鋼箱系梁上對稱安裝鋼桁架式臨時支架，然後分別安裝鋼箱系梁兩端的第一段主拱圈，一端安裝在鋼箱系梁端部，另一端安裝在鋼桁架式臨時支架上；接著安裝第二段主拱圈，其一端安裝在第一段主拱圈末端，另一端安裝在第二段鋼桁架式臨時支架上；主拱圈按照此步驟從兩端一直安裝到拱頂，拱頂合龍階段一端焊接連接，另一端通過滑板螺栓連接。網狀系杆拱橋整體頂推到位後，拆除滑行機構，在臨時墩上使用千斤頂頂起鋼箱系梁，使滑輪與鋼箱系梁脫離，卸除滑輪。所述鋪設橋面的步驟為先將橋面板按照從邊跨到中跨的順序安裝在橫梁上，然後焊接兩端預留鋼筋，設有剪力釘與鋼筋綁紮，並在鋼筋與剪力釘結合段澆注混凝土，最後澆注橋面混凝土。所述牽引機構包括鋼絞線，所述鋼絞線一端連接在鋼箱系梁底部的平行於橋面張拉的水平千斤頂，另一端錨固在鋼箱系梁移動方向後端與主拱圈連接處。所述一期橫梁為拱橋頂推方向前端的第一根橫梁和系梁後部的部分橫梁；所述二期橫梁為拱橋頂推方向前部的橫梁和後部的部分橫梁。所述一期風撐為拱橋頂推方向後端佔風撐總數四分之三的風撐，所述二期風撐為拱橋頂推方向前端佔風撐總數四分之一的風撐。所述滑行機構為置於臨時墩上的滑道和在滑道上與豎向千斤頂接觸並能在滑道上滑動的聚乙烯四氟滑板。本發明的原理為1)利用網狀拱橋結構剛度大、結構自重輕的特點，在頂推過程， 主拱圈與斜吊杆、鋼箱系梁、臨時支撐等一起整體頂推，發揮部分斜吊杆在頂推過程增強結構剛度作用，同時也避免頂推到位後安裝不便和施工難度，提高頂推施工效率；
2)網狀拱橋主拱圈和鋼箱系梁截面相對較小，所以頂推重量較輕，懸臂端豎向變形較小，為無導梁頂推提供了條件；減少了頂推過程裝置成本，加快了施工進度。3)定滑輪取代常規頂推施工中四氟滑板，定滑輪通過螺栓錨固在墩上，因滾動摩擦的摩擦係數較滑動摩擦要小，所以頂推過程的水平牽引力將比常規施工方法要小。加快了頂推施工速度，提高施工穩定性和自動化程度。 4)在鋼箱系梁底部設置滑槽，使得滑輪沿滑槽滑動，減少了摩擦力，提高頂推自動化水平，同時也提高頂推施工安全性能。5)因結構重量輕，且採用了滑槽和滾輪的措施，使牽引力較同跨徑橋梁減少很多， 所以可以採用單點張拉牽引的措施，減少施工成本，加快施工進度，提高自動化程度。由以上可知，本發明所述網狀系杆拱橋的整體頂推施工法，具有易實施，施工穩定性和自動化程度高，成本低，施工周期短的優勢。


圖1為本發明一種實施例的網狀系杆拱橋；圖2為圖1中A部放大圖；圖3為圖2中B-B面剖視圖；圖4為網狀拱橋結構示意圖；圖5為鋼橫梁結構示意圖；圖6為主拱圈第一節段安裝；圖7為主拱圈第二節段安裝；圖8為主拱圈合龍段安裝；圖9為風撐結構示意圖；圖10為混凝土橋面板與鋼橫梁連接示意圖；在圖中1-主拱圈；2-斜系杆(異面相交)；3-鋼箱系梁；4-鋼桁架式臨時支架；5-臨時墩；6-橋臺；7-後場拼裝平臺；8-水平張拉千斤頂；9-張拉錨固端；10-墩上滑輪錨固； 11-千斤頂滑道；12-墩頂滑輪；13-豎向千斤頂；14-剪力釘；15-鋼箱系杆加勁肋；16-聚乙烯四氟滑板；17-鋼箱系梁滑槽；18-—期施工橫梁；19-二期施工橫梁；20-第一段鋼桁架式臨時支架；21-第一段主拱圈；22-第二段鋼桁架式臨時支架；23-第二段主拱圈； 24-主拱圈合攏段；25- 二期安裝風撐；26- —期安裝風撐；27-鋼橫梁截面；28-預製橋面板；29-現澆混凝土 ；30-現澆段鋼筋。
具體實施例方式參照圖1-圖10，一種網狀系杆拱橋的整體頂推施工法，在兩個橋臺6之間設有至少一個臨時墩5，該施工法包括如下步驟a.在後場拼裝平臺7拼裝、焊接鋼箱系梁3 ；b.安裝一期橫梁18 ；一期橫梁18為拱橋頂推方向前端的第一根橫梁和系梁後部的部分橫梁；c.安裝主拱圈1 ；
主拱圈的安裝步驟為在鋼箱系梁3上對稱安裝鋼桁架式臨時支架4，然後分別安裝鋼箱系梁3兩端的第一段主拱圈21，一端安裝在鋼箱系梁3端部，另一端安裝在鋼桁架式臨時支架20上；接著安裝第二段主拱圈23，其一端安裝在第一段主拱圈21末端，另一端安裝在第二段鋼桁架式臨時支架22上；主拱圈按照此步驟從兩端一直安裝到拱頂，拱頂合龍段24 —端焊接連接，另一端通過滑板螺栓連接。d.安裝一期風撐26;一期風撐26為拱 橋頂推方向後端佔風撐總數四分之三的風撐。e.安裝斜系杆2，並對其進行張拉；f.頂推網狀系杆拱橋至拱橋兩端分別置於兩個橋臺上；所述鋼箱系梁3在拱橋頂推方向上為平行的兩條系梁並在每條系梁底部設有平行於頂推方向的滑槽17，所述臨時墩5頂端固定連接有與所述滑槽17對應的滑輪12，鋼箱系梁3移動方向上的前端設有豎置的千斤頂13，千斤頂13的缸體固定在鋼箱系梁3前端而活塞朝下；臨時墩5頂面設有對應於所述千斤頂13活塞並可使活塞在臨時墩5頂面滑行的滑行機構；頂推時通過牽引機構驅動網狀系杆拱橋整體向前移動，拱橋前端接近臨時墩 5時，千斤頂13的活塞向下運行至頂在滑行機構上而通過控制活塞的伸出長度以調整拱橋前端相對於臨時墩5頂面的高度，使鋼箱系梁3底部滑槽17落在滑輪12上，滑槽17隨著拱橋的頂推移動由滑輪12支撐並相對滑輪12產生滑移，待滑輪12能完全支撐整個網狀系杆拱橋後，活塞脫離滑行機構；網狀系杆拱橋按照上述步驟通過所有臨時墩5。網狀系杆拱橋整體頂推到位後，拆除滑行機構，在臨時墩上使用千斤頂頂起鋼箱系梁3，使滑輪12與鋼箱系梁3脫離，卸除滑輪12。所述牽引機構包括鋼絞線，所述鋼絞線一端連接在鋼箱系梁3底部的平行於橋面張拉的水平千斤頂8，另一端錨固在鋼箱系梁3移動方向後端與主拱圈連接處。所述滑行機構為置於臨時墩5上的滑道11和和在滑道11上與豎向千斤頂13接觸並能在滑道11上滑動的聚乙烯四氟滑板16。g.安裝二期橫梁19和二期風撐25 ；二期橫梁19為拱橋頂推方向前部的橫梁和後部的部分橫梁；二期風撐25為拱橋頂推方向前端佔風撐總數四分之一的風撐h.安裝混凝土橋面板28，並現澆連接段混凝土 ；所述鋪設橋面的步驟為先將橋面板按照從邊跨到中跨的順序安裝在橫梁上，然後焊接兩端預留鋼筋，設有剪力釘14與鋼筋30綁紮，並在鋼筋30與剪力釘14結合段澆注混凝土 29，最後澆注橋面混凝土。
權利要求
1.一種網狀系杆拱橋的整體頂推施工法，在兩個橋臺(6)之間設有至少一個臨時墩 (5)，該施工法包括如下步驟a.在後場拼裝平臺(7)拼裝、焊接鋼箱系梁(3)；b.安裝一期橫梁(18)；c.安裝主拱圈⑴；d.安裝一期風撐(26)；e.安裝斜系杆(2)，並對其進行張拉；f.頂推網狀系杆拱橋至拱橋兩端分別置於兩個橋臺上；g.安裝二期橫梁(19)和二期風撐(25)；h.安裝混凝土橋面板(28)，並現澆連接段混凝土；其特徵是，頂推網狀系杆拱橋採用以下結構和方法進行所述鋼箱系梁(3)在拱橋頂推方向上為平行的兩條系梁，並在每條系梁底部設有平行於頂推方向的滑槽(17)，所述臨時墩(5)頂端固定連接有與所述滑槽(17)對應的滑輪 (12)，鋼箱系梁(3)頂推方向上的前端設有豎置的千斤頂(13)，千斤頂(13)的缸體固定在鋼箱系梁(3)前端而活塞朝下；臨時墩(5)頂面設有對應於所述千斤頂(13)活塞並可使活塞在臨時墩(5)頂面滑行的滑行機構；頂推時通過牽引機構驅動網狀系杆拱橋整體向前移動，拱橋前端接近臨時墩(5)時，千斤頂(13)的活塞向下運行至頂在滑行機構上而通過控制活塞的伸出長度以調整拱橋前端相對於臨時墩(5)頂面的高度，使鋼箱系梁(3)底部滑槽(17)落在滑輪(12)上，滑槽(17)隨著拱橋的頂推移動由滑輪(12)支撐並相對滑輪 (12)產生滑移，待滑輪(12)能完全支撐整個網狀系杆拱橋後，活塞脫離滑行機構；網狀系杆拱橋按照上述步驟通過所有臨時墩(5)。
2.根據權利要求1所述網狀系杆拱橋的整體頂推施工法，其特徵是，所述主拱圈的安裝步驟為在鋼箱系梁(3)上對稱安裝鋼桁架式臨時支架(4)，然後分別安裝鋼箱系梁3兩端的第一段主拱圈(21)，一端安裝在鋼箱系梁(3)端部，另一端安裝在鋼桁架式臨時支架 (20)上；接著安裝第二段主拱圈(23)，其一端安裝在第一段主拱圈(21)末端，另一端安裝在第二段鋼桁架式臨時支架(22)上；主拱圈按照此步驟從兩端一直安裝到拱頂，拱頂合龍段(24) —端焊接連接，另一端通過滑板螺栓連接。
3.根據權利要求1所述網狀系杆拱橋的整體頂推施工法，其特徵是，網狀系杆拱橋整體頂推到位後，拆除滑行機構，在臨時墩(5)上使用千斤頂頂起鋼箱系梁(3)，使滑輪(12) 與鋼箱系梁(3)脫離，卸除滑輪(12)。
4.根據權利要求1所述網狀系杆拱橋的整體頂推施工法，其特徵是，所述鋪設橋面的步驟為先將橋面板按照從邊跨到中跨的順序安裝在橫梁上，然後焊接兩端預留鋼筋，設有剪力釘(14)與鋼筋(30)綁紮，並在鋼筋(30)與剪力釘(14)結合段澆注混凝土(29)，最後澆注橋面混凝土。
5.根據權利要求1所述網狀系杆拱橋的整體頂推施工法，其特徵是，所述牽引機構包括鋼絞線，所述鋼絞線一端連接在鋼箱系梁(3)底部的平行於橋面張拉的水平千斤頂(8)， 另一端錨固在鋼箱系梁(3)移動方向後端與主拱圈(1)連接處。
6.根據權利要求1所述網狀系杆拱橋的整體頂推施工法，其特徵是，所述一期橫梁 (18)為拱橋頂推方向前端的第一根橫梁和系梁後部的部分橫梁；所述二期橫梁(19)為拱橋頂推方向前部的橫梁和後部的部分橫梁。
7.根據權利要求1所述網狀系杆拱橋的整體頂推施工法，其特徵是，所述一期風撐 (26)為拱橋頂推方向後端佔風撐總數四分之三的風撐，所述二期風撐(25)為拱橋頂推方向前端佔風撐總數四分之一的風撐。
8.根據權利要求1-7之一所述網狀系杆拱橋的整體頂推施工法，其特徵是，所述滑行機構為置於臨時墩(5)上的滑道(11)和在滑道(11)上與豎向千斤頂(13)接觸並能在滑道(11)上滑動的聚乙烯四氟滑板(16)。
全文摘要
本發明涉及一種網狀系杆拱橋的無導梁整體頂推施工方法，本發明的技術點在於頂推網狀系杆拱橋的結構和方法，在鋼箱系梁頂推方向上的前端設有豎置的千斤頂；臨時墩頂面設有可使千斤頂活塞在臨時墩頂面滑行的滑行機構；頂推時拱橋前端接近臨時墩時，千斤頂的活塞向下運行至頂在滑行機構上而通過控制活塞的伸出長度以調整拱橋前端相對於臨時墩頂面的高度，使鋼箱系梁底部滑槽落在滑輪上，滑槽隨著拱橋的頂推移動由滑輪支撐並相對滑輪產生滑移。本發明所述方法在頂推過程中，主拱圈與斜吊杆、鋼箱系梁、臨時支撐等一起整體頂推，發揮部分斜吊杆在頂推過程增強結構剛度作用，同時也避免頂推到位後安裝不便和施工難度，提高頂推施工效率。
文檔編號E01D21/00GK102261039SQ201110102879
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月25日 優先權日2011年4月25日
發明者易旺, 潘權, 田仲初, 謝海波 申請人:長沙理工大學