鋼箱拱圈豎向轉體用轉鉸及鋼箱拱圈豎向轉體施工方法與流程
2023-12-04 01:22:46 1
本發明涉及橋梁施工技術領域，具體地指一種鋼箱拱圈豎向轉體用轉鉸及一種鋼箱拱圈豎向轉體施工方法。
背景技術：
由於轉體施工具有不影響既有線運營、橋下通航、行車等較大優勢，在跨越深谷、河流、既有線修建上跨橋梁時得到了大量運用，轉體工藝是未來跨既有線立交橋梁施工技術的主要發展趨勢之一。轉體法施工是將拱圈或整個上部結構分成兩個半跨，分別在河的兩岸利用地形或簡單支架灌築或預製裝配成半拱。然後，利用動力裝置將兩半拱轉動至橋軸線位置上或設計標高合龍成拱。轉體施工法可減少大量的高空作業，施工安全，並可大幅度的減少對橋下交通的幹擾。轉體施工法可按轉動方向分為三大類：豎向轉體、平面轉體和平豎結合轉體三種。
豎向轉體施工法是指，橋梁結構在非設計軸線位置製作(澆注或拼接)成形後，在軸線位置設置轉鉸及豎轉提升鉸，採用柔性鋼絞線、鋼絲繩或剛性立柱，通過傳力體系將橋梁結構豎向轉體提升安裝就位。
豎向轉體施工是大跨度鋼箱拱橋架設拱圈的經濟安全、快捷高效的方法。目前，鋼箱拱圈的豎向轉鉸一般設在拱腳鋼箱的內部，由上耳板、下耳板和銷軸組成。上耳板與鋼箱拱圈的鋼箱的頂板和底板直接相連，下耳板與拱腳的鋼箱的頂板和底板直接相連，上耳板與下耳板間通過銷軸相連，實現上耳板和下耳板間相對轉動。
這種豎向轉鉸設在拱腳鋼箱內部，在增加了拱腳處鋼箱的受力複雜性的同時，也會帶來以下問題：
(1)豎向轉鉸打斷了拱圈內部加勁肋的連貫性，不利於拱腳的受力；
(2)豎向轉鉸通過肋板間接地將荷載傳遞到拱腳的鋼箱的主受力面上，傳力路徑不直接；
(3)拱腳鋼箱的內部空間有限，因此也相應地增加了構造的設計難度；
(4)拱圈豎向轉體完成後，豎向轉鉸封在鋼箱內參與整體受力，也增加了拱腳受力的複雜性。
技術實現要素：
本發明的目的在於，提供一種鋼箱拱圈豎向轉體用轉鉸，能夠克服設置在鋼箱拱腳內部的轉鉸存在的問題。
為實現上述目的，本發明所設計的鋼箱拱圈豎向轉體用轉鉸包括設置在拱腳外的拱腳耳板、固定在拱圈兩側的拱圈連接板、設置在所述拱圈外的拱圈耳板及橫向設置的銷軸，所述拱腳耳板自所述拱腳的對應側在豎直方向上向上延伸而出，所述拱圈耳板自對應的所述拱圈連接板在豎直方向上向著對應的所述拱腳耳板方向延伸而出，所述銷軸從橫向樞接所述拱腳耳板與所述拱圈耳板。
作為優選方案，所述拱腳耳板與所述拱腳的拱腳主體上對應側的豎直腹板為整塊鋼板製成，所述拱腳耳板在所述拱圈豎向轉體合龍後沿拱腳耳板切割線從所述拱腳主體的豎直腹板上切除，所述拱腳耳板切割線設置在所述拱腳主體的豎直腹板與和豎直腹板垂直的腹板的交界處。
作為優選方案，所述拱圈耳板與對應的所述拱圈連接板為整塊鋼板製成，所述拱圈耳板在所述拱圈豎向轉體合龍後沿拱圈耳板切割線從所述拱圈連接板上切除，所述拱圈耳板切割線設置在所述拱圈主體的豎直腹板與和豎直腹板垂直的腹板的交界處。
作為優選方案，所述拱腳耳板上焊接有若干垂直於所述拱腳耳板的拱腳耳板加勁肋，所述拱腳耳板加勁肋設置在所述拱腳耳板上開設的供所述銷軸穿過的拱腳耳板銷軸孔旁。
作為優選方案，所述拱圈耳板上焊接有若干垂直於所述拱圈耳板的拱圈耳板加勁肋，所述拱圈耳板加勁肋設置在所述拱圈耳板上開設的供所述銷軸穿過的拱圈耳板銷軸孔旁。
本發明的目的在於，提供一種鋼箱拱圈豎向轉體施工方法，能夠克服採用設置在鋼箱拱腳內部的轉鉸存在的問題。
為實現上述目的，本發明所設計的鋼箱拱圈豎向轉體施工方法，包括以下步驟：(a)在所述拱腳的拱腳主體外沿豎直方向向上設置拱腳耳板；(b)在待豎向轉體的拱圈的拱圈主體外沿豎直方向設置拱圈耳板；(c)將銷軸沿橫向樞接所述拱腳耳板與所述拱圈耳板，形成所述拱圈相對所述拱腳豎向轉體的轉鉸；(d)拉動所述拱圈繞所述銷軸豎向轉體；(e)在所述拱圈豎向轉體合龍後，施作所述拱圈與所述拱腳主體間的嵌補段，焊接所述拱圈與所述嵌補段，焊接所述拱腳主體與所述嵌補段；(f)在所述嵌補段焊接完成後，將所述轉鉸從所述拱圈和所述拱腳上拆除。
作為優選方案，在所述步驟(a)中，所述拱腳耳板與所述拱腳主體上對應側的豎直腹板為整塊鋼板製成。
作為優選方案，在所述步驟(b)中，所述拱圈主體的豎直腹板外側通過高強螺栓連接有拱圈連接板，所述拱圈連接板與所述拱圈耳板為整塊鋼板製成。
作為優選方案，在所述步驟(f)中，所述拱腳耳板沿設置在所述拱腳主體的豎直腹板與和豎直腹板垂直的腹板的交界處的拱腳耳板切割線從所述拱腳主體的豎直腹板上切除，所述拱圈耳板沿設置在所述拱圈主體的豎直腹板與和豎直腹板垂直的腹板的交界處的拱圈耳板切割線從所述拱圈連接板上切除。
作為優選方案，在所述步驟(a)中，在所述拱腳耳板上開設供所述銷軸穿過的拱腳耳板銷軸孔，在所述拱腳耳板上焊接若干垂直於所述拱腳耳板的拱腳耳板加勁肋，所述拱腳耳板加勁肋設置在所述拱腳耳板銷軸孔旁；在所述步驟(b)中，在所述拱圈耳板上開設供所述銷軸穿過的拱圈耳板銷軸孔，在所述拱圈耳板上焊接若干垂直於所述拱圈耳板的拱圈耳板加勁肋，所述拱圈耳板加勁肋設置在所述拱圈耳板銷軸孔旁。
本發明的有益效果是：本發明的鋼箱拱圈豎向轉體鉸及鋼箱拱圈豎向轉體施工方法，通過將轉鉸設置在拱圈和拱腳的鋼箱外部，通過拱圈耳板和拱腳耳板將荷載直接傳遞到鋼箱的主受力面上，具有安全可靠、構造簡單、傳力直接等優點，此外轉鉸在拱圈豎向轉體完成後能夠完全切割拆卸，既不佔用鋼箱內部的空間，也不影響拱圈和拱腳的外部造型，對於促進鋼箱拱圈豎轉施工工藝的發展大有裨益。
附圖說明
圖1為採用本發明優選實施例的鋼箱拱圈豎向轉體用轉鉸進行拱圈豎向轉體合龍後的立體結構示意圖。
圖2為圖1的主視結構示意圖。
圖3為圖2切去鋼箱拱圈豎向轉體用轉鉸後的主視結構示意圖。
圖中各部件標號如下：拱腳10(其中，拱腳主體11)、拱圈20(其中，拱圈主體21)、轉鉸30(其中，拱腳耳板31、拱圈連接板32、拱圈耳板33、銷軸34、拱腳耳板加勁肋35、拱圈耳板加勁肋36、拱腳耳板銷軸孔37、拱圈耳板銷軸孔38)、嵌補段40、拱圈耳板切割線50、拱腳耳板切割線60。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
基於以上，現有的鋼箱拱圈豎向轉鉸應用在跨度不大的鋼箱拱圈豎轉架設上是完全合適的，但是應用在在大跨度鋼箱拱圈上時需要解決以下關鍵問題：(1)保持拱圈內部加勁肋的連貫性；(2)豎轉鉸上的荷載直接傳遞到拱腳鋼箱主受力面上；(3)完成拱圈的豎轉及合龍後，豎向轉鉸能夠拆卸；(4)方便加工製造。
請參閱圖1，本發明優選實施例的鋼箱拱圈豎向轉體用轉鉸30包括分別自拱腳10的兩側向拱腳10的上方延伸而出拱腳耳板31、固定在拱圈20兩側的拱圈連接板32、自拱圈連接板32向著對應的所述拱腳耳板31方向延伸而出的拱圈耳板33及橫向設置的銷軸34，銷軸34從橫向樞接拱腳耳板31與拱圈耳板33，從而形成拱圈20相對拱腳10繞銷軸34豎向轉體的轉鉸。
請參閱圖2和圖3，拱腳10的拱腳主體11為鋼結構，拱腳主體11的主受力面為豎直的兩個腹板(節點板)。
拱腳耳板31與對應側的拱腳主體11的豎直腹板為整塊鋼板製成，拱腳耳板31在拱圈20豎向轉體與嵌補段40焊接合龍後可沿著拱腳耳板切割線60從拱腳主體11上切除。拱腳耳板切割線60設置在拱腳主體11的豎直腹板和與豎直腹板垂直的腹板的交界處。
拱圈連接板32與拱圈主體21的主受力面(豎直的腹板)之間通過高強螺栓連接。
拱圈耳板33與對應側的拱圈連接板32為整塊鋼板製成，拱圈耳板33在拱圈20豎向轉體與嵌補段40焊接合龍後可沿著拱圈耳板切割線50從拱圈連接板32上切除。拱圈耳板切割線50設置在拱圈主體21的豎直腹板和與豎直腹板垂直的腹板的交界處。
銷軸34沿水平方向設置，其穿過兩側的拱腳耳板31和拱圈耳板33，形成拱圈20相對拱腳10豎向轉體的轉軸。銷軸34為圓柱鋼棒製成。
拱腳耳板31上焊接有若干垂直於拱腳耳板31的拱腳耳板加勁肋35，拱腳耳板31上開設有供銷軸34穿過的拱腳耳板銷軸孔37。拱腳耳板加勁肋35設置在拱腳耳板銷軸孔37旁。
拱圈耳板33上焊接有若干垂直於拱圈耳板33的拱圈耳板加勁肋36，拱圈耳板33上開設有供銷軸34穿過的拱圈耳板銷軸孔38。拱圈耳板加勁肋36設置在拱圈耳板銷軸孔38旁。
嵌補段40為拱圈20和拱腳10的連接段，其與拱圈主體21的截面相同。
請結合參閱圖1至圖3，本發明優選實施例的鋼箱拱圈豎向轉體施工方法包括以下步驟：
(1)在拱腳10成型時，在拱腳主體11的兩側(豎直的腹板)設置向拱腳10的上方延伸而出拱腳耳板31；
(2)在待轉體的拱圈20的拱圈主體21的兩側(豎直的腹板)安裝固定帶有拱圈耳板33的拱圈連接板32，拱圈連接板32與拱圈主體21的豎直腹板之間通過高強螺栓連接；
(3)在拱腳耳板31上開設供銷軸34穿過的拱腳耳板銷軸孔37，在拱腳耳板31上焊接若干垂直於拱腳耳板31的拱腳耳板加勁肋35，拱腳耳板加勁肋35設置在拱腳耳板銷軸孔37旁；
(4)在拱圈耳板33上開設供銷軸34穿過的拱圈耳板銷軸孔38，在拱圈耳板33上焊接若干垂直於拱圈耳板33的拱圈耳板加勁肋36，拱圈耳板加勁肋36設置在拱圈耳板銷軸孔38旁；
(5)將銷軸34從水平方向穿過對齊的拱腳耳板銷軸孔37和拱圈耳板銷軸孔38，從橫向樞接拱腳耳板31與拱圈耳板33，從而形成拱圈20相對拱腳10豎向轉體的轉鉸30；
(6)拉動待豎向轉體的拱圈20，拱圈20相對拱腳10繞銷軸34轉動；
(7)在拱圈20豎向轉體合龍後，施作拱圈20與拱腳主體11間的嵌補段40，形成拱圈20與拱腳10的固結體系，焊接拱圈20與嵌補段40，焊接拱腳主體11與嵌補段40；
(8)在嵌補段40焊接完成後，沿著拱圈耳板切割線50切割，沿著拱腳耳板切割線60切割，將轉鉸30從拱圈20和拱腳10上拆除。
綜上所述，通過改變一般的豎轉鉸設在鋼箱內部的做法，本發明的鋼箱拱圈豎向轉體用轉鉸設置在拱圈和拱腳的鋼箱外部，通過拱圈耳板和拱腳耳板將荷載直接傳遞到拱腳鋼箱的主受力面上，具有安全可靠、構造簡單、傳力直接、易於製造安裝等優點。此外，本發明的鋼箱拱圈豎向轉體用轉鉸轉鉸在拱圈豎向轉體完成後能夠完全切割拆卸，既不佔用鋼箱內部的空間，也不影響拱圈和拱腳的外部造型，對於促進鋼箱拱圈豎轉施工工藝的發展大有裨益。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。