張拉成形組合結構拱橋的製作方法

2023-12-03 14:49:21

本實用新型屬於土木工程技術領域，具體涉及一種張拉成形組合結構拱橋結構。

背景技術：

20世紀30年代，預應力混凝土和高強度鋼材相繼出現，材料塑性理論和極限理論的研究、橋梁振動的研究和空氣動力學的研究、以及土力學的研究等均取得了重大進展，使得拱橋技術獲得了突飛猛進的發展，特別是預應力鋼結構或組合結構拱橋，如：鋼拱橋、鋼筋混凝土拱橋、鋼管混凝土拱橋、型鋼混凝土拱橋等。目前拱橋的主要建造方法有支架法、纜索吊裝法、轉體法、懸臂拼裝法等。

支架法通常在橋下地形、地基等條件較好的情況下搭設滿堂支架或分離式支架，搭設支架考慮拱肋線形和預拱度值，支架拼裝完成後，在支架上拼裝、焊接成拱。其優點有：拱肋分段長度不大，無需大型吊裝設備；橫斜撐容易安裝；拱軸線形容易控制。其不足之處有：拱肋接頭較多，焊接工作量大，工期較長；對橋下地形、地基等條件要求較高，支架的基礎沉降、彈性和非彈性變形等應事先算出；支架搭設較高、支架用量較大、容易發生失穩倒塌現象。

纜索吊裝法是在20世紀50年代應用於雙曲拱橋施工的基礎上發展起來的，纜索吊裝施工法由於具有跨越能力大，水平和垂直運輸機動靈活，不影響通航，施工比較穩妥方便等優點，在拱橋施工中被廣泛採用。但是，採用纜索吊裝法施工時，由於拱肋分段數多、單件吊裝階段體積大、結構複雜，容易造成施工過程中拱的實際線形與理想線形發生偏離，必須通過施工控制，在對現場變形、索力和應變測試結果與理論值進行對比後，及時反饋調整後續節段接頭的定位標高，以保證最後大橋安全、優質的完成。

轉體法是將橋跨的建造從不具備支架法施工地點或不能影響通航、通車的障礙上空轉移到岸上進行，然後轉到橋軸線處合龍，此法可適應較大的橋梁跨徑。該方法施工快速便捷，且不影響通航等優點。但轉體設計、合攏控制較為複雜。

懸臂拼裝法施工屬於典型的結構自架設施工方法，通常指在預製場預製拱肋節段、運至施工現場後進行逐節對稱拼裝的施工方法。對於鋼拱橋，懸臂拼裝法常與斜拉扣掛法一同採用，並採用拱上吊機等機具設備進行結構杆件的起吊與安裝。相對於纜索吊裝法，懸臂拼裝無需建造龐大的吊塔和複雜的纜吊系統，並且在施工中，影響區域小，安全可靠，尤其適合於採用鋼析架拱橋的施工。但採用此方法施工相對工期較長。

技術實現要素：

本實用新型的目的是解決上述現有各種方法存在的不足，提供一種可將施工成形態、運行荷載態融為一體，施工快捷、簡單經濟、具有較強的工程應用價值的張拉成形組合結構拱橋。

本實用新型的目的通過如下技術方案實現：

張拉成形組合結構拱橋，包括至少兩根平直的相互平行的下弦、至少兩根上拱的相互平行的上弦、橫向連接於相鄰兩根上弦之間的一組橫撐、連接於同側上弦和下弦之間的一組腹杆、連接於相鄰兩根下弦之間的一組橫梁；下弦和橫梁共同構成平面橋面系；所述下弦由順序穿在下弦鋼索上的一組下弦管拼接組成，相鄰的下弦管之間通過法蘭螺栓連接；所述上弦由上弦管順序焊接而成，拼接好的上弦管的兩端底部分別焊接於拼接好的下弦管的兩端；在拼接好的下弦管和上弦管內灌注有微膨脹砂漿或混凝土。

本實用新型的張拉成形組合結構拱橋是一種分階段安裝、分階段成形、分階段加載的張拉成形組合拱結構。該結構可預先下料，並在現場拼裝成形，單個構件體積小、重量輕，容易吊裝和組裝。本實用新型綜合利用鋼管、鋼索、混凝土等材料不同受力模式下的特性，發揮各自優勢，通過張拉成形過程在構件內部形成有效的預應力，有利於提高構件承載能力、優化結構力流分布。並且在形成結構的同時，完成施工及運行加載。本實用新型將施工成形態、運行荷載態融為一體，施工快捷、簡單經濟、具有較強的工程應用價值。

附圖說明

圖1是支架平臺的示意圖；

圖2是預裝上弦和下弦的示意圖；

圖3是組裝好的拱橋的示意圖。

具體實施方式

如圖3所示，本實用新型的張拉成形組合結構拱橋，包括至少兩根平直的相互平行的下弦2、至少兩根上拱的相互平行的上弦4、橫向連接於相鄰兩根上弦之間的一組橫撐5、連接於同側上弦和下弦之間的一組腹杆(也稱吊杆)1、連接於相鄰兩根下弦之間的一組橫梁3；下弦和橫梁共同構成平面橋面系，鋪設好後成為供行人、車輛通行的橋面。所述下弦由順序穿在下弦鋼索2a上的一組下弦管2b拼接組成，相鄰的下弦管之間通過法蘭螺栓連接。所述上弦由上弦管4a順序焊接而成。上弦管可以為一根整管，但通常橋的跨度較大，需要由數根管相互焊接而成。在拼接好的下弦管和上弦管內灌注有微膨脹砂漿或混凝土。作為常規設計，橫撐5通常是等間距焊接於相鄰的兩根上弦4之間。連接於同側上弦和下弦之間的腹杆1可以垂直連接，也可以斜撐連接。橫梁3通常也是等間距焊接於相鄰兩根下弦2之間，橫梁通常安裝在腹杆的下節點處。拼接好的上弦管的兩端底部分別焊接於拼接好的下弦管的兩端；在拼接好的下弦管和上弦管內灌注有微膨脹砂漿或混凝土。

本實用新型所述張拉成形組合結構拱橋的建造方法如下：

1)根據現場情況,如圖1所示，在橋位兩端搭設低矮的橋臺(也叫邊支座)6、在兩個橋臺中間搭設安裝支架平臺，該安裝支架平臺包括間隔安裝於兩個橋臺之間的一組支架7、安裝於橋臺和支架上的平臺8,相鄰支架之間的間距以及支架與橋臺之間的間距通過計算確定；

2)根據支架平臺情況，計算組成拼接單元的下弦管2b、上弦管4a、腹杆1、橫撐5的尺寸大小，下料，並進行預拼裝；

3)在安裝支架平臺上正式進行拼接單元的安裝，如圖2所示，將下弦管2b依次穿過下弦鋼索2a，相鄰的下弦管之間預留間距，間距寬度根據下弦鋼索2a成形要求計算確定；將上弦管4a依次焊接，將橫撐5間隔焊接於相鄰的兩根上弦之間，將腹杆1焊接於同側上弦和下弦之間；

4)張拉下弦鋼索2a，至所有下弦管之間的預留間距閉合，上弦4由平直狀向上拱起，下弦2拉直成平直狀，形成如圖3所示的拱橋結構；

5)拆除安裝支架平臺；

6)用法蘭螺栓將相鄰的下弦管各相互連接，形成相互連通的連續下弦管；

7)將高強微膨脹砂漿灌注到下弦管內，砂漿凝結硬化後，下弦管、下弦鋼索、砂漿或結成整體；

8)將微膨脹混凝土灌注到上弦管內，形成鋼管砂漿拱肋；

9)將橫梁3等間距焊接於相鄰兩根下弦之間；兩根下弦和橫梁共同構成平面橋面系，然後鋪設橋面。