CN106638268A - 张拉成形组合结构拱桥及其建造方法 - Google Patents

Abstract

张拉成形组合结构拱桥及其建造方法，所述拱桥包括至少两根平直的相互平行的下弦(2)、至少两根上拱的相互平行的上弦(4)、横向连接于相邻两根上弦之间的一组横撑(5)、连接于同侧上弦和下弦之间的一组腹杆(1)、连接于相邻两根下弦之间的一组横梁(3)；下弦和横梁共同构成平面桥面系；所述下弦由顺序穿在下弦钢索(2a)上的一组下弦管(2b)拼接组成，相邻的下弦管之间通过法兰螺栓连接；所述上弦由上弦管(4a)顺序焊接而成，拼接好的上弦管的两端底部分别焊接于拼接好的下弦管的两端；在拼接好的下弦管和上弦管内灌注有微膨胀砂浆或混凝土。本发明可在拱桥建设中将施工成形态、运行荷载态融为一体，施工快捷，简单经济。

Description

张拉成形组合结构拱桥及其建造方法

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种张拉成形组合结构拱桥结构及其建造方法。

背景技术

20世纪30年代，预应力混凝土和高强度钢材相继出现，材料塑性理论和极限理论的研究、桥梁振动的研究和空气动力学的研究、以及土力学的研究等均取得了重大进展，使得拱桥技术获得了突飞猛进的发展，特别是预应力钢结构或组合结构拱桥，如：钢拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、型钢混凝土拱桥等。目前拱桥的主要建造方法有支架法、缆索吊装法、转体法、悬臂拼装法等。

支架法通常在桥下地形、地基等条件较好的情况下搭设满堂支架或分离式支架，搭设支架考虑拱肋线形和预拱度值，支架拼装完成后，在支架上拼装、焊接成拱。其优点有：拱肋分段长度不大，无需大型吊装设备；横斜撑容易安装；拱轴线形容易控制。其不足之处有：拱肋接头较多，焊接工作量大，工期较长；对桥下地形、地基等条件要求较高，支架的基础沉降、弹性和非弹性变形等应事先算出；支架搭设较高、支架用量较大、容易发生失稳倒塌现象。

缆索吊装法是在20世纪50年代应用于双曲拱桥施工的基础上发展起来的，缆索吊装施工法由于具有跨越能力大，水平和垂直运输机动灵活，不影响通航，施工比较稳妥方便等优点，在拱桥施工中被广泛采用。但是，采用缆索吊装法施工时，由于拱肋分段数多、单件吊装阶段体积大、结构复杂，容易造成施工过程中拱的实际线形与理想线形发生偏离，必须通过施工控制，在对现场变形、索力和应变测试结果与理论值进行对比后，及时反馈调整后续节段接头的定位标高，以保证最后大桥安全、优质的完成。

转体法是将桥跨的建造从不具备支架法施工地点或不能影响通航、通车的障碍上空转移到岸上进行，然后转到桥轴线处合龙，此法可适应较大的桥梁跨径。该方法施工快速便捷，且不影响通航等优点。但转体设计、合拢控制较为复杂。

悬臂拼装法施工属于典型的结构自架设施工方法，通常指在预制场预制拱肋节段、运至施工现场后进行逐节对称拼装的施工方法。对于钢拱桥，悬臂拼装法常与斜拉扣挂法一同采用，并采用拱上吊机等机具设备进行结构杆件的起吊与安装。相对于缆索吊装法，悬臂拼装无需建造庞大的吊塔和复杂的缆吊***，并且在施工中，影响区域小，安全可靠，尤其适合于采用钢析架拱桥的施工。但采用此方法施工相对工期较长。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有各种方法存在的不足，提供一种可将施工成形态、运行荷载态融为一体，施工快捷、简单经济、具有较强的工程应用价值的张拉成形组合结构拱桥及其建造方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

张拉成形组合结构拱桥，包括至少两根平直的相互平行的下弦、至少两根上拱的相互平行的上弦、横向连接于相邻两根上弦之间的一组横撑、连接于同侧上弦和下弦之间的一组腹杆、连接于相邻两根下弦之间的一组横梁；下弦和横梁共同构成平面桥面系；所述下弦由顺序穿在下弦钢索上的一组下弦管拼接组成，相邻的下弦管之间通过法兰螺栓连接；所述上弦由上弦管顺序焊接而成，拼接好的上弦管的两端底部分别焊接于拼接好的下弦管的两端；在拼接好的下弦管和上弦管内灌注有微膨胀砂浆或混凝土。

本发明所述张拉成形组合结构拱桥的建造方法如下：

1)根据现场情况,在桥位两端搭设低矮的桥台、在两个桥台之间间隔搭设安装支架平台，该安装支架平台包括安装于两个桥台之间的一组支架、安装于桥台和支架上的平台；

2)根据支架平台情况，计算组成拼接单元的下弦管、上弦管、腹杆、横撑的尺寸大小，下料；

3)在安装支架平台上进行拼接单元的安装，将下弦管依次穿过下弦钢索，相邻的下弦管之间预留间距；依次焊接上弦管，将横撑间隔焊接于相邻两根上弦之间，将腹杆焊接于同侧上弦和下弦之间；

4)张拉下弦钢索，至所有下弦管之间的预留间距闭合，上弦由平直状向上拱起，下弦拉直成平直状；

4)拆除安装支架平台；

5)用法兰螺栓将相邻的下弦管各相互连接，形成相互连通的连续下弦管；

7)将微膨胀砂浆或混凝土灌注到下弦管内，砂浆或混凝土凝结硬化后，下弦管、下弦钢索、砂浆或混凝土结成整体；

8)将微膨胀砂浆或混凝土灌注到上弦管内，形成钢管砂浆或混凝土拱肋；

9)将横梁焊接于相邻两根下弦之间；下弦和横梁共同构成平面桥面系。

本发明的张拉成形组合结构拱桥是一种分阶段安装、分阶段成形、分阶段加载的张拉成形组合拱结构。该结构可预先下料，并在现场拼装成形，单个构件体积小、重量轻，容易吊装和组装。本发明综合利用钢管、钢索、混凝土等材料不同受力模式下的特性，发挥各自优势，通过张拉成形过程在构件内部形成有效的预应力，有利于提高构件承载能力、优化结构力流分布。并且在形成结构的同时，完成施工及运行加载。本发明将施工成形态、运行荷载态融为一体，施工快捷、简单经济、具有较强的工程应用价值。

附图说明

图1是支架平台的示意图；

图2是预装上弦和下弦的示意图；

图3是组装好的拱桥的示意图。

具体实施方式

如图3所示，本发明的张拉成形组合结构拱桥，包括至少两根平直的相互平行的下弦2、至少两根上拱的相互平行的上弦4、横向连接于相邻两根上弦之间的一组横撑5、连接于同侧上弦和下弦之间的一组腹杆(也称吊杆)1、连接于相邻两根下弦之间的一组横梁3；下弦和横梁共同构成平面桥面系，铺设好后成为供行人、车辆通行的桥面。所述下弦由顺序穿在下弦钢索2a上的一组下弦管2b拼接组成，相邻的下弦管之间通过法兰螺栓连接。所述上弦由上弦管4a顺序焊接而成。上弦管可以为一根整管，但通常桥的跨度较大，需要由数根管相互焊接而成。在拼接好的下弦管和上弦管内灌注有微膨胀砂浆或混凝土。作为常规设计，横撑5通常是等间距焊接于相邻的两根上弦4之间。连接于同侧上弦和下弦之间的腹杆1可以垂直连接，也可以斜撑连接。横梁3通常也是等间距焊接于相邻两根下弦2之间，横梁通常安装在腹杆的下节点处。拼接好的上弦管的两端底部分别焊接于拼接好的下弦管的两端；在拼接好的下弦管和上弦管内灌注有微膨胀砂浆或混凝土。

本发明所述张拉成形组合结构拱桥的建造方法如下：

1)根据现场情况,如图1所示，在桥位两端搭设低矮的桥台(也叫边支座)6、在两个桥台中间搭设安装支架平台，该安装支架平台包括间隔安装于两个桥台之间的一组支架7、安装于桥台和支架上的平台8,相邻支架之间的间距以及支架与桥台之间的间距通过计算确定；

2)根据支架平台情况，计算组成拼接单元的下弦管2b、上弦管4a、腹杆1、横撑5的尺寸大小，下料，并进行预拼装；

3)在安装支架平台上正式进行拼接单元的安装，如图2所示，将下弦管2b依次穿过下弦钢索2a，相邻的下弦管之间预留间距，间距宽度根据下弦钢索2a成形要求计算确定；将上弦管4a依次焊接，将横撑5间隔焊接于相邻的两根上弦之间，将腹杆1焊接于同侧上弦和下弦之间；

4)张拉下弦钢索2a，至所有下弦管之间的预留间距闭合，上弦4由平直状向上拱起，下弦2拉直成平直状，形成如图3所示的拱桥结构；

5)拆除安装支架平台；

6)用法兰螺栓将相邻的下弦管各相互连接，形成相互连通的连续下弦管；

7)将高强微膨胀砂浆灌注到下弦管内，砂浆凝结硬化后，下弦管、下弦钢索、砂浆或结成整体；

8)将微膨胀混凝土灌注到上弦管内，形成钢管砂浆拱肋；

9)将横梁3等间距焊接于相邻两根下弦之间；两根下弦和横梁共同构成平面桥面系，然后铺设桥面。

Claims (2)

1.张拉成形组合结构拱桥，其特征在于，包括至少两根平直的相互平行的下弦(2)、至少两根上拱的相互平行的上弦(4)、横向连接于相邻两根上弦之间的一组横撑(5)、连接于同侧上弦和下弦之间的一组腹杆(1)、连接于相邻两根下弦之间的一组横梁(3)；下弦和横梁共同构成平面桥面系；所述下弦由顺序穿在下弦钢索(2a)上的一组下弦管(2b)拼接组成，相邻的下弦管之间通过法兰螺栓连接；所述上弦由上弦管(4a)顺序焊接而成，拼接好的上弦管的两端底部分别焊接于拼接好的下弦管的两端；在拼接好的下弦管和上弦管内灌注有微膨胀砂浆或混凝土。

2.如权利要求1所述的张拉成形组合结构拱桥的建造方法，其特征在于，方法步骤如下：

1)根据现场情况,在桥位两端搭设低矮的桥台(6)、在两个桥台之间间隔搭设安装支架平台，该安装支架平台包括安装于两个桥台之间的一组支架(7)、安装于桥台和支架上的平台(8)；

2)根据支架平台情况，计算组成拼接单元的下弦管(2a)、上弦管(4a)、腹杆(1)、横撑(5)的尺寸大小，下料；

3)在安装支架平台上进行拼接单元的安装，将下弦管(2a)依次穿过下弦钢索(2b)，相邻的下弦管之间预留间距；依次焊接上弦管(4a)，将横撑(5)间隔焊接于相邻两根上弦之间，将腹杆(1)焊接于同侧上弦和下弦之间；

4)张拉下弦钢索，至所有下弦管之间的预留间距闭合，上弦由平直状向上拱起，下弦拉直成平直状；

4)拆除安装支架平台；

5)用法兰螺栓将相邻的下弦管各相互连接，形成相互连通的连续下弦管；

7)将微膨胀砂浆或混凝土灌注到下弦管内，砂浆或混凝土凝结硬化后，下弦管、下弦钢索、砂浆或混凝土结成整体；

8)将微膨胀砂浆或混凝土灌注到上弦管内，形成钢管砂浆或混凝土拱肋；

9)将横梁(3)焊接于相邻两根下弦之间；下弦和横梁共同构成平面桥面系。