CN114855620B - 一种桥梁钢管拱肋整体提升锚固装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种桥梁钢管拱肋整体提升锚固装置，拱肋上的两侧上弦管之间设置若干水平的锚固上缀管，对应位置的两侧下弦管之间设置水平的锚固下缀管，锚固上缀管与锚固下缀管之间通过若干竖直的连接杆连接；锚固上缀管的中点设置竖直的吊索孔，吊索孔侧壁为钢套管，吊索从穿过吊索孔并锚固在孔底实现悬吊，锚固下缀管为系杆锚固构件。本发明增加设置缀管作为钢管拱桥拱肋整体提升的吊索锚固结构，结构简洁，受力明确，通过在缀管内填充满高强混凝土，增强结构构件的局部稳定性，减小了构件应力；通过设置连接杆将上下缀管连接，充分发挥拱肋整体特性。

Description

一种桥梁钢管拱肋整体提升锚固装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种桥梁钢管拱肋整体提升锚固装置及其施工方法。

背景技术

拱桥是桥梁结构的基本形式之一，具有广泛应用。钢管混凝土拱桥是将拱肋钢管内填充混凝土，由于钢管的径向约束而限制受压混凝土的膨胀，使混凝土处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度。同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用，同时可作为施工模板，方便混凝土浇筑，施工过程中，钢管可作为劲性承重骨架，其焊接工作简单，吊装重量轻，从而能简化施工工艺，缩短施工工期。

目前大跨径拱桥主要采用缆索吊装斜拉扣挂和转体施工法两种，与这两种施工方法相比，整体提升法在大跨径拱桥的施工中例子较少，整体提升施工法有以下几个优势：1、拱肋结构的拼装是在地面或者较低的支架上，避免高空作业的风险，使拼装焊接的难度大大降低，确保了拱肋结构焊接的质量和拱肋的线性；2、相比其他方法，拱肋安装更为简单，且施工周期更短。施工过程中的主要设备为其中设备，其他的机械设备和施工材料使用较少，因此经济性也得到保证。

随着计算机控制技术和吊装设备的发展进步，整体提升施工方法得到发展和完善。通过查阅文献，采用整体提升法施工的拱桥主要是钢箱拱桥和钢桁架拱桥，采用整体提升施工方法进行钢管混凝土拱桥施工的案例较少，可借鉴的细节处理较少。目前采用整体提升施工方法的拱桥主要为钢桁架拱、钢箱拱，其刚度较大，锚固结构设置位置和结构形式较单一，如钢箱拱锚固结构基本设置于提升段拱脚处拱箱底板下，与拱箱底板、腹板焊接，其系杆张力对拱肋的效应较低，局部应力较大，并且锚固装置重量较大，但是由于钢箱拱成拱后对拱箱无箱内泵砼等工序，拱肋施工基本完成，所以可对拱箱在受到系杆、吊索张力下的局部应力较大位置进行加强；

钢桁架拱构件相对较小，其锚固结构设置位置较单一，基本将锚固结构设置在桁架节点上，系杆吊索张拉后，提升过程结构受力与成桥状态基本一致，不会有太大影响。对于桁架式钢管拱肋拱桥，要使得提升过程与空管成拱状态一致比较困难，需要采用锚固装置将四根弦管包围成一体，且对弦管进行局部加强，此方法设计的锚固结构需要钢材较多，焊接工作量较大，由于与四根弦管焊接导致后期切割存在较大的困难，此方法不可行；要达到桁架结构受力状态也比较困难，桁架式钢管拱肋的弦管相对较大，将锚固装置设计在节点上相对困难。在完成整体提升后，由于拱肋与锚固结构焊接为一体，在拱肋合龙后进行锚固结构大面积切割，由于切割后钢构件温度较高，会造成拱肋构件力学性能发生改变，影响其刚度和抗力。

检索到关于拱桥拱肋整体提升装置及方法的相关文献如下： 1、一种内倾式钢箱拱桥拱肋整体提升***的顶部钢箱梁；CN201820412955.1；一种内倾式钢箱拱桥拱肋整体提升***的顶部钢箱梁,包括立方体形的主体钢箱，所述主体钢箱由顶板、底板和腹板围成，所述主体钢箱的下面间隔固定有两个以上的钢箱梁底座，所述钢箱梁底座下面由提升支架钢管支撑；所述主体钢箱沿竖直方向间隔穿设有两个以上的吊装孔位，所述吊装孔位与内倾式钢箱拱桥拱肋整体提升***的下部提升装置的提升孔位一一对应。通过本实用新型可将内倾式钢箱拱桥拱肋进行快速地、安全地、整体的一次提升到拼装位置，从而大大提高了拱肋拼装的施工效率。

2、一种提篮拱中段拱肋整体提升施工塔架结构；CN202121049017.8；一种提篮拱中段拱肋整体提升施工塔架结构。一种提篮拱中段拱肋整体提升施工塔架结构，包括提篮拱中段拱肋，设置在提篮拱中段拱肋两侧的整体提升塔架；整体提升塔架顶部设有提升千斤顶，提升千斤顶连接有竖向提升钢束，竖向提升钢束下端连接有提升横梁，提升横梁与提篮拱中段拱肋下端连接，提篮拱中段拱肋两侧底部之间通过纵向临时预应力钢索相连，同侧底部之间通过横向临时预应力钢索相连。本实用新型通过对提篮拱中段拱肋底部进行纵向、横向预应力约束来限制整体提升时的纵桥向、横桥向平面位移及拱脚截面的扭转变形，为提篮拱桥的施工节约了工期、成本，降低了施工风险，保证了合龙精度。

3、一种内倾式钢箱拱桥拱肋整体提升水平约束装置；CN201820334208.0；一种内倾式钢箱拱桥拱肋整体提升水平约束装置，包括水平约束索和相对主桥中心面对称设置的用于提升钢箱拱肋的底座钢箱，所述底座钢箱由底座外侧钢板围成长方体形，所述底座钢箱沿拱轴线方向还间隔平行穿设有两根以上的水平无缝钢管；所述水平约束索为横向设置的预应力钢绞线组，每根水平无缝钢管和其对向设置的水平无缝钢管形成一组对拉水平无缝钢管，每组对拉水平无缝钢管中有一组预应力钢绞线穿过，预应力钢绞线一端设置在底座钢箱的外侧，另一端设置在对向的底座钢箱的外侧。本实用新型通过水平对拉帮助抵消掉由于钢箱拱肋自重而产生向外变形的力，从而保证了钢箱拱肋安装的精度。

4、一种钢管混凝土拱桥拱肋低位拼装提升***；CN201721820329.8；一种钢管混凝土拱桥拱肋低位拼装提升***，包括临时栈桥、设置在临时栈桥两侧的拱肋安装支架，及设于临时栈桥上方的拱肋提升支架，还包括分别设置在临时栈桥两侧的提升塔架，两侧提升塔架顶部之间通过压塔缆索相连，两侧提升塔架顶部还分别连接有与地锚铰接的固定缆索，两侧提升塔架顶部还连接有与下方的中跨段拱肋相连接的提升缆索，中跨段拱肋通过拱肋提升支架采用低位安装方式，边跨段拱肋通过拱肋安装支架进行原位安装，再通过提升塔架将中跨段拱肋整体提升至预定位置，进行合拢施工，可以有效地降低了桥梁拱肋的施工难度，而且，中跨段拱肋为整体提升，可以缩短施工周期，也使得中跨段拱肋与边跨段拱肋合拢精度得到保证。

虽然以上文献也提及一些关于拱桥拱肋提升的技术，但是并不能实现有效稳定整体提升拱肋，并保持其形态和应力稳定的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种桥梁钢管拱肋整体提升锚固装置及其施工方法，增加设置缀管作为钢管拱桥拱肋整体提升的吊索锚固结构，结构简洁，受力明确，通过在缀管内填充满高强混凝土，增强结构构件的局部稳定性，减小了构件应力；通过设置连接杆将上下缀管连接，充分发挥拱肋整体特性。

实现本发明所采用的技术方案如下：

一种桥梁钢管拱肋整体提升锚固装置，拱肋上的两侧上弦管之间设置若干水平的锚固上缀管，对应位置的两侧下弦管之间设置水平的锚固下缀管，锚固上缀管与锚固下缀管之间通过若干竖直的连接杆连接；锚固上缀管的中点设置竖直的吊索孔，吊索孔侧壁为钢套管，吊索从穿过吊索孔并通过锚具锚固在孔底实现悬吊，锚固下缀管为系杆锚固构件。

所述吊索孔底部设置垫块，吊索孔贯通垫块中心。

所述锚固上缀管内空腔填充高强混凝土。

所述垫块由底板、四面侧板焊接固定在锚固上缀管上构成，垫块内空腔填充细石混凝土。

所述连接杆位于吊索孔两侧，紧贴垫块的侧板。

所述锚固下缀管有两种形式：锚固下缀管A和锚固下缀管B，其中锚固下缀管A设置水平横向的系杆孔，系杆孔侧壁为钢套管，锚固下缀管A通过张拉千斤顶与系杆锚固，系杆孔底部也设置垫块，垫块由底板、四面侧板焊接固定在锚固上缀管上构成，垫块内空腔填充细石混凝土；锚固下缀管B不设系杆孔。如需要系杆进行平衡的张力不大，可以只设置一层系杆，如系杆进行平衡的张力较大，则可设置上下两层或多层系杆。

所述锚具上设置多个锚孔，锚孔设置夹套，每个锚孔锚定一根吊索。

所述桥梁钢管拱肋整体提升锚固装置，其施工方法包括以下步骤：

（1）按照各构件设计施工图在钢结构加工厂进行切割下料，用于吊索锚固结构的锚固缀管与拱桥结构的永久缀管同时加工，其加工工艺与吊杆缀管一样；

（2）按照设计施工图在钢结构加工厂对垫块的底板、侧板、连接杆和孔道的钢套管进行切割下料；

（3）按照设计施工图将上述切割成的各半成品杆件进行焊接，将垫块、缀管和钢套管焊接为一整体；

（4）在拼装场将弦管与锚固缀管焊接，并焊接连接杆；开孔灌注缀管内高强混凝土，并做好封孔；开孔灌注垫块内细石混凝土，并做好封孔；

（5）现场低位拼装拱肋，低位拼装拱肋合龙后及时安装吊索和系杆；

（6）成桥后，可只切割连接杆，其余的锚固结构杆件作为拱肋的永久构造。

本发明的优点：

1、本发明通过增加设置缀管作为吊索锚固结构，锚固结构非常轻巧，减小锚固结构的材料用量，取得较好的经济效益。

2、本发明采用焊接在上下弦管之间的缀管作为锚固结构，不需要拆除锚固结构，其作为拱肋结构一部分，形成永临结合构造，减少拆除工作，同时也减小由于切割拆除对钢材性能的影响。

3、本发明通过在缀管内充填满高强混凝土，增强结构的局部稳定性，减小构件的应力过大问题，减小锚固结构材料用量的同时，提高了结构的抗力。

4、本发明通过设置连接杆有效地将吊索力分散到上下弦管，充分发挥钢管拱肋的整体作用。

5、本发明形式中，锚固下缀管既与吊索发生竖向的锚固连接关系，同时还可以与系杆发生横向连接关系，进而形成一个紧密连接结构，在提升过程中，拱肋在能保持形状稳定不形变的基础上，吊索和系杆承受了大部分的应力，拱肋自身各个连接节点得到较好的保护；系杆锚固装置和吊索锚固装置同时考虑，一体设计。

附图说明

图1为拱桥整体结构示意图；

图2为图1中Ⅰ处的放大结构示意图；

图3为上下锚固缀管的纵向剖面结构示意图（锚固下缀管A形式）；

图4为上下锚固缀管的横向侧视结构示意图（锚固下缀管A形式）；

图5为上下锚固缀管的横向剖面结构示意图（锚固下缀管B形式）；

图中序号名称为：1-吊索， 2-系杆，31-上弦管，32-永久上缀管，33-下弦管，34-永久下缀管，35-腹杆，41-锚固上缀管，42-锚固下缀管，421-锚固下缀管A，422-锚固下缀管B，43-垫块，44-钢套管，5-连接杆，6、锚具；7、张拉千斤顶。

具体实施方式

实施例1

一种桥梁钢管拱肋整体提升锚固装置，拱肋上的两侧上弦管31之间设置若干水平的锚固上缀管41，对应位置的两侧下弦管33之间设置水平的锚固下缀管42，锚固上缀管41与锚固下缀管42之间通过若干竖直的连接杆5连接；锚固上缀管41的中点设置竖直的吊索孔，吊索孔侧壁为钢套管44，吊索1从穿过吊索孔并通过锚具6锚固在孔底实现悬吊，锚固下缀管42为系杆锚固构件。

所述吊索孔底部设置垫块43，吊索孔贯通垫块43中心。

所述锚固上缀管41内空腔填充高强混凝土。

所述垫块43由底板、四面侧板焊接固定在锚固上缀管41上构成，垫块43内空腔填充细石混凝土。

所述连接杆5位于吊索孔两侧，紧贴垫块43的侧板。

所述锚固下缀管42有两种形式：锚固下缀管A421和锚固下缀管B422，其中锚固下缀管A421设置水平横向的系杆孔，系杆孔侧壁为钢套管44，锚固下缀管A421通过张拉千斤顶7与系杆2锚固，系杆孔底部也设置垫块43，垫块43由底板、四面侧板焊接固定在锚固上缀管41上构成，垫块43内空腔填充细石混凝土；锚固下缀管B422不设系杆孔。

所述锚具6上设置多个锚孔，锚孔设置夹套，每个锚孔锚定一根吊索。

所述桥梁钢管拱肋整体提升锚固装置，施工方法包括以下步骤：

（1）按照各构件设计施工图在钢结构加工厂进行切割下料，用于吊索锚固结构的锚固缀管与拱桥结构的永久缀管同时加工，其加工工艺与吊杆缀管一样；

（2）按照设计施工图在钢结构加工厂对垫块的底板、侧板、连接杆和孔道的钢套管进行切割下料；

（3）按照设计施工图将上述切割成的各半成品杆件进行焊接，将垫块、缀管和钢套管焊接为一整体；

（4）在拼装场将弦管与锚固缀管焊接，并焊接连接杆；开孔灌注缀管内高强混凝土，并做好封孔；开孔灌注垫块内细石混凝土，并做好封孔；

（5）现场低位拼装拱肋，低位拼装拱肋合龙后及时安装吊索和系杆；

（6）成桥后，可只切割连接杆，其余的锚固结构杆件作为拱肋的永久构造。

应用实施例：

对常规钢箱或钢管混凝土拱桥整体提升锚固结构用量统计，锚固结构总重与提升拱肋重量比约为10%，本发明的锚固结构总重与提升拱肋重量比为0.55%，可节省大量的钢材。

Claims (7)

1.一种桥梁钢管拱肋整体提升锚固装置，其特征在于：拱肋上的两侧上弦管（31）之间设置若干水平的锚固上缀管（41），对应位置的两侧下弦管（33）之间设置若干水平的锚固下缀管，锚固上缀管（41）与锚固下缀管之间通过若干竖直的连接杆（5）连接；锚固上缀管（41）的中点设置竖直的吊索孔，吊索孔侧壁为钢套管（44），吊索（1）穿过吊索孔并通过锚具（6）锚固在孔底实现悬吊，锚固下缀管为系杆（2）的锚固构件；

所述锚固下缀管有两种形式：锚固下缀管A（421）和锚固下缀管B（422），其中锚固下缀管A（421）设置水平横向的系杆孔，系杆孔侧壁为钢套管（44），锚固下缀管A（421）通过张拉千斤顶（7）与系杆（2）锚固，系杆孔远离系杆一端也设置垫块（43），张拉千斤顶（7）支撑在垫块（43）上，垫块（43）由底板、四面侧板焊接固定在锚固上缀管（41）上构成，垫块（43）内空腔填充细石混凝土；锚固下缀管B（422）不设系杆孔。

2.根据权利要求1所述桥梁钢管拱肋整体提升锚固装置，其特征在于：所述吊索孔底部设置垫块（43），吊索孔贯通垫块（43）中心。

3.根据权利要求1所述桥梁钢管拱肋整体提升锚固装置，其特征在于：所述锚固上缀管（41）内空腔填充高强混凝土。

4.根据权利要求2所述桥梁钢管拱肋整体提升锚固装置，其特征在于：所述垫块（43）由底板、四面侧板焊接固定在锚固上缀管（41）上构成，垫块（43）内空腔填充细石混凝土。

5.根据权利要求2所述桥梁钢管拱肋整体提升锚固装置，其特征在于：所述连接杆（5）位于吊索孔两侧，紧贴垫块（43）的侧板。

6.根据权利要求1所述桥梁钢管拱肋整体提升锚固装置，其特征在于：所述锚具（6）上设置多个锚孔，锚孔设置夹套，每个锚孔锚定一根吊索。

7.根据权利要求2、4或5所述桥梁钢管拱肋整体提升锚固装置，其特征在于，施工方法包括以下步骤：

（1）按照各构件设计施工图在钢结构加工厂进行切割下料，用于吊索锚固结构的锚固上缀管与锚固下缀管与拱桥结构的永久缀管同时加工，其加工工艺与吊杆缀管一样；

（2）按照设计施工图在钢结构加工厂对垫块的底板、侧板、连接杆和孔道的钢套管进行切割下料；

（3）按照设计施工图将上述切割成的各半成品杆件进行焊接，将垫块、锚固上缀管、锚固下缀管和钢套管焊接为一整体；

（4）在拼装场将两侧上弦管之间焊接若干水平的锚固上缀管，对应位置的两侧下弦管之间焊接水平的锚固下缀管，锚固上缀管与锚固下缀管之间通过若干竖直的连接杆焊接连接；开孔灌注锚固上缀管和锚固下缀管内高强混凝土，并做好封孔；开孔灌注垫块内细石混凝土，并做好封孔；

（5）现场低位拼装拱肋，低位拼装拱肋合龙后及时安装吊索和系杆；

（6）成桥后，只切割连接杆，锚固上缀管和锚固下缀管作为拱肋的永久构造。