专利名称：半跨吊装系杆拱桥的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种下承式钢管系杆拱桥，属于桥梁技术领域。
背景技术：
目前，我国正积极实施内河航道升级整治工程，大力推进高等级航道网建设。系杆拱桥将拱与梁两种基本结构形式组合在一起，共同承受荷载，充分发挥了梁受弯、拱受压的结构性能和组合作用，被广泛用于航道新建桥梁的施工。系杆拱桥大多采用满支架法、少支架法、缆索吊装法、整体吊装法、单片拱肋整体吊装法等施工方法。满支架法、少支架法是在航道内架设支架进行施工。优点是操作简单，施工过程中有可供操作的施工平台，对起吊设备能力要求相对较小。但是，在水运繁忙的河道上建桥，施工期间不得断航，按照海事部门要求，航道内若设置支架，其净跨度不得小于40m，通航限高不得小于7m，若采用少支架法施工，在航道内设置的支架难免受到过往船只碰撞，危及船舶航运安全，同时支架自身的安全隐患很大。因此必须选择对航道影响最小的施工方案。缆索吊装法是利用悬挂的缆索运输、安装构件的施工方法，其施工工艺繁杂，施工成本高。整体吊装法由于受内河河道施工条件以及内河河道浮吊起吊能力的限制，当主桥跨河部分重量较大时就无法采用整体吊装法进行施工。发表于《公路》杂志2011年06期的《钢管混凝土系杆人行桥无支架安装设计关键技术探讨》一文中采用了钢管拱在岸上拼装成型，浮吊整体吊装，然后以钢管拱作为施工劲性骨架，通过吊杆悬挂系杆横梁节段，用临时索平衡拱脚水平推力的无支架安装方法。中国专利文献CN1811070A (申请号为200510023670.6)公布了一种下承式钢管混凝土系杆拱桥先拱后梁劲性骨架施工方法，包括如下步骤:A.在端横梁处拉张永久水平预应力钢索；B.将钢管拱肋整体拼装成型，利用钢管拱肋自身浮力通过河道浮运至施工现场，利用浮吊将钢管拱肋直接起吊就位；C.将永久水平预应力钢索作为施工临时拉索，通过调整水平预应力钢索的张拉应力承受钢管混凝土拱桥的水平推力来控制拱脚的位移；D.通过劲性钢管混凝土拱肋及吊杆进行桥面预制梁吊装就位。上述两种系杆拱桥的施工方法都是采用拱肋整体吊装法，先将拱肋在岸上拼装成型，然后通过浮吊整体吊装到河道上进行安装，使用临时钢索平衡拱脚的水平推力，再安装吊杆及桥面预制梁。该方法必须使用临时钢索平衡拱脚的水平推力，并且施工阶段拱肋应力及变形复杂，施工要求极高，采用该方法进行施工，在航道上的施工时间仍然过长，会影响航道的畅通。
实用新型内容本实用新型解决的技术问题是，提出一种建造时河道中无需架设支架、封航次数少、封航时间短，且拱脚的水平推力得到很好的控制，施工精度高的半跨吊装系杆拱桥。为了解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是:一种半跨吊装系杆拱桥，包括设于河道两岸的桥墩，设于所述桥墩上的拱脚，横跨河道两岸且与所述河道两岸的拱脚相连的拱肋和桥面劲性骨架，以及搭设在所述桥面劲性骨架上的桥面，所述桥面劲性骨架位于所述拱肋的正下方，所述拱肋分为第一拱肋段、第二拱肋段和第三拱肋段；所述桥面劲性骨架分为第一桥面劲性骨架段、第二桥面劲性骨架段和第三桥面劲性骨架段；所述第二拱肋段和第二桥面劲性骨架段的一端埋设于远离河岸的所述拱脚内，且位于陆地的上方；所述第三拱肋段和第三桥面劲性骨架段的一端埋设于靠近河岸的所述拱脚内；所述第二拱肋段和第二桥面劲性骨架段通过多根竖直设置的吊杆相连；所述第一拱肋段和第一桥面劲性骨架段通过多根竖直设置的吊杆相连构成在岸边拼装成型后吊至河道上进行合拢安装的半跨吊装桥梁骨架。为了更进一步地缩短了封航时间，在最短的施工时间内平衡拱脚的水平推力，一种上述技术方案的优选是:上述半跨吊装桥梁骨架合拢时，所述第一桥面劲性骨架段的两端通过拉杆与所述第二、第三桥面劲性骨架段相连，所述第一拱肋段的两端通过临时固定在所述第二、第三拱肋段上。上述技术方案的更进一步的优选是:上述拱肋段预制件是由两根钢管和连接两根钢管的腹板构成的哑铃型拱肋段。本实用新型的半跨吊装系杆拱桥的有益效果是:该系杆拱桥的拱肋、吊杆和桥面骨架于岸边先拼装成半跨吊装桥梁骨架，再进行吊装，需要吊装的部分相对体积较小，重量较轻，对河道内浮吊吨位的要求较低。该系杆拱桥施工操作相对简单，精度控制相对容易，可以有效地缩短施工周期，保证水中无支架，封航时间短，应用前景广阔，尤其适用于我国内河航道桥梁升级改造。
以下结合附图对实用新型的半跨吊装系杆拱桥作进一步说明。
图1是本实用新型实施例1中的半跨吊装系杆拱桥的结构示意图。图2是
图1中的半跨吊装系杆拱桥合拢时的结构示意图。图3是实施例2中的胎架的结构示意图。图4是图3的俯视图。图5是图3的左视图。图6是实施例2中的第一拱肋段拼装成型的结构示意图。图7是图6的俯视图。图8是实施例2中的第一桥面劲性骨架段拼装成型的结构示意图。图9是实施例2中的半跨吊装桥梁骨架拼装成型的结构示意图。
图10是图9的左视图。
图11是
图10中的一片半跨吊装桥梁骨架吊离拼装支架时的结构示意图。
图12是
图11中的一侧拼装支架拆除后的结构示意图。
图13是
图12中的半跨吊装桥梁骨架吊离拼装支架时的结构示意图。
图14是实施例2中系杆拱桥搭建时的结构示意图。
图15是实施例2中的半跨吊装桥梁骨架吊至河道上的结构示意图。
图16是实施例2中的合拢口处的局部放大示意图。
图17是
图16中的右半部分的局部放大示意图。
图18是
图17的左视图。
具体实施方式
实施例1半跨吊装系杆拱桥本实施例的半跨吊装系杆拱桥，如
图1和图2所示，包括设于河道两岸的桥墩1，设于桥墩I上的拱脚2，横跨河道两岸且与河道两岸的拱脚2相连的拱肋3和桥面劲性骨架4，以及搭设在桥面劲性骨架4上的桥面40。桥面劲性骨架4位于拱肋3的正下方。拱肋3由多个拱肋段预制件首尾相接焊接固定而成，分为第一拱肋段31、第二拱肋段32和第三拱肋段33。第二拱肋段32的一端埋设于远离河岸的拱脚2内，且位于陆地的上方。第三拱肋段33的一端埋设于靠近河岸的拱脚2内。桥面劲性骨架4由多个桥面劲性骨架段预制件首尾相接焊接固定而成，分为第一桥面劲性骨架段41、第二桥面劲性骨架段42和第三桥面劲性骨架段43。第二桥面劲性骨架段42的一端埋设于远离河岸的拱脚2内，且位于陆地的上方。第三桥面劲性骨架段43的一端埋设于靠近河岸的拱脚2内。第二拱肋段32和第二桥面劲性骨架段42通过多根竖直设置的吊杆10相连。第一拱肋段31和第一桥面劲性骨架段41通过多根竖直设置的吊杆10相连，共同构成了在岸边拼装成型后吊至河道上进行合拢安装的半跨吊装桥梁骨架。合拢时，第一桥面劲性骨架段41的两端通过拉杆9与第二、第三桥面劲性骨架段42、43相连。第一拱肋段31的两端通过马板临时焊接固定在第二、第二拱肋段32、33上。拱肋段预制件是由两根钢管和连接两根钢管的腹板构成的哑铃型拱肋段。实施例2系杆拱桥半跨骨架拼装吊装方法本实施例的系杆拱桥半跨骨架拼装吊装方法是实施例1的半跨吊装系杆拱桥的施工方法，具体步骤如下:A.在待架设桥梁附近的岸边设置胎架。将第一拱肋段31和第一桥面劲性骨架段41拼装成型。第一拱肋段31的拼装成型:先将制好的拱肋段预制件运到施工现场。如图6和图7所示，在施工现场的岸边根据第一拱肋段31的形状和大小设置胎架，将拱肋段预制件水平架设于胎架上拼装成第一拱肋段31。在拼装时，通过在相邻的拱肋段预制件之间塞填钢板对第一拱肋段31的形状和尺寸进行微调，拱肋段预制件之间焊接固定。如图3至图5所示，胎架包括设于地面上的混凝土块5和垂直设于混凝土块上方的贝雷片6。混凝土块5是由强度等级为C25的混凝土浇筑而成的长方体形预制件，长度为6000mm,宽度为1800mm,高度为500_。贝雷片6有两排,两排贝雷片6沿混凝土块长度方向的中轴线a对称设置，间距为900mm。每排贝雷片6由两块贝雷片6并排设置且相邻端固定连接而构成。两排贝雷片6之间设有连接相对称的贝雷片6的两端和中部的连接片
7。连接片7由矩形框架71和设于矩形框架内的支撑肋72构成。第一桥面劲性骨架段41的拼装成型:采用与第一拱肋段31拼装成型相同的方法。如图8所示，在施工现场的岸边根据第一桥面劲性骨架段41的形状和大小设置胎架。半跨吊装桥梁骨架有左右对称的两片。将桥面劲性骨架段预制件水平架设于胎架上拼装成两条平行设置的第一桥面劲性骨架段41。桥面劲性骨架段预制件之间焊接固定。B.将第一拱肋段31和第一桥面劲性骨架段41于岸边拼装成半跨吊装桥梁骨架。如图8和图9所示，在已经拼装好的两条第一桥面劲性骨架段41的两端和中部根据第一拱肋段31的形状搭建拼装支架100。拼装支架100是格构式钢管桩支墩。对两条第一拱肋段31的形状和强度进行检测，将检测合格后的两条第一拱肋段31通过500t浮吊200整体吊至相应的拼装支架100上，第一拱肋段31位于相应的第一桥面劲性骨架段41的正上方。随后，在第一拱肋段31和第一桥面劲性骨架段41之间安装吊杆10，将相应的第一拱肋段31和第一桥面劲性骨架段41连成一体，从而构成两片半跨吊装桥梁骨架。C.在河道两岸进行桥墩和拱脚的施工，搭设第二、第三拱肋段32、33和第二、第三桥面劲性骨架段42、43。如
图14所不,进彳丁桥壤I的钻孔粧、承台和立柱的施工。搭设桥面支架101和拱肋支架102，拱肋支架102是格构式钢管桩支墩。在桥面支架101上进行拱脚2的混凝土结构施工。在桥面支架101和拱肋支架102上，搭建位于陆地上方的第二拱肋段32和第二桥面劲性骨架段42。第二拱肋段32和第二桥面劲性骨架段42的一端埋设于远离河岸的拱脚2内。在第二拱肋段32和第二桥面劲性骨架段42之间安装吊杆10，将相应的第二拱肋段32和第二桥面劲性骨架段42连成一体。在桥面支架101和拱肋支架102上，搭建位于河岸上方的第三拱肋段33和第三桥面劲性骨架段43。第三拱肋段33和第三桥面劲性骨架段43的一端埋设于靠近河岸的拱脚2内。D.禁止通航，将半跨吊装桥梁骨架吊至河道上进行合拢安装。第一桥面劲性骨架段41的两端通过拉杆9与第二、第三桥面劲性骨架段42、43相连。第一拱肋段31的两端临时固定在第二、第三拱肋段32、33上。如
图15所示，在半跨吊装桥梁骨架上设置四个起吊点，采用一般公知的吊装方法，用500t浮吊200进行四吊点起吊。吊点位置根据半跨吊装桥梁骨架整体的长度和重量，以及浮吊的吨位和数量进行计算并确认，并且按照吊点位置对第一拱肋段31起吊工作状况下的受力情况进行验算，确保起吊的安全，确保第一拱肋段31变形较小。为了减少吊环制作与焊接的工作量，吊点设置在靠近吊杆10的位置处，采用绳缆捆绑拱肋的方式进行固定，并对相应吊杆10与第一拱肋段31连接处的焊缝的抗剪强度进行验算。吊绳夹角的角度根据浮吊的有效起吊高度进行计算并确定，吊绳夹角的角度范围控制在30°至60°。吊绳规格根据吊绳的夹角和起吊重量进行计算并确定，吊绳的破断拉力与计算拉力的比值大于或等于6。如
图10所示，由于两片半跨吊装桥梁骨架的拼装支架100相邻，且第一桥面劲性骨架段41位于相应的拼装支架100内。起吊时，如
图11所示，先用浮吊200将半跨吊装桥梁骨架整体向上提升，使其与拼装支架100脱离，然后采用气体切割的方法迅速将阻挡第一桥面劲性骨架段41横向移动的拼装支架100的钢管割除，再将该半跨吊装桥梁骨架吊离其拼装支架100直接吊至河道上进行合拢安装。接着，如
图12所示，拆除该半跨吊装桥梁骨架的拼装支架100。如
图13所示，用上述相同的方法将另一片半跨吊装桥梁骨架吊离其拼装支架100直接吊至河道上进行合拢安装。最后一片半跨吊装桥梁骨架吊出后，拼装支架100仅依靠单排钢管立柱支承，体系的稳定性弱，在设计过程中，需对这种情况下的支架体系进行强度和整体稳定性的验算。在实际施工过程中，需迅速拆除该半跨吊装桥梁骨架的拼装支架100或在拼装支架100截除部分增设临时支撑。如
图16至
图18所示，在第一桥面劲性骨架段41与第二、第三桥面劲性骨架段42、43之间分别设置宽度为IOOOmm至2000mm的合拢口 300。桥面劲性骨架段预制件的横截面的四个角上设有型钢44。型钢44是规格为Z 200X200X24mm的角钢。在合拢口 300两侧的角钢44内侧焊接固定基座8。基座8由垂直焊接固定在角钢上的第一、第二基板81、82和固定连接第一、第二基板81、82的侧板83组成。第一基板81位于合拢口 300和第二基板82之间，间距为240mm。第一、第二基板81、82是长度为166mm，宽度为166mm，厚度为30mm的Q235钢板；侧板83是长度为240臟，宽度为166mm，厚度为30mm的Q235钢板。第一基板81上开有直径为60mm的第一通孔81_1，第二基板82上开有与第一通孔同轴设置的直径为45mm的第二通孔82-1。起吊前，在第一桥面劲性骨架段41的基座8的第一通孔81-1和第二通孔82_1中设置拉杆9，通过绳索将拉杆9固定在基座8上。拉杆9是直径为32mm，长度为4000mm的螺纹钢筋。起吊时，拉杆9随半跨吊装桥梁骨架一同起吊。如图2、
图16和
图17所示，吊装到位后，用尼龙绳牵引拉杆9依次穿过在第一、二桥面劲性骨架段41、42的基座8的第一通孔81-1和第二通孔82-1，将螺母91旋合在拉杆9的两端，每端旋合两个螺母91，从而拉紧拉杆9，用于平衡拱脚2的水平推力。同时，在第一拱肋段31与第二、第三拱肋段32、33的连接处焊接连接两侧拱肋段的马板，从而对第一拱肋段31的两端进行临时固定。然后，使浮吊200落钩撤离。E.恢复通航，在合拢口 300内安装桥面劲性骨架段预制件，对桥面劲性骨架4的连接处进行焊接固定，对拱肋3的连接处进行焊接固定，拆除拉杆9。在桥面劲性骨架4上搭设桥面40。本实用新型的不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本实用新型要求的保护范围。
权利要求1.一种半跨吊装系杆拱桥，包括设于河道两岸的桥墩，设于所述桥墩上的拱脚，横跨河道两岸且与所述河道两岸的拱脚相连的拱肋和桥面劲性骨架，以及搭设在所述桥面劲性骨架上的桥面，所述桥面劲性骨架位于所述拱肋的正下方，其特征在于:所述拱肋分为第一拱肋段、第二拱肋段和第三拱肋段；所述桥面劲性骨架分为第一桥面劲性骨架段、第二桥面劲性骨架段和第三桥面劲性骨架段；所述第二拱肋段和第二桥面劲性骨架段的一端埋设于远离河岸的所述拱脚内，且位于陆地的上方；所述第三拱肋段和第三桥面劲性骨架段的一端埋设于靠近河岸的所述拱脚内；所述第二拱肋段和第二桥面劲性骨架段通过多根竖直设置的吊杆相连；所述第一拱肋段和第一桥面劲性骨架段通过多根竖直设置的吊杆相连构成在岸边拼装成型后吊至河道上进行合拢安装的半跨吊装桥梁骨架。
2.根据权利要求1所述半跨吊装系杆拱桥，其特征在于:所述半跨吊装桥梁骨架合拢时，所述第一桥面劲性骨架段的两端通过拉杆与所述第二、第三桥面劲性骨架段相连，所述第一拱肋段的两端通过临时固定在所述第二、第三拱肋段上。
3.根据权利要求1所述半跨吊装系杆拱桥 ，其特征在于:所述拱肋段预制件是由两根钢管和连接两根钢管的腹板构成的哑铃型拱肋段。
专利摘要本实用新型涉及一种半跨吊装系杆拱桥，包括设于河道两岸的桥墩，设于桥墩上的拱脚，横跨河道两岸且与河道两岸的拱脚相连的拱肋和桥面劲性骨架，以及搭设在桥面劲性骨架上的桥面，拱肋分为第一拱肋段、第二拱肋段和第三拱肋段，桥面劲性骨架分为第一桥面劲性骨架段、第二桥面劲性骨架段和第三桥面劲性骨架段，第一拱肋段和第一桥面劲性骨架段通过多根竖直设置的吊杆相连构成在岸边拼装成型后吊至河道上进行合拢安装的半跨吊装桥梁骨架，属于桥梁技术领域。本实用新型的半跨吊装系杆拱桥建造时河道中无需架设支架、封航次数少、封航时间短，且拱脚的水平推力得到很好的控制，施工精度高。
文档编号E01D4/00GK202969246SQ201220689969
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者刘为, 李士济, 吴曙光, 欧阳石, 耿庆祥, 童建军, 高锦胜, 贾阿龙, 查浩杰, 王雪能 申请人:中铁四局集团第二工程有限公司