一种大跨度铁路钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑系统及施工方法与流程

本发明属于铁路桥梁工程技术领域，更具体地，涉及一种大跨度铁路钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑系统及施工方法。

背景技术：

我国山区面积广阔，占全国总面积的三分之二，山区铁路大多山高谷深，地形陡峻，地质复杂，交通不便。为适应山区v形峡谷及铁路选线等技术要求，大跨度铁路混凝土拱桥不断出现。

v形山谷地形条件下建造铁路混凝土拱桥多采用劲性骨架施工方法，劲性骨架构造复杂，外包混凝土需分环分段浇筑施工，高空作业时间长，工程造价高，施工具有一定难度，对施工机械及人员具有较高的要求，施工质量不易保证。若采用缆索吊装施工方法，需将先在预制场将拱箱(肋或拱上其他结构物预制完成，再用平车等运输工具将其运至缆索吊装位置，通过缆索将分段预制的拱箱(肋吊运至安装位置，将其一端与已安装节段连接，另一端利用扣索对其进行临时固定，直至合龙段拱肋吊装，该方法除需安装扣塔外，还需安装缆塔、缆鞍、钢丝绳以及天车等运输设备，同时需增设多个地锚以平衡缆索水平力，工程造价较高。

针对现有v形峡谷大跨度铁路钢筋混凝土拱桥在施工时所需面对的造价高、施工难度大等问题，期待有一种降低施工难度、省去缆索费用及部分地锚费用，缩短工期，节约造价的施工方案。

本专利设计了一种适用于v型峡谷大跨度铁路钢筋混凝土拱桥的悬臂浇筑施工方法。该方法省去缆索费用及部分地锚费用，节约造价，具有巨大的经济效益，在无法搭设临时支架的场地条件下，有效地解决了建造大跨度铁路混凝土拱桥的技术难题，同时节约了工期和成本。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种大跨度铁路钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑系统，包括嵌固结构、大临工程结构、辅助塔吊组合以及扣索结构，采用临时扣索以及背索锚固悬臂用于调整拱圈高程，同时拱上设辅助塔吊，采用两个塔吊相互接力，用于将工厂分段制作的钢筋笼运送就位，较传统劲性骨架施工法缩短工期约1/4，大大增加了v型峡谷大跨度铁路钢筋混凝土拱桥的建设效率，并省去缆索费用及部分地锚费用，具有巨大的经济效益。在无法搭设临时支架的场地条件下，有效地解决了建造大跨度铁路混凝土拱桥的技术难题，节约了工期和成本，同时该系统可调整成桥结构线形及内力。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种大跨度铁路钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑系统，包括嵌固结构、大临工程结构、辅助塔吊组合以及扣索结构，其中，

所述嵌固结构包括主拱拱座基础、引桥桥台以及边墩基础，下坡侧设置所述主拱拱座基础；上坡侧分别设置所述引桥桥台和所述边墩基础；

所述大临工程结构包括背索锚锭、支架以及塔扣，坡中部根据地势的特征分别设置所述背索锚锭，所述支架紧贴所述主拱拱座基础竖直面设置；所述塔扣设置于所述主拱拱座基础上的t形刚构0号块的上方；

所述扣索结构包括临时扣索以及背索；

所述辅助塔吊组合包括第一塔吊和第二塔吊，所述第一塔吊设置于所述主拱拱座基础的上部，所述第二塔吊位于悬臂上设置拱上立柱底座上，所述辅助塔吊组合相互接力运送各节段钢筋笼就位。

进一步地，所述主拱拱座基础上还设置t形刚构桥墩，其上方设置所述临时扣索，所述临时扣索另一端锚固在悬臂的端头上；其背面设置所述背索，所述背索一端锚固在所述t形刚构桥墩上，另一端锚固在所述背索锚锭上；其顶部设置t形刚构0号块托架，所述t形刚构0号块托架上方的t形刚构0号块。

进一步地，所述扣塔上设置所述临时扣索，所述临时扣索另一端锚固于悬臂的端头上；所述扣塔背面设置所述背索，所述背索另一端分别锚固于所述引桥桥台和所述边墩基础上。

进一步地，所述主拱拱座基础一面为水平面，另一面为竖直面，所述主拱拱座基础水平面部分外露且处于一个水平面；

进一步地，所述支架下端固定于坡内，其作为主拱1号节段的支撑，上端设置为与所述主拱1号节段相匹配的斜面结构；

进一步地，所述第一塔吊下端临时固定于主拱拱座基础的水平面上，上端悬臂伸出在外可移动并设置有运送所述钢筋笼的拉索。

按照本发明的另一方面，提供一种大跨度铁路钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑施工方法，应用所述的大跨度铁路钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑系统，包括如下步骤；

s1：施工所述主拱拱座基础、施工引桥桥台以及边墩基础；进行其他大临工程建设施工，包括所述背索锚锭、第一塔吊、支架，以及施工所述t形刚构桥墩；在所述支架上现浇所述主拱1号节段，精确定位其轴线及标高；

s2：进行所述临时扣索的布置；

s3：随着采用爬升挂篮模板系统逐段浇拱圈混凝土的进行，进一步进行各组所述临时扣索的布置；

s4：所述第一塔吊和第二塔吊相互配合接力运送所述钢筋笼，悬臂继续浇筑主拱直至合龙段；

s5：悬臂浇筑的主拱圈拆除所述支架，拆除拱上所述第一塔吊以及所述第二塔吊，施工所述拱上立柱；拆除所述t形刚构0号块托架、扣塔、临时扣索以及其他的施工基础，悬臂施工t形刚构预应力混凝土梁；

s6：利用所述t形刚构预应力混凝土梁及运送支架小车运送支架，搭设拱顶施工平台；

s7：所述拱顶施工平台搭设完成后，现浇主梁；

s8：拆除所述第一塔吊以及所述拱顶施工平台全桥施工完成，进行主桥动静载试验，联调联试，投入运营。

进一步地，s2中，具体包括如下步骤：

s21：利用所述第一塔吊运送各节段钢筋笼就位，并采用爬升挂篮模板系统逐段浇拱圈混凝土；

s22：每浇筑一段拱圈混凝土，将所述临时扣索一端锚固悬臂端头，另一端锚固在所述t形刚构桥墩上；

s23：同时将所述背索一端锚固在所述背索锚锭上，并张拉相应的所述临时扣索和背索，调整拱圈高程。

进一步地，s3中，具体包括如下步骤：

s31：在所述t形刚构桥墩顶部安装所述t形刚构0号块托架，并所述施工t形刚构0号块，在其顶部施工所述扣搭；

s32：继续采用爬升挂篮模板系统逐段浇拱圈混凝土，每浇筑一段便利用所述临时扣索一端锚固悬臂端头，另一端锚固在所述扣搭上；所述背索一端锚固所述扣塔，另一端分别锚固在所述引桥桥台和边墩基础上，张拉相应的所述临时扣索以及背索，调整拱圈高程；

s33：两边的悬臂分别设置施工所述拱上立柱底座，并在该位置分别搭设所述第二塔吊。

进一步地，s4中，具体包括如下步骤：

s41：利用所述第一塔吊和第二塔吊接力运送各节段所述钢筋笼就位；

s42：采用爬升挂篮模板系统逐段浇拱圈混凝土，每浇筑一段混凝土便利用所述临时扣索一端锚固悬臂端头，另一端锚固在所述扣塔上，所述背索一端锚固再所述扣塔，另一端分别锚固在所述引桥桥台和边墩基础上，张拉相应的所述临时扣索以及背索，调整拱圈高程；

s43：在悬臂浇筑过程中，每浇筑一段设置距离相同的所述拱上立柱底座(16)，直到两岸的悬臂浇筑至合龙段；

s44：调整拱肋轴线至设计高程及横向基准线位置后进行合龙施工。

(1)本发明的大跨度铁路钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑系统，包括嵌固结构、大临工程结构、辅助塔吊组合以及扣索结构，采用临时扣索以及背索锚固悬臂用于调整拱圈高程，同时拱上设辅助塔吊，采用两个塔吊相互接力，用于将工厂分段制作的钢筋笼运送就位，较传统劲性骨架施工法缩短工期约1/4，大大增加了v型峡谷大跨度铁路钢筋混凝土拱桥的建设效率，并省去缆索费用及部分地锚费用，具有巨大的经济效益。在无法搭设临时支架的场地条件下，有效地解决了建造大跨度铁路混凝土拱桥的技术难题，节约了工期和成本，同时该系统可调整成桥结构线形及内力。

(2)本发明的大跨度铁路钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑系统，采用两组扣索结构，其中一组临时扣索的一端锚固在t形刚构桥墩，另一端锚固在悬臂的端头上，背索一端锚固在t形刚构桥墩上，另一端锚固在背索锚锭上；另一组扣索结构，临时扣索一端锚固悬臂端头，另一端锚固在扣塔上，背索一端锚固扣塔，另一端分别锚固在引桥桥台和边墩基础上，相应的临时扣索以及背索的张拉用于调整拱圈高程，使施工准确度更高。

(3)本发明的大跨度铁路钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑系统，支架上现浇的主拱1号节段，具有精确的轴线及标高，且两岸的主拱1号节段严格对称，保证了悬臂浇筑时的准确性，为后续的浇筑打下基础，提高了整体桥梁的安全性。

(4)本发明的大跨度铁路钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑施工方法，首先修建施工便道，对边坡进行防护，利用第一塔吊和第二吊塔配合运送各节段钢筋笼就位，采用爬升挂篮模板系统逐段浇拱圈混凝土，随着悬臂浇筑的进行，不断设置临时扣索和背索对悬臂端头进行锚固，调整拱圈高程。该方法采用斜拉扣索分节段浇筑拱圈，在拱上设辅助塔吊施工，利用塔吊整体吊装入模，大节段现浇工艺，减少了高空作业时间成本低廉，施工难度低，拓展了铁路纯钢筋混凝土拱桥的跨越能力，为山区铁路桥梁设计提供了新的选择空间。

附图说明

图1为本发明实施例涉及的嵌固结构示意图；

图2为本发明实施例涉及的临时扣索布置图一；

图3为本发明实施例涉及的临时扣索布置图二；

图4为本发明实施例涉及的塔吊搭配工作图；

图5为本发明实施例涉及的合龙段示意图；

图6为本发明实施例涉及的搭设拱上立柱示意图；

图7为本发明实施例涉及的搭设拱顶施工平台示意图；

图8为本发明实施例涉及的搭设主梁示意图；

图9为本发明实施例涉及的施工完成图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-主拱拱座基础、2-引桥桥台、3-边墩基础、4-背索锚锭、5-第一塔吊、6-支架、7-主拱1号节段、8-t形刚构桥墩、9-钢筋笼、10-爬升挂篮模板系统、11-临时扣索、12-背索、13-t形刚构0号块托架、14-t形刚构0号块、15-扣塔、16-拱上立柱底座、17-第二塔吊、18-拱上立柱、19-t形刚构预应力混凝土梁、20-运送支架小车、21-拱顶施工平台、22-主梁。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明实施例一种大跨度铁路钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑系统涉及的嵌固结构示意图；如图1所示，嵌固结构包括：主拱拱座基础1、引桥桥台2以及边墩基础3。v形峡谷两岸的下坡侧设置一面为水平面，另一面为竖直面的主拱拱座基础1，两岸的主拱拱座基础1处于一个水平面且都埋入坡内；v形峡谷坡内上坡侧一边设置引桥桥台2，另一边的上坡侧设置边墩基础3，引桥桥台2和边墩基础3，应根据不同地势的特征应做相应的调整，可以不位于同一水平面。图1中还包括大临工程结构，如：背索锚锭4、支架6。v形峡谷两岸的坡内中部根据地势的特征分别设置背索锚锭4，作为背索的支撑点。主拱拱座基础1的竖直面上紧贴设置支架6，其下端固定于坡内，上端为与主拱1号节段7相匹配的斜面结构，用于支撑现场浇筑的主拱1号节段7。主拱拱座基础1的水平面上设置t形刚构桥墩8，两岸主拱拱座基础1的上部均设置第一塔吊5，其下端固定于坡内，上端悬臂伸出在外可移动并设置有拉索用于运送钢筋笼。

进一步地，支架6上方设有现场浇筑的主拱1号节段7，其一端与主拱拱座基础固定，且两岸的主拱1号节段7需严格对称。

进一步地，本发明嵌固结构以及其他大临工程结构的施工按照如下步骤：

s1：施工两岸主拱拱座基础1，安排合理时间施工引桥桥台2以及边墩基础3；

s2：进行其他大临工程建设施工，包括背索锚锭4、第一塔吊5以及支架6以及施工t形刚构桥墩8；

s3：在支架6上现浇主拱1号节段7，精确定位其轴线及标高。

图2为本发明实施例一种大跨度铁路钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑系统涉及的临时扣索布置图一，如图2所示，随着钢筋笼的施工，需要设置临时扣索11固定本发明悬臂浇筑系统，t形刚构桥墩8高度接近第一塔吊5的高度，临时扣索11的一端锚固在t形刚构桥墩8，另一端锚固在悬臂的端头上，进一步地，t形刚构桥墩8的背面设置背索12，其一端锚固在t形刚构桥墩8上，另一端锚固在背索锚锭4上。临时扣索11以及背索12的张拉用于调整拱圈高程。

进一步地，本发明临时扣索11的施工按照如下步骤：

s1：利用第一塔吊5运送各节段钢筋笼9就位，并采用爬升挂篮模板系统逐段浇拱圈混凝土；

s2：每浇筑一段拱圈混凝土，将临时扣索11一端锚固悬臂端头，另一端锚固在t形刚构桥墩8上；同时将背索12一端锚固在背索锚锭4上，并张拉相应的临时扣索11和背索12，调整拱圈高程。

图3为本发明实施例一种大跨度铁路钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑系统涉及的临时扣索布置图二，如图3所示，该悬臂浇筑系统，t形刚构桥墩8顶部设置t形刚构0号块托架13用于托住设置于其上方的t形刚构0号块14，t形刚构0号块14的上方设置有扣塔15，临时扣索11的一端锚固于悬臂的端头上，另一端锚固于扣塔15上；背索12一端锚固与扣塔15上，另一端分别锚固于引桥桥台2和边墩基础3上。

进一步地，悬臂上设置拱上立柱底座16，作为上其上方设置的第二塔吊17的底座支撑。

进一步地，上述结构的施工按照如下步骤：

s1：在t形刚构桥墩8顶部安装t形刚构0号块托架13，并施工t形刚构0号块14，t形刚构0号块15的顶部施工扣搭15；

s2：继续采用爬升挂篮模板系统逐段浇拱圈混凝土，每浇筑一段便利用临时扣索11一端锚固悬臂端头，临时扣索11另一端锚固在扣塔15上，背索12一端锚固扣塔15，另一端分别锚固在引桥桥台2和边墩基础3上，张拉相应的临时扣索11以及背索12，调整拱圈高程；

s3：两岸的悬臂分别对称设置施工拱上立柱底座16，并在该位置分别搭设第二塔吊17。

图4为本发明实施例一种大跨度铁路钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑系统涉及的塔吊搭配工作图，如图4所示，第一塔吊5上的吊索用于将两岸的钢筋笼9吊于第二塔吊17附近，第二塔吊17用于将第一塔吊5上的钢筋笼9继续转移至悬臂浇筑系统待浇筑的部位，两个塔吊相互接力配合采用爬升挂篮模板系统继续逐段浇拱圈混凝土。图5为本发明实施例一种大跨度铁路钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑系统涉及的合龙段示意图，随着两个塔吊相互接力运送钢筋笼9，悬臂继续浇筑主拱直至合龙段，其中，相隔一定距离设置拱上立柱底座16。

上述两个塔吊相互工作按照如下步骤进行：

s1：利用第一塔吊5和第二塔吊17接力运送各节段钢筋笼9就位；

s2：采用爬升挂篮模板系统逐段浇拱圈混凝土，每浇筑一段混凝土便利用临时扣索11一端锚固悬臂端头，临时扣索11另一端锚固在扣塔15上，背索12一端锚固扣塔15，另一端分别锚固在引桥桥台2和边墩基础3上，张拉相应的临时扣索11以及背索12，调整拱圈高程；

s3：在悬臂浇筑过程中，每浇筑一段设置距离相同的拱上立柱底座16，直到两岸的悬臂浇筑至合龙段；

s4:调整拱肋轴线至设计高程及横向基准线位置后进行合龙施工。

图6为本发明实施例一种大跨度铁路钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑系统涉及的搭设拱上立柱示意图，如图6所示，拆除悬臂系统的情况下，在t形刚构桥墩8上设置t形刚构预应力混凝土梁19，每个拱上立柱底座16上设有上表面处于同一水平位置的拱上立柱18。

进一步地，搭设拱上立柱18按照如下步骤：

s1：悬臂浇筑的主拱圈拆除主拱1号节段7的支架6，拆除拱上第一塔吊5以及第二塔吊17，施工拱上立柱18；

s2：拆除t形刚构0号块托架13、扣塔15、临时扣索11以及其他的施工基础，悬臂施工t形刚构预应力混凝土梁19；

图7为本发明实施例涉及的搭设拱顶施工平台示意图，如图7所示，t形刚构预应力混凝土梁19一端分别浇筑至引桥桥台2以及边墩基础3，另一端浇筑至最边上的拱上立柱18处；t形刚构预应力混凝土梁19上设置运送支架小车20，拱上立柱18之间设置拱顶施工平台21。利用t形刚构预应力混凝土梁19及运送支架小车20运送支架，搭设拱顶施工平台21。图8为本发明实施例涉及的搭设主梁示意图，结合图8，拱顶施工平台21搭设完成后，现浇主梁22，主梁22的上表面需与t形刚构预应力混凝土梁19处于同一水平面。

图9为本发明实施例涉及的施工完成图，拆除第一塔吊5以及拱顶施工平台21，全桥施工完成，进行主桥动静载试验，联调联试，投入运营。

综上所述，一种大跨度铁路钢筋混凝土拱桥悬臂浇筑方法，按照以下步骤进行施工：

s1：修建施工便道，对边坡进行防护，施工两岸主拱拱座基础1，安排合理时间施工引桥桥台2以及边墩基础3；进行其他大临工程建设施工，包括背索锚锭4、第一塔吊5以及支架6，施工t形刚构桥墩8；在支架6上现浇主拱1号节段7，精确定位其轴线及标高。

s2：利用第一塔吊5运送各节段钢筋笼9就位，并采用爬升挂篮模板系统逐段浇拱圈混凝土；每浇筑一段拱圈混凝土，将临时扣索11一端锚固悬臂端头，另一端锚固在t形刚构桥墩8上；同时将背索12一端锚固在背索锚锭4上，并张拉相应的临时扣索11和背索12，调整拱圈高程。

s3：在t形刚构桥墩8顶部安装t形刚构0号块托架13，并施工t形刚构0号块14，t形刚构0号块14的顶部施工扣搭15；继续采用爬升挂篮模板系统逐段浇拱圈混凝土，每浇筑一段便利用临时扣索11一端锚固悬臂端头，临时扣索11另一端锚固在扣塔15上，背索12一端锚固扣塔15，另一端分别锚固在引桥桥台2和边墩基础3上，张拉相应的临时扣索11以及背索12，调整拱圈高程；两边的悬臂分别设置施工拱上立柱底座16，并在该位置分别搭设第二塔吊17。

s4：利用第一塔吊5和第二塔吊17接力运送各节段钢筋笼9就位；采用爬升挂篮模板系统逐段浇拱圈混凝土，每浇筑一段混凝土便利用临时扣索11一端锚固悬臂端头，临时扣索11另一端锚固在扣塔15上，背索12一端锚固扣塔15，另一端分别锚固在引桥桥台2和边墩基础3上，张拉相应的临时扣索11以及背索12，调整拱圈高程；在悬臂浇筑过程中，每浇筑一段设置距离相同的拱上立柱底座16，直到两岸的悬臂浇筑至合龙段；调整拱肋轴线至设计高程及横向基准线位置后进行合龙施工。

s5：悬臂浇筑的主拱圈拆除主拱1号节段7的支架6，拆除拱上第一塔吊5以及第二塔吊17，施工拱上立柱18；拆除t形刚构0号块托架13、扣塔15、临时扣索11以及其他的施工基础，悬臂施工t形刚构预应力混凝土梁19。

s6：利用t形刚构预应力混凝土梁19及运送支架小车20运送支架，搭设拱顶施工平台21。

s7：拱顶施工平台21搭设完成后，现浇主梁22，主梁22的上表面需与t形刚构预应力混凝土梁19处于同一水平面。

s8：拆除第一塔吊5以及拱顶施工平台21，全桥施工完成，进行主桥动静载试验，联调联试，投入运营。