一种中高钢拱桥转体施工装置及施工方法与流程

本发明涉及桥梁施工技术领域，尤其是涉及一种中高钢拱桥转体施工装置及施工方法。

背景技术：

近年来，随着社会的进步、经济的发展、审美的提高，越来越多的桥梁设计不仅仅局限于使用功能的实现，更多地注重其造型的新颖性、独特性、与城市景观有机结合性等。形式各异的钢拱桥不断涌现，超高、超重、超大钢拱断面给桥梁施工带来巨大的挑战。而传统的钢拱桥施工方法如悬吊拼装法、衍架伸臂法、搭架法等，在跨径较大时自重较大，建筑高度较高，一般有支架方法施工工序多，拱肋接头较多。因此存在周期长、高空焊接量大、焊接质量难保证、操作人员存在安全隐患、使用吊车吨位大、施工措施费高昂等缺点。因此这种传统的粗放式、效益较低的施工方法现如今已不再适宜。因此桥梁施工需采用新工艺以弥补传统施工方法的不足。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高钢拱桥转体施工装置及施工方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种中高钢拱桥转体施工装置，用于实现钢拱桥的分段式转体施工，所述钢拱桥包括拱脚和半拱段，所述拱脚固定于桥面梁上，拱脚上具有与半拱段匹配的分割面，所述施工装置包括铰支座、后拉机构、提升机构和支撑机构，所述铰支座固定于拱脚上，且在所述分割面以下，半拱段能够绕所述铰支座旋转，所述支撑机构安装于半拱段上，所述后拉机构和提升机构的一端均与支撑机构远离所述半拱段的一端连接，所述后拉机构的另一端固定于桥面梁上，所述提升机构的另一端与半拱段远离拱脚的一端连接。

进一步地，所述后拉机构和提升机构成角度设置于支撑机构两侧。

进一步地，所述后拉机构包括后拉索和设置于后拉索上的穿芯油缸一，所述后拉索的一端与支撑机构连接，另一端固定于桥面梁上。

进一步地，所述提升机构包括提升索一、提升索二、穿芯油缸二和穿芯油缸三，所述提升索一和提升索二成角度设置，所述提升索一和提升索二一端均与支撑机构连接，另一端与半拱段连接，所述穿芯油缸二安装于提升索一上，所述穿芯油缸三安装于提升索二上。

进一步地，所述支撑机构包括相连接的钢管桁架和桁架支撑，所述钢管桁架和桁架支撑成角度固定于半拱段上。

进一步地，该施工装置还包括用于支撑半拱段的胎架。

进一步地，对称设置两套所述施工装置。

本发明还提供一种利用如所述的施工装置实现的中高钢拱桥转体施工方法，包括以下步骤：

1)对钢拱桥进行分割，使钢拱桥包括两个拱脚和两个半拱段，施工前，两个半拱段处于卧位；

2)对称安装两套所述施工装置；

3)进行两个半拱段的转体，通过后拉机构使半拱段绕铰支座旋转，直至半拱段旋转到与拱脚在分割面处重合，通过提升机构调整半拱段的拱线型，直到拱线型满足设计要求，半拱段由卧位完成转体；

4)连接两个半拱段，安装缆索，完成钢拱桥施工全过程。

进一步地，所述步骤1)中，半拱段通过胎架支撑。

进一步地，所述步骤4)中，两个半拱段通过合拢段连接。

与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：

1)本发明的拱拼装采用卧拼法，卧拼时，拼装支架高度大大降低，不仅降低支架数量，同时焊接质量能够保证；

2)支撑机构采用钢管桁架，提高辅助结构刚度，增加整体稳定性；

3)后拉机构和提升机构采用刚柔构件相结合，受力合理，并且能够调整拱肋线型；

4)吊装过程采用小吨位吊机辅助吊装，对作业场地及桥面强度要求低

5)本发明可使拱桥施工工期大大降低，最终节约工程施工造价。

附图说明

图1为本发明所涉及一典型中高钢拱桥成桥状态立面图；

图2是本发明钢拱桥分段示意图；

图3为本发明钢拱桥转体施工初始状态；

图4为本发明钢拱桥转体施工到位状态；

图中，1、主钢拱，2、缆索，3、桥面梁，4、桥墩，5、分割面，6、拱脚，7、铰支座，8、半拱一，9、半拱二，10、合拢段，11、胎架，12、后拉索，13、提升索一，14、提升索二，15、钢管桁架，16、桁架支撑，17、穿芯油缸一，18、穿芯油缸二，19穿芯油缸三。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例提供一种中高钢拱桥转体施工装置，用于实现钢拱桥的分段式转体施工，拱拼装采用卧拼法，分段地使拱桥实现转体，进而完成拼装，施工完成的拱桥如图1所示。

如图2所示，本实施例中，钢拱桥在拱脚处截断，形成分割面5，主拱段1具体分割为两个拱脚6、两个半拱段和合拢段10，半拱段为半拱一8和半拱二9。

如图3和图4所示，施工装置包括铰支座7、后拉机构、提升机构和支撑机构，铰支座7固定于拱脚6上，且在分割面5以下，半拱段能够绕铰支座7旋转，支撑机构安装于半拱段上，后拉机构和提升机构的一端均与支撑机构远离半拱段的一端连接，后拉机构的另一端固定于桥面梁3上，提升机构的另一端与半拱段远离拱脚6的一端连接。后拉机构和提升机构成角度设置于支撑机构两侧。

后拉机构包括后拉索12和设置于后拉索12上的穿芯油缸一17，后拉索12的一端与支撑机构连接，另一端固定于桥面梁3上。提升机构包括提升索一13、提升索二14、穿芯油缸二18和穿芯油缸三19，提升索一13和提升索二14成角度设置，提升索一13和提升索二14一端均与支撑机构连接，另一端与半拱段连接，穿芯油缸二18安装于提升索一13上，穿芯油缸三19安装于提升索二14上。支撑机构包括相连接的钢管桁架15和桁架支撑16，钢管桁架15和桁架支撑16成角度固定于半拱段上。

该施工装置还包括用于支撑半拱段的胎架11。

施工时，对称设置两套施工装置。

利用上述中高钢拱桥转体施工装置实现的施工方法，包括以下步骤：

1)对主钢拱进行分段，分割成两个拱脚6、半拱一8、半拱二9和合拢段10，按设定位置将两个拱脚6安装于桥面梁3上，拱脚6处形成分割面5，半拱一8和半拱二9利用胎架11支撑。

2)转体施工装置对称设置两套，分别作用于半拱一8和半拱二9。以半拱一8的施工过程为例，在分割面5和拱脚6的下方焊接铰支座7，作为转体过程的支撑，在半拱一8上焊接钢管桁架、桁架支撑。

基于安装好的转体施工装置，张拉穿芯油缸一17，使半拱一8绕铰支座7旋转，直到半拱一8旋转到与拱脚6在分割面5处重合；半拱一8与拱脚6在分割面5重合后，调整穿芯油缸二18和穿芯油缸三19，直到拱线型满足设计要求。

对半拱二9采用上述相同方法。

3)安装合拢段10，撤掉胎架11，最后安装缆索2，完成钢拱桥施工全过程。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。