主拱单肋错位悬臂浇筑同步横向连接的主拱成拱工艺的制作方法

本发明涉及钢筋砼拱桥领域，特别是一种主拱单肋错位悬臂浇筑同步横向连接的主拱成拱工艺。

背景技术：

常规悬臂浇筑砼拱桥拱肋为单箱双室的箱型结构；拱桥采用按节段、横向整体悬臂浇筑的施工工艺，拱圈两侧对称施工，利用临时斜拉索扣住已浇筑好的拱圈节段，采用移动挂篮从拱脚开始逐段悬臂浇筑拱肋节段混凝土，直至拱顶合龙，从而形成拱圈。单箱双室截面拱肋节段的截面尺寸大、浇筑重量大、斜拉扣挂体系及挂篮受力大，影响悬臂浇筑砼拱桥跨度的进一步发展。

此外，由于主拱拱肋的截面尺寸大、自重大，对斜拉挂扣体系受力性能及挂篮的承载能力要求较高。施工时，每条拱肋需对应一套斜拉扣挂体系(拱肋相向的施工悬臂端各设有一幅斜拉扣挂体系)。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对现有技术单箱双室箱型拱肋截面尺寸大、节段浇筑重量大，对挂篮及斜拉扣挂体系受力性能要求较高的问题，提供一种主拱单肋错位悬臂浇筑的主拱成拱工艺，使主拱拱肋拱圈实现轻型化施工，适应大跨径拱桥施工。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种主拱单肋错位悬臂浇筑的主拱成拱工艺，在双幅拱桥的左、右幅分别设置两个单箱形拱肋，分别形成左、右幅桥的拱圈，施工时，包括以下步骤：

步骤一，悬臂浇筑双幅拱桥内侧的两个拱肋，直至内侧的两个拱肋合龙；

步骤二，悬臂浇筑双幅拱桥外侧的两个拱肋，直至外侧的两个拱肋合龙，从而分别形成左、右幅桥的拱圈。

在主拱成拱施工过程中，主拱拱圈包括两个单箱形拱肋，拱圈中的拱肋进行独立浇筑施工，减小了拱肋的横截面尺寸，节段浇筑重量小，适用于大跨径拱桥轻型化施工。当双箱单室形拱圈应用于双幅拱桥施工时，在结构轻型化的基础上，采用单肋错位悬臂浇筑，降低了斜拉扣挂体系受力，对挂篮的承载要求降低，使施工轻型化，并提高了施工安全性。此外，对于常规施工方式中每条拱肋对应一套斜拉扣挂体系，当用于本发明中的双幅拱桥结构时则需要4套斜拉扣挂体系；先行施工双幅拱桥内侧的两个拱肋，再施工外侧的两个拱肋，可充分利用原有斜拉扣挂体系进行施工，减小施工规模，降低施工费用。

作为本发明的优选方案，为进一步加强主拱结构的稳定性、优化大跨径拱桥性能，在步骤二之后，还包括步骤三：分别在双幅拱桥左右幅设置至少一个肋间横隔板，肋间横隔板在同一幅桥中连接相应的外侧拱肋和内侧拱肋。选择在各拱肋合龙之后设置肋间横隔板连接对应的内外侧拱肋，一方面是为了使拱圈结构整体化，能够进一步增大拱圈横向刚度、增强自身横向稳定性及抗风稳定性；另一方面是考虑了在实际施工过程中，拱肋会因内部应力变化而变形，因此，需要在拱肋合龙且变形稳定后设置肋间横隔板，能够避免肋间横隔板因变形作用而发生剪切破坏。本发明相比常规单箱双室形截面拱圈形式，同样大幅度地减小了截面尺寸，悬臂浇筑混凝土量也大大减少，兼顾了结构的轻型化和稳定性。

作为本发明的优选方案，肋间横隔板采用i型结构。薄壁肋间横隔板重量轻，施工方便，也能够进一步增大拱圈横向刚度、增强拱圈自身横向稳定性和抗风稳定性，以实现双箱单室拱肋的横向连接，受力性能好。

作为本发明的优选方案，在步骤一和/或步骤二中，根据受力需要，在双幅拱桥的相邻两个拱肋节段之间施加临时横向连接措施，且临时横向连接在两个拱肋合龙变形后施加，避免应力变形剪切破坏，提高拱桥结构的横向稳定性及整体性能。

作为本发明的优选方案，施加临时横向连接措施时，根据主拱跨径设置和结构稳定性的需要，在保证拱圈横向稳定性的前提下施工方便，可只在相邻两个拱肋的顶部设置型钢，直接通过型钢横向连接两个拱肋即可。

作为本发明的优选方案，施加临时横向连接措施，可在相邻两个拱肋的顶部和底部分别设置型钢，顶部和底部的型钢通过拉杆连接，实现双幅拱桥内侧拱肋的同步横向连接，保证主拱横向稳定性。

作为本发明的优选方案，施工过程中，双幅拱桥的左、右幅各使用一套斜拉扣挂体系。斜拉扣挂体系规模减半，大大减少了施工措施费用。

作为本发明的优选方案，待斜拉扣挂体系完成步骤一中左、右幅内侧拱肋节段合龙后，先移位斜拉扣挂体系至外侧拱肋位置，再施工步骤二，降低了施工规模，利于充分有效地利用施工场地。

作为本发明的优选方案，左、右幅桥各设置一组挂篮，挂篮用于固定在拱肋悬臂端，待两个内侧的拱肋合龙后，移位挂篮用于外侧拱肋悬臂端。挂篮使用组数减半，减少了施工措施费用。

作为本发明的优选方案，在浇筑各拱肋时，从拱肋两侧拱脚相向施工，直至合龙，利于缩短工期。

本发明另提供一种主拱单肋错位悬臂浇筑同步横向连接的主拱成拱工艺，对于单幅拱桥，相向设置两个单箱形拱肋，形成单幅拱桥的拱圈，施工时：先利用斜拉扣挂体系悬臂浇筑其中一个拱肋直至合龙，然后再重复利用斜拉扣挂体系悬臂浇筑另一个拱肋直至合龙；在各拱肋施工过程中，在相应拱肋的两侧连接抗风缆以保证施工过程中拱肋的横向稳定。

将双箱单室型拱圈结构应用于单幅桥，减小了拱肋截面尺寸及节段浇筑重量大，降低了对挂篮及斜拉扣挂体系受力性能要求，能够适用于单幅桥大跨径轻型化施工；在施工过程中，两个拱肋先后采用同一套斜拉扣挂体系，利于减小施工规模、节约施工费用。此外，由于单幅拱桥采用单肋错位悬臂施工艺，无法施加同双幅拱桥中的临时横向连接，故根据稳定计算需要，拟采用在拱肋上设置抗风缆的措施来保证单拱肋的稳定性。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明主拱拱圈构造采用两个单箱形拱肋结构，施工采用单肋错位悬臂浇筑，对于双幅拱桥先浇筑左右幅内侧拱肋、再浇筑外侧拱肋，对于单幅拱桥依次独立浇筑两个单箱形拱肋，减少了节段浇筑重量，在保证拱圈稳定性和承载能力的同时，使施工轻型化，有利于促进悬臂浇筑砼拱桥跨度的进一步发展。

2、本发明在双幅拱桥整个施工过程中左右幅各只需要一套斜拉扣挂体系，内侧拱肋合龙后再移动斜拉扣扣挂体系施工外侧拱肋，斜拉扣挂体系规模减半，同时挂篮使用组数也减半，可大大减少施工措施费用。

3、本发明在悬臂浇筑双箱拱圈过程中，在左右幅相邻两个拱肋之间采用临时横向连接措施，可保证单拱肋在施工过程中的横向稳定性和抗风稳定性。

4、本发明在双幅拱桥拱圈中两个单箱拱肋之间采用薄壁肋间横隔板进行永久横向连接，使拱圈结构整体化，既减轻了横隔板的重量，又方便了施工，能够增大拱圈横向刚度、增强拱圈自身横向稳定性和抗风稳定性。

附图说明

图1是主拱拱肋斜拉扣挂施工合龙成拱的立面示意图。

图2是带有肋间横隔板的双幅拱桥平面示意图。

图3是图2中a部截面图。

图4是图2中b部截面图。

图5是图4中肋间横隔板的i部截面图。

图6是步骤一中先施工内侧拱肋结构的状态示意图。

图7是在内侧拱肋间施加临时横向连接时的状态示意图。

图8是步骤二中后施工外侧拱肋结构的状态示意图。

图9是在同一幅桥中施加临时横向连接时的状态示意图。

图10是步骤三施加肋间横隔板的状态示意图。

图11是实施例2中对应图7中的c部截面图。

图12是实施例3中对应图7中的c部截面图。

图13是图12中ii-ii向剖面结构示意图。

图14是实施例4中对应图7中的c部截面图。

图15是图14中iii-iii向截面结构示意图。

图16是实施例4中一道临时横向连接的俯视结构示意图。

图17是实施例5中模拟单幅桥单肋施工立体图。

图18是图17中的俯视图。

图标：1-拱圈；11-拱肋；12-肋间横隔板；2-临时横向连接；21-拉杆；22-型钢；23-钢板；24-橡胶垫板；25-缀板；26-锚筋；3-斜拉扣挂体系；4-抗风缆。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

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。

实施例1

一种主拱单肋错位悬臂浇筑的主拱成拱工艺，如图1-图10所示，对于大跨悬臂浇筑拱桥，根据地形条件除拱脚节段采用搭架现浇外，其余拱圈节段采用悬臂浇筑、斜拉扣挂法施工，从两侧相向对称施工，如图1所示；对于双幅拱桥，如图2、3、4所示，在双幅拱桥的左、右幅分别设置两个单箱形拱肋11以形成拱圈1，即拱圈1采用双箱单室横截面形式，两个拱肋11通过肋间横隔板12横向连接；施工时，采用主拱单肋错位悬臂浇筑工艺，左、右幅各使用一套斜拉扣挂体系3和一组挂篮(两侧拱圈1悬臂端各设有一个)，主要包括以下施工步骤：

主要施工步骤为：

步骤一：先利用斜拉扣挂体系悬臂浇筑双幅拱桥内侧的两个拱肋11，直至内侧的两个拱肋11合龙，如图6；考虑到拱肋11在浇筑成型过程中存在内部应力变形情况，因此需要在内侧两个拱肋11合龙后，根据受力需要，在内侧的两个拱肋11之间施加临时横向连接2，避免临时横向连接2被两个拱肋11剪切破坏，同时利于加强在双幅拱桥施工过程的横向稳定性，如图7；

步骤二：然后移动施工内侧拱肋的斜拉扣挂体系及挂篮准备用于双幅拱桥外侧的两个拱肋11施工。悬臂浇筑双幅拱桥外侧的两个拱肋11，直至外侧的两个拱肋11合龙，从而分别形成左、右幅桥的拱圈1，如图8；相应地，也根据受力需要，在外侧的两个拱肋11合龙后，在同一幅桥相应内侧拱肋11和外侧拱肋11之间施加临时横向连接2，保证结构的横向稳定性，如图9；

步骤三：待主拱结构混凝土变形稳定后，在同一幅桥中，在相应内侧拱肋11和外侧拱肋11之间设置肋间横隔板12，如图10；

步骤四：可选择地解除临时横向连接2。

其中，如图2、4、5，肋间横隔板12采用i型薄壁结构，即中间壁厚30cm、上下缘加宽的横隔板。肋间横隔板12内部设置有横向连接劲性骨架，在已施工拱圈1节段内预埋型钢22骨架，肋间横隔板12的骨架与拱圈1节段中骨架横向连接，对肋间横隔板12立模浇筑混凝土，以实现双箱单室拱肋11间的横向连接。薄壁肋间横隔板12重量轻，施工方便，能够增大拱圈横向刚度、增强拱圈自身横向稳定性和抗风稳定性，受力性能好。进一步地，肋间横隔板12主要设在拱圈与立柱的连接位置处，且该处箱形拱圈内部结构可加设加劲肋，提高薄弱连接处的强度。

相比常规单箱双室形截面拱圈整体浇筑，本实施例在主拱成拱施工过程中，主拱拱圈包括两个单箱形拱肋，拱圈中的拱肋进行独立浇筑施工，减小了拱肋的横截面尺寸，节段浇筑重量小，适用于大跨径拱桥轻型化施工。进一步地，主拱结构还在相邻两个拱肋合龙后施加临时横向连接，确保双幅拱桥在施工过程中的稳定性和安全性；在同一幅桥中的对应内侧拱肋和外侧拱肋之间设置肋间横隔板，使拱圈结构整体化，将相应内侧拱肋和外侧拱肋永久连接，利于增大拱圈横向刚度、增强自身横向稳定性及抗风稳定性。当双箱单室形拱圈应用于双幅拱桥施工时，在结构轻型化的基础上，采用单肋错位悬臂浇筑，降低了斜拉扣挂体系受力，对挂篮的承载要求降低，进一步使施工轻型化。

实施例2

基于实施例1，在设置临时横向连接2措施时可采取多种方式，如图7、11，可在内侧拱肋11的顶部和底部分别设置型钢22，顶部和底部的型钢22通过拉杆21连接，以实现左右幅内侧拱肋11的同步横向连接，保证主拱横向稳定性。

实施例3

基于实施例1，如图7、12、13，根据主拱跨径设置和结构稳定性的需要，基于受力分析，在保证拱圈横向稳定性的前提下更方便施工，在设置临时横向连接2措施时，可只在内侧拱肋11的顶部设置两根工字形型钢22，型钢22横向连接内侧拱肋11。具体地，型钢22与拱肋11之间通过螺栓连接，两根型钢22之间通过钢板23连接，以进一步加固；其中，在型钢22上下侧可分别焊接钢板23，钢板23厚30mm。

实施例4

基于实施例1，如图7、图14-图16，根据主拱跨径设置和结构稳定性的需要，基于受力分析，在设置临时横向连接2措施时，在拱圈约3/8位置设置临时连接构造，桥两岸各设置一道。具体地，如图14、15，拱圈顶部设置型钢22，型钢构22造为含有两道工字钢的工字钢组，两道工字钢之间通过若干30mm厚缀板25组焊连接；工字钢组横向连接左、右幅桥内侧的两条拱肋11。如图15、16，临时横向连接2还采用预埋锚筋26，工字钢组焊件定位后，将锚筋26弯折后与工字钢顶板采用双面焊接，每道锚筋26的一端与工字钢上翼缘板焊接、另一端与拱圈横向钢筋连接；拱圈顶部对应锚筋26位置工字钢下翼缘板下设置50×30×3cm橡胶垫板24，以减小结构磨损。

实施例5

相比上述实施例1中双幅拱桥施工，本实施例基于单幅拱桥，另提供一种主拱单肋错位悬臂浇筑同步横向连接的主拱成拱工艺。对于单幅拱桥，相向设置两个单箱形拱肋11，形成单幅拱桥的拱圈1，施工时：先利用斜拉扣挂体系悬臂浇筑其中一个拱肋11直至合龙，然后再重复利用斜拉扣挂体系悬臂浇筑另一个拱肋11直至合龙；在各拱肋11施工过程中，在相应拱肋11的两侧连接抗风缆4以保证拱肋11的横向稳定性。

其中，在单肋施工过程中，在单肋结构3/8处对拉抗风缆，如图17、18。经建模受力分析，各抗风缆4需要施加约10t张拉力。

将双箱单室型拱圈结构应用于单幅桥，减小了拱肋截面尺寸及节段浇筑重量大，降低了对挂篮及斜拉扣挂体系受力性能要求，同样能够适用于单幅桥大跨径轻型化施工；在施工过程中，两个拱肋先后采用同一套斜拉扣挂体系，利于减小施工规模、节约施工费用。此外，由于单幅拱桥采用单肋错位悬臂施工艺，无法施加同双幅拱桥中的临时横向连接，故根据稳定计算需要，拟采用在拱肋上设置抗风缆的措施来保证单拱肋的稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。