现浇拱桥杆件式支架钢制弧形分配梁构造及施工方法
【技术领域】
[0001]本发明所涉及桥梁改造技术领域，具体涉及一种用杆件式满堂支架做现浇拱桥主拱施工支架时设置于支架顶部的钢制弧形分配梁构造及其施工方法。尤其适用于大宽度实腹式板拱或箱式板拱的现浇施工。
【背景技术】
[0002]拱桥在我国有着悠久的历史，其典范赵州桥虽然饱经大自然的长期侵蚀，但至今仍持续闪耀中华民族科技智慧的光芒。拱桥具有可充分利用石材或混混凝土材料较高的抗压强度，实现较大的跨越能力，以及桥型美观耐用、造价相对低廉等优点。在新中国成立以后，特别是在改革开放以后，国家经济和交通基础设施高速发展，大量的拱桥在公路、铁路和市政工程中被采用并建成，再度迸发出了旺盛的生命力。许多大跨径、特大跨径拱桥以其极高的设计与施工技术含量和新颖的施工方法享誉世界。
[0003]但另一方面，仍有占比较大的拱桥，其施工方法是采用落地式杆件式满堂支架现浇。这种现浇方法在支架顶部设置密度较大的纵横向分配梁来安置主拱底模并向下传递主拱施工荷载。直至近年，采用本类支架方法的现浇拱桥，在拱腹下、支架顶部的纵向分配梁仍基本是采用优质木材制作的弓形木。即通常用人工方法将一定长度和截面尺寸的方木的背面(顶面)修整成与主拱拱腹相匹配的弧形，有的还要结合其它直方木制作成适当的弓形木桁架结构，再采用适当的方法使弓形木(或弓形木桁架结构)与其下支架主体相连。弓形木和弓形木桁架结构制作和连接处理工作较为繁琐，技术落后。
[0004]木材是一种非均质和非各向同性材料。不同的树种、不同的树龄，树杆不同位置以及木材的新老程度、干湿程度、腐化程度、纹理走向等均对木材强度有着很大的影响。对木结构做受力计算式时，设计人员通常只能凭经验值对木材强度取值进行计算。这种做法是不够科学严谨的，容易导致木材规格的确定发生偏差，实际强度不足，发生结构破坏事故。另外，弓形木(或弓形木桁架结构)之间、弓形木(或弓形木桁架结构)与其下支架主体之间的接头处理不当，接头强度不足时也容易发生接头破坏事故。
[0005]在环保方面，采用弓形木(或弓形木桁架结构)作纵向分配结构时，一座现浇桥梁就要耗费大量的木材，非常不利于环境保护。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能够完全达到拱桥设计中对拱形的要求;整体连接强度和稳定性高；制作、安装和拆除均快速便捷;提高工作效率;荷载向支架传递合理可靠的现浇拱桥杆件式支架钢制弧形分配梁构造及施工方法。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
一种现浇拱桥杆件式支架钢制弧形分配梁构造，其特征在于:所述的构造代替现浇拱桥中的木质拱形梁结构，支撑整个拱桥施工;该构造由若干节弧形分配梁连接构成，弧形分配梁下方设有楔形座，置于杆件式满堂支架顶部的可调顶托上;弧形分配梁上方设有防滑挡块，防止上部的横向分配梁滑动。
[0008]所述的构造采用钢或合金材料制成。
[0009]所述的弧形分配梁采用工字钢、H型钢、槽钢或矩形钢管板中任一种弯制成型。
[0010]所述的弧形分配梁的两端均安装有法兰，通过法兰将各节弧形分配梁相互对接，再利用连接件拧紧固定。
[0011]所述的弧形分配梁弯制成型采用的方法为:冷弯机弯制成型方法、以折线形成近似弧形弯制成型方法或热弯弯制成型方法中任一种。
[0012]所述的楔形座为支撑受力点，确保弧形分配梁处于平衡状态。
[0013]所述的防滑挡块采用工字钢、H型钢、槽钢、角钢或矩形钢管中任一种制作。
[0014]在拱桥顶部设有卸架段弧形分配梁，所述的卸架段弧形分配梁两端设有外下斜相互对称的法兰。
[0015]所述的施工方法包括以下步骤:
(1)在用混凝土平整硬化的场地上已放出弧形分配梁构造1:1设计大样，包括楔形座和防滑挡块的精确位置和形状尺寸，再放出拱桥杆件式支架架各排立杆粧号线；
(2)量取各节弧形分配梁大样的弧形数据，输入数控型钢冷弯机，将型钢弯曲至与预定弧形相吻合;弯制后的各节弧形分配梁回至大样检查吻合情况，如不吻合，应再回冷弯机调整，直至吻合;弧形分配梁由拱脚至拱顶逐段弯制，并按序编号；
(3)在大样上量取各楔形座形状参数，制作各楔形座，并按序编号；
(4)各楔形座与各节弧形分配梁一起附合到大样上进行定位，以保证弧形分配梁和各楔形座的纵向位置或粧号、距离或纵向步距正确，并使两者纵轴线对准;楔形座与弧形分配梁的固定方式为焊接固定，焊接方式为外侧贴角焊；
(5)防滑挡块先在地上制作好;各节弧形分配梁在平地相互连接形成拱弧梁，整个拱弧梁符合要求后，再根据一定的间距在弧形分配梁上标记出防滑挡块对应位置，对准标记的位置安装防滑挡块并焊接固定；
(6)每节弧形分配梁两端各设一块法兰，在法兰上标记接头线，使得其与弧形分配梁对接精确符合，并确保法兰板面处于法平面内，在对接处采用全焊缝焊接，能够保证连接牢固，提高整体连接强度;每块法兰上设有螺栓连接孔，便于安装时使用螺栓进行固定连接；螺栓连接孔与弧形分配梁之间预留有合适的间距，以方便螺栓能用扳手或电动拧螺母机拧紧；
(7 )根据拱桥宽度均匀并排布设数个整列纵向弧形分配梁，构成支撑整个拱桥的构造；并同时进行吊装，对各拱形的对应各节段的弧形分配梁采用塔吊、汽车吊或履带吊进行吊装，均按拱脚至拱顶逐节段吊装，使弧形分配梁下端面的各楔形座正确坐落在各对应的可调顶托上；按设计高程观测并设作业人员微调顶托使顶面高程符合;并在保证弧形分配梁高程正确的同时，观察和调整所有可调顶托接触对应的楔形座;并及时上齐和上紧接头法兰上的螺栓，再对各楔形座对应的可调顶托进行适量调节，保证当弧形分配梁采用工字钢、H型钢弯制成型，各节段弧形分配梁的腹板中心与顶托杆的中心对中，当弧形分配梁采用槽钢或矩形钢管弯制成型，各节段弧形分配梁的弯弧面板中心与可调顶托杆的中心对中；同一拱形上各节段弧形分配梁处于同一纵立面；
(8)在拱桥顶部设有卸架段弧形分配梁，卸架段弧形分配梁两端设有外下斜相互对称的法兰，与其对接的弧形分配梁对接端上的法兰安装方向均与之相应；卸架段弧形分配梁一端先与其对接的弧形分配梁进行连接，并上齐和上紧法兰上的螺栓，吊装完成后，在吊装与另外一端对应的弧形分配梁并上齐和上紧法兰上的螺栓；
(9)对并排布置数个整列纵向弧形分配梁采用槽钢、圆钢管或矩形钢管横向通长整体固定连接，并按一定间距设置通长槽钢、圆钢管或矩形钢管；在横向通长、圆钢管或矩形钢管与拱形上的弧形分配梁焊接方式采用角焊缝施焊方式进行焊接固定，在焊接时，横向通长槽钢、圆钢管或矩形钢管与弧形分配梁上端面连接处设小长度焊缝固定，不设通长焊缝，以方便槽钢、圆钢管或矩形钢管在卸架时割除焊缝，并减少对槽钢或角钢和弧形分配梁的损伤，以利型材再利用;通过横向通长槽钢、圆钢管或矩形钢管将各拱形上的弧形分配梁连接成整体，能使得整体稳定性良好，并能防止弧形分配梁移位、侧翻；
(10)待一个工地施工完成后，将构件按次序拆卸，分类运至下一个使用工地，再作适当技术处理后可再度使用；不再使用时还可把制作弧形分配梁的型材回弯至原状作为其它用途。
[0016]本发明利用合格生产厂家出厂的标准制型钢作材料，以型钢冷弯机(包括较为先进的数控型)作制工具，以接近弧线的折线的方法或热弯弯制的方法，将型钢制作成与主拱弧形相匹配的、符合要求的弧形形状。并在弯制好后的型钢的下方、与杆件式支架各立杆顶部相对应的位置设置楔形座(与型钢焊接)，使荷载沿立杆轴向传递至立杆，防止立杆受偏压侧弯破坏。在型钢顶面设置钢制止滑挡块(与型钢焊接)防止其上横向分配梁沿拱坡下滑。同时，由于整拱拱弧较长，钢制弧形分配梁需由若干节型钢弯制后拼接形成整个拱弧，在非拱顶部位弧形分配梁各节之间可以采用法向法兰结构(法兰结构与型钢端部焊接)通过螺栓螺母连接，也可采用纵向分配梁之间以对接焊接方式或采用钢板包夹的方式进行连接。型钢纵向弧形配梁在拱顶处则设专门的卸架段，两端设对称的下外斜方向的法兰结构与非卸架段弧形分配梁连接，以方便主拱施工后分配梁本身、支架和模板的拆卸。钢制分配梁在地面上依事先放样好的主拱大样制作编号，再吊运至桥位支架上对号安装和调整，以保证各立杆位置处分配梁高程正确、楔形座与支架立杆连接良好，接触紧密。
[0017]本发明与现有技术相比突出的实质性特点和显著的进步:
1、本发明采用标准制型钢制作，强度稳度可靠;分配梁节段间连接牢固可靠;采用数控机械制作时，制作快速准确;安装与拆除方便快捷;荷载向支架传递合理可靠;对其上的横向分配梁有良好可靠的止滑功能;在分配梁构造使用完成后，可将底部楔形座、顶部防滑挡块和两端法兰构造去除，用型钢弯曲机将弧形钢回弯至直线，可使型钢在其它结构中使用，可以很好地降低施工成本;并且能节省大量优质木材，有良好的环保效益。
[0018]2、本发明利用合格生产厂家出厂的标准制型钢作材料，以型钢