专利名称：钢管拱桥拱座的安装方法
技术领域：
本发明涉及钢管拱桥拱座安装技术，特别涉及一种空间钢管拱主副拱肋拱座的精 确定位安装方法，属于桥梁工程建设领域。本发明的方法特别适用于非垂直于水平面的钢 管拱桥拱座的定位安装，也可适用于其它拱桥拱座的定位安装。
背景技术：
随着我国城市化建设脚步的逐渐加快，对位于城市的桥梁美观要求越来越高；拱 桥作为一种造型优美的桥梁，在城市桥梁中得到了广泛的运用；以主副拱组合而成空间蝶 型拱肋系杆拱桥以其新颖独特的外观和华美大气的造型，更是受到青睐。该种拱桥的主副 拱采用与地面呈不同夹角的向外倾斜二次抛物线，需空间定位，这给施工增加了很大的难 度；尤其是拱座作为连接主梁和拱的一个关键点，自身承受着巨大的轴力、剪力和弯矩，因 此其预埋段定位安装是钢管拱肋安装前的一项重要的工作，定位质量将直接影响后续钢管 拱整体安装线型，安装精度关系到全桥的安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简便实用的施工方法，能很好地解决空间拱座精确定 位的技术难题，保证后续钢管拱整体安装线型的准确，也保证全桥建成后的使用安全。本发明通过以下技术方案实现钢管拱桥拱座的安装方法，依次包括以下步骤(1)布控主桥控制网；(2)安装拱座预埋段；(3)安装拱座内钢筋及外包钢板；(4)观测拱座的水平位移和沉降；(5)绑扎钢筋及灌注混凝土。所述步骤(1)具体为①以主桥轴线位置为中心，分别在河提两侧上下游布设四个控制点与桥轴线上两 个控制点组成大地四边形；②上下游四个控制点均采用强制对中装置；③根据桥梁的特征将原坐标系转换成主桥专用独立坐标系，即以桥轴线里程增大 方向为X轴正方向，里程值即为坐标系中X坐标值，与X轴垂直向右为Y轴正方向。步骤( 所述拱座预埋段的安装采用临时支架与拱座段整体吊装，具体为①将拱座预埋段根据预先在临时支架上放样的点位先进行初定位后，开始整体吊 装，将支架支点位置与桥面上放样点位精确定位完成后，在拱座预埋段主拱拱背线和拱腹 线上分别立棱镜进行观测，根据点位实测里程计算该点位理论值并与实测值比较，采用辅 助手动葫芦及千斤顶逐渐趋近的方法进行精确调整定位，主拱线性调整完毕后测量副拱端 部数据进行校核，如偏差超过误差范围应进行调整，使主副拱端口数据均能满足设计及施 工规范要求；
②调整完毕将拱座预埋段与劲性定位支架和临时固定支架焊接牢固形成一整体; 固定后再次检查线形，出现偏差需重新调整，在后续施工中同样也应对预埋段的位移情况 严格监控。其中，拱桥拱座的底板在工厂分块制造，分块构件需设置加劲肋已增加其刚度；现 场预埋时务必精确定位，严格控制其顶面标高及平整度；采用定位钢骨架作平台，分块制件 在平台上固定、调整并焊接成整体；所述定位钢骨架是指在工厂制作时的临时固定支架。现场安装时的临时固定支架分两部分，一部分设在拱座外包钢板内作为支撑拱肋 底部，另一部分设在拱座外面，支撑拱肋外露部分，且不与外包钢板打架。所述步骤(3)具体为拱座预埋段安装结束后就开始安装拱座内钢筋，拱座表面 设外包钢板，直接作为拱座的模板；拱座外包钢板按设计要求分块制作，并在工厂内进行预 拼装，满足要求后，编号运往工地安装；在安装拱座钢筋时就要精确放样定位钢筋，用细线 连成空中线架，根据线架位置安装钢筋。所述外包钢板总体安装顺序为两侧平面侧板一正面曲面侧板一背面曲、平面侧 板一通过支撑系统调整位置形成稳定结构一再依次安装上部侧板；在顶面平面侧板上预留 进人孔，以便后续作业。所述步骤(4)具体为在拱座预埋段、拱座内钢筋及外包钢板预埋安装完成后，浇 注砼前，在东西两岸拱座的侧面各预埋两个圆钢，用来观测拱座的水平位移和沉降；首先 在圆钢顶部冲眼设置左右侧各一个棱镜，再置全站仪于控制点上，在拱座施工完成后测一 组数据作为初始数据，在吊装钢管拱及张拉系杆索过程中应密切观测拱座的水平位移和沉 降。所述步骤(5)中绑扎钢筋具体操作为①绑扎钢筋时由拱座底向顶面进行，人员由顶面进人孔进入，设置爬梯；直线条钢 筋由振捣孔进入拱座内，弯曲钢筋可在拱座外包钢板就位前预先置入；②如果钢筋与定位支架、剪力钉、拱肋等有碍时，适当挪动钢筋；挪动不了的，在此 处断开与定位支架或拱肋焊连；③在灌注混凝土前在侧面和背面的平面侧板上开设振捣孔，梅花形布置；在背面 平面侧板二、三上各开一个进灰孔，其中侧板三上的进灰孔设在拱座最高处，并采用钢管接 高，同时在拱座最高出用钢管作排气管；④所有开的孔及取出的钢板必须进行编号，以方便焊接封闭时一一对应。所述步骤(5)中灌注混凝土施工程序如下a、在进灰孔上方安装进灰斗，并支撑固定牢靠；b、在正面及侧面拱座钢板上适当位置安装辅助式振捣器；C、封闭拱座顶面进人孔；d、进行拱座砼浇筑正面及两侧砼采用辅助式振捣器振捣，背面通过设置的振捣 孔由振捣棒进行；拱肋内由人工进入振捣；振捣孔与进灰孔在使用完后在混凝土接近孔位 前进行焊接封闭；e、混凝土施工至拱座顶部时，进灰孔内保留一定高度的混凝土，开动顶侧面板上 顶部的辅助式振捣器，同时从进灰孔处采用人工插入式振动棒振捣，局部用木锤敲击引气， 查看排气管，气体是否完全排出，并在排气孔内流出浓浆后停止作业；
f、待混凝土强度满足设计要求后，割除进灰管、排气管，将孔内多余砼凿除并打磨 平整，封闭拱座外包钢板；g、将拱肋内混凝土面处理成与拱肋相垂直的平面；h、拆除拱座外包钢板支架，进行拱座外包钢板的外观处理。其中拱座内混凝土优选拱C50聚丙烯钢纤维混凝土，并采用吊斗配合施工。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果本发明采用临时支架与拱座段整体吊装，能很好地精确定出拱座预埋位置；安装 时采用辅助手动葫芦及千斤顶逐渐趋近的方法进行精确调整，保证拱座空间位置的准确 性。本发明对拱座外包钢板采用工厂分块制作，现场钢支架作平台，分块在平台上固 定、调整、焊接成整体的方法，操作简便，省时省工，并能更好地根据现场实际来调整拱座的 安装位置。本发明在两岸拱座的侧面各预埋两个棱镜，用来观测拱座的水平位移和沉降，以 保证拱座安装精度；还可以用于拱肋安装时进行观测，保证拱肋的安装精度。
图1是本发明中主桥控制网示意图。图2是本发明中定位钢支架的立面结构示意图。图3是本发明中定位钢支架前视结构示意图。图4是本发明中拱座定位钢筋的结构示意图。图中，1为定位钢筋，2为副拱，3为主拱，4为H588槽钢，5为Φ630螺旋管，6为 Φ 273螺旋管，7为桥轴线，8为主拱轴线，9为副拱轴线。
具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不 限于此。主桥控制网布控主要以主桥轴线7位置为中心，分别在河提两侧上下游布设四个 控制点与桥轴线7上两个控制点组成大地四边形，如图1所示，上下游四个控制点(桥轴线 7两侧，一侧为上游一侧为下游)均采用强制对中装置。为了方便现场施工测量，简化施工 测量数据，根据桥梁的特征可将原坐标系转换成主桥专用独立坐标系，即以桥轴线里程增 大方向为X轴正方向，里程值即为坐标系中X坐标值，与X轴垂直向右为Y轴正方向。如图2、图3所示，拱座预埋段的安装采用临时支架与拱座段整体吊装。图中，临时 支架为由槽钢4、螺旋管5、6等组成的支架；定位钢支架是现场安装时的临时固定支架。首 先将拱座预埋段(图4所示即为拱座预埋段)根据之前在临时支架上放样的点位先进行初 定位后，开始整体吊装，将支架支点位置与桥面上放样点位精确定位完成后，在拱座预埋段 主拱3拱背线和拱腹线上分别立棱镜进行观测，根据点位实测里程计算该点位理论值并与 实测值比较，采用辅助手动葫芦及千斤顶逐渐趋近的方法进行精确调整定位，即上下方向 用千斤顶，左右前后方向用手动葫芦来精确调整；按先上下方向，然后左右方向，最后前后 方向，循环往复，直至拱座线型达到设计要求为止。主拱3线性调整完毕后测量副拱2端部数据进行校核，如偏差过大应进行调整，使主副拱端口数据均能满足设计及施工规范要求。 调整完毕将拱座预埋段与劲性定位支架和临时支架焊接牢固，所述劲性定位支架是指里面 的永久钢筋支架。固定后再次检查线形，出现偏差需重新调整，在后续施工中同样也应对预 埋段的位移情况严格监控。拱座预埋段安装结束后就开始安装拱座内定位钢筋1，拱座表面设外包钢板，直接 作为拱座的模板，且保证了拱座外观质量。拱座外包钢板按设计要求分块制作，并在工厂内 进行预拼装，满足要求后，编号运往工地安装，因此，为了确保拱座外包钢板的工地安装精 度，保证拱座内钢筋与外包钢板不发生冲突，在安装拱座钢筋时就要精确放样定位钢筋1， 用细线连成空中线架，根据线架位置安装钢筋，如图4所示。在拱座预埋段、拱座内钢筋及外包钢板预埋安装完成后，浇注砼前，在东西两岸拱 座的侧面各预埋两个圆钢，用来观测拱座的水平位移和沉降。首先在圆钢顶部冲眼设置两 个棱镜(左右侧各一个)，再置全站仪于控制点上，在拱座施工完成后测一组数据作为初始 数据，在吊装钢管拱及张拉系杆索过程中应密切观测拱座的水平位移和沉降。绑扎钢筋时由拱座底向顶面进行，人员由顶面进人孔进入，设置爬梯。直线条钢筋 由振捣孔进入拱座内，弯曲钢筋可在拱座外包钢板就位前预先置入，如果钢筋与定位支架、 剪力钉、拱肋等有碍时，适当挪动钢筋，挪动不了的可在此处断开与定位支架、拱肋焊连。在灌注混凝土前应在侧面和背面的平面侧板上开设Φ IOOmm振捣孔，梅花形布 置，间距约lm。在背面平面侧板视情况分成若干块制作，在每块上各开一个Φ 500mm的进灰 孔，其中最上侧的一块的进灰孔设在拱座最高处，并采用Φ 500mm的钢管接高约lm，同时在 拱座最高出用Φ 50mm的钢管作排气管，高度约100mm，间距不大于500mm。所有开的孔及取 出的钢板必须进行编号，以方便焊接封闭时一一对应。混凝土施工程序依次如下①在进灰孔上方安装进灰斗，并支撑固定牢靠。②在正面及侧面拱座钢板上适当位置安装辅助式振捣器。③封闭拱座顶面进人孔。④进行拱座砼浇筑正面及两侧砼采用辅助式振捣器振捣，背面通过设置的振捣 孔由振捣棒进行；拱肋内由人工进入振捣。振捣孔与进灰孔在使用完后在混凝土接近孔位前进行焊接封闭。⑤混凝土施工至拱座顶部时，进灰孔内需保留一定高度的混凝土，开动顶侧面板 上顶部的辅助式振捣器，同时从进灰孔处采用人工插入式振动棒振捣，局部用木锤敲击引 气，查看Φ 50mm排气管，气体是否完全排出，并在排气孔内流出浓浆后停止作业。⑥待混凝土强度满足设计要求后，割除进灰管、排气管，将孔内多余砼凿除并打磨 平整，封闭拱座外包钢板。⑦将拱肋内混凝土面处理成与拱肋相垂直的平面。⑧拆除拱座外包钢板支架，进行拱座外包钢板的外观处理。拱座内混凝土采用拱C50聚丙烯钢纤维混凝土，并采用吊斗配合施工。如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用 来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要 求所要求保护的范围所涵盖。
权利要求
1.钢管拱桥拱座的安装方法，其特征在于，包括以下步骤(1)布控主桥控制网；(2)安装拱座预埋段；(3)安装拱座内钢筋及外包钢板；(4)观测拱座的水平位移和沉降；(5)绑扎钢筋及灌注混凝土。
2.根据权利要求1所述的安装方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为①以主桥轴线位置为中心，分别在河提两侧上下游布设四个控制点与桥轴线上两个控 制点组成大地四边形；②上下游四个控制点均采用强制对中装置；③根据桥梁的特征将原坐标系转换成主桥专用独立坐标系，即以桥轴线里程增大方向 为X轴正方向，里程值即为坐标系中X坐标值，与X轴垂直向右为Y轴正方向。
3.根据权利要求1所述的安装方法，其特征在于，步骤(2)所述拱座预埋段的安装采用 临时支架与拱座段整体吊装，具体为(1)、将拱座预埋段根据预先在临时支架上放样的点位先进行初定位后，开始整体吊 装，将支架支点位置与桥面上放样点位精确定位完成后，在拱座预埋段主拱拱背线和拱腹 线上分别立棱镜进行观测，根据点位实测里程计算该点位理论值并与实测值比较，采用辅 助手动葫芦及千斤顶逐渐趋近的方法进行精确调整定位，主拱线性调整完毕后测量副拱端 部数据进行校核，如偏差超过误差范围应进行调整，使主副拱端口数据均能满足设计及施 工规范要求；(2)、调整完毕将拱座预埋段与劲性定位支架和临时固定支架焊接牢固形成一整体；固 定后再次检查线形，出现偏差需重新调整，在后续施工中同样也应对预埋段的位移情况严 格监控。
4.根据权利要求3所述的安装方法，其特征在于，拱桥拱座的底板在工厂分块制造，分 块构件需设置加劲肋已增加其刚度；现场预埋时务必精确定位，严格控制其顶面标高及平 整度；采用定位钢骨架作平台，分块制件在平台上固定、调整并焊接成整体；所述定位钢骨 架是指在工厂制作时的临时固定支架。
5.根据权利要求4所述的安装方法，其特征在于，现场安装时的临时固定支架分两部 分，一部分设在拱座外包钢板内作为支撑拱肋底部，另一部分设在拱座外面，支撑拱肋外露 部分，且不与外包钢板打架。
6.根据权利要求1所述的安装方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为拱座预埋段安 装结束后就开始安装拱座内钢筋，拱座表面设外包钢板，直接作为拱座的模板；拱座外包钢 板按设计要求分块制作，并在工厂内进行预拼装，满足要求后，编号运往工地安装；在安装 拱座钢筋时就要精确放样定位钢筋，用细线连成空中线架，根据线架位置安装钢筋。
7.根据权利要求6所述的安装方法，其特征在于，所述外包钢板总体安装顺序为两侧 平面侧板一正面曲面侧板一背面曲、平面侧板一通过支撑系统调整位置形成稳定结构一再 依次安装上部侧板；在顶面平面侧板上预留进人孔，以便后续作业。
8.根据权利要求1所述的安装方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为在拱座预埋段、拱座内钢筋及外包钢板预埋安装完成后，浇注砼前，在东西两岸拱座的侧面各预埋两个圆钢，用来观测拱座的水平位移和沉降；首先在圆钢顶部冲眼设置左右侧 各一个棱镜，再置全站仪于控制点上，在拱座施工完成后测一组数据作为初始数据，在吊装 钢管拱及张拉系杆索过程中应密切观测拱座的水平位移和沉降。
9.根据权利要求1所述的安装方法，其特征在于，所述步骤(5)中绑扎钢筋具体操作为①绑扎钢筋时由拱座底向顶面进行，人员由顶面进人孔进入，设置爬梯；直线条钢筋由 振捣孔进入拱座内，弯曲钢筋可在拱座外包钢板就位前预先置入；②如果钢筋与定位支架、剪力钉、拱肋等有碍时，适当挪动钢筋；挪动不了的，在此处断 开与定位支架或拱肋焊连；③在灌注混凝土前在侧面和背面的平面侧板上开设振捣孔，梅花形布置；在背面平面 侧板二、三上各开一个进灰孔，其中侧板三上的进灰孔设在拱座最高处，并采用钢管接高， 同时在拱座最高出用钢管作排气管；④所有开的孔及取出的钢板必须进行编号，以方便焊接封闭时一一对应。
10.根据权利要求9所述的安装方法，其特征在于，所述步骤(5)中灌注混凝土施工程 序如下a、在进灰孔上方安装进灰斗，并支撑固定牢靠；b、在正面及侧面拱座钢板上适当位置安装辅助式振捣器；C、封闭拱座顶面进人孔；d、进行拱座砼浇筑正面及两侧砼采用辅助式振捣器振捣，背面通过设置的振捣孔由 振捣棒进行；拱肋内由人工进入振捣；振捣孔与进灰孔在使用完后在混凝土接近孔位前进 行焊接封闭；e、混凝土施工至拱座顶部时，进灰孔内保留一定高度的混凝土，开动顶侧面板上顶部 的辅助式振捣器，同时从进灰孔处采用人工插入式振动棒振捣，局部用木锤敲击引气，查看 排气管，气体是否完全排出，并在排气孔内流出浓浆后停止作业；f、待混凝土强度满足设计要求后，割除进灰管、排气管，将孔内多余砼凿除并打磨平 整，封闭拱座外包钢板；g、将拱肋内混凝土面处理成与拱肋相垂直的平面；h、拆除拱座外包钢板支架，进行拱座外包钢板的外观处理。
全文摘要
本发明提供一种空间钢管拱桥拱座的安装方法，它包括以下步骤(1)布控主桥控制网；(2)安装拱座预埋段；(3)安装拱座内钢筋及外包钢板；(4)观测拱座的水平位移和沉降，若发生水平位移或沉降，即进行调整；(5)绑扎钢筋及灌注混凝土。本发明采用临时支架与拱座段整体吊装，能很好地精确定出拱座预埋位置；安装时采用辅助手动葫芦及千斤顶逐渐趋近的方法进行精确调整，保证拱座空间位置的准确性。
文档编号E01D21/00GK102080355SQ201010582418
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者伍文雄, 孙迎春, 廖云沼, 李卫宏, 林世发 申请人:中铁大桥局集团第三工程有限公司