一种下承式钢管混凝土系杆拱桥拱脚钢管定位结构及其施工方法与流程

本发明设计一种下承式钢管混凝土系杆拱桥拱脚钢管定位的拱脚起拱劲性骨架及其施工方法，它既参与结构的受力，又提供拱轴线定位功能，同时确保拱脚混凝土浇注密实，属于土木工程桥梁工程技术领域。

背景技术：

下承式钢管混凝土系杆拱桥由于结构性能优越，跨越能力大，具有更高的抗压强度和抗变形能力，能适应不同的地质和地形，外形优美，近年来在我国受到广泛应用。但是目前该类系杆拱桥存在拱脚处预埋钢管拱轴线定位不准确，拱脚区钢筋密集，混凝土浇注困难，易引起不密实等问题。

采用临时支架法在拱脚处确定拱轴线方向，但存在一旦方向确定，却不能微调的弊端，支架拆卸后可能会对拱轴线方向产生较大偏差，影响整个结构的受力，容易造成混凝土开裂；同时，采用临时支架，由于拱脚处本身就已经配置较密集的钢筋，临时支座的采用更加增加了此处钢筋的密集程度，影响着该区域的混凝土振密捣实，以致混凝土强度达不到设计要求，而且给施工带来极大不便。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种自带钢管定位调节装置的拱脚起拱劲性骨架，代替拱脚区的复杂配筋，对拱脚处钢管的仰角进行定位和固定。

采用此种方法具有增加拱脚的整体性，提高承载力，帮助钢管拱肋准确定位，节省材料，便于施工的优点。

为了实现上述技术目的，本发明采取以下具体技术方案：

一种下承式钢管混凝土系杆拱桥拱脚钢管定位结构，包括拱脚起拱劲性骨架，所述拱脚起拱劲性骨架的最外侧及接近钢管预埋长度位置处，分别设置安装定位钢管用的横向骨架，并在横向骨架上安装定位钢管用的调节螺栓。

所述拱脚起拱劲性骨架包括弦杆、骨架箍筋、骨架斜杆、骨架竖杆以及节点板，其中，所述弦杆、骨架箍筋、骨架斜杆、骨架竖杆通过节点板组成拱脚起拱劲性骨架，在系杆端部布置支承加劲钢板，在端部支承加劲钢板上分别预留弦杆和预应力筋穿过的孔洞。

所述弦杆为带肋钢筋。

所述骨架斜杆、骨架竖杆均为等边角钢。

在钢管的侧边焊接支架限位装置。

所述支架限位装置包括焊接固定于钢管一侧侧部的三角形托架、以及设置于所述三角形托架底部的侧向调节螺栓。

一种下承式钢管混凝土系杆拱桥拱脚钢管定位施工方法，采用弦杆、骨架箍筋、骨架斜杆、骨架竖杆、以及各节点板连接成拱脚起拱劲性骨架,共同承担拱脚处的受力，并在拱脚起拱劲性骨架上安装调节螺栓，对拱脚处钢管的仰角进行定位和固定，具体包括以下几个步骤：

s1、根据拱脚节点的大样，设计拱脚起拱劲性骨架，对弦杆、骨架箍筋、骨架斜杆、骨架竖杆、以及各节点板进行放样，并下料；

s2、将弦杆、骨架箍筋、骨架斜杆、骨架竖杆通过节点板组成拱脚起拱劲性骨架，并将端部支承加劲钢板布置在系杆端部，在端部支承加劲钢板上分别预留弦杆和预应力筋穿过的孔洞；

s3、依次连接弦杆、骨架箍筋、骨架斜杆、骨架竖杆组成的拱脚起拱劲性骨架，使拱脚起拱劲性骨架形成整体；

s4：在拱脚起拱劲性骨架的最外侧及接近钢管预埋长度位置，分别设置安装定位钢管用的横向骨架，并在横向骨架上安装定位钢管用的调节螺栓；

s5：搭设施工临时支架，铺设底模，将预拼好的拱脚起拱劲性骨架整体吊装到位，安装保护层垫块，然后布置系杆预应力筋，安装拱脚预埋钢管拱肋，让其伸进拱脚内一段距离，并调整调节螺栓，拧紧并固定；

s6：布置系杆预应力筋管道，并用“#”字形钢筋与周围骨架固定；

s7：安装侧模并用对拉螺栓固定，浇筑混凝土，两天后拆模，养护至达到设计强度。

步骤s7中分区域浇注混凝土，振捣时避免预应力孔道位置。

本发明的有益效果是：

第一、起拱劲性骨架代替拱脚段的复杂配筋，增大了承载力，节省钢材。

第二、避免繁杂的普通钢筋绑扎工作，便于预应力筋管道布置和混凝土振捣密实。

第三、避免拱脚段预埋钢管拱肋时，还需另设支架来支撑钢管拱肋预埋段。

第四、采用螺栓调节能精确控制拱脚预埋钢管的角度。

附图说明

图1为拱脚起拱劲性骨架的结构示意图；

图2为端部支承加劲钢板的结构示意图；

图3为骨架箍筋的结构示意图；

图4为图1中1-6处节点板结构示意图；

图5为图1中1-7处节点板结构示意图；

图6为图1中1-8处节点板结构示意图；

图7为图1中1-9处节点板结构示意图；

图8为钢管与拱脚起拱劲性骨架的连接面示意图；

其中，（8-1，8-2）-调节螺栓；

图9为钢管侧面焊接支架限位装置示意图；

其中，1-1-上、下弦杆，1-2-系杆预应力筋，1-3-钢管，1-4-骨架箍筋，（1-5，5-3，6-3，7-3，6-5，7-5，5-6，6-6）-骨架斜杆，（1-6、1-7、1-8、1-9）-不同节点板位置；2-1-供预应力筋穿过的孔洞，2-2-供弦杆穿过的孔洞；（4-1、5-1、6-1、7-1）-节点板，（4-2、5-2、6-2、7-2）-弦杆，（4-4、5-4、6-4、7-4）-骨架竖杆，7-5-拱肋骨架最外侧角钢，（5-5、6-5）-与拱肋骨架最外侧角钢平行的拱圈内侧骨架；9-1-侧向调节螺栓，9-2-三角形托架。

具体实施方式

本发明提出一种下承式钢管混凝土系杆拱桥拱脚钢管定位结构及其施工方法，用拱脚起拱劲性骨架代替拱脚复杂配筋，采用调节螺栓对钢管仰角方向进行微调从而对钢管仰角方向进行精确定位，结构包括拱脚起拱劲性骨架，所述拱脚起拱劲性骨架的最外侧及接近钢管预埋长度位置处，分别设置安装定位钢管用的横向骨架，并在横向骨架上安装定位钢管用的调节螺栓。

所述拱脚起拱劲性骨架包括弦杆、骨架箍筋、骨架斜杆、骨架竖杆以及节点板，其中，所述弦杆、骨架箍筋、骨架斜杆、骨架竖杆通过节点板组成拱脚起拱劲性骨架，在系杆端部布置支承加劲钢板，在端部支承加劲钢板上分别预留弦杆和预应力筋穿过的孔洞。

本发明一种下承式钢管混凝土系杆拱桥拱脚钢管定位结构的施工方法如下：

步骤1：根据拱脚节点的大样，设计拱脚起拱劲性骨架，对弦杆1-1、骨架箍筋1-4、骨架斜杆1-5，以及各类节点板进行放样，并下料，参见图1。

本实施例中，选取直径为16mm的带肋钢筋作为骨架上、下弦杆，厚度为2cm的整体加劲钢板作为骨架端部受力承载板，预留预应力孔道；拱脚起拱劲性骨架的腹板（竖向和斜向）分别采用100×100×5mm的等边槽钢，在弦杆穿过的地方预留孔洞。

步骤2：将下料好的型钢通过节点板组装成拱脚起拱劲性骨架，拱脚起拱劲性骨架的端部支承加劲钢板作为系梁端模，端部支承加劲钢板的形状见图2，在端部支承加劲钢板上分别预留供预应力筋穿过的孔洞2-1和供弦杆穿过的孔洞2-2。然后沿系梁方向，在系梁上弦杆下拱脚起拱外侧角钢交点处布置骨架箍筋，以后每隔2m布置骨架箍筋，用60×60×5mm的等边角钢作为骨架斜筋。

步骤3：拼装拱脚起拱劲性骨架，依次连接弦杆1-1、骨架箍筋1-4、骨架斜杆1-5，使拱脚起拱劲性骨架形成整体。具体是：事先计算好起拱线的角度，在系梁骨架靠近钢板的节点板上，沿起拱线角度连接角钢作为拱肋骨架最外侧角钢，沿与拱肋骨架最外侧角钢平行的方向依次连接角钢骨架，与最外侧角钢垂直的方向连接箍筋角钢作为横向骨架，骨架斜杆仍然选取角钢，横向骨架分别在拱脚与钢管交界面和钢管的末端分别设置一道骨架箍筋。

步骤4：在拱脚起拱劲性骨架的最外侧及接近钢管预埋长度位置，分别设置安装定位钢管用的横向骨架，并在横向骨架上安装定位钢管用的调节螺栓。调节螺栓包括在拱脚拱肋与钢管交界处及钢管末端的劲性骨架箍筋上安装上下、左右、前后方向的调整螺栓，并初拧螺栓。

步骤5：搭设施工临时支架，铺设底模，将预拼好的拱脚起拱劲性骨架整体吊装到位，安装保护层垫块，然后布置系杆预应力筋1-2，安装拱脚预埋钢管拱肋，让其伸进拱脚2.5m，并调整所述调节螺栓，拧紧并固定。

步骤6：布置系杆预应力筋管道，并用“#”字形与周围骨架固定。

步骤7：安装侧模并用对拉螺栓固定，浇筑混凝土，两天后拆模，养护至达到设计强度。

作为本发明进一步优选技术方案，为了防止钢管下滑，在钢管的侧边焊接支架限位装置。所述支架限位装置包括焊接固定于钢管一侧侧部的三角形托架9-2、以及设置于所述三角形托架9-2底部的侧向调节螺栓9-1。