钢箱系杆拱桥钢结构施工体系及施工方法与流程

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及钢箱系杆拱桥钢结构施工体系及施工方法。

背景技术：

钢箱系杆拱桥因其较大的跨越能力、实用耐久、外型美观、施工对交通干扰小等优点，并且相较于石拱桥与混凝土拱桥，钢箱系杆拱桥的自重是最轻的，并且由于钢拱肋质量较轻，给节段拼装施工方法提供了便利，开始逐渐成为我国城市桥梁以及风景区常采用的一种桥型之一。

然而钢箱系杆拱桥的构造比较复杂，所以影响结构的稳定性以及动力性能的因素有很多，虽然我国钢拱桥的发展已经突飞猛进，较好的设计、优美的造型在我国不断涌现，还进行了拱轴线优化、拱桥荷载横向分布、各种形式拱桥的设计计算理论的创立与完善等研究，但是钢箱系杆拱桥在设计上和施工上都还存在诸多问题，例如构件起吊状态下临时固定的问题、下部钢管立柱安装效率问题以及施工空中作业安全防护问题等等。

针对这类问题，目前亟需发明一种安全性好、施工效率高，同时经济技术效益更好的钢箱系杆拱桥钢结构施工方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供钢箱系杆拱桥钢结构施工体系及施工方法，旨在解决现阶段钢箱系杆拱桥钢结构施工安全性不高、施工效率低的技术问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

钢箱系杆拱桥钢结构施工体系，包括运输隔离防护支架、吊装临时支架系统、钢梁构件临时固定装置和钢梁构件拼接位置调整装置；

钢梁构件设在所述运输隔离防护支架上；

所述吊装临时支架系统包括钢管柱、单元式滑动连接件和整体式型钢架；所述钢管柱的底部与条形钢筋混凝土基础上的连接套筒定位安装；所述单元式滑动连接件定位设在钢管柱之间；所述钢管柱顶部定位设置有搁置板；所述整体式型钢架定位安装在所述搁置板上；

所述钢梁构件临时固定装置包括马板和临时夹具；所述马板设在两相邻构件端部的合拢位置；所述临时夹具包括夹板一和夹板二；所述夹板一和夹板二之间通过连杆连接；所述夹板一和夹板二分别与相邻的构件定位夹紧，用于实现相邻构件之间的定位设置；

所述钢梁构件拼接位置调整装置包括千斤顶和l型钢板；所述千斤顶和l型钢板分别设在相邻的构件上；所述l型钢板定位设在一侧构件上；所述千斤顶与所述l型钢板抵接限位，从而实现相邻构件的定位调节。

作为本发明的进一步改进，所述运输隔离防护支架包括可调式限位杆、可装拆横梁和附属杆件；所述附属杆件包括底杆、竖杆、斜撑和竖向滑杆；所述底杆沿车长方向对称设置在运输车辆装卸板两侧；底杆端部设置有竖杆；两侧竖杆之间设置有斜撑；底杆杆体上等间距设置竖向滑杆。

作为本发明的进一步改进，两侧所述竖向滑杆之间设置可装拆横梁；可装拆横梁上设置有滑槽；滑槽内安装可调式限位杆；可装拆横梁顶面及可调式限位杆侧面均设有橡胶面层。

作为本发明的进一步改进，所述吊装临时支架系统周围设置有易装拆的安全防护架；顶部设置可调式临时支座；所述临时支座上吊放钢梁构件。

作为本发明的进一步改进，所述安全防护架通过牛腿抱箍安装在钢管柱上；安全防护架相邻立杆之间设置有竖向安全防护网；相邻横杆之间设置有水平安全防护网。

作为本发明的进一步改进，所述可调式临时支座设置在整体式型钢架顶面；所述可调式临时支座包括内置式千斤顶、横向分隔板和支撑体；所述支撑体上竖向等间距排布贯穿孔，贯穿孔内可设置限位插销。

作为本发明的进一步改进，所述条形钢筋混凝土基础上设置有连接套筒；连接套筒通过其底板与条形钢筋混凝土基础内预埋的竖向螺杆锚固连接；连接套筒的底板上还设置有竖向的钢管柱连接锚杆。

作为本发明的进一步改进，所述单元式滑动连接件包括外环板、内环板和连板；所述外环板与内环板围合相邻钢管柱并锚固；内环板之间通过连板形成整体；上下单元式滑动连接件之间通过斜板锚固成整体。

作为本发明的进一步改进，所述夹板一和夹板二均包括调节旋杆、可移动上面板、固定式下面板和u型槽板；所述调节旋杆穿过u型槽板顶面的螺纹孔嵌入可移动上面板的旋杆预留孔内，u型槽板背面设有连接轴，连接轴内设有带贯穿孔的铰球，同组临时夹具间通过铰球间的连杆连接成整体。

钢箱系杆拱桥钢结构的施工方法，包括以下步骤：

s1、施工准备：钢梁构件的预制采取工厂加工的方式，包括钢拱肋构件和桥面系构件；桥面系构件包括端横梁、中横梁、边系梁、中系梁和纵横交错的小纵梁；现场提前规划构件堆放区域及吊装路线；

s2、钢梁构件运输进场：钢梁构件通过运输板车运抵施工现场，为防止钢梁构件倾倒或颠簸磕损，运输板车上提前安装隔离防护支架，钢梁构件在预制厂依次吊装至隔离防护支架内，并通过人工调节可调式限位杆将单个钢梁构件限位在相邻的可调式限位杆之间，首层钢梁构件装车完毕后在其上方叠装可装拆横梁，再继续装车直至满载；

s3、临时支架体系安装：预先在条形钢筋混凝土基础上安装好连接套筒，钢管柱采用吊车直接与连接套筒套接并人工锚固，同时，在钢管柱底部人工拼装单元式滑动连接件，拼装时外环板与内环板初步锚接即可，斜板及上下连板则完全锚固，并利用吊车将单元式滑动连接件沿钢管柱提升至指定位置再人工将外环板与内环板完全锚固，同步利用吊车及人工辅助安装安全防护架和整体式型钢架；

s4、钢梁构件起吊对接：起吊时先将钢梁构件吊离地面，通过独立固定在钢梁构件两端的溜绳，人工协助吊车进行调整，再缓缓将钢梁构件吊至临时支架柱顶以上，再由溜绳旋转构件使其对准柱顶，以使钢梁构件就位对接，缓慢落钩；

s5、测量标高并调整：当钢梁构件在空中初步对接完毕后，吊车待机维持钢梁构件平衡，并通过全站仪对吊装钢梁构件顶面标高、接口处轴线位置进行复测，并调整整体式型钢架顶面的可调式临时支座，使其完全受力；

s6、焊接马板并安装临时夹具：当构件安装位置在空中初步调整完毕后，采取马板焊接固定，对于自重较大或尺寸不均匀的构件，增加临时夹具来协助固定；

s7、预留焊缝检查：吊车待机后，钢缆处于松弛状态，对构件间的预留间隙、构件外观进行检查，如发现在吊装过程中发生钢板局部变形、对接错边等情况且影响后来钢结构焊接的，需进行调整；

s8、千斤顶微调：预留焊缝检查合格后，在对接构件端部倒立焊接l型钢板，l型钢板上部方向正对吊装构件的方向，在竖向l型钢板下部放置千斤顶，通过反复调节千斤顶消除两侧钢梁构件的标高误差，再在相邻横向l型钢板间横向放置千斤顶，通过反复调节千斤顶消除两侧钢梁构件的水平误差，最后拆除千斤顶，并补焊马板，其中倒l型钢板可同步拆除，也可最后与马板一同拆除；

s9、继续下一道钢梁构件吊装：工作完成后即可拆卸吊车钢缆，并继续下一道钢梁构件的吊装；

s10、钢梁构件集中焊接：构件全部吊装完成后，进行集中焊接作业，将马板处的接缝满焊处理，构件焊接完成检验合格后，即可拆除马板和临时夹具，完成清场。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明在钢梁构件运输过程中增设了运输隔离防护支架，防止钢梁构件在运输过程中发生倾倒或颠簸磕损，保证钢梁构件的质量及运输安全性；通过临时支架体系采用钢管柱直接通过连接套筒与条形基础预埋件连接的方式，同时钢管柱间同样采用单元式滑动连接件互相锚固，顶部设置整体式型钢架，整个临时支架体系搭建速度快，且稳定性好；通过由l型钢板及千斤顶组成的钢梁构件拼接位置调整装置对固定好的钢梁构件微调，从而保证接缝整齐、高程合适，避免了传统方式使用大锤及切割机导致可能出现的钢梁构件，减少原材料的浪费，大大提高了钢梁构件的安装精度和质量；通过将安装中的钢梁构件与已安装好的钢结构间通过马板及两侧夹具组成临时固定体系，大大缩短了吊装、拼接工作所需的时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是运输隔离防护支架结构示意图；

图2是运输隔离防护支架内钢梁构件叠放示意图；

图3是运输隔离防护支架上可装拆横梁结构示意图；

图4是吊装临时支架系统结构示意图；

图5是可调式临时支座示意图；

图6是条形钢筋混凝土基础上连接套筒安装示意图；

图7是单元式滑动连接件俯视图；

图8是易装拆安全防护架俯视图；

图9是马板及临时夹具安装示意图；

图10是单个临时夹具结构示意图；

图11是单个临时夹具各构件分解示意图；

图12是马板补焊施工示意图；

图13是钢梁构件吊装施工示意图；

图14是本发明施工流程图；

图中标号说明：

1、输隔离防护支架；11、可调式限位杆；12、可装拆横梁；121、滑槽；13、附属杆件；131、底杆；132、竖杆；133、斜撑；134、竖向滑杆；2、吊装临时支架系统；21、钢管柱；22、单元式滑动连接件；221、外环板；222、内环板；223、连板；224、斜板；23、整体式型钢架；24、条形钢筋混凝土基础；25、连接套筒；26、搁置板；27、安全防护架；28、可调式临时支座；281、内置式千斤顶；282、横向分隔板；283、支撑体；284、限位插销；29、牛腿抱箍；3、梁构件临时固定装置；31、马板；32、临时夹具；321、夹板一；322、夹板二；3201、调节旋杆；3202、可移动上面板；3203、固定式下面板；3204、u型槽板；3205、连接轴；3206、铰球；4、钢梁构件拼接位置调整装置；41、千斤顶；42、l型钢板；5、钢梁构件；6、吊车；7、永久支座；8、0号块；9、承台；10、桩基础。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合附图1至图14，本发明提供了钢箱系杆拱桥钢结构施工体系及施工方法，旨在解决现阶段钢箱系杆拱桥钢结构施工安全性不高、施工效率低的技术问题。

具体地，钢箱系杆拱桥钢结构施工体系，包括运输隔离防护支架1、吊装临时支架系统2、钢梁构件临时固定装置3和钢梁构件拼接位置调整装置4；

钢梁构件5设在所述运输隔离防护支架1上；

所述吊装临时支架系统2包括钢管柱21、单元式滑动连接件22和整体式型钢架23；所述钢管柱21的底部与条形钢筋混凝土基础24上的连接套筒25定位安装；所述单元式滑动连接件22定位设在钢管柱21之间；所述钢管柱21顶部定位设置有搁置板26；所述整体式型钢架23定位安装在所述搁置板26上；

所述钢梁构件临时固定装置3包括马板31和临时夹具32；所述马板31设在两相邻构件端部的合拢位置；所述临时夹具32包括夹板一321和夹板二322；所述夹板一321和夹板二322之间通过连杆323连接；所述夹板一321和夹板二322分别与相邻的构件定位夹紧，用于实现相邻构件之间的定位设置；

所述钢梁构件拼接位置调整装置4包括千斤顶41和l型钢板42；所述千斤顶41和l型钢板42分别设在相邻的构件上；所述l型钢板42定位设在一侧构件上；所述千斤顶41与所述l型钢板42抵接限位，从而实现相邻构件的定位调节。

需要说明的是，先焊接l型钢板42，再放置千斤顶41；所述l型钢板42的横板下端可与千斤顶41的活塞杆端定位连接；所述l型钢板42的侧面与所述千斤顶41的活塞杆端或底端定位连接，通过两个l型钢板42和千斤顶41的定位连接，来实现对相邻的构件抵接限位，结构简单，设计巧妙，使用灵活；所述钢梁构件5通过设置有运输隔离防护支架1的车辆运抵施工现场，施工现场在条形钢筋混凝土基础24上搭设吊装临时支架系统2。

进一步的，所述运输隔离防护支架1包括可调式限位杆11、可装拆横梁12和附属杆件13；所述附属杆件13包括底杆131、竖杆132、斜撑133和竖向滑杆134；所述底杆131沿车长方向对称设置在运输车辆装卸板两侧；底杆131端部设置有竖杆132；两侧竖杆132之间设置有斜撑133；底杆131杆体上等间距设置竖向滑杆134。

进一步地，两侧所述竖向滑杆134之间设置可装拆横梁12；可装拆横梁12上设置有滑槽121；滑槽121内安装可调式限位杆11；可装拆横梁12顶面及可调式限位杆11侧面均设有橡胶面层。

进一步地，所述吊装临时支架系统2周围设置有易装拆的安全防护架27；顶部设置可调式临时支座28；所述临时支座上吊放钢梁构件5；相连的钢梁构件5在起吊状态下通过临时固定装置及拼接位置调整装置进行初步连接，待所有钢梁构件5初步连接完成，再统一在钢梁构件5接缝处满焊施工。

进一步地，所述安全防护架27通过牛腿抱箍29安装在钢管柱21上；安全防护架27相邻立杆之间设置有竖向安全防护网；相邻横杆之间设置有水平安全防护网。

进一步地，所述可调式临时支座28设置在整体式型钢架23顶面；所述可调式临时支座28包括内置式千斤顶281、横向分隔板282和支撑体283；所述支撑体283上竖向等间距排布贯穿孔，贯穿孔内可设置限位插销284。

进一步地，所述条形钢筋混凝土基础24上设置有连接套筒25；连接套筒25通过其底板与条形钢筋混凝土基础24内预埋的竖向螺杆锚固连接；连接套筒25的底板上还设置有竖向的钢管柱21连接锚杆。

进一步地，所述单元式滑动连接件22包括外环板221、内环板222和连板223；所述外环板221与内环板222围合相邻钢管柱21并锚固；内环板222之间通过连板223形成整体；上下单元式滑动连接件22之间通过斜板224锚固成整体。

进一步地，所述夹板一321和夹板二322均包括调节旋杆3201、可移动上面板3202、固定式下面板3203和u型槽板3204；所述调节旋杆3201穿过u型槽板3204顶面的螺纹孔嵌入可移动上面板3202的旋杆预留孔内，u型槽板3204背面设有连接轴3205，连接轴3205内设有带贯穿孔的铰球3206，同组临时夹具32间通过铰球3206间的连杆323连接成整体。

钢箱系杆拱桥钢结构的施工方法，包括以下步骤：

s1、施工准备：钢梁构件5的预制采取工厂加工的方式，包括钢拱肋构件和桥面系构件；桥面系构件包括端横梁、中横梁、边系梁、中系梁和纵横交错的小纵梁；现场提前规划构件堆放区域及吊装路线；

s2、钢梁构件运输进场：钢梁构件5通过运输板车运抵施工现场，为防止钢梁构件5倾倒或颠簸磕损，运输板车上提前安装隔离防护支架，钢梁构件5在预制厂依次吊装至隔离防护支架内，并通过人工调节可调式限位杆11将单个钢梁构件5限位在相邻的可调式限位杆11之间，首层钢梁构件5装车完毕后在其上方叠装可装拆横梁12，再继续装车直至满载；

s3、临时支架体系安装：预先在条形钢筋混凝土基础24上安装好连接套筒25，钢管柱21采用吊车6直接与连接套筒25套接并人工锚固，同时，在钢管柱21底部人工拼装单元式滑动连接件22，拼装时外环板221与内环板222初步锚接即可，斜板224及上下连板223则完全锚固，并利用吊车6将单元式滑动连接件22沿钢管柱21提升至指定位置再人工将外环板221与内环板222完全锚固，同步利用吊车6及人工辅助安装安全防护架27和整体式型钢架23；

s4、钢梁构件起吊对接：起吊时先将钢梁构件5吊离地面，通过独立固定在钢梁构件5两端的溜绳，人工协助吊车6进行调整，再缓缓将钢梁构件5吊至临时支架柱顶以上，再由溜绳旋转构件使其对准柱顶，以使钢梁构件5就位对接，缓慢落钩；

s5、测量标高并调整：当钢梁构件5在空中初步对接完毕后，吊车6待机维持钢梁构件5平衡，并通过全站仪对吊装钢梁构件5顶面标高、接口处轴线位置进行复测，并调整整体式型钢架23顶面的可调式临时支座28，使其完全受力；

s6、焊接马板并安装临时夹具：当构件安装位置在空中初步调整完毕后，采取马板31焊接固定，对于自重较大或尺寸不均匀的构件，增加临时夹具32来协助固定；

s7、预留焊缝检查：吊车6待机后，钢缆处于松弛状态，对构件间的预留间隙、构件外观进行检查，如发现在吊装过程中发生钢板局部变形、对接错边等情况且影响后来钢结构焊接的，需进行调整；

s8、千斤顶微调：预留焊缝检查合格后，在对接构件端部倒立焊接l型钢板42，l型钢板42上部方向正对吊装构件的方向，在竖向l型钢板42下部放置千斤顶41，通过反复调节千斤顶41消除两侧钢梁构件5的标高误差，再在相邻横向l型钢板42间横向放置千斤顶41，通过反复调节千斤顶41消除两侧钢梁构件5的水平误差，最后拆除千斤顶41，并补焊马板31，其中倒l型钢板42可同步拆除，也可最后与马板31一同拆除；

s9、继续下一道钢梁构件吊装：工作完成后即可拆卸吊车6钢缆，并继续下一道钢梁构件5的吊装；

s10、钢梁构件集中焊接：构件全部吊装完成后，进行集中焊接作业，将马板31处的接缝满焊处理，构件焊接完成检验合格后，即可拆除马板31和临时夹具32，完成清场。

本发明利用对接马板31和临时夹具32解决构件起吊状态下的稳定性问题；另外，临时支架钢管柱21直接通过连接件与条形基础预埋件相连，提高施工效率；同时，对构件运输、安装等全过程提供安全防护架。相对于传统施工方式，具有技术先进、结构稳定性好、施工速度快且安全等特点。

本发明在钢梁构件5运输过程中增设了运输隔离防护支架1，防止钢梁构件5在运输过程中发生倾倒或颠簸磕损，保证钢梁构件5的质量及运输安全性；临时支架体系采用了钢管柱21直接通过连接套筒25与条形基础预埋件连接的方式，同时钢管柱21间同样采用单元式滑动连接件22互相锚固，顶部设置整体式型钢架23，整个临时支架体系搭建速度快，且稳定性好；通过由l型钢板42及千斤顶41组成的钢梁构件拼接位置调整装置4对固定好的钢梁构件5微调从而保证接缝整齐、高程合适，避免了传统方式使用大锤及切割机导致可能出现的钢梁构件5，减少原材料的浪费，大大提高了钢梁构件5的安装精度和质量；通过将安装中的钢梁构件5与已安装好的钢结构间通过马板31及两侧夹具组成临时固定体系，把多个钢梁构件5焊接的时间压缩在吊装工作结束后，大大缩短了吊装、拼接工作所需的时间。

本申请的工序操作简单，施工效率和精度均提高，减少了高空作业时间，不需投入特殊设备；投入的设备、人员较少，劳动强度低，占用场地小；降低了工程成本；该工法在工程实例项目中的施工取得了良好的效果，具有类似同等条件下广泛的推广和应用价值，经济效益和社会效益是十分明显。

需要说明的是，本发明中未详细阐述部分属于本领域公知技术，或可直接从市场上采购获得，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得，其具体的连接方式在本领域或日常生活中有着极其广泛的应用，此处不再详述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。