钢管混凝土拱桥及施工方法技术

本发明专利技术涉及一种钢管混凝土拱桥，包括边拱肋、主拱肋、吊杆、系杆和桥梁墩台结构；边跨结构包括边拱支座、边跨现浇钢筋混凝土拱肋、现浇边拱端横梁、边跨现浇肋间横梁、现现浇边拱肋系梁、浇边立柱、柔性预应力系杆和现浇桥面板；中跨结构包括拱座、中跨钢管混凝土拱肋、主拱空心肋间横梁、预制空心纵梁、柔性预应力系杆、系杆钢板箱、桁架式永久上风撑、K形永久中风撑、临时风撑、拱脚预埋段、内侧钢绞线整束挤压拉索吊杆和外侧钢绞线整束挤压拉索吊杆。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术涉及的钢管拱肋固定支架，提高钢管拱肋安装施工作业中的稳定性，有效保证对接精度。

Concrete filled steel tube arch bridge and its construction method

The invention relates to a concrete filled steel tube arch bridge, which comprises a side arch rib, a main arch rib, a hanger rod, a tie rod and a bridge pier and abutment structure; a side span structure comprises a side arch support, a side span cast-in-place reinforced concrete arch rib, a side arch end cross beam, a side span cast-in-place inter-rib cross beam, a side arch rib tie beam, a side column and a flexible prestressed tie rod. And cast-in-situ bridge deck; midspan structure includes arch abutment, midspan concrete filled steel tube arch rib, main arch hollow rib cross beam, prefabricated hollow longitudinal beam, flexible prestressed tie bar, tied steel box, truss type permanent wind brace, K-shaped permanent wind brace, temporary wind brace, arch foot pre-embedded section, inner stranded wire bundle extrusion cable suspender and outer side Steel strand whole beam extrusion cable hanger. The invention has the beneficial effect that the steel pipe arch rib fixing bracket of the invention improves the stability of the steel pipe arch rib installation and construction operation, and effectively guarantees the docking precision.

【技术实现步骤摘要】
钢管混凝土拱桥及施工方法
本专利技术涉及一种钢管混凝土拱桥及施工方法，属于桥梁工程领域，适用于飞燕式钢管混凝土拱桥的施工。
技术介绍
大跨度桥梁建设要求使用高强、轻质且便于施工的工程材料，并希望结构具有较好的延性和恢复性能。钢管混凝土组合材料用于拱桥中可以大大减轻桥梁的自重，还可以在很大程度上改善结构动力性能。钢管混凝土拱桥的拱肋是以受压为主的构件，其稳定性一直以来都是桥梁工程师所关注的问题。大跨度拱桥的侧向刚度一般较小，在风荷载作用下产生较大的位移，可能会影响桥梁结构的正常运营，甚至导致结构的损坏，造成一定的安全隐患。大跨度混凝土拱桥虽然可以采用空心拱肋构件，但其截面外形尺寸使得阻风面积大，所受风荷载对侧向稳定性仍能产生较大的影响。横向风撑能保证钢管混凝土的肋拱在整体失稳之前不发生局部失稳，是横向稳定的重要保证。横撑的布置方式直接影响钢管混凝土拱桥的稳定性，是设计须重点考虑的因素之一。然而过多的横撑设置，从设计和施工角度都是不合理的，同时也会使拱的上空显得凌乱、繁杂，削弱拱桥的美感。飞燕式系杆拱桥在恒载作用下的水平推力主要由系杆来平衡，而温度荷载和活载等作用引起的拱脚处推力则主要由基础来抵消。飞燕式系杆拱桥通常在边跨布置成上承式，在主跨布置成中承式。合理的结构形式，一般为边跨采用荷载集度较大的材料(如钢筋混凝土)，和较小的矢跨比(矢跨比越小，拱内轴向压力产生的水平分力越大)。这种形式易于平衡主拱肋在拱脚处产生的推力，也更具经济性。飞燕式系杆拱桥的下承部分通常是悬吊体系，这种体系柔度较大，会影响车行的舒适性。可以通过延长上承式桥面系长度，来提高桥面系整体的刚度，进而减小运营状态主梁的变形，减弱桥面的振动。也可以通过斜吊杆的设置来提高其纵向的刚度。飞燕系杆拱桥的横向刚度，可以由一定数量的横撑来保证，也可以设置成提篮拱桥，通过吊杆的横向倾斜间接提高桥梁的横向刚度。在钢管混凝土拱桥施工过程中，常常会遇到拱脚模板安装固定困难。在钢管混凝土拱桥施工过程中，常常会遇到钢管拱肋对接精度难以保证，施工过程中结构稳定性控制困难，在钢管拱肋安装过程中人工投入较大，经济性较差且施工过程中安全性较差等问题。采用常规的钢管混凝土拱桥系杆体系和吊杆施工方法不能满足施工要求，传统落架技术施工步骤繁琐，组织较为困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种钢管混凝土拱桥及施工方法。这种钢管混凝土拱桥，包括边拱肋、主拱肋、吊杆、系杆和桥梁墩台结构；边跨结构包括边拱支座、边跨现浇钢筋混凝土拱肋、现浇边拱端横梁、边跨现浇肋间横梁、现现浇边拱肋系梁、浇边立柱、柔性预应力系杆和现浇桥面板；中跨结构包括拱座、中跨钢管混凝土拱肋、主拱空心肋间横梁、预制空心纵梁、柔性预应力系杆、系杆钢板箱、桁架式永久上风撑、K形永久中风撑、临时风撑、拱脚预埋段、内侧钢绞线整束挤压拉索吊杆和外侧钢绞线整束挤压拉索吊杆；现浇边拱肋系梁设在两片边跨现浇钢筋混凝土拱肋之间；现浇边立柱设在边跨现浇钢筋混凝土拱肋和拱座上方用于支撑T形预应力横梁；拱脚预埋段通过拱脚外包混凝土与拱座连接，拱座设在主跨的承台上方；主拱空心肋间横梁设在两片中跨钢管混凝土拱肋之间；内侧钢绞线整束挤压拉索吊杆和外侧钢绞线整束挤压拉索吊杆上部与中跨钢管混凝土拱肋连接，内侧钢绞线整束挤压拉索吊杆和外侧钢绞线整束挤压拉索吊杆下部与吊杆横梁连接；桁架式永久上风撑、K形永久中风撑、临时风撑设在两片中跨钢管混凝土拱肋之间。作为优选：所述的现浇边拱端横梁设在边跨现浇钢筋混凝土拱肋端部上方，边跨现浇肋间横梁设置于边跨现浇钢筋混凝土拱肋上方。作为优选：所述的柔性预应力系杆贯穿于系杆钢板箱设置，其端部锚固于边跨现浇钢筋混凝土拱肋顶部。作为优选：所述的承台设在桩基上方，边跨的承台上方设有立柱，立柱上方设有边拱支座。作为优选：所述的边跨现浇钢筋混凝土拱肋一端与拱座连接，另一端搁置在边拱支座上。作为优选：所述的拱座一端与边跨现浇钢筋混凝土拱肋连接，另一端设有拱脚预埋段，中跨钢管混凝土拱肋通过拱脚外包混凝土与拱脚预埋段固结。作为优选：所述的内侧钢绞线整束挤压拉索吊杆和外侧钢绞线整束挤压拉索吊杆的上部张拉端通过吊杆锚头孔与中跨钢管混凝土拱肋连接，下部固定段通过吊杆端部预埋件与吊杆横梁连接。作为优选：所述的中跨钢管混凝土拱肋安装节段包括上游拱肋和K形永久中风撑，其前部加设临时风撑。作为优选：所述的中跨钢管混凝土拱肋和边跨现浇钢筋混凝土拱肋的支架采用定型化支架体系。这种钢管混凝土拱桥的施工方法，包括以下步骤：1)施工准备：组织相关人员进行图纸会审，然后对关键工序进行技术交底，对物资设备进行核查，制定试验计划，建立施工测量控制网，进一步了解和落实现场施工安全措施；2)桩基和墩台施工：对边拱和主拱基础进行施工，浇筑桩基和墩台，然后在主拱的墩台处浇筑拱座，在边拱的墩台上浇筑立柱，在立柱上方浇筑边拱支座，浇筑主墩的承台、拱座时，预埋拱肋拱脚钢管、拱脚局部承压钢板、拱脚外包砼钢筋预埋件等预埋件，浇筑主墩的承台、拱座时预先安装承台上支架、安装主拱拱脚空钢管；3)主拱肋加工：中跨钢管混凝土拱肋的拱圈采用哑铃型钢管混凝土，拱肋在厂内分段预制；4)搭设拱脚整体式固定支架：通过预埋钢板连接整体式固定支架，定位架设置定型钢板和定位螺栓对剪力钉焊接位置进行定位和焊接；5)拱脚施工：拱座设在主跨的承台上方，安装拱脚预埋段，绑扎拱脚、系梁钢筋，拱脚外包混凝土施工采用外包混凝土附着固定定型化快装快拆铰接启闭式钢模浇筑技术，浇筑拱脚外包混凝土进行固接，并振捣密实，进行养护；6)搭设拱肋支架：在搭设支架前，进行支架的地基加固稳定处理，支架基础周围设置相应排水设施，中跨钢管混凝土拱肋和边跨现浇钢筋混凝土拱肋的支架施工采用定型化支架体系；7)安装柔性托网：将标高可调式弧形格构式钢托板调平，然后将柔性托网放置在标高可调式弧形格构式钢托板上；8)支架加载预压：中跨钢管混凝土拱肋和边跨现浇钢筋混凝土拱肋的支架预压采用装配式台阶锚索框格锚固底梁反力预压与囊袋注水压重预压组合预压技术；9)监测支架变形：测出定型化支架体系竖向弹性变形，拱肋立模时计入因施工临时支架下沉变形的预拱度；10)拱肋支架卸载：设置好预拱度后，对定型化支架体系进行卸载；11)架设三角区主梁：在定型化支架体系上架设三角区主梁，浇筑主拱空心肋间横梁；12)系杆安装系统搭设：柔性预应力系杆施工采用系杆拉索无损牵引放线系统，卷制系杆成品索盘，搭设固定盘架，系杆成品索盘放置于盘架底板之上，搭设拉索托架，安装带滚轮竖向导槽，引出牵引钢丝绳，启动卷扬机，牵引过程速度保持匀速，牵引到位后留出足够的工作长度，调整导轮架标高满足设计，安装系杆锚头：最后安装预应力系杆锚端；13)拱肋施工支架体系搭设：中跨钢管混凝土拱肋和边跨现浇钢筋混凝土拱肋定型采用分离式铰接加强钢板与定型化整体式弧形加强槽钢组合临时补强技术，对中跨钢管混凝土拱肋进行定型化支架体系搭设，在定型化支架体系上部通过加强钢管搁置钢管和加强支撑钢板固定；14)浇筑边跨结构：在定型化支架体系上安装边跨拱肋模板、端横梁模板、肋间横梁模板，并绑扎钢筋；然后浇筑边跨现浇钢筋混凝土拱肋、边跨现浇肋间横梁、现浇边拱肋系梁，浇筑边拱肋砼，浇筑端横梁砼，达到设计强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢管混凝土拱桥，其特征在于包括边拱肋、主拱肋、吊杆、系杆和桥梁墩台结构；边跨结构包括边拱支座(4)、边跨现浇钢筋混凝土拱肋(7)、现浇边拱端横梁(8)、边跨现浇肋间横梁(9)、现现浇边拱肋系梁(10)、浇边立柱(11)、柔性预应力系杆(18)和现浇桥面板(17)；中跨结构包括拱座(3)、中跨钢管混凝土拱肋(6)、主拱空心肋间横梁(13)、预制空心纵梁(14)、柔性预应力系杆(18)、系杆钢板箱(37)、桁架式永久上风撑(38)、K形永久中风撑(39)、临时风撑(40)、拱脚预埋段(31)、内侧钢绞线整束挤压拉索吊杆(19)和外侧钢绞线整束挤压拉索吊杆(20)；现浇边拱肋系梁(10)设在两片边跨现浇钢筋混凝土拱肋(7)之间；现浇边立柱(11)设在边跨现浇钢筋混凝土拱肋(7)和拱座(3)上方用于支撑T形预应力横梁(12)；拱脚预埋段(31)通过拱脚外包混凝土(32)与拱座(3)连接，拱座(3)设在主跨的承台(2)上方；主拱空心肋间横梁(13)设在两片中跨钢管混凝土拱肋(6)之间；内侧钢绞线整束挤压拉索吊杆(19)和外侧钢绞线整束挤压拉索吊杆(20)上部与中跨钢管混凝土拱肋(6)连接，内侧钢绞线整束挤压拉索吊杆(19)和外侧钢绞线整束挤压拉索吊杆(20)下部与吊杆横梁(44)连接；桁架式永久上风撑(38)、K形永久中风撑(39)、临时风撑(40)设在两片中跨钢管混凝土拱肋(6)之间。...

【技术特征摘要】
1.一种钢管混凝土拱桥，其特征在于包括边拱肋、主拱肋、吊杆、系杆和桥梁墩台结构；边跨结构包括边拱支座(4)、边跨现浇钢筋混凝土拱肋(7)、现浇边拱端横梁(8)、边跨现浇肋间横梁(9)、现现浇边拱肋系梁(10)、浇边立柱(11)、柔性预应力系杆(18)和现浇桥面板(17)；中跨结构包括拱座(3)、中跨钢管混凝土拱肋(6)、主拱空心肋间横梁(13)、预制空心纵梁(14)、柔性预应力系杆(18)、系杆钢板箱(37)、桁架式永久上风撑(38)、K形永久中风撑(39)、临时风撑(40)、拱脚预埋段(31)、内侧钢绞线整束挤压拉索吊杆(19)和外侧钢绞线整束挤压拉索吊杆(20)；现浇边拱肋系梁(10)设在两片边跨现浇钢筋混凝土拱肋(7)之间；现浇边立柱(11)设在边跨现浇钢筋混凝土拱肋(7)和拱座(3)上方用于支撑T形预应力横梁(12)；拱脚预埋段(31)通过拱脚外包混凝土(32)与拱座(3)连接，拱座(3)设在主跨的承台(2)上方；主拱空心肋间横梁(13)设在两片中跨钢管混凝土拱肋(6)之间；内侧钢绞线整束挤压拉索吊杆(19)和外侧钢绞线整束挤压拉索吊杆(20)上部与中跨钢管混凝土拱肋(6)连接，内侧钢绞线整束挤压拉索吊杆(19)和外侧钢绞线整束挤压拉索吊杆(20)下部与吊杆横梁(44)连接；桁架式永久上风撑(38)、K形永久中风撑(39)、临时风撑(40)设在两片中跨钢管混凝土拱肋(6)之间。2.根据权利要求1所述的钢管混凝土拱桥，其特征在于：所述的现浇边拱端横梁(8)设在边跨现浇钢筋混凝土拱肋(7)端部上方，边跨现浇肋间横梁(9)设置于边跨现浇钢筋混凝土拱肋(7)上方。3.根据权利要求1所述的钢管混凝土拱桥，其特征在于：所述的柔性预应力系杆(18)贯穿于系杆钢板箱(37)设置，其端部锚固于边跨现浇钢筋混凝土拱肋(7)顶部。4.根据权利要求1所述的钢管混凝土拱桥，其特征在于：所述的承台(2)设在桩基(1)上方，边跨的承台(2)上方设有立柱(5)，立柱(5)上方设有边拱支座(4)。5.根据权利要求1所述的钢管混凝土拱桥，其特征在于：所述的边跨现浇钢筋混凝土拱肋(7)一端与拱座(3)连接，另一端搁置在边拱支座(4)上。6.根据权利要求1所述的钢管混凝土拱桥，其特征在于：所述的拱座(3)一端与边跨现浇钢筋混凝土拱肋(7)连接，另一端设有拱脚预埋段(31)，中跨钢管混凝土拱肋(6)通过拱脚外包混凝土(32)与拱脚预埋段(31)固结。7.根据权利要求1所述的钢管混凝土拱桥，其特征在于：所述的内侧钢绞线整束挤压拉索吊杆(19)和外侧钢绞线整束挤压拉索吊杆(20)的上部张拉端(22)通过吊杆锚头孔(21)与中跨钢管混凝土拱肋(6)连接，下部固定段(23)通过吊杆端部预埋件(24)与吊杆横梁(44)连接。8.根据权利要求1所述的钢管混凝土拱桥，其特征在于：所述的中跨钢管混凝土拱肋(6)安装节段包括上游拱肋和K形永久中风撑(39)，其前部加设临时风撑(40)。9.根据权利要求1所述的钢管混凝土拱桥，其特征在于：所述的中跨钢管混凝土拱肋(6)和边跨现浇钢筋混凝土拱肋(7)的支架采用定型化支架体系(41)。10.一种如权利要求1所述的钢管混凝土拱桥的施工方法，其特征在于包括以下步骤：1)施工准备：组织相关人员进行图纸会审，然后对关键工序进行技术交底，对物资设备进行核查，制定试验计划，建立施工测量控制网，进一步了解和落实现场施工安全措施；2)桩基和墩台施工：对边拱和主拱基础进行施工，浇筑桩基(1)和墩台(2)，然后在主拱的墩台(2)处浇筑拱座(3)，在边拱的墩台(2)上浇筑立柱(5)，在立柱(5)上方浇筑边拱支座(4)，浇筑主墩的承台(2)、拱座(3)时，预埋拱肋拱脚钢管、拱脚局部承压钢板(33)、拱脚外包砼钢筋预埋件等预埋件，浇筑主墩的承台(2)、拱座(3)时预先安装承台(2)上支架、安装主拱拱脚空钢管；3)主拱肋加工：中跨钢管混凝土拱肋(6)的拱圈采用哑铃型钢管混凝土，拱肋在厂内分段预制；4)搭设拱脚整体式固定支架：通过预埋钢板(33)连接整体式固定支架(82)，定位架(85)设置定型钢板(84)和定位螺栓(86)对剪力钉(34)焊接位置进行定位和焊接；5)拱脚施工：拱座(3)设在主跨的承台(2)上方，安装拱脚预埋段(31)，绑扎拱脚、系梁钢筋，拱脚外包混凝土(32)施工采用外包混凝土附着固定定型化快装快拆铰接启闭式钢模浇筑技术，浇筑拱脚外包混凝土(32)进行固接，并振捣密实，进行养护；6)搭设拱肋支架：在搭设支架前，进行支架的地基加固稳定处理，支架基础周围设置相应排水设施，中跨钢管混凝土拱肋(6)和边跨现浇钢筋混凝土拱肋(7)的支架施工采用定型化支架体系(41)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴德胜，夏永红，周树标，丁贵生，宇汝平，汪传福，王子龙，冯晓见，吴杨，关峰，梁辉，余国凯，杨帆，
申请(专利权)人：安徽省交通建设股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34