大跨度钢筋混凝土拱施工方法 技术

本发明专利技术是关于钢筋混凝土拱式建筑的一种无支架施工法，适用于大跨度公路铁路桥梁或拱式馆堂及输水输油建筑物的建设。本法采用节省钢材的轻型钢骨架配以保持施工稳定的临时技术措施，实现拱圈混凝土的无支架悬浇。历经四座不同跨度、不同拱度、不同结构形式的大型拱桥实践证明是可行的，安全可靠。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于钢筋混凝土拱的一种新施工方法。特别适用于50米以上的大跨度钢筋混凝土拱桥等建筑的无支架施工。众所周知，拱式桥梁具有耗用钢材少，造价低廉，耐固耐久，超载能力大，造型美观等优点。目前拱桥的跨度已达到390米，并正在向更大发展，然而，拱桥向大跨度发展遇到了施工上的困难，采用拱架施工法，则跨度愈大，支架耗用的材料和人工愈多，增加了拱桥的成本和施工时间。所以近来世界各地均在致力拱的无支架施工法的研究。目前，较成熟的无支架施工法有塔架斜拉法、桁架悬拼法和钢拱架埋入悬浇法(又称米兰法)。塔架斜拉法，是在拱脚附近架设钢架，需用大批钢材和钢索，还需用较大的吊装设备；桁架悬拼法，拱圈完成后尚须拆除桁架构件，也需大型吊装设备，工艺复杂，工期较长；米兰法(MiLin)由于钢拱架很重，架设它还要采用塔架斜拉分节悬拼或搭支架安装，而成拱以后，混凝土起主要作用，已埋入的钢材无无法取出，造成钢材的超耗与浪费，所以此法专利技术虽早，推广利用很少。一、本专利技术的施工法是在米兰法的基础上，取其优点，弃其缺点。其主要特点是采用轻便的拱式钢骨架，既便于安装，又节省钢材。施工时埋入混凝土中的钢材较少，与建成后营运阶段所需的钢材数量相当。轻型的钢骨架刚度较小，施工中容易发生较大变形，针对这一关键问题采用分层浇筑混凝土并在浇筑的同时，对拱顶区段施加临时荷载(假载)，以保证骨架受力均衡，减小变形，保证安全。经在辽宁几座大跨度拱桥建设中试用证明，具有适用、安全、经济(比米兰法节省钢材三分之二)的特点。与塔架法、桁架法相比较又具有工艺简单、设备小，工期较短的优点。二、本专利技术的施工法，工艺过程是(1)拱的钢桁骨架制造；(2)钢桁骨架吊装就位；(3)对钢桁骨架反弯区段(拱顶部位)以钢丝绳施加荷载；(4)在钢骨架上分三层或四层浇成拱。兹分述如下1、拱的钢桁骨架制造与吊装就位。在设计时，钢筋混凝土拱圈断面的含钢量(变载面拱肋)，拱顶为1-1.2％，拱腰为0.9-1.0％，拱脚为0.6-0.8％已足够安全，多了造成浪费，小了降低安全度。这一含钢量是指拱圈纵向钢材，不包括横向或环肋方向的钢材。劲性骨架以型钢组合并按钢筋混凝土结构配构造钢筋。结构用钢量指标为桥梁每平方米50-120千克(适用于跨度50米至400米范围)。跨度在百米以下时，采用就地整体焊制，横向转体90°架立简便易行；当跨度超过百米或虽未超百米但水深流急时采用分段焊制(分二段、三段或多段)，吊装就位联成一体。可以采用悬索吊装或采用平装转体就位和坚装转体就位。在四百米以内跨度以采用半拱分节制造，竖向装配转体合拢工艺为最佳。2、钢骨架浇混凝土前施加荷载。自拱跨3/8L至1/2L左右拱顶区域，为控制施工中上挠必须挂钢丝绳，在钢丝绳上施加重力。钢绳愈多愈佳，但过多施工麻烦，应视跨度大小，分别采用5索、7索9索或11索为宜。附图3至图8是关于索控效果的理论计算成果之举例。是丹东沙河口大桥设计时，以电子计算机算得的施工进行到不同阶段时有索与无索的变形对比图。该图证明有无索控的变形情况，不但定性还可定量。规律是无索变形大，有索变形小。索多变形则更小。图上的工况是施工进程的代义语，该拱划分144等分，工况72即施工到拱顶(半跨或跨中)时的变形量，工况54即施工到八分之三跨度处的变形量……。图3是该拱施工全过程的挠度，施加索的效果，避免大起大落。图9是另一大桥的挠度变化规律图，该图是(采用7索)实际发生挠度记录。索的设置要因地制宜，在无水的高桥工地宜采用附图说明图1形式的放射索；而有深水的桥梁应采用垂直索，索下悬挂重物(图2a)或重力(图2b)。加载力度的大小，视挠度实际发生的大小而调整，一般采用该段该层拱的混凝土重量的70～90％为适宜。3、在钢骨架上安装模板及分层浇筑混凝土。模板可以木制，用螺丝紧固在钢骨架上；亦可用3厘米厚的钢丝网水泥模板挂焊在钢骨架及其构造钢筋上。混凝土的浇筑一般箱型肋均按底板、侧壁、顶板三次成箱。而跨度大于百米时，侧壁太高应分二次浇筑。即分为底板、下侧壁、上侧壁、顶板四次成箱为宜。浇混凝土时，必须保持两侧对称施工，左右两半拱同时进行，速度一致，进度相差不得大于2米，以免导致拱抽线的不对称变形。为使混凝土尽早参加受力，应加早强剂，普通水泥加0.03～0.05％的三乙醇氨，混凝土可以连续浇筑，不必分段。当采用重物悬挂加载时，随着混凝土自下而上的浇筑进程，必须及时逐次卸去拱顶区的假载，一般是在相距2个节间时卸载。采用地锚假载时，不必卸载，随施工进程自然消载。对于施工中间的横向稳定应特别注意，一般是通过增加临时的横风撑、剪刀撑来加固的，每2～3个节间应设一道，成拱后拆除。4、施工安全控制。施工中必须在拱跨1/8L、1/4L、3/8L、1/2L的左右两半拱的各节间上悬挂挠度表，或其它精密仪器及时观测骨架变形数值，并与事先计算好的挠度变化表相对照，控制临界挠度以保证安全和成拱的的几何尺寸精度。三、本专利技术是新工艺、新技术，是世界上首创的。经本人查阅交通、铁道、城建方面的情报刊物，在世界上其它地方尚无先例；在国内也是独创。并且侧面通过辽宁省图书馆科技部主任王振东同志等朋友查阅“德文特”国际专利也没有发现外国有过。四、本专利技术的实用性与经济性。历经宽甸蚂蚁沙大桥(跨度60米的上承式无铰拱桥)、丹东市沙河口大桥(跨度156米的中承式无铰拱桥)、庄河县英那河大桥(跨度90米的下承式无铰拱桥)和阜新市清河门大桥(跨度120米的中承式拱桥)的建设成功证明本专利技术的无支架施工工艺在技术上是可行的，在施工安全上是可靠的，在工程质量上是有保障的。上述四座大桥通车及荷载实验证明，在设计荷载作用下，拱的最大挠度均在L/20000至L/30000之间，远远地小于规范上不大于L/1000的规定，证明刚度很大，超载能力强。庄河县英那河桥去年被评为省级优质工程获奖。上述四座大桥的经济指标如下表经济指标 (每平方米) <</tables>从上表效值可以说明，它比各种梁式桥经济，造价低20％以上，钢材少50％以上、比采用其它方法建成的钢筋混凝土拱桥，造价低15％以上、钢材少10％以上。跨度愈大经济效果愈显著。特别是不用大型设备，施工简单，工期短。造型是壮丽的彩虹形状。因此，从经济上比较，本专利技术具有竞争优势，可为交通和建筑业带来经济效益。对于一座百米以上的大跨度拱桥或拱形建筑物，可降低造价数廿万元，二百米以上跨度可降低造价百万元以上。权利要求一、所谓半钢性骨架是指拱圈横断面内含钢量小于1.2％的轻型桁拱结构。二、权利要求一所说的轻型钢骨架刚度小，稳定性差。为了克服这一弱点，而在浇筑混凝土前采取稳定措施，即假载。三、权利要求二所述的假载，是为了保持施工阶段骨架受力平衡而采取的临时措施。四、权利要求三所说的临时措施，是指在施工时先将拱顶将要发生上挠的区段予加压力，控制上挠。五、权利要求四所说的予加压力措施，不是把重物搬上拱顶加压而是在拱顶悬垂钢丝绳，在绳的下端施加重力或重物。其优点是减少作功又安全。六、权利要求五所说的悬垂重物或重力的方式有三种，即如附图1和图2所示。无水桥下用图1方式，有水桥下采用图2a或图2b方式加载。全文摘要本专利技术是关于钢筋混凝土拱式建筑的一种无支架施工法，适用于大跨度公路铁路桥梁本文档来自技高网...

【技术保护点】
所谓半钢性骨架是指拱圈横断面内含钢量小于１．２％的轻型桁拱结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周朝文，
申请(专利权)人：周朝文，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]