拱肋合拢方法与基于无应力状态法的拱肋合拢控制方法技术

本发明专利技术提供了一种拱肋合拢方法与基于无应力状态法的拱肋合拢控制方法，所述拱肋合拢方法包括了如下步骤：S10：制造拱肋的五个节段；S20：将所述两个半拱段分别通过两个拱脚合拢段与外部结构铰接，再通过提升设备竖转提升所述两个半拱段到预设位置；S30：将所述两个半拱段通过所述拱顶合拢段铰接，从而使得两个半拱段、两个拱脚合拢段和一个拱顶合拢段形成三铰拱；该拱肋合拢控制方法包括了拱肋无应力长度控制过程与拱肋无应力曲率控制过程。本发明专利技术创造性的提出了采用三铰拱的体系转换方法，在此认识的基础上，本发明专利技术还创造性地将无应力状态法应用在拱肋合拢控制中成功降低了拱肋的施工难度，提高了施工的安全度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种，所述拱肋合拢方法包括了如下步骤：S10：制造拱肋的五个节段；S20：将所述两个半拱段分别通过两个拱脚合拢段与外部结构铰接，再通过提升设备竖转提升所述两个半拱段到预设位置；S30：将所述两个半拱段通过所述拱顶合拢段铰接，从而使得两个半拱段、两个拱脚合拢段和一个拱顶合拢段形成三铰拱；该拱肋合拢控制方法包括了拱肋无应力长度控制过程与拱肋无应力曲率控制过程。本专利技术创造性的提出了采用三铰拱的体系转换方法，在此认识的基础上，本专利技术还创造性地将无应力状态法应用在拱肋合拢控制中成功降低了拱肋的施工难度，提高了施工的安全度。【专利说明】
本专利技术涉及桥梁
，尤其涉及一种。
技术介绍
在大跨度拱桥施工中合拢与体系转换是拱肋安装的关键步骤，但传统的体系转换与合拢方法已不能满足拱肋安装的需要。拱结构在建成后是以轴向受压为主的压弯构件，但在拱形成前，拱肋的受力状态与施工方法密切相关。目前拱肋的合拢与体系转换方法主要有以下两种:直接合拢法与两铰拱一无铰拱转换法。直接合拢法主要用于少支架施工的拱肋，拱肋分段吊装于支架上后直接焊接各个节段，拆除支架后拱肋节段由简支状态转换到拱状态。此时拱肋的力学状态中包含了简支拱肋节段的力学状态，只有在节段长度不大时才能使用，由于应力与跨度的平方成正比，位移与跨度的四次方成正比，因此直接焊接合拢法只适合于长度较小的拱肋节段的合拢，并不适合分段较大的拱肋。两铰拱一无铰拱转换法主要用于竖转施工和斜拉扣挂施工的拱桥，通过临时合拢装置和扣索来调整拱肋内力及线形，达到要求后焊接拱顶合拢段形成两铰拱，最后封拱脚形成成无铰拱。该方法实施的前提是合拢前后拱肋的力学状态比较接近，例如在传统的竖转施工中，扣索的水平力很大，扣索可视作另一半拱的约束作用，拱肋除自重外主要承受轴向压力作用，因此拱肋具有“拱”的作用，合拢前后拱肋的力学状态比较接近，从而大大简化了拱肋的合拢与体系转换难度。但如果拱肋合拢前后的力学状态相差较大，则不能直接安装合拢段，必须先采取措施对成拱前的力学状态进行调整。例如在佛山东平大桥和东平湖大桥的竖转提升过程中，拱肋提升到位后扣索处于竖直状态，扣索的伸长或缩短只会带来拱肋的刚体转动而对拱肋的力学状态几乎没有影响，为实现体系转换，在拱肋1/8处设置了临时支架，利用临时支架提供的竖向反力来调整拱肋线形与内力，然后再焊接拱顶合拢段形成两铰拱，该方法实际上是沿用了原有的传统竖转法的体系转换理念。利用外力调整拱肋力学状态的方法，既增添了施工的复杂性，又增加了施工费用，因此有必要建立一种与竖转提升工艺相适应的体系转换方法。同时，考虑到大跨度拱肋分段安装的复杂性，为确保合拢后拱肋的力学状态符合要求，需要对拱肋的安装过程进行模拟分析，根据数值计算的结果和实际监测数据对拱肋施工过程进行控制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种与竖转提升工艺相适应的体系转换方法，以克服直接合拢法和两铰拱一无铰拱转换法的局限性。为了解决这一技术问题，本专利技术提供了一种拱肋合拢方法，采用了竖转提升的施工工艺，包括了如下步骤:S10:制造拱肋的五个节段，分别为两个半拱段、两个拱脚合拢段和一个拱顶合拢段；S20:将所述两个半拱段分别通过两个拱脚合拢段与外部结构铰接，再通过提升设备竖转提升所述两个半拱段到预设位置；S30:将所述两个半拱段通过所述拱顶合拢段铰接，从而使得两个半拱段、两个拱脚合拢段和一个拱顶合拢段形成三铰拱；S40:进行封拱脚和所述拱顶合拢段的焊接，从而形成无铰拱结构。在该拱肋合拢方法的基础上，本专利技术还提供了一种基于无应力状态法的拱肋合拢控制方法，在本专利技术提供的拱肋合拢方法中使用，包括了拱肋无应力长度控制过程与拱肋无应力曲率控制过程；所述拱肋无应力长度控制过程包括:在步骤SlO中，制造所述拱肋的五个节段时在工厂内进行无应力状态下的试拼装，根据试拼装结果，确定铰接两个半拱段的销轴的具体位置并进行标记；在步骤S30中，先调整两个半拱段铰接的位置，再水平插入所述销轴，使得所述销轴位于标记位置处，从而固定所述两个半拱段的铰接位置，最终实现无应力长度的调整控制；所述拱肋无应力曲率控制过程包括:在所述步骤S30后，所述在合拢段处的拱肋截面下缘设置千斤顶，从而使得通过千斤顶顶推所施加的弯矩强迫拱肋端面绕所述销轴转动，直到转动后合拢段的无应力曲率满足要求为止，转动完成后，实施步骤S40，完成步骤S40后，拆除所述千斤顶，最终实现了无应力曲率的调整控制。进行所述拱肋无应力长度控制过程时，在所述步骤S30中、插入所述销轴前，还根据现场施工的情况得出无应力长度的差值，进而得到销轴的新的具体位置，并进行重新标记，然后再插入所述销轴，使得所述销轴位于新的标记位置处，从而实现无应力长度的调整控制。所述拱顶合拢段采用一种铰合拢装置，所述铰合拢装置包括分别连接所述两个半拱段的阳头耳板和阴头耳板，所述阳头耳板具有圆形通孔，所述阴头耳板具有长腰形通孔，插入所述销轴后，所述销轴穿过所述圆形通孔和长腰形通孔，且通过沿所述长腰形通孔做相对移动实现所述拱顶合拢段的无应力长度调整，并最终通过在所述阳头耳板或者阴头耳板上设置不同厚度的垫块实现所述销轴位置的固定。在所述步骤S20中，所述提升设备通过固定连接于所述两个半拱段的扣索竖转提升所述两个半拱段到预设位置；进行所述拱肋无应力长度控制过程时，在所述步骤S30中，通过扣索的伸缩实现两个半拱段铰接位置的调节进行所述拱肋无应力曲率控制过程时，在所述步骤S30后，直至步骤S40结束，所述两个半拱段的无应力曲率在安装过程中不变。进行所述拱肋无应力曲率控制过程时，在所述步骤S30后，对比拱肋在测得的三铰拱与理论的无铰拱两个力学状态下两个拱脚合拢段和一个拱顶合拢段处的弯矩值，得到与三个合拢段无应力曲率相对应的顶推弯矩值，进而选择与该顶推弯矩值相对应的所述千斤顶。所选择的千斤顶的推力与顶推弯矩值满足以下关系:F=M/h其中，F表示千斤顶的推力；M表示顶推弯矩；h表示千斤顶到销轴中心点的距离。本专利技术创造性的提出了采用三铰拱的体系转换方法，具体来说，提出了简支斜梁—三铰拱一无铰拱的新型体系转换方法，在此认识的基础上，本专利技术进一步还提供了竖转提升工艺下的拱肋合拢控制方法，其创造性地将无应力状态法应用在拱肋合拢控制中，包括了拱肋无应力长度控制过程与拱肋无应力曲率控制过程，其具体实施成功降低了拱肋的施工难度，提高了施工的安全度。【专利附图】【附图说明】图1a为均布荷载作用下三铰拱的半拱模型示意图；图1b为均布荷载弯矩示意图；图1c为水平荷载弯矩示意图；图1d为叠加后的拱肋弯矩示意图；图2a为无应力安装下拱肋节段曲率示意图；图2b为有应力安装下半拱段曲率示意图；图2c为有应力安装下合拢段曲率示意图；图3是本专利技术实施例一提供的拱肋合拢装置结构示意图；图4为本专利技术提供的实施例一中拱肋无应力曲率控制示意图；图5为本专利技术提供的实施例二一孔跨越河道的下承式钢管系杆拱桥的截面示意图；图6a为本专利技术提供的实施例二预拼装时的拱肋线形示意图；图6b为本专利技术提供的实施例二拼装好的后线形示意图；图7为本专利技术提供的实施例二的拱肋应力监测布置示意图；图8为本专利技术提供的实施例二的拱肋竖向位移监测布置示意图。【具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙九春，严炜雷，薛武强，
申请(专利权)人：腾达建设集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：