[發明專利]鋼管混凝土拱橋及施工方法

在審

• 申請號: 201810636205.7
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN108660903A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 吳德勝;夏永紅;周樹標;丁貴生;宇汝平;汪傳福;王子龍;馮曉見;吳楊;關峰;梁輝;余國凱;楊帆
• 申請（專利權）人: 安徽省交通建設股份有限公司
• 主分類號: E01D4/00
• 分類號: E01D4/00;E01D21/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

1.一種鋼管混凝土拱橋，其特征在于包括邊拱肋、主拱肋、吊桿、系桿和橋梁墩臺結構；邊跨結構包括邊拱支座(4)、邊跨現澆鋼筋混凝土拱肋(7)、現澆邊拱端橫梁(8)、邊跨現澆肋間橫梁(9)、現現澆邊拱肋系梁(10)、澆邊立柱(11)、柔性預應力系桿(18)和現澆橋面板(17)；中跨結構包括拱座(3)、中跨鋼管混凝土拱肋(6)、主拱空心肋間橫梁(13)、預制空心縱梁(14)、柔性預應力系桿(18)、系桿鋼板箱(37)、桁架式永久上風撐(38)、K形永久中風撐(39)、臨時風撐(40)、拱腳預埋段(31)、內側鋼絞線整束擠壓拉索吊桿(19)和外側鋼絞線整束擠壓拉索吊桿(20)；

現澆邊拱肋系梁(10)設在兩片邊跨現澆鋼筋混凝土拱肋(7)之間；現澆邊立柱(11)設在邊跨現澆鋼筋混凝土拱肋(7)和拱座(3)上方用于支撐T形預應力橫梁(12)；拱腳預埋段(31)通過拱腳外包混凝土(32)與拱座(3)連接，拱座(3)設在主跨的承臺(2)上方；主拱空心肋間橫梁(13)設在兩片中跨鋼管混凝土拱肋(6)之間；內側鋼絞線整束擠壓拉索吊桿(19)和外側鋼絞線整束擠壓拉索吊桿(20)上部與中跨鋼管混凝土拱肋(6)連接，內側鋼絞線整束擠壓拉索吊桿(19)和外側鋼絞線整束擠壓拉索吊桿(20)下部與吊桿橫梁(44)連接；桁架式永久上風撐(38)、K形永久中風撐(39)、臨時風撐(40)設在兩片中跨鋼管混凝土拱肋(6)之間。

2.根據權利要求1所述的鋼管混凝土拱橋，其特征在于：所述的現澆邊拱端橫梁(8)設在邊跨現澆鋼筋混凝土拱肋(7)端部上方，邊跨現澆肋間橫梁(9)設置于邊跨現澆鋼筋混凝土拱肋(7)上方。

3.根據權利要求1所述的鋼管混凝土拱橋，其特征在于：所述的柔性預應力系桿(18)貫穿于系桿鋼板箱(37)設置，其端部錨固于邊跨現澆鋼筋混凝土拱肋(7)頂部。

4.根據權利要求1所述的鋼管混凝土拱橋，其特征在于：所述的承臺(2)設在樁基(1)上方，邊跨的承臺(2)上方設有立柱(5)，立柱(5)上方設有邊拱支座(4)。

5.根據權利要求1所述的鋼管混凝土拱橋，其特征在于：所述的邊跨現澆鋼筋混凝土拱肋(7)一端與拱座(3)連接，另一端擱置在邊拱支座(4)上。

6.根據權利要求1所述的鋼管混凝土拱橋，其特征在于：所述的拱座(3)一端與邊跨現澆鋼筋混凝土拱肋(7)連接，另一端設有拱腳預埋段(31)，中跨鋼管混凝土拱肋(6)通過拱腳外包混凝土(32)與拱腳預埋段(31)固結。

7.根據權利要求1所述的鋼管混凝土拱橋，其特征在于：所述的內側鋼絞線整束擠壓拉索吊桿(19)和外側鋼絞線整束擠壓拉索吊桿(20)的上部張拉端(22)通過吊桿錨頭孔(21)與中跨鋼管混凝土拱肋(6)連接，下部固定段(23)通過吊桿端部預埋件(24)與吊桿橫梁(44)連接。

8.根據權利要求1所述的鋼管混凝土拱橋，其特征在于：所述的中跨鋼管混凝土拱肋(6)安裝節段包括上游拱肋和K形永久中風撐(39)，其前部加設臨時風撐(40)。

9.根據權利要求1所述的鋼管混凝土拱橋，其特征在于：所述的中跨鋼管混凝土拱肋(6)和邊跨現澆鋼筋混凝土拱肋(7)的支架采用定型化支架體系(41)。

10.一種如權利要求1所述的鋼管混凝土拱橋的施工方法，其特征在于包括以下步驟：

1)施工準備：組織相關人員進行圖紙會審，然后對關鍵工序進行技術交底，對物資設備進行核查，制定試驗計劃，建立施工測量控制網，進一步了解和落實現場施工安全措施；

2)樁基和墩臺施工：對邊拱和主拱基礎進行施工，澆筑樁基(1)和墩臺(2)，然后在主拱的墩臺(2)處澆筑拱座(3)，在邊拱的墩臺(2)上澆筑立柱(5)，在立柱(5)上方澆筑邊拱支座(4)，澆筑主墩的承臺(2)、拱座(3)時，預埋拱肋拱腳鋼管、拱腳局部承壓鋼板(33)、拱腳外包砼鋼筋預埋件等預埋件，澆筑主墩的承臺(2)、拱座(3)時預先安裝承臺(2)上支架、安裝主拱拱腳空鋼管；

3)主拱肋加工：中跨鋼管混凝土拱肋(6)的拱圈采用啞鈴型鋼管混凝土，拱肋在廠內分段預制；

4)搭設拱腳整體式固定支架：通過預埋鋼板(33)連接整體式固定支架(82)，定位架(85)設置定型鋼板(84)和定位螺栓(86)對剪力釘(34)焊接位置進行定位和焊接；

5)拱腳施工：拱座(3)設在主跨的承臺(2)上方，安裝拱腳預埋段(31)，綁扎拱腳、系梁鋼筋，拱腳外包混凝土(32)施工采用外包混凝土附著固定定型化快裝快拆鉸接啟閉式鋼模澆筑技術，澆筑拱腳外包混凝土(32)進行固接，并振搗密實，進行養護；

6)搭設拱肋支架：在搭設支架前，進行支架的地基加固穩定處理，支架基礎周圍設置相應排水設施，中跨鋼管混凝土拱肋(6)和邊跨現澆鋼筋混凝土拱肋(7)的支架施工采用定型化支架體系(41)；

7)安裝柔性托網：將標高可調式弧形格構式鋼托板(68)調平，然后將柔性托網(69)放置在標高可調式弧形格構式鋼托板(68)上；

8)支架加載預壓：中跨鋼管混凝土拱肋(6)和邊跨現澆鋼筋混凝土拱肋(7)的支架預壓采用裝配式臺階錨索框格錨固底梁反力預壓與囊袋注水壓重預壓組合預壓技術；

9)監測支架變形：測出定型化支架體系(41)豎向彈性變形，拱肋立模時計入因施工臨時支架下沉變形的預拱度；

10)拱肋支架卸載：設置好預拱度后，對定型化支架體系(41)進行卸載；

11)架設三角區主梁：在定型化支架體系(41)上架設三角區主梁，澆筑主拱空心肋間橫梁(13)；

12)系桿安裝系統搭設：柔性預應力系桿(18)施工采用系桿拉索無損牽引放線系統，卷制系桿成品索盤(107)，搭設固定盤架(108)，系桿成品索盤(107)放置于盤架底板(109)之上，搭設拉索托架(113)，安裝帶滾輪豎向導槽(110)，引出牽引鋼絲繩(116)，啟動卷揚機(111)，牽引過程速度保持勻速，牽引到位后留出足夠的工作長度，調整導輪架標高滿足設計，安裝系桿錨頭：最后安裝預應力系桿錨端；

13)拱肋施工支架體系搭設：中跨鋼管混凝土拱肋(6)和邊跨現澆鋼筋混凝土拱肋(7)定型采用分離式鉸接加強鋼板與定型化整體式弧形加強槽鋼組合臨時補強技術，對中跨鋼管混凝土拱肋(6)進行定型化支架體系(41)搭設，在定型化支架體系(41)上部通過加強鋼管擱置鋼管(87)和加強支撐鋼板(88)固定；

14)澆筑邊跨結構：在定型化支架體系(41)上安裝邊跨拱肋模板、端橫梁模板、肋間橫梁模板，并綁扎鋼筋；然后澆筑邊跨現澆鋼筋混凝土拱肋(7)、邊跨現澆肋間橫梁(9)、現澆邊拱肋系梁(10)，澆筑邊拱肋砼，澆筑端橫梁砼，達到設計強度90％以上后張拉端橫梁預應力鋼束，在邊跨現澆鋼筋混凝土拱肋(7)上澆筑現澆邊立柱(11)；

15)安裝中跨主拱肋鋼管：分段吊裝，空鋼管節段間以臨時螺栓連接，空鋼管合攏；鋼管分段處避開風撐、主拱空心肋間橫梁(13)和吊桿；調整好拱軸線后，節段間的接縫予以焊接；焊接或栓接拱頂排氣孔(29)；安裝桁架式永久上風撐(38)、K形永久中風撐(39)、臨時風撐(40)；

16)中跨主拱肋泵注砼程序：拱肋砼一次灌注完成，上中下三個腔體獨立灌注，灌注順序為下弦桿、上弦桿、中間綴板(26)；從兩側拱腳處同時往拱頂泵注砼；兩側泵注砼至拱頂時繼續泵注，直至排期鋼管中充滿砼為止；待砼強度達到要求時去除排氣管(30)，并用同樣鋼板封孔焊接；

17)邊拱合攏：合攏邊跨現澆鋼筋混凝土拱肋(7)，在邊拱肋養生7-10天之后，澆筑拱腳合攏縫砼；對稱澆筑現澆邊拱肋系梁(11)；

18)對稱澆筑主拱空心肋間橫梁(13)，澆筑邊拱的現澆邊立柱(11)，安裝主拱立柱；吊裝T形預應力橫梁(12)，吊裝邊跨一側的邊拱端橫梁(8)，安裝邊跨段縱梁；安裝邊跨段預制橋面板(17)，澆筑邊跨段現澆橋面板(17)；

19)搭設吊桿施工平臺：施工平臺包括施工平臺底板(128)，鋪設滑軌(127)，鋪設底板滑軌槽(129)，進行平臺桁架(131)的搭設；

20)系桿張拉：安裝縱向柔性預應力系桿(18)拉索，安裝邊跨段預應力系桿支撐架(36)、系桿鋼板箱(37)，分別對內側系桿和外側系桿進行張拉，系桿張拉采用對稱、分級、循環張拉；

21)拆除通航孔中跨主拱圈支架，保留主拱肋肋間橫梁以下部分支架；

22)安裝中跨吊桿：中跨鋼管混凝土拱肋(6)的拱肋吊桿施工采用附著拱肋固定滑軌移動式施工平臺，按照由跨中、拱腳向拱肋1/4方向對稱安裝中跨預制吊桿橫梁(44)就位，并安裝主跨一側的邊橫梁(43)；安裝預制空心縱梁(14)；安裝系桿鋼板箱(37)；中跨預制吊桿橫梁(44)的安裝按中跨拱肋吊桿構造圖中考慮預拱度后梁底安裝標高進行施工；在全部預制橫梁安裝就位后，對照上述梁底安裝標高重新進行全部吊桿索長或索力的調整；

23)吊桿張拉錨固：分別對內側吊桿和外側吊桿進行張拉錨固；內側鋼絞線整束擠壓拉索吊桿(19)和外側鋼絞線整束擠壓拉索吊桿(20)的上部張拉端(22)通過吊桿錨頭孔(21)與中跨鋼管混凝土拱肋(6)連接，下部固定段(23)通過吊桿端部預埋件(24)與吊桿橫梁(44)連接；

24)拆除剩余所有支架，安裝主跨段預制橋面板(17)，澆筑主跨段現澆橋面板(16)；

25)按全橋三跨均衡、對稱澆筑橋面鋪裝及防撞護欄(55)，安裝伸縮縫；

26)全橋完成后，進行全部內側鋼絞線整束擠壓拉索吊桿(19)、外側鋼絞線整束擠壓拉索吊桿(20)和柔性預應力系桿(18)錨索的索力測定，吊桿初張拉索力結合施工中橫梁設計標高控制的分析結果進行適當調整，系桿張拉索力的實測索力與設計索力誤差不大于8％，否則進行相應調索。