一种拱桥拱肋施工系统的制作方法

1.本实用新型属于建筑施工技术领域，涉及一种拱桥拱肋施工系统。


背景技术：

2.钢砼结合拱桥是一种新型桥梁结构。拱肋由钢拱肋和钢筋混凝土共同组成承载结构体系,优点是跨度大、量轻、高度低，适合在大跨度结构中采用。梧州西江四桥(129 300 129)m中承式钢砼结合拱桥钢筋混凝土拱肋在钢混结合浇筑混凝土后张拉钢绞线。钢拱肋与钢筋混凝土采用剪力钉连接，确保钢筋混凝土拱肋与钢拱肋之间应力的有效传递。由于钢混拱桥预应力钢束施工钢筋混凝土拱肋时已经预埋，预应力钢钢束的穿束和定位、钢混段混凝土的浇筑施工对质量控制尤为重要。目前，在交通、建筑等工程类的预应力施工中，预应力钢绞线的穿束施工大多采用人工进行穿束，且施工速度慢，操作费时，消耗大量人力和物力，成本高、工效低，且钢束波纹管易被钢拱肋剪力筋破坏，从而造成钢混结合段内钢束孔道压浆堵塞，不利于保证施工质量。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种拱桥拱肋施工系统，以解决现有施工系统中存在效率低，孔道压浆难以确保质量的问题。
4.为了实现上述技术目的，本实用新型的设计方案如下：
5.一种拱桥拱肋施工系统，包括以下步骤：
6.(1)钢拱肋吊装系统，由钢箱梁、钢拱肋隔仓、主墩拱肋桁架、钢帽、钢筋和钢管以及波纹管的结构部件组成；
7.(2)拱肋预应力钢束穿束与定位系统；
8.(3)钢拱肋的焊接系统；
9.(4)钢
‑
混结合段预应力模板的安装系统；
10.(5)钢
‑
混结合段混凝土的浇筑系统。
11.进一步地，在(1)中所述钢拱肋吊装系统中，所述钢筋的规格为φ 16，在钢拱肋隔仓底部焊接所述钢筋，外套4.8cm的钢管用做滑轮，波纹管端头在所述4.8cm钢管上；钢帽与钢箱梁结合段波纹管的底部为20cm
×
50cm铁皮。
12.进一步地，在(2)中的所述拱肋预应力钢束穿束与定位系统的组成如下：
13.拱肋钢混结合段内有钢绞线，所述钢绞线端头是用铁丝扎紧；同一水平高度的钢绞线同时对准钢拱肋箱上指定的位置，钢绞线形成钢绞线穿束结构；波纹管底部立于φ16的“一”字形钢筋上口处，在距离钢帽40cm、80cm处各安装一处φ16的“一”字形钢筋，其端头安装有螺旋筋、锚垫板，即形成定位系统。
14.进一步地，在(4)中所述钢
‑
混结合段预应力模板的安装系统的组成如下：
15.在钢拱肋预应力束螺旋筋和锚垫板组成部件中，木模板平行于钢拱肋斜截面，波纹管的上部设置端口向外的溜槽，作为混凝土浇筑通道，模板倒角处焊接有横向钢筋，在倒
角顶部焊接有钢筋，波纹管底部是三根横向的钢筋水平焊接加固模板。
16.进一步地，在(5)中所述钢
‑
混结合段混凝土的浇筑系统的组成如下：
17.混凝土浇筑系统是有底板束、腹板束、顶板束三层结构，所述混凝土浇筑系统模板的槽口为进料入口，所述底板束、腹板束与泵车的软管连接，所述混凝土浇筑系统设置有振动部位。
18.进一步地，所述混凝土浇筑系统的振动部位振捣安装有插入式振动器，所述振动器的振动深度不超过棒长度2/3～3/4倍。
19.通过本系统方案，可以实现以下效果：
20.本实用新型施工系统先进、操作方便，减少了人工穿束的工作量，减少了人员投入，克服了人工穿束的不安全性、钢束压浆质量难以保证、钢混结合段混凝土浇筑难度大等诸多难题，其施工安全快捷、质量稳定、提高了工效、缩短了工期、节约了工程的成本。
附图说明
21.图1是钢拱肋吊装系统的结构组成示意图；
22.图2是中跨混凝拱肋预应力钢束构造图；
23.图3是桥面以上拱肋为钢箱拱构造主跨钢拱肋共分31段的示意图；
24.图4是边跨混凝拱肋预应力钢束构造图；
25.图5是12#、13#拱肋z1节段布置图；
26.图6是滚轮示意图；
27.图7是钢拱肋预应力束穿束位置及滚轮的截面示意图。
28.图中：1
‑
钢箱梁；2
‑
钢拱肋隔仓；3
‑
主墩拱肋桁架；4
‑
钢帽；5
‑
钢筋和钢管以及波纹管(组合结构)。
具体实施方式
29.下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。
30.本实用新型实施例的施工系统适用于西江四桥12#、13#墩钢砼结合段拱肋预应力钢绞线穿束定位施工。
31.(1)系统的结构概况
32.中跨拱肋拱轴线为悬链线，计算跨径l＝290m，计算矢高f＝58m, 计算矢跨比f/l＝1/5,拱轴系数m＝1.6。中跨混凝拱肋预应力钢束构造图如图2所示，拱肋为箱形截面，桥面系以下至拱脚段拱肋采用预应力混凝土结构，整个拱肋高度按照2次抛物线变化，由拱顶的4.3m 变化至拱脚的7.1m，混凝土拱肋段截面由钢
‑
砼段的3.7m按直线规律渐变成拱脚处的6.0m宽，拱箱标准段箱壁厚度为0.8。桥面以上拱肋为钢箱拱构造主跨钢拱肋共分31段，如图3所示，最大单段吊重约 69.1t。z1节钢拱肋吊装时，进行拱肋钢束穿束定位。
33.边跨拱肋拱轴线为悬链线，计算跨径l＝146m，计算矢高f＝43.2m，计算矢跨比f/l＝1/3.38，拱轴系数m＝1.6。边跨混凝拱肋预应力钢束构造图如图4所示，拱肋为箱形截面，与主跨拱肋构造类似，桥面系以下至拱脚段拱肋采用预应力混凝土结构，整个拱肋高度按照2次抛物线变化，由拱顶的3.5m变化至拱脚的6.1m，混凝土拱肋段截面由钢
‑
砼段的3.1m
按直线规律渐变成拱脚处的5.0m宽，拱箱标准段箱壁厚度为0.6m。桥面以上拱肋为钢箱拱构造。边跨钢拱肋共分13段，最大单段吊重约99.1t。b1节钢拱肋吊装时，进行边跨拱肋钢束穿束定位。
34.(2)施工系统的组成
35.1)钢拱肋吊装系统
36.钢拱肋吊装系统由钢箱梁1、钢拱肋隔仓2、主墩拱肋桁架3、钢帽4、钢筋和钢管以及波纹管5的结构部件组成。如图1所示。
37.系统为了防止钢束穿束过程中波纹管不被损坏，在钢拱肋隔仓底部焊接φ16的钢筋，外套4.8cm的钢管用做滑轮，穿束时将波纹管端头放置4.8cm钢管上在进行钢拱肋吊装；待焊接钢拱肋吊装至主墩拱肋桁架位置处距离钢帽位置1.5m处时，进行预应束的定位施工，同时检查波纹管破损情况，有缝隙的要用胶布重新进行包裹，保证后续压浆过程中浆液不外流，波纹管处理完成后，使用20cm
×
50cm铁皮在钢帽与钢箱梁结合段波纹管的底部进行包裹，防止熔透时的焊渣，浆液烧伤波纹管底部。
38.2)拱肋预应力束穿束与定位系统
39.主墩拱肋钢混结合段所用钢绞线施工钢筋混凝土拱肋时已经预埋，波纹管接头处的接缝应密实，确认后方可进行波纹管的穿束；穿束时，从底板束依次向上进行穿束，将钢绞线端头用铁丝扎紧，防止端头松散，防止穿束过程中造成钢绞线受力弯曲，挤断；施工人员将同一水平高度的钢绞线同时对准钢拱肋箱上指定的位置，将钢拱慢慢靠近，依次腹板束，顶板束，当钢拱的底部接触钢帽底部稳定时，钢拱的顶部开始由垂直向钢帽倾斜，过程中，施工人员可进入钢拱中间进行钢绞线向上调节，保证钢绞线顺利穿束；待穿束完成后，量出定位钢筋的位置，用φ16的钢筋“一”字形进行底部焊接固定，波纹管底部立于“一”字形钢筋上口处，在距离钢帽40cm、80cm处各安装一处，端头待浇筑混凝土前安装完螺旋筋、喇叭口，封模板时进行定位，由于钢绞线较重，施工难度大，可借助小型千斤顶进行顶升定位，可见12#、13#拱肋z1节段布置图，如图5所示。
40.预应力的穿束：穿束顺序由底板束
→
腹板束
→
顶板束，同一水平高度预应力同时进行穿束。预应力束的穿束采用吊塔配合，人工穿束的方式进行。
41.特别说明的是，预应力束穿束，为了防止波纹管易被破坏，为了保证预应力束穿束波纹管的完整性，采用滚轮(如图6所示)加以辅助穿束，钢拱肋预应力束穿束位置及滚轮的截面如图7所示，滚轮起到了防止波纹管被破坏的作用。
42.3)钢拱肋的焊接系统
43.钢拱肋的焊接由钢结构安装单位负责施工。
44.4)钢
‑
混结合段预应力模板的安装系统
45.钢绞线定位完成后，开始安装钢拱肋预应力束螺旋筋及锚垫板，待全部安装完成后开始加工木模板，木模板平行于钢拱肋斜截面，在波纹管的上部(不影响千斤顶工作范围内的尺寸)设置端口向外的溜槽，作为混凝土浇筑通道，模板倒角处焊接横向钢筋进行加固，在倒角顶部加焊钢筋进行支撑，波纹管底部用三根横向的钢筋水平焊接加固模板，防止模板跑动移动波纹管端头位置。
46.5)钢
‑
混结合段混凝土的浇筑系统
47.在预应力端头封模完成后，开始进行混凝土浇筑，浇筑顺序从底板束依次腹板束，
最后顶板束浇筑，混凝土采用集中拌合，自动计量，罐车运输，泵送混凝土施工，利用模板预留的槽口进行进料，底板束、腹板束浇筑可利用泵车的软管进行浇筑，当施工难度过大时，可利用人工配合汽车泵进行浇筑，混凝土需分层浇筑，待混凝土厚度达到30～ 45cm开始振捣。振捣采用插入式振动器，振捣时严禁碰撞钢筋和模板。振动器的振动深度一般不超过棒长度2/3～3/4倍，振动时要快插慢拔，不断上下移动振动棒，以便捣实均匀、密实。振动棒插入下层混凝土中5～10cm，移动间距不超过振捣器作用半径的1.5倍，与侧模保持5～10cm距离，且插入下层混凝土的深度宜为50～100mm。对每一个振动部位振捣延续时间为20～30s，混凝土都必须振捣密实，即混凝土不再冒出气泡，表面出现平坦泛浆。
48.由于夏季天气炎热，钢拱肋内外温度高，可在钢拱肋外侧表面四周覆盖土工布进行降温，防止温度过高混凝土开裂，待混凝土凝固后，拆除端头模进行覆盖养护，安排专人对钢拱肋内、外部及时养护。
49.(3)系统的质量标准
[0050][0051]
说明：预应力管道允许偏差，其偏差值为毫米级，对于拱桥施工而言，偏差值在5
‑
30mm范围可忽略不计。
[0052]
综上所述，本实施例的施工系统先进、操作方便，自动化程度高，大大减少了人工穿束的工作量，尤其是在拱肋预应力束穿束与定位步骤，以及混凝土浇筑步骤，可以减少人员投入，克服了人工穿束的不安全性、钢束压浆质量难以保证、钢混结合段混凝土浇筑难度大等诸多难题，其施工安全快捷、质量良好且稳定，本实施例的施工系统具有提高了工效、缩短了工期、节约了工程的成本的优势。
[0053]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。