一种下承式系杆拱桥及其施工方法与流程

1.本发明涉及桥梁的土建设计施工技术领域，具体地说是一种下承式系杆拱桥及其施工方案，用于解决下承式系杆拱桥施工工期长、耐久性差及养护困难的问题。


背景技术：

2.下承式系杆拱桥由于其造型优美，跨越能力强，梁高低，在公路、市政桥梁中应用广泛。但也存在如下一些问题：1、常规下承式系杆拱桥为抵抗拱脚纵向水平推力、优化体系受力，经常需要采用以钢绞线或平行钢丝为材料的系杆、吊杆，并在施工过程中进行张拉、调索，施工复杂、工期长，施工期间经常需要封闭或限制所跨越的航道或道路，对交通影响较大；2、常规下承式系杆拱桥的系杆、吊杆部位构造复杂，耐久性差，需定期检查更换，目前已运营的系杆拱桥大量存在因为吊杆、系杆耐久性不足而引起的桥梁病害甚至导致坍塌事故；3、常规下承式系杆拱桥的拱肋、系梁、横梁常采用封闭断面，且吊杆锚固系统、系杆及其锚固系统常封闭于构件内部，不利于日常检修养护。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种快速施工、耐久性好、易于养护的下承式系杆拱桥及施工方法，同时可以实现常规拱桥的内力调整。
4.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种下承式系杆拱桥，包括拱肋、系梁、梁拱结合段、横梁、和吊杆，其特征在于拱肋与系梁在一个垂直平面内，拱肋与系梁端部通过梁拱结合段进行连接，拱肋与系梁中间通过吊杆进行连接，两侧系梁通过横梁进行连接，形成拱桥主体钢结构预拼装结构，其中通过对所述系梁进行预弯，或对所述拱桥主体钢结构的拱脚实施预位移进行内力调整。
5.拱肋、系梁、梁拱结合段、横梁、吊杆采用钢结构，桥面板采用钢结构或组合结构。
6.拱肋采用工字型或箱型断面，有需要时可采用横向联系风撑进行连接。
7.梁拱结合段连接拱肋及系梁，进行断面转换，并支撑于永久支点上，拱梁连接时先对拱脚施加预位移后与系梁连接。其中对拱脚施加预位移时，先将拱肋焊接完成，在拱脚之间张拉临时系杆，或通过千斤顶将拱脚向跨间顶推产生预位移，再将拱肋与系梁焊接完成，最后拆除临时系杆。
8.吊杆采用工字型断面或实心圆断面。吊杆如在施工期间受压，则采用工字型断面，其与拱肋及系梁可采用焊接、栓接方式连接，吊杆如在施工期间及运营期间均受拉，其与拱肋及系梁则可采用叉耳进行连接。
9.桥面板采用钢结构或组合结构，钢结构桥面板可采用正交异性构造，组合结构桥面板可采用钢底板 现浇混凝土构造，或预制混凝土板 现浇湿接缝构造。
10.一种下承式系杆拱桥的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以下步骤：拱桥主体钢结构拼装，拱肋与系梁在一个垂直平面内，拱肋与系梁端部通过梁拱结合段进行连接，拱肋与系梁中间通过吊杆进行连接，两侧系梁通过横梁进行连接，桥面板支撑于横梁上，形成拱桥主体钢结构预拼装结构，拱桥主体钢结构拼装期间，通过系梁预弯和/或拱脚预位移的措施进行内力调整；主体钢结构拼装完成后采用运输车辆滚装上船运输或进行路上短距离运输，运输期间运输支撑点设置于专门临时支撑点，就位后梁拱结合段落于桥墩上的永久支座，运输临时支点逐步退出受力，拱桥完成受力体系转换，运输车辆或船退出施工场地；现场施工组合结构桥面板及桥梁附属设施，桥梁竣工。
11.系梁预弯时，先将系梁焊接完成，再通过压重或千斤顶调整支撑标高使系梁预弯，再连接拱肋及吊杆，通过给予系梁预存内力，平衡恒载及活载的系梁内力。
12.采用拱脚预位移时，先将拱肋焊接完成，在拱脚之间张拉临时系杆，或通过千斤顶将拱脚向跨间顶推产生预位移，再将拱肋与系梁焊接完成，最后拆除临时系杆。
13.施工时拱桥主体钢结构部分在工厂或桥位附近场地进行拼装，如采用组合结构桥面板，混凝土部分在主体钢结构部分就位后再施工。
14.本发明原本的意图是简化构造、方便施工，单由于系杆拱桥的施工方法与构造密切相关，且系杆拱桥的施工实在有些麻烦，施工步骤多也造成了构造的复杂，后期养护不便。本发明的技术方案能够取得下列有益效果：1.不设置可张拉的吊杆及系杆，节约了大量施工内力调整时间，且简化了节点构造，取消了常规吊杆及系杆的锚固结构，后期养护简单。
15.2.桥梁施工、尤其是对桥下航道或道路影响较大的施工工序均在工厂完成，现场采用整体架设，节约了大量现场施工时间，现场短时间内可完成拱桥整体架设。
16.3.在工厂通过系梁预弯、拱脚间张拉临时系杆等措施实现内力的调整，充分利用钢材高强度的特性，达到运营期间良好的受力状态。
17.4.除拱肋由于稳定需要可能采用箱型断面外，其他构件均采用工字型断面等开口断面，无检修死角，大大减少养护工作量及养护难度。
附图说明
18.图1是本发明所述的系杆拱桥立面布置图。
19.图2是本发明所述的系杆拱桥断面布置图。
20.图3是本发明所述的系杆拱桥梁拱结合段构造图。
21.图4是本发明所述的系杆拱桥系梁预弯法施工步骤图图5是本发明所述的系杆拱桥拱脚预位移的临时系杆法施工步骤图图6是本发明所述的系杆拱桥拱脚预位移的临时千斤顶法施工步骤图图7是本发明所述的系杆拱桥运输就位施工方案示意图图中包括：1-拱肋，2-系梁，3-梁拱结合段，4-横梁，5-吊杆，6-桥面板，7-永久支点，8-运输临时支点，11-临时系杆，12-千斤顶。
具体实施方式
22.下面根据说明书附图对本发明的构造、施工过程及相关设计要求进行进一步的阐述。
23.本发明的一种下承式系杆拱桥，包括拱肋、系梁、梁拱结合段、横梁、吊杆、桥面板。
24.拱肋1与系梁2在一个垂直平面内，拱肋1与系梁2端部通过梁拱结合段3进行连接，拱肋1与系梁2中间通过吊杆5进行连接，两侧系梁2之间通过横梁4进行连接，桥面板6支撑于横梁4上。
25.拱肋1、系梁2、梁拱结合段3、横梁4、吊杆5采用钢结构，桥面板6采用钢结构或组合结构。
26.拱肋1采用工字型或箱型断面，有需要时可采用横向联系风撑进行连接。
27.系梁2采用工字型断面。
28.梁拱结合段3连接拱肋1及系梁2，进行断面转换，并支撑于永久支座7上。
29.吊杆5采用工字型断面或实心圆断面。吊杆5如在施工期间受压，则采用工字型断面，其与拱肋及系梁可采用焊接、栓接方式连接，吊杆5如在施工期间及运营期间均受拉，其与拱肋及系梁则可采用叉耳进行连接。
30.桥面板6采用钢结构或组合结构，钢结构桥面板可采用正交异性构造，组合结构桥面板可采用钢底板 现浇混凝土构造，或预制混凝土板 现浇湿接缝构造。
31.其具体施工步骤如下：施工时拱桥主体钢结构部分均在工厂或桥位附近场地进行拼装，如采用组合结构桥面板，混凝土部分在主体钢结构部分就位后再施工。
32.钢结构拼装期间，可通过系梁预弯、拱脚预位移等措施进行内力调整，系梁预弯时，先将系梁焊接完成，再通过压重或千斤顶调整支撑标高使系梁预弯，再连接拱肋及吊杆，通过给予系梁预存内力，平衡恒载及活载的系梁内力，系梁预弯施工时宜先施工横梁体系防止侧倾失稳。采用拱脚预位移时，先将拱肋焊接完成，在拱脚之间张拉临时系杆，或通过千斤顶将拱脚向跨间顶推产生预位移，再将拱肋与系梁焊接完成，最后拆除临时系杆。系梁预弯、拱脚预位移可根据内力调整需要同时使用或单独使用。
33.主体钢结构拼装完成后采用专用运输车辆滚装上船或进行路上短距离运输，运输期间运输支撑点设置于专门临时支撑点，运输至桥位后通过车辆上悬挂高度、支架高度、运输驳船压舱水位等措施调节标高进行就位。
34.就位后梁拱结合段落于桥墩上的永久支座，运输临时支点逐步退出受力，拱桥完成受力体系转换。运输车辆或驳船退出施工场地。
35.现场施工组合结构桥面板及桥梁附属设施，桥梁竣工。
36.本发明不设置可张拉的吊杆及系杆，节约了大量施工内力调整时间，且简化了节点构造，取消了常规吊杆及系杆的锚固结构，后期养护简单。施工内力调整通过系梁预弯等措施实施，且在钢结构岸上整体拼装时候实现，后通过钢结构整体运输就位，在桥位现场不进行内力调整，其构造也无法进行内力调整，实现了构件断面的简化。