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一种波纹混叠合式拱桥及其施工方法

申请号 CN202211500946.5 申请日 2022-11-28 公开(公告)号 CN115821714A 公开(公告)日 2023-03-21
申请人 中国电建集团市政规划设计研究院有限公司; 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司; 发明人 朱国金; 万军; 汤庆超; 单诚; 罗仕庭; 蒋利宏; 钱钦钊; 欧阳旭; 房永祥;
摘要 本 发明 公开了一种波纹 钢 混叠 合式拱桥,包括: 基座 ;主拱座,浇筑于所述基座的上方;垫板组件,至少部分嵌入于所述主拱座的内部;锚固钢板,安装于所述主拱座的外部并与所述垫板组件相连接;波纹钢拱架,端部与所述锚固钢板连接;预埋主筋和拱圈主筋,均设置于所述波纹钢拱架的上方,所述预埋主筋的其中一端嵌入于所述主拱座内,所述拱圈主筋与所述预埋主筋的另一端连接; 混凝土 浇筑层,填充于所述波纹钢拱架上并 覆盖 所述拱圈主筋。本发明还公开了一种波纹钢混叠合式拱桥施工方法。本发明通过波纹钢拱架形成 桥梁 上部结构施工通道及 支撑 体系后,所有的上部结构施工操作均可在波纹钢拱架上完成,因此不会对桥下交通产生不利影响。
权利要求

1.一种波纹混叠合式拱桥,其特征在于,包括:
基座
主拱座,浇筑于所述基座的上方;
垫板组件,至少部分嵌入于所述主拱座的内部;
锚固钢板,安装于所述主拱座的外部并与所述垫板组件相连接;
波纹钢拱架,端部与所述锚固钢板连接;
预埋主筋和拱圈主筋,均设置于所述波纹钢拱架的上方,所述预埋主筋的其中一端嵌入于所述主拱座内,所述拱圈主筋与所述预埋主筋的另一端连接;
混凝土浇筑层,填充于所述波纹钢拱架上并覆盖所述拱圈主筋。
2.一种波纹钢混叠合式拱桥施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1,通过浇筑形成基座并在所述基座上表面浇筑形成主拱座;
步骤S2,在浇筑所述主拱座的过程中预埋垫板组件及预埋主筋,所述垫板组件嵌入所述主拱座内,所述预埋主筋的一端嵌入所述主拱座内,所述预埋主筋的另一端伸出至所述主拱座之外;
步骤S3,安装锚固钢板,使所述锚固钢板与所述垫板组件连接,安装波纹钢拱架,通过锚固螺栓将所述波纹钢拱架与所述锚固钢板相连接;
步骤S4,安装拱圈主筋及与所述拱圈主筋相垂直的分布钢筋,所述拱圈主筋通过机械接头与所述预埋主筋相连接;
步骤S5,向所述波纹钢拱架上浇筑混凝土,使所述混凝土填充于所述波纹钢拱架上并覆盖所述拱圈主筋。
3.根据权利要求2所述的一种波纹钢混叠合式拱桥施工方法,其特征在于,所述垫板组件包括钢垫板和垫板钢筋,所述垫板钢筋呈U型,所述钢垫板设置于远离所述垫板钢筋开口的一端,所述锚固钢板与所述钢垫板相连接。
4.根据权利要求2所述的一种波纹钢混叠合式拱桥施工方法,其特征在于,所述步骤S2中的所述预埋主筋设置有多根,多根所述预埋主筋沿桥的宽度方向排列且沿竖直方向叠设有至少两层,在所述步骤S4中,所述拱圈主筋设置有多根,多根所述拱圈主筋通过所述机械接头与多根所述预埋主筋一一对应连接,竖直方向上相对应的各个所述预埋主筋上的所述机械接头在平方向上错开设置。
5.根据权利要求2所述的一种波纹钢混叠合式拱桥施工方法,其特征在于,在所述步骤S5中,所述波纹钢拱架上的混凝土分两次浇筑,待前一次浇筑的混凝土凝固后再进行第二次的混凝土浇筑。
6.根据权利要求2所述的一种波纹钢混叠合式拱桥施工方法,其特征在于,所述步骤S1还包括以下步骤:浇筑稳定墙,所述稳定墙位于所述基座的内侧方,在浇筑所述主拱座和所述稳定墙的过程中嵌入钢套管,使得所述钢套管穿过所述主拱座和所述稳定墙,所述钢套管的两端分别伸出至所述主拱座之外和所述稳定墙之外。
7.根据权利要求6所述的一种波纹钢混叠合式拱桥施工方法,其特征在于,在浇筑完所述稳定墙后,还包括以下步骤:准备钢质拉杆,将所述钢质拉杆穿入所述钢套管内,并将所述钢质拉杆两端锚固于钢质锚垫板上,在所述主拱座外侧面浇筑形成后浇筑砼,所述钢质拉杆的端部置于所述后浇筑砼内。
8.根据权利要求6所述的一种波纹钢混叠合式拱桥施工方法,其特征在于,还包括以下步骤:
步骤S6,在浇筑完成后的所述波纹钢拱架宽度方向上的两侧浇筑挡土侧墙,并在所述挡土侧墙外侧面浇筑侧墙肋板,向所述挡土侧墙内侧进行填土并进行桥面及护栏施工。
9.根据权利要求2所述的一种波纹钢混叠合式拱桥施工方法,其特征在于,所述步骤S3中的所述波纹钢拱架通过横向分榀吊装方式安装于所述锚固钢板之上,所述波纹钢拱架的断面形状为曲线状的波浪形或折线状的波浪形。
10.根据权利要求2所述的一种波纹钢混叠合式拱桥施工方法,其特征在于,所述步骤S4和所述步骤S5之间还包括以下步骤:在所述拱圈主筋的孔隙处插入剪钉,并将所述剪力钉的端部焊接于所述波纹钢拱架之上。

说明书全文

一种波纹混叠合式拱桥及其施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及桥梁施工领域,特别涉及一种波纹钢混叠合式拱桥及其施工方法。

背景技术

[0002] 桥梁结构的安全性及施工的便捷性是影响桥梁结构发展的重要因素,尤其对于跨越道路或通航河道的桥梁,具有快速架设成桥的要求,以确保最大程度减少对交通的影响。
[0003] 对于中、小跨径钢筋混凝土拱桥结构而言,在现有技术中,上部结构施工时需要搭设满堂支架,并在满堂支架上方立模浇筑混凝土,此种施工方式会带来施工周期长、施工繁琐、阻断桥下交通的问题。

发明内容

[0004] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种波纹钢混叠合式拱桥,能够在拱桥施工时不影响桥下交通,并且可以快速施工成桥。
[0005] 本发明还公开了一种波纹钢混叠合式拱桥施工方法。
[0006] 根据本发明第一方面实施例的一种波纹钢混叠合式拱桥,包括:基座;主拱座,浇筑于所述基座的上方;垫板组件,至少部分嵌入于所述主拱座的内部;锚固钢板,安装于所述主拱座的外部并与所述垫板组件相连接;波纹钢拱架,端部与所述锚固钢板连接;预埋主筋和拱圈主筋,均设置于所述波纹钢拱架的上方,所述预埋主筋的其中一端嵌入于所述主拱座内,所述拱圈主筋与所述预埋主筋的另一端连接;混凝土浇筑层,填充于所述波纹钢拱架上并覆盖所述拱圈主筋。
[0007] 至少具有如下有益效果:通过波纹钢拱架形成桥梁上部结构施工通道及支撑体系后,所有的上部结构施工操作均可在波纹钢拱架上完成,因此不会对桥下交通产生不利影响。进一步地,通过在波纹钢拱架上浇筑形成混凝土浇筑层,使得波纹钢拱架、混凝土浇筑层以及拱圈主筋结合成为一体式结构,可保障拱桥整体结构的承载
[0008] 根据本发明第二方面实施例的一种波纹钢混叠合式拱桥施工方法,包括以下步骤:步骤S1,通过浇筑形成基座并在所述基座上表面浇筑形成主拱座;步骤S2,在浇筑所述主拱座的过程中预埋垫板组件及预埋主筋,所述垫板组件嵌入所述主拱座内,所述预埋主筋的一端嵌入所述主拱座内,所述预埋主筋的另一端伸出至所述主拱座之外;步骤S3,安装锚固钢板,使所述锚固钢板与所述垫板组件连接,安装波纹钢拱架,通过锚固螺栓将所述波纹钢拱架与所述锚固钢板相连接;步骤S4,安装拱圈主筋及与所述拱圈主筋相垂直的分布钢筋,所述拱圈主筋通过机械接头与所述预埋主筋相连接;步骤S5,向所述波纹钢拱架上浇筑混凝土,使所述混凝土填充于所述波纹钢拱架上并覆盖所述拱圈主筋。
[0009] 至少具有如下有益效果:本发明中的拱桥施工方法,通过安装波纹钢拱架形成桥梁上部结构施工通道及支撑体系,使得所有的上部结构施工操作均可在波纹钢拱架上完成,因此不会对桥下交通产生不利影响。具体地,主拱座内嵌入有垫板组件,波纹钢拱架可通过锚固钢板连接于垫板组件上,可稳固波纹钢拱架的结构,此外,波纹钢拱架上浇筑有混凝土,混凝土可使得波纹钢拱架以及拱圈主筋结合成为一体式结构,可保障拱桥整体结构的承载力。
[0010] 根据本发明的一些实施例,所述垫板组件包括钢垫板和垫板钢筋,所述垫板钢筋呈U型,所述钢垫板设置于远离所述垫板钢筋开口的一端,所述锚固钢板与所述钢垫板相连接。
[0011] 根据本发明的一些实施例,所述步骤S2中的所述预埋主筋设置有多根,多根所述预埋主筋沿桥的宽度方向排列且沿竖直方向叠设有至少两层,在所述步骤S4中,所述拱圈主筋设置有多根,多根所述拱圈主筋通过所述机械接头与多根所述预埋主筋一一对应连接,竖直方向上相对应的各个所述预埋主筋上的所述机械接头在平方向上错开设置。
[0012] 根据本发明的一些实施例,在所述步骤S5中,所述波纹钢拱架上的混凝土分两次浇筑,待前一次浇筑的混凝土凝固后再进行第二次的混凝土浇筑。
[0013] 根据本发明的一些实施例,所述步骤S1还包括以下步骤:浇筑稳定墙,所述稳定墙位于所述基座的内侧方,在浇筑所述主拱座和所述稳定墙的过程中嵌入钢套管,使得所述钢套管穿过所述主拱座和所述稳定墙,所述钢套管的两端分别伸出至所述主拱座之外和所述稳定墙之外。
[0014] 根据本发明的一些实施例,在浇筑完所述稳定墙后,还包括以下步骤:准备钢质拉杆,将所述钢质拉杆穿入所述钢套管内,并将所述钢质拉杆两端锚固于钢质锚垫板上,在所述主拱座外侧面浇筑形成后浇筑砼,所述钢质拉杆的端部置于所述后浇筑砼内。
[0015] 根据本发明的一些实施例,还包括以下步骤:步骤S6,在浇筑完成后的所述波纹钢拱架宽度方向上的两侧浇筑挡土侧墙,并在所述挡土侧墙外侧面浇筑侧墙肋板,向所述挡土侧墙内侧进行填土并进行桥面及护栏施工。
[0016] 根据本发明的一些实施例,所述步骤S3中的所述波纹钢拱架通过横向分榀吊装方式安装于所述锚固钢板之上,所述波纹钢拱架的断面形状为曲线状的波浪形或折线状的波浪形。
[0017] 根据本发明的一些实施例,所述步骤S4和所述步骤S5之间还包括以下步骤:在所述拱圈主筋的孔隙处插入剪力钉,并将所述剪力钉的端部焊接于所述波纹钢拱架之上。
[0018] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。附图说明
[0019] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明,其中:
[0020] 图1为本发明实施例的结构示意图;
[0021] 图2为图1中A处的局部结构示意图;
[0022] 图3为本发明实施例中波纹钢拱架与锚固钢板连接位置处的局部结构示意图;
[0023] 图4为本发明其中一种实施例中的波纹钢拱架断面结构示意图;
[0024] 图5为本发明另一种实施例中的波纹钢拱架断面结构示意图。
[0025] 附图标号:
[0026] 基座100;
[0027] 主拱座200、垫板组件210、钢垫板211、垫板钢筋212、预埋主筋220、拱圈主筋230、机械接头240、预埋钢筋250;
[0028] 锚固钢板300;
[0029] 波纹钢拱架400、锚固螺栓410、剪力钉420;
[0030] 混凝土浇筑层500;
[0031] 稳定墙600、钢套管610、钢质拉杆620、钢质锚垫板630;
[0032] 后浇筑砼700;
[0033] 挡土侧墙800、侧墙肋板810;
[0034] 砾石900、道路表面结构910。

具体实施方式

[0035] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0036] 在本发明的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0037] 本发明的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接、嵌入等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
[0038] 参照图1至图3,本发明公开了一种波纹钢混叠合式拱桥,包括基座100、主拱座200、垫板组件210、锚固钢板300、波纹钢拱架400、预埋主筋220以及拱圈主筋230。
[0039] 其中,主拱座200浇筑于基座100的上方,垫板组件210至少部分嵌入于主拱座200的内部,锚固钢板300安装于主拱座200的外部并与垫板组件210相连接,波纹钢拱架400端部与锚固钢板300连接,预埋主筋220和拱圈主筋230均设置于波纹钢拱架400的上方,预埋主筋220的其中一端嵌入于主拱座200内,拱圈主筋230与预埋主筋220的另一端连接,混凝土浇筑层500填充于波纹钢拱架400上并覆盖拱圈主筋230。
[0040] 可以理解的是,通过波纹钢拱架400形成桥梁上部结构施工通道及支撑体系后,所有的上部结构施工操作均可在波纹钢拱架400上完成,因此不会对桥下交通产生不利影响。进一步地,通过在波纹钢拱架400上浇筑形成混凝土浇筑层500,使得波纹钢拱架400、混凝土浇筑层500以及拱圈主筋230结合成为一体式结构,可保障拱桥整体结构的承载力。
[0041] 参照图1至图4,本发明还公开了一种波纹钢混叠合式拱桥施工方法,包括以下步骤:
[0042] 步骤S1,通过浇筑形成基座100并在基座100上表面浇筑形成主拱座200;
[0043] 步骤S2,在浇筑主拱座200的过程中预埋垫板组件210及预埋主筋220,垫板组件210嵌入主拱座200内,预埋主筋220的一端嵌入主拱座200内,预埋主筋220的另一端伸出至主拱座200之外;
[0044] 步骤S3,安装锚固钢板300,使锚固钢板300与垫板组件210连接,安装波纹钢拱架400,通过锚固螺栓410将波纹钢拱架400与锚固钢板300相连接;
[0045] 步骤S4,安装拱圈主筋230及与拱圈主筋230相垂直的分布钢筋,拱圈主筋230通过机械接头240与预埋主筋220相连接;
[0046] 步骤S5,向波纹钢拱架400上浇筑混凝土,使混凝土填充于波纹钢拱架400上并覆盖拱圈主筋230。
[0047] 可以理解的是,本发明中的拱桥施工方法,通过安装波纹钢拱架400形成桥梁上部结构施工通道及支撑体系,使得所有的上部结构施工操作均可在波纹钢拱架400上完成,因此不会对桥下交通产生不利影响。具体地,主拱座200内嵌入有垫板组件210,波纹钢拱架400可通过锚固钢板300连接于垫板组件210上,可稳固波纹钢拱架400的结构,此外,波纹钢拱架400上浇筑有混凝土,混凝土可使得波纹钢拱架400以及拱圈主筋230结合成为一体式结构,可保障拱桥整体结构的承载力。
[0048] 需要说明的是,在步骤S2中将预埋主筋220的其中一端嵌入于主拱座200内可便于后续对拱圈主筋230进行安装。
[0049] 在完成步骤S5后还包括以下步骤:使用砾石900回填形成平整场地,在砾石900回填层上方铺设道路表面结构910。
[0050] 如图2和图3所示,垫板组件210包括钢垫板211和垫板钢筋212,垫板钢筋212呈U型,钢垫板211设置于远离垫板钢筋212开口的一端,锚固钢板300与钢垫板211相连接。需要说明的是,钢垫板211和垫板钢筋212可为一体式结构,呈U型的垫板钢筋212可在浇筑主拱座200时插入主拱座200的内部,当锚固钢板300在主拱座200外侧与钢垫板211连接后,可提高锚固钢板300对波纹钢拱架400的支撑力度。此外,锚固钢板300可呈π型,锚固钢板300可通过焊接或机械连接形式与钢垫板211连接。
[0051] 如图1至图3所示,步骤S2中的预埋主筋220可设置多根,多根预埋主筋220沿桥的宽度方向排列且沿竖直方向叠设有至少两层,在图2中,预埋主筋220沿竖直方向叠设有两层。在步骤S4中,拱圈主筋230可设置多根,多根拱圈主筋230通过机械接头240与多根预埋主筋220一一对应连接,竖直方向上相对应的各个预埋主筋220上的机械接头240在水平方向上错开设置,由于同一竖直平面内的预埋主筋220与拱圈主筋230的连接位置相互在水平方向上错开一定距离,因此,可提高拱桥的承载力,防止拱桥在受力时断裂。
[0052] 可以理解的是,在本发明实施例的步骤S5中,波纹钢拱架400上的混凝土可分两次浇筑,并且待前一次浇筑的混凝土凝固后再进行第二次的混凝土浇筑。需要说明的是,如将上述混凝土一次性浇筑成型,则波纹钢拱架400无法承受所有混凝土的重量,易对波纹钢拱架400结构造成破坏。而如果分批次对混凝土进行浇筑,那么波纹钢拱架400则可以承受首次浇筑的混凝土重量,并且当前一次浇筑的混凝土凝固后,混凝土与波纹钢拱架400相互结合,可提高波纹钢拱架400的承载能力,当第二次进行混凝土浇筑时则不会造成波纹钢拱架400的断裂。当然,可以理解的是,上述混凝土也可分为多批次进行浇筑,而不仅限于分两次浇筑。
[0053] 参照图1至图3,在桥梁跨度大、上部载荷大的情况下,本发明实施例中的步骤S1还可包括以下步骤:浇筑稳定墙600,稳定墙600位于基座100的内侧方,在浇筑主拱座200和稳定墙600的过程中嵌入钢套管610,使得钢套管610穿过主拱座200和稳定墙600,钢套管610的两端分别伸出至主拱座200之外和稳定墙600之外,稳定墙600可加大桥梁底部结构的支持力度。
[0054] 可以理解的是,在浇筑完稳定墙600后,还包括以下步骤:准备钢质拉杆620,将钢质拉杆620穿入钢套管610内,并将钢质拉杆620两端锚固于钢质锚垫板630上,在主拱座200外侧面浇筑形成后浇筑砼700,钢质拉杆620的端部置于后浇筑砼700内,钢质拉杆620可在水平方向上给予桥梁更大的承载能力。
[0055] 需要说明的是,在桥梁跨度大、上部载荷大的情况下,本发明实施例还可包括以下步骤:步骤S6,在浇筑完成后的波纹钢拱架400宽度方向上的两侧浇筑挡土侧墙800,并在挡土侧墙800外侧面浇筑侧墙肋板810,向挡土侧墙800内侧进行填土并进行桥面及护栏施工。侧墙肋板810可提高挡土侧墙800的整体稳定性,避免挡土侧墙800横向倾覆。此外,波纹钢拱架400与浇筑完成的混凝土作为整体形成主拱圈,挡土侧墙800内可通过填土后形成桥面系,也可直接在主拱圈上铺设梯道。
[0056] 如图4和图5所示,本发明实施例步骤S3中的波纹钢拱架400通过横向分榀吊装方式安装于锚固钢板300之上,波纹钢拱架400的断面形状可以为图4中的曲线状的波浪形或图5中的折线状的波浪形。其中,当波纹钢拱架400的端面形状为曲线状的波浪形时,该曲线的形状可以为圆弧形、悬链线形或抛物线形。具体地,波纹钢拱架400可采用工厂预制,从而分节段运输至施工现场,并在拼接后进行吊装。
[0057] 如图2和图3所示,步骤S4和步骤S5之间还包括以下步骤:在拱圈主筋230的孔隙处插入剪力钉420,并将剪力钉420的端部焊接于波纹钢拱架400之上。剪力钉420可增强波纹钢拱架400与混凝土的粘接作用,可进一步增强拱桥整体结构的稳定性。侧墙肋板810可与挡土侧墙800同时浇筑而成。
[0058] 参照图2,在浇筑挡土侧墙800前,可在波纹钢拱架400上的混凝土浇筑过程中嵌入预埋钢筋250,使得预埋钢筋250的一端位于波纹钢拱架400上方的混凝土层内,另一端嵌入挡土侧墙800内。预埋钢筋250可增强挡土侧墙800与其下部结构的连接强度。
[0059] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
[0060] 当然,本发明并不局限于上述实施方式,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换,这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
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