简支拱斜拉扣挂施工临时锚固结构及方法 |
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| 申请号 | CN202410189319.7 | 申请日 | 2024-02-20 | 公开(公告)号 | CN117888435A | 公开(公告)日 | 2024-04-16 |
| 申请人 | 中建三局集团有限公司; 中建三局集团西北有限公司; 湖北同盛工程技术有限公司; | 发明人 | 慕冬冬; 张克; 骆发江; 许广兴; 龚磊; 景鹏超; 任乐平; 郭志雄; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及拱桥施工领域，公开了简支拱斜拉扣挂施工临时锚固结构及方法。反 力 座组件通过与之固定连接的垫梁，嵌入至支座结构的凹槽内，反力座组件和支座结构通过凹槽和垫梁实现限位。将拱梁结合段和墩顶之间由原有的固定连接的方式，转化为垫梁和凹槽之间卡接的连接方式；使得拱梁结合段产生的横向力由反力座组件经过垫梁传递至支座结构的凹槽处，最终由支座结构承担；使得拱梁结合段产生的纵向力直接通过与支座结构顶部 接触 传递至支座结构，或者由反力座组件经过垫梁传递至支座结构的凹槽内。另外，由于拱梁结合段和墩顶的 支撑 结构之间未固定连接，可以通过调节竖向支墩的高度及垫梁的厚度，对拱梁结合段进行微调，施工更加灵活。 | ||||||
| 权利要求 | 1.简支拱斜拉扣挂施工临时锚固结构，临时锚固结构设在拱梁结合段和墩顶之间； |
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| 说明书全文 | 简支拱斜拉扣挂施工临时锚固结构及方法技术领域[0001] 本发明涉及拱桥施工领域，具体涉及简支拱斜拉扣挂施工临时锚固结构及方法。 背景技术[0002] 系杆拱桥是将一种将拱与梁两种基本结构形式组合在一起的组合结构桥梁，上部结构主要由拱肋、吊杆、主梁和水平系杆组成。建成后主要由拱和梁共同承受竖向荷载，过程中充分发挥梁受弯、拱受压的结构性能和组合作用。不同于推力拱桥的是，系杆拱桥在建造和运营过程中拱端的水平推力全部由水平系杆承受，使拱端支座不产生水平推力。当桥面高程受到严格限制而桥下又要求保证较大的净空，或当墩台基础地质条件不良易发生沉降，但又要保证较大跨径时，无推力系杆拱桥则是更优的选择方案。 [0003] 当系杆拱桥采用“先拱后梁”的顺序施工时，在主拱合龙前，需要通过张拉设置于两岸拱梁结合段之间的临时水平系杆承受上部拱肋自重产生的水平推力，由于主梁尚未架设，整个结构呈不稳定状态，需要将两岸的拱梁结合段与墩顶进行临时锚固。传统方式是将多组钢绞线或精轧螺纹钢筋锚入提前预埋在墩顶里的锚板上，从而将拱梁结合段与墩顶通过固接的方式进行锚固，施工过程中由于传至拱脚的推力逐级增加变化，而钢绞线又存在预应力损失的风险，需要时刻关注钢绞线的受力情况确保其处于张紧状态，保证锚固系统稳定可靠。该方式主要出在以下问题： [0004] (1)传统的锚固方式是一种固结的锚固方式，结构受力复杂的问题，对结构墩柱推力大； [0005] (2)传统的锚固方式，在拱桥施工过程中随着拱肋节段的安装，上部结构自重不断增大，施工过程中扣索索力偏大，导致拱肋线型控制难度大； 发明内容[0008] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是： [0009] 简支拱斜拉扣挂施工临时锚固结构，临时锚固结构设在拱梁结合段和墩顶之间； [0010] 其特征在于：临时锚固结构包括固定在墩顶的支座结构、固定在拱梁结合段底部的反力座组件、连接在反力座组件和支座结构之间的垫梁、以及位于墩顶和拱梁结合段之间的若干个竖向支墩；在拱梁结合段的底面两侧各设有一个支座结构，在支座结构上水平设有凹槽，凹槽至少分布在两个支座的相邻面以及沿桥梁方向的前侧面和后侧面；反力座组件的顶部焊接固在桥梁结合段的底面，且分布在支座结构的周侧；垫梁置于凹槽内，且垫梁与反力座组件的侧面固定连接；竖向支墩底部固定在墩顶上，顶部抵靠在桥梁结合段的底面，竖向支墩位于支座结构靠近拱肋中部的侧面。 [0011] 按上述技术方案，反力座组件包括一个横向反力座和两个纵向反力座，横向反力座和纵向反力座的侧面均贴合支座结构的侧面布设，且横向反力座和纵向反力座的顶部焊接固定在拱梁结合段的底面上；两个纵向反力座分布在支座结构沿桥梁长度方向的前侧面和后侧面，纵向反力座布设在支座结构靠近另一个支座结构的侧面；垫梁固定在横向反力座和纵向反力座的底部侧面上。 [0012] 按上述技术方案，每个纵向反力座或横向反力座均配备一个垫梁，垫梁的内侧面与凹槽的形状相匹配，垫梁的外侧面呈平面布设；垫梁的外侧面固定在反力座上。 [0013] 按上述技术方案，垫梁和反力座之间采用螺栓连接或者焊接的形式。 [0014] 按上述技术方案，支座结构由上至下依次包括台帽、支座垫石、以及支座，三者之间彼此固定连接，支座的横截面尺寸大于支座垫石的横截面尺寸，支座的底面、垫石的侧面、以及台帽的顶面共同构成凹槽。 [0015] 按上述技术方案，凹槽的平面尺寸呈现U型结构或者矩形环状结构；凹槽至少包括第一纵向凹槽、第二纵向凹槽以及第一横向凹槽，分别对应两个纵向反力座和一个横向反力座。 [0016] 按上述技术方案，根据拱梁结合段的宽度设置多个竖向支墩；所有竖向支墩的高度相同，且竖向支墩的底部固定在墩顶上，顶部贴合在拱梁结合段的底面。 [0017] 简支拱斜拉扣挂施工临时锚固方法，其特征在于：包括如下步骤： [0018] S1：按设计方案，进行支撑结构和竖向支墩的施工； [0019] S2：根据支撑结构的尺寸及分布位置，在拱梁结合段的底面进行两组反力座组件的施工； [0020] S3：在墩顶顶面、且支座靠近跨中一侧方向安装若干个竖向支墩； [0021] S4：将垫梁安装在支撑结构的凹槽内； [0022] S5：将拱梁结合段底部的反力座组件安装在支撑结构上，并将垫梁和反力座组件连接。 [0023] 按上述技术方案，在步骤S5中，须保证纵向反力支座、横向反力支座通过垫梁与支座垫石侧面紧密贴合，竖向支墩也须与拱梁结合段底部紧密贴合。 [0024] 本发明具有以下有益效果： [0025] 1、反力座组件通过与之固定连接的垫梁，嵌入至支座结构的凹槽内，反力座组件和支座结构通过凹槽和垫梁实现限位。在上述结构中，将拱梁结合段和墩顶之间由原有的固定连接的方式，转化为垫梁和凹槽之间卡接的连接方式；使得拱梁结合段产生的横向力由反力座组件经过垫梁传递至支座结构的凹槽处，最终由支座结构承担；使得拱梁结合段产生的纵向力直接通过与支座结构顶部接触传递至支座结构，或者由反力座组件经过垫梁传递至支座结构的凹槽内。另外，由于拱梁结合段和墩顶的支撑结构之间未固定连接，可以通过调节竖向支墩的高度及垫梁的厚度，对拱梁结合段进行微调，施工更加灵活。 [0026] 首先，相比传统简支系杆拱桥拱梁结合段与墩顶的临时锚固方式，本发明提出的在桥梁结合段的底面设置由支座结构、反力座组件、以及垫梁组成的活动连接单元铰接的锚固方式，结构传力路径明确，锚固构件受力均匀、分布合理，对结构墩柱的推力更小，更加安全可靠。 [0027] 其次，由于采用反力座组件，并由垫梁和凹槽实现拱梁结合段和墩顶(墩柱)之间的连接；相比传统简支系杆拱桥拱梁结合段与墩顶的临时锚固方式，减少了施工过程中大量预埋件的布置，锚固装置可重复周转使用，节约工期、降低成本的同时有效避免了资源浪费。 [0028] 最后，相比传统简支系杆拱桥拱梁结合段与墩顶的临时锚固方式，采用由支座结构、反力座组件、以及垫梁组成的活动连接单元铰接的锚固方式配合竖向支墩，使得拱肋内力和扣索拉力更小，更容易调整和控制拱圈线型，大大减小施工难度和施工风险。 [0029] 2、通过两个支座结构各自的纵向反力座前后的限制，以及配合两个支座结构之间的两个横向反力座的限制，在垫梁和凹槽结构的作用下，共同实现拱梁结合段对两个支座结构的“咬合”，从而实现拱梁结合段和墩顶之间的临时“铰接”锚固。附图说明 [0030] 图1是本发明提供实施例的立面图； [0031] 图2是图1中A‑A的剖视图； [0032] 图3是图1中B‑B的剖视图； [0033] 图4是本发明提供第一种实施例的凹槽示意图； [0034] 图5是本发明提供第二种实施例的凹槽示意图； [0035] 图中，1、拱梁结合段；2、墩顶；3、支座结构；3‑1、台帽；3‑2、支座垫石；3‑3、支座；4、横向反力座；5、纵向反力座；6、垫梁；7、竖向支墩；8、凹槽。 具体实施方式[0036] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。 [0037] 参照图1～图5所示，本发明提供的简支拱斜拉扣挂施工临时锚固结构。 [0038] 实施例1 [0039] 临时锚固结构设在拱梁结合段1和墩顶2之间；临时锚固结构包括固定在墩顶的支座结构3、固定在拱梁结合段底部的反力座组件4和5、连接在反力座组件和支座结构之间的垫梁6、以及位于墩顶和拱梁结合段之间的若干个竖向支墩7；在拱梁结合段的底面两侧各设有一个支座结构，在支座结构上水平设有凹槽，凹槽至少分布在两个支座的相邻面以及沿桥梁方向的前侧面和后侧面；反力座组件的顶部焊接固在桥梁结合段的底面，且分布在支座结构的周侧；垫梁置于凹槽内，且垫梁与反力座组件的侧面固定连接；竖向支墩底部固定在墩顶上，顶部抵靠在桥梁结合段的底面，竖向支墩位于支座结构靠近拱肋中部的侧面。 [0040] 在本实施例中，反力座组件通过与之固定连接的垫梁，嵌入至支座结构的凹槽内，反力座组件和支座结构通过凹槽和垫梁实现限位。在上述结构中，将拱梁结合段和墩顶之间由原有的固定连接的方式，转化为垫梁和凹槽之间卡接的连接方式；使得拱梁结合段产生的横向力由反力座组件经过垫梁传递至支座结构的凹槽处，最终由支座结构承担；使得拱梁结合段产生的纵向力直接通过与支座结构顶部接触传递至支座结构，或者由反力座组件经过垫梁传递至支座结构的凹槽内。另外，由于拱梁结合段和墩顶的支撑结构之间未固定连接，可以通过调节竖向支墩的高度及垫梁的厚度，对拱梁结合段进行微调，施工更加灵活。 [0041] 首先，相比传统简支系杆拱桥拱梁结合段与墩顶的临时锚固方式，本发明提出的在桥梁结合段的底面设置由支座结构、反力座组件、以及垫梁组成的活动连接单元铰接的锚固方式，结构传力路径明确，锚固构件受力均匀、分布合理，对结构墩柱的推力更小，更加安全可靠。 [0042] 其次，由于采用反力座组件，反力座组件和拱梁结合段之间焊接固定，并由垫梁和凹槽实现拱梁结合段和墩顶(墩柱)之间的连接；相比传统简支系杆拱桥拱梁结合段与墩顶的临时锚固方式，减少了施工过程中大量预埋件的布置，锚固装置可重复周转使用，节约工期、降低成本的同时有效避免了资源浪费。 [0043] 最后，相比传统简支系杆拱桥拱梁结合段与墩顶的临时锚固方式，采用由支座结构、反力座组件、以及垫梁组成的活动连接单元铰接的锚固方式配合竖向支墩，使得拱肋内力和扣索拉力更小，更容易调整和控制拱圈线型，大大减小施工难度和施工风险。 [0044] 实施例2 [0045] 实施例2的结构及原理与实施例1的结构及原理接近，其不同之处在于：如图中实施例所示，给出了一种优选的反力座组件的结构形式；反力座组件包括一个横向反力座4和两个纵向反力座5，横向反力座和纵向反力座的侧面均贴合支座结构的侧面布设(贴合支座的侧面)，且横向反力座和纵向反力座的顶部焊接固定在拱梁结合段的底面上；两个纵向反力座分布在支座结构沿桥梁长度方向的前侧面和后侧面，纵向反力座布设在支座结构靠近另一个支座结构的侧面；垫梁固定在横向反力座和纵向反力座的底部侧面上。 [0046] 在本实施例中，通过两个支座结构各自的纵向反力座前后的限制，以及配合两个支座结构之间的两个横向反力座的限制，在垫梁和凹槽结构的作用下，共同实现拱梁结合段对两个支座结构的“咬合”，从而实现拱梁结合段和墩顶之间的临时“铰接”锚固。 [0047] 在实施例2中，每个纵向反力座或横向反力座均配备一个垫梁，垫梁的内侧面与凹槽的形状相匹配，垫梁的外侧面呈平面布设；垫梁的外侧面固定在反力座上。 [0048] 在实施例2中，垫梁和反力座之间采用螺栓连接或者焊接的形式。 [0049] 实施例3 [0050] 实施例3的结构及原理与实施例2的结构及原理接近，其不同之处在于：给出了一种优选的支座结构的结构形式；支座结构由上至下依次包括台帽3‑1、支座垫石3‑2、以及支座3‑3，三者之间彼此固定连接，支座的横截面尺寸大于支座垫石的横截面尺寸，支座的底面、垫石的侧面、以及台帽的顶面共同构成凹槽。也可以采用其他结构形式的支座结构，只需保证设置有与垫梁相匹配的凹槽即可。 [0051] 在实施例2或3中，凹槽的平面尺寸呈现U型结构或者矩形环状结构；凹槽至少包括第一纵向凹槽、第二纵向凹槽以及第一横向凹槽，分别对应两个纵向反力座和一个横向反力座。如图4和5所示，不包含支座时，凹槽的平面形状。 [0052] 在实施例2或3中，根据拱梁结合段的宽度设置多个竖向支墩；所有竖向支墩的高度相同，且竖向支墩的底部固定在墩顶上，顶部贴合在拱梁结合段的底面。 [0053] 本发明还提供了一种简支拱斜拉扣挂施工临时锚固方法，包括如下步骤： [0054] S1：按设计方案，进行支撑结构和竖向支墩的施工；具体为，施工准备：施工桥梁基础、承台(墩顶)、支座结构等；主桥拱梁结合段加工制造、运输至现场后安装在支座上。 [0055] S2：根据支撑结构的尺寸及分布位置，在拱梁结合段的底面进行两组反力座组件的施工；具体为，加工制作纵向反力支座、横向反力支座，测量定位后将反力座焊接在拱梁结合段梁底面上，并于支座垫石密贴。 [0056] S3：在墩顶顶面、且支座靠近跨中一侧方向安装若干个竖向支墩； [0057] S4：将垫梁安装在支撑结构的凹槽内； [0058] S5：将拱梁结合段底部的反力座组件安装在支撑结构上，并将垫梁和反力座组件连接。施工过程中，拱梁结合段与墩顶采用铰接的方式连接，其竖向力由支座承担，拱肋及梁段施工产生的纵向水平推力由纵向反力支座传递至支座垫石、横向水平推力由横向反力支座传递至支座垫石；整个结构向前倾覆的力矩由竖向支墩承担。 [0059] 在上述一些实施例中，在步骤S5中，须保证纵向反力支座、横向反力支座通过垫梁与支座垫石侧面紧密贴合，竖向支墩也须与拱梁结合段底部紧密贴合。 |
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