[发明专利]一种劲性骨架混凝土拱桥的施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种拱桥的施工方法，尤其适用于劲性骨架混凝土拱桥的施工方法。

背景技术

拱桥指的是在竖直平面内以拱作为结构主要承重构件的桥梁，其具有造型美观、超载潜力大、耐久、造价较低、养护方便的优点，在我国公路桥梁中广泛采用。与此同时，拱桥又是一个失败率比较高的桥型，对于无支架施工拱桥，极易因施工过程中应力和变型未有效控制而发生事故，事故多发生在拱肋劲性骨架悬拼合拢阶段、以及在合拢后的拱肋劲性骨架上浇注混凝土形成拱圈或拱肋阶段。

现有的劲性混凝土拱桥施工过程中，调整浇注混凝土阶段的应力和变型的方法主要为多点均衡施工法、水箱加载法、地锚加载法三种方法：

多点均衡施工法要点是：把合拢的拱骨架分成若干偶数段，各段同时施工，通常是两套设备，为了实现均衡施工，把各段分成若干小段、由两套设备从两拱脚开始对称在各段间循环，每次只浇注一小段混凝土直至全部浇完拱圈或拱肋混凝土。虽然多点均衡施工法具有较好的调载效果，然而其不足之处在于：混凝土的施工缝多，工期长，且随着桥的跨径越大，这个问题越突出。

水箱加载法，是在浇注混凝土前在拱顶附近安放了若干个水箱，当混凝土从两拱脚向拱顶浇注时，不断向水箱中加水，起到压顶的作用，当混凝土浇注了一定长度后逐步放水；

地锚加载法，主要是在劲性骨架合拢后，在劲性骨架上施加向心的拉力或者悬挂重物调载，实现混凝土从两拱脚向拱顶连续浇注。

水箱加载法和地锚加载法虽然都可以调整浇注混凝土阶段的应力和变形，然而这两种方法的不足之处在于：增加了劲性骨架的荷载，对浇注混凝土阶段稳定不利，水箱加载法只对拱顶调载有效，对拱脚几乎无效，地锚加载法调载设施要侵入桥下、甚至河床，多数桥梁不允许采用。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述不足之处，提供一种在连续浇注混凝土的情况下能很好的控制应力和变形的劲性骨架混凝土拱桥的施工方法，用以调整劲性骨架在对称连续浇注混凝土过程中产生的应力和变形，使其应力和变形控制在规定的目标内，尤其体现在调整过程不增加劲性骨架的荷载、有利于拱桥的稳定性，并且，斜拉扣索全套系统及机具全都是钢管骨架悬拼时使用的器具，调载成本只有少量设备租金和少量人工工资，具有调载方便、灵活、快捷，成本低，运用环境不受限制。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种劲性骨架混凝土拱桥的施工方法，包括以下几个步骤：

步骤a、架设拱桥的劲性骨架；步骤b、在劲性骨架的两端对称设置至少一组斜拉扣索，所述斜拉扣索的一端设置有张拉千斤顶和索力测试装置，所述斜拉扣索的另一端通过挤压锚与劲性骨架节点连接，并沿倾斜向上于拱桥轴线的方向对劲性骨架施加索力；步骤c、从两拱脚对称连续浇筑混凝土直到拱顶，并在浇筑混凝土的过程中调节斜拉扣索的索力；步骤d、混凝土终凝前，松开斜拉扣索。采用上述方法，通过斜拉扣索斜向张拉劲性骨架的方式，来调整劲性骨 架在对称连续浇注混凝土过程中产生的应力和变形，使其应力和变形控制在规定的目标内，连续浇注混凝土过程中没有反复变形或者反复次数尽可能少，能较大幅度地减少劲性骨架用钢量，降低劲性骨架混凝土拱桥造价，提高混凝土施工质量，加快了混凝土浇筑速度。

最优选的，本实施例的步骤a具体包括如下步骤：

a1、按缆吊能力将劲性骨架划分成若干吊段，通常以15-35米为宜。

a2、吊段在工厂或现场制作，为保证精度，采用耦合制作。

a3、为方便调整，首段宜以拱座临时铰接，在斜拉扣挂多段后固结，直至骨架合拢成拱，拆除斜拉索，劲性骨架架设完成。

a4、如劲性骨架是钢管混凝土，劲性骨架架设完成后在管内灌注混凝土。

采用这样的方法，河道中无需架设支架，不影响通航。

最优选的，在步骤c浇筑混凝土之前，首先进行有限元结构分析计算，并在浇筑过程中进行应力和变形监测，根据有限元结构分析计算结果和监测结果进行对比调控，具体调控的方法为利用千斤顶通过斜拉扣索向拱圈施力。

优选的，所述步骤c中，在浇筑混凝土时，作出拱桥的拱脚、L/8、L/4、3L/8、拱顶及截面尺寸突变处的应力过程线及拱顶挠度过程线；从上述应力过程线中找出应力超过预设值的截面；从上述应力过程线中找出应力超过预设值的截面，并将斜拉扣索的前端设置于能高效地降低那些截面应力的骨架节点上，斜拉索施力的时机及施力大小根据所连接的劲性骨架节点的承载能力进行调整。