一种斜拉扣挂悬拼安装的钢管拱桥拱顶强迫合龙施工方法与流程

本发明涉及桥梁建设领域，具体涉及一种斜拉扣挂悬拼安装的钢管拱桥拱顶强迫合龙施工方法，主要用于采用两岸斜拉扣挂对称悬拼施工的具有多根主弦管的钢管拱桥在拱顶强迫合龙施工。

背景技术：

随着国家的发展建设，近些年修建的钢管拱桥越来越多，尤其是施工条件恶劣的大跨度拱桥，大多采用两岸对称悬拼至拱顶合龙的方式施工。而以往的拱顶合龙工艺较粗糙，直接根据现场实测合龙口尺寸进行简单地配切安装，忽略了合龙时拱肋应力状态、温度变化等因素对结构的长期影响，其最终施工效果往往与设计目标偏离较大。为改善传统合龙工艺导致的残余应力对结构影响，提高桥梁的长期使用寿命，需要探索出一种新型的合龙方法，解决此类问题。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，提供一种斜拉扣挂悬拼安装的钢管拱桥拱顶强迫合龙施工方法。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现，具体说明如下：

（1）一种斜拉扣挂悬拼安装的钢管拱桥拱顶强迫合龙施工方法，其特征在于：考虑合龙时结构应力状态及温度变化等因素对桥梁结构使用寿命的长期影响，如斜拉扣挂悬拼安装施工时扣索对结构产生的内部附加应力、气温变化产生的温度应力等，采取强制措施以降低乃至消除不利因素的影响，使合龙后的结构应力状态与设计目标吻合。以此为原则，通过连续数天观测温度及合龙口尺寸的变化情况，确定在温度相对稳定的时间段内进行合龙；并通过现场监测的结构应力状态，结合软件模拟计算结果和设计要求，综合研究确定在既定温度下的合龙口尺寸。

（2）一种斜拉扣挂悬拼安装的钢管拱桥拱顶强迫合龙施工方法，其主要步骤为：首先在大悬臂状态通过扣挂体系调整合龙前的整体线形，然后采用合龙口精调装置进行强制精确调节合龙口尺寸，并采用临时锁定装置及时锁定部分合龙口，之后进行未锁定部分合龙短钢管的安装及焊接，最后拆除临时锁定装置并进行剩余部分合龙短钢管的安装。

（3）所述钢管拱桥，具有多根主弦管，采用两岸斜拉扣挂对称悬拼的方式安装拱肋节段至拱顶，在拱顶采用合龙短钢管进行嵌补合龙。在大悬臂状态通过扣挂体系调整合龙前的整体线形，使合龙口两侧拱肋钢管的标高及横向错边控制在允许范围内。

（4）所述合龙口精调装置，可兼有临时锁定的功能，包括调增装置和调减装置；调增装置主要包含反力座、撑杆、千斤顶等，主要实现合龙口宽度小幅度调增的功能；调减装置主要包含反力座、拉杆、千斤顶等，主要实现合龙口宽度小幅度调减的功能，至于合龙口宽度小幅度调减也可通过手拉葫芦简易地实现。

（5）所述临时锁定装置，实现合龙口精调完成后临时锁定的约束固定功能，可与合龙口精调装置合为一体，亦可采用型钢横跨合龙口与两端弦管焊接的方式单独设置。

（6）根据（1）综合各类因素确定的合龙温度和合龙口尺寸，通过（4）所述装置进行合龙口精调，亦可采用适当放松或张紧扣挂体系的扣索力来辅助调节合龙口尺寸，达到与期望值吻合，通过（4）和（5）所述装置进行部分合龙口锁定，然后按尺寸配切合龙短钢管，在既定的温度条件下采用起重设备提升未锁定部分的合龙短钢管至对应位置安装、定位、焊接。

（7）根据（6），在未锁定部分的合龙短钢管安装焊接完成后，解除已锁定部分的临时约束，参照（6）进行剩余部分合龙短钢管配切、安装、焊接。

（8）至于合龙前如何确定临时锁定部分、及未锁定的先合龙部分，可根据钢管拱肋结构、施工条件等工程实际情况灵活确定，既要保证合龙前临时锁定后合龙口整体结构稳定，又要保证部分合龙完成、临时锁定解除后的整体结构稳定，而且还应确保两个部分分别合龙时的应力状态和温度条件基本相同。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

通过简易装置及现场操作，可实现强迫合龙，保证了合龙后的拱桥应力状态与设计目标吻合，不仅能够保证合龙成桥线形，而且降低了传统合龙工艺导致的内部残余应力对结构影响，有利于提高桥梁的长期使用寿命。

附图说明

图1为本发明的钢管拱桥斜拉扣挂悬拼安装体系纵断面示意图。

图2为本发明的拱顶合龙装置横断面布置示意图。

图3为本发明的拱顶合龙口精调装置之调增装置示意图。

图4为本发明的拱顶合龙口精调装置之调减装置示意图。

图5为本发明的临时锁定装置示意图。

图中标注如下：

1钢管拱桥（拱肋）

2扣挂体系

3合龙口

4上弦管

4-1外侧上弦管

4-2内侧上弦管

5下弦管

6合龙口精调装置

6-1调增装置（兼有临时锁定功能）

6-2调减装置

7临时锁定装置

8拱肋钢管

9合龙短钢管

10反力座

11千斤顶

12撑杆

13拉杆。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本发明的范围。

一种斜拉扣挂悬拼安装的钢管拱桥拱顶强迫合龙施工方法，其特征在于：通过连续数天观测温度及合龙口尺寸的变化情况，确定在温度相对稳定的时间段内进行合龙；并通过现场监测的结构应力状态，结合软件模拟计算结果和设计要求，综合研究确定在既定温度下的合龙口尺寸。首先在大悬臂状态通过扣挂体系调整合龙前的整体线形，然后采用合龙口精调装置进行强制精确调节合龙口尺寸，并采用临时锁定装置及时锁定部分合龙口，之后进行未锁定部分合龙短钢管的安装及焊接，最后拆除临时锁定装置并进行剩余部分合龙短钢管的安装。所述的钢管拱桥具有多根主弦管，采用两岸斜拉扣挂对称悬拼的方式安装拱肋节段至拱顶，在拱顶采用合龙短钢管进行嵌补合龙，在大悬臂状态通过扣挂体系调整合龙前的整体线形，使合龙口两侧拱肋钢管的标高及横向错边控制在允许范围内。所述的合龙口精调装置包括调增装置和调减装置，可兼有临时锁定的功能；调增装置主要包含反力座、撑杆、千斤顶等，主要实现合龙口宽度小幅度调增的功能；调减装置主要包含反力座、拉杆、千斤顶等，主要实现合龙口宽度小幅度调减的功能。所述的临时锁定装置能够实现合龙口精调完成后临时锁定的约束固定功能，可与合龙口精调装置合为一体，亦可单独设置。所述的合龙温度和合龙口尺寸在既定温度条件下，通过合龙口精调装置进行强制精确调节合龙口尺寸与期望值吻合，并采用临时锁定装置及时锁定合龙口，按尺寸配切合龙短钢管，并保持在既定温度条件下进行合龙短钢管的安装、定位、焊接。

实施例；

某山区大跨度钢管拱桥共有8根直径为φ750×24mm主弦钢管，4根上弦管、4根下弦管，采用斜拉扣挂法分节段两岸对称悬拼安装的方式施工，在拱顶采用长度600~800mm的短钢管强迫合龙。

在钢管拱桥1的大悬臂状态通过扣挂体系2调整合龙前的整体线形，使合龙口3两侧拱肋钢管8的标高及横向错边控制在允许范围内。设计要求在16℃的气温下进行拱顶强迫合龙，根据实际施工期间的气候情况，通过连续3天温度观测，确定在夜间温度相对稳定的时间段进行合龙作业，该时间段内的平均气温为23℃，确定此为最佳合龙温度。在既定23℃的合龙温度基础上，通过软件模拟分析该合龙温度与设计要求16℃之间存在的温升引起的温度应力，并计算出相应温度变化影响的合龙口3变形值。考虑拱肋1斜拉扣挂悬拼安装过程扣挂体系2对拱肋1产生的附加应力影响，通过软件模拟分析得出扣挂体系2影响的合龙口3变形值。综合上述计算出温度应力和扣挂附加应力导致的合龙口3变形值，结合在既定23℃合龙温度时通过现场实际连续3天观测得到的合龙口尺寸，换算出最终合龙短钢管9的最佳合龙口尺寸。

根据钢管拱桥1的结构特点，确定在上弦管4上安装合龙口精调装置6和临时锁定装置7，具体地讲，在外侧上弦管4-1上安装合龙口精调的调增装置6-1，在内侧上弦管4-2上安装合龙口精调的调减装置6-2和临时锁定装置7，因为考虑调增装置6-1兼有临时锁定功能，所以在外侧上弦管4-1上没有重复设置临时锁定装置7。根据上述综合考虑合龙时结构应力状态及温度变化等因素影响确定的最佳合龙尺寸，通过调增装置6-1和调减装置6-2上的千斤顶11进行精确调节，亦可采用适当放松或张紧扣挂体系2的扣索力来辅助调节，达到合龙口尺寸与期望值吻合，然后将临时锁定装置7和调增装置6-1上的撑杆12与合龙口3两端的拱肋钢管8之间采用加焊钢板连接的方式约束固定，使上弦管4合龙口形成临时稳定体系。

合龙口精调装置6和临时锁定装置7无固定形式要求，反力座10可采用钢板组焊，撑杆12可采用工字钢组焊，拉杆13可采用链条和钢绞线等，此外调减装置6-2亦可直接采用手拉葫芦简易地实现其功能。

在合龙口尺寸精调并锁定上弦管4后，按照最佳合龙口尺寸配切合龙短钢管9，首先采用起重设备提升下弦管5合龙短钢管9，并在对应位置安装定位、焊接固定。待下弦管5合龙口完成合龙并形成稳定体系后，解除上弦管4的临时锁定约束，同理安装上弦管4的合龙短钢管9并焊接固定，至此完成钢管拱桥拱顶强迫合龙的全部工作。

应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对本发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型，且以所附权利要求为准。