[发明专利]悬臂浇筑拱圈施工装置及施工方法

说明书

本发明公开了一种悬臂浇筑拱圈施工装置，包括膺架、扣索、锚碇、背索及水平索。膺架设置于拱圈拱脚的一侧，扣索的一端连接节段，扣索的另一端连接膺架。锚碇设置于膺架远离拱圈的一侧，背索连接锚碇和膺架。水平索张拉在相对的两个节段之间，水平索用于抵消扣索施加的施工弯矩。本发明还提供了一种悬臂浇筑拱圈施工方法。上述悬臂浇筑拱圈施工装置及施工方法，水平索可以抵消扣索施加的施工弯矩，拱圈就不会受到扣索拉力水平分量的影响，使施工过程计算得到简化，拱圈内力更为可控，省去了拱脚处钢结构铰的加工和安装，让悬臂施工主拱圈的最大跨径进一步增大。

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种悬臂浇筑拱圈施工装置及施工方法。

背景技术

随着扣索及挂篮施工技术的快速发展，目前国内有部分跨径在100m到250m的钢筋混凝土上乘式拱桥，采用了悬臂浇筑的施工方法。如图1所示，在悬臂浇筑施工过程中，巨大的拱圈结构，需要膺架扣索结构作为临时的支撑措施，防止拱圈结构在自重作用下受损或坍塌。如图2所示，由于扣索有一定的斜拉角度，扣索在支撑了拱圈重量的同时，也对拱圈施加了很大的水平拉力，使拱圈产生了较大的施工弯矩。

目前常用的解决方案有两种，一种是在拱圈施工过程中，松弛掉部分先前张拉的扣索，让拱脚位置承担更多的荷载，使部分拱段产生相反的弯矩，抵消掉过大的附加弯矩。另一种是在拱脚位置设置铰支撑，释放该处的弯矩。

但是，上述两种解决方案具有以下问题：(1)没有严密的优化拱圈内力的计算方法，需要繁琐的人工试算来确定松索位置和施工阶段；(2)拱脚处设置铰支撑，需要加工巨大的钢结构铰，费用高，且仅能释放拱脚处的弯矩；(3)扣索产生的额外的施工内力，拱圈的实际内力与设计的成桥内力相差很大，先前计算的拱轴系数受到影响，不处于最优化状态。(4)扣索产生的额外施工荷载，对拱圈线形产生影响。(5)由于施工弯矩的存在，该施工方法下，主拱跨径难以超过350m。

发明内容

基于此，有必要针对扣索在支撑了拱圈重量的同时，也对拱圈施加了很大的水平拉力，使拱圈产生了较大的施工弯矩的问题，提供一种悬臂浇筑拱圈施工装置及施工方法。

一种悬臂浇筑拱圈施工装置，其中拱圈包括多个节段，所述节段从所述拱圈两端的拱脚位置相互靠近合龙形成所述拱圈，该悬臂浇筑拱圈施工装置包括：

膺架，设置于拱圈拱脚的一侧；

扣索，所述扣索的一端连接所述节段，所述扣索的另一端连接所述膺架；

锚碇，设置于所述膺架远离所述拱圈的一侧；

背索，连接所述锚碇和所述膺架；及

水平索，张拉在相对的两个所述节段之间，所述水平索用于抵消所述扣索施加的施工弯矩。

在其中一个实施例中，所述节段的下缘设有锚固齿板，所述水平索通过锚固系统锚固在所述锚固齿板上。

在其中一个实施例中，所述锚固系统包括预应力锚固装置及预埋管，所述预应力锚固装置安装于所述锚固齿板上，所述预埋管与所述锚固齿板连接，所述水平索的端部穿过所述预埋管后被所述预应力锚固装置锚固。

在其中一个实施例中，所述预埋管包括靠近所述预应力锚固装置的直管段和远离所述预应力锚固装置的弯管段，所述弯管段和所述直管段连接，所述直管段和所述弯管段形成夹角。

在其中一个实施例中，所述锚固系统还包括减震块和防水套，所述减震块和所述防水套套设于所述水平索上，且所述减震块位于所述预埋管和所述防水套之间。

在其中一个实施例中，还包括缆索牵引系统及托架承重系统，所述托架承重系统具有多个托架，所述缆索牵引系统的拽拉器拖动所述水平索依次穿过所述托架承重系统上的托架。

一种悬臂浇筑拱圈施工方法，包括以下步骤：