一种可降低混凝土徐变收缩的大跨度拱桥及其施工方法

技术领域

本发明属于桥梁施工技术领域，尤其涉及一种可降低混凝土徐变收缩的大跨度拱桥及其施工方法。

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。垂直荷载通过弯拱传递给拱台，其最早并非用于园林造景，而是在工程中满足泄洪及桥下通航的目的。在形成和发展过程中，其桥身都是曲的，所以古时常称之为曲桥。随着建造技术的不断发展，拱桥的材质也由最初的石材转变为钢筋混凝土材质、全钢材质以及钢管混凝土或钢骨混凝土材质等。

而钢筋混凝土和钢管混凝土材质的拱桥在所有拱桥类型中有着最为广泛的应用，但是在钢筋混凝土和钢管混凝土拱桥施工的过程中，由于混凝土在干燥定型的过程中会发生徐变收缩，从而导致混凝土无法与钢材进行很好的结合，进而影响桥梁的整体强度。虽然能够通过改变混凝土的强度来减小混凝土徐变收缩的量，但是在实际施工过程中，混凝土的徐变收缩还会受到施工方式的影响。

因此，发明一种可降低混凝土徐变收缩的大跨度拱桥及其施工方法来解决上述问题很有必要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种可降低混凝土徐变收缩的大跨度拱桥及其施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可降低混凝土徐变收缩的大跨度拱桥，包括桥梁支架、由桥梁支架所支撑的预应力混凝土结构主梁、为主梁提供拉力的系杆拱、搭建系杆拱时所用的临时支架以及用于连接系杆拱与主梁的连接组件。

进一步的，所述桥梁支架为多个，且多个所述桥梁支架呈等距分布。

进一步的，所述系杆拱包括拱肋、吊杆以及横梁，所述拱肋为钢管结构，且拱肋的两端相互连通，所述拱肋的数量为两个，且两个所述拱肋分别对称设置在主梁的前后侧，所述吊杆的数量为多个，且吊杆的顶部和底部分别与拱肋以及主梁固定连接，所述横梁的数量也为多个，且横梁为实心钢结构，多个所述横梁等间距固定连接在两个拱肋之间。

进一步的，所述连接组件为四个，且四个连接组件分别连接在两个拱肋的两端，所述连接组件包括连接座，所述连接座为空心钢结构，且连接座靠近拱肋的一端连接有连接管，所述拱肋通过连接管与连接座固定连接在一起，且二者内部相互连通，所述连接座的底部通过预留在主梁顶部的多个螺栓与主梁固定连接在一起，所述连接座内部自上而下依次设置有第一浇筑腔、第二浇筑腔以及第三浇筑腔，三个所述浇筑腔相互连通，且连接座朝上的一侧与三个浇筑腔相对的位置均贯穿插接有浇筑管，所述浇筑管的开口处转动套接有密封件，所述第二浇筑腔与第三浇筑腔之间活动设置有第一隔板，且第一隔板将第二浇筑腔和第三浇筑腔完全隔开，所述第一隔板的底部中心处垂直固定连接有插管，所述插管的底部滑动插接有插杆，所述插杆的底部水平固定连接有固定板，所述固定板的两侧分别与连接座两侧内壁固定连接，所述插管外部套接有第一弹簧，且第一弹簧的两端分别与第一隔板以及固定板固定连接，所述插管的四周分布有多个长度不等的第一连接杆，所述第一隔板的顶部设有挤压组件。

进一步的，所述挤压组件包括第二隔板，且第二隔板与第一隔板完全相同，所述第二隔板活动设置在第一浇筑腔与第二浇筑腔之间，所述第二隔板的底部中心处垂直固定连接有定位杆，所述定位杆的底端垂直滑动插接在第一隔板的顶部中心处，且定位杆的底端还滑动插接在插管内部，所述定位杆的底部与插杆的顶端之间设有挡块，所述挡块与插管内壁固定连接，且挡块将定位杆和插杆完全隔绝，所述挡块与定位杆之间固定连接有第二弹簧，所述定位杆的四周分布有与第一连接杆数量相同的第二连接杆，且多个第二连接杆与多个第一连接杆一一对应，所述第二连接杆的底端依次滑动插接在第一隔板以及对应的第二连接杆内部。

进一步的，所述第一连接杆的前侧贯穿插接有若干通管，所述通管的两端与外界连通，且通管不与第一连接杆内部连通。

进一步的，所述第二连接杆位于第一连接杆内的部分为分叉设计，且分叉的间距与通管的直径相匹配，所述第二连接杆位于第一隔板顶部的部分沿前后方向贯穿开设有通孔，且通孔的底部内壁上开设有连接孔，且连接孔与第二连接杆底部分叉之间的位置连通。

进一步的，所述密封件包括密封管，所述密封管转动套接在浇筑管上，且密封管内固定连接有密封板，所述密封板上贯穿开设有多个第一浇筑口，多个所述第一浇筑口呈等间距的环形分布，所述浇筑管的开口处固定连接有挡板，所述挡板上开设有与第一浇筑口数量相匹配的第二浇筑口，多个所述第二浇筑口与多个第一浇筑口一一对应，且多个第一浇筑口和多个第二浇筑口能够完全错开，所述密封管的侧面环形设置有多个撬管，所述撬管与密封管垂直固定连接。

本发明还提供了一种使用上述任意一项所述的一种可降低混凝土徐变收缩的大跨度拱桥的施工方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：浇筑桥梁支架，先采用冲击钻在地面上钻出基坑，随后利用钢筋混凝土浇筑出桥梁支架的基桩，待基桩浇筑完毕并定型后，采用厂制定型组合钢模板建造成墩身，再利用混凝土进行浇筑；

步骤二：浇筑主梁，利用钢筋和预制箱梁在桥梁支架上搭建出主梁结构，待主梁结构验收合格后，再利用混凝土进行浇筑，并且在浇筑时预留好用于固定连接座的螺栓；

步骤三：安装临时支架，利用吊车将临时支架吊装到主梁的顶部，并在相邻两个支架之间焊接缀条，使多个临时支架形成格构形式；

步骤四：安装连接座，将四个连接座分别通过预留在主梁上的螺栓与主梁连接在一起；

步骤五：安装拱肋，拱肋主要采用工厂节段制造，并分节段运输到现场进行组装在临时支架上，安装拱肋时采用两端对称施工的方式进行，并且在组装的过程中，将多个横梁依次安装在两个拱肋之间，而拱肋的两端则分别与预留的两个连接座进行连接；

步骤六：浇筑拱肋和连接座，先通过浇筑管向连接座的第三浇筑腔中浇筑高强度补偿收缩混凝土骨料，待第三浇筑腔内的混凝土骨料达到预定强度的百分之九十以上后，再通过浇筑管向第一浇筑腔内浇筑高强度补偿收缩混凝土骨料，并且在浇筑过程中，采用两端同时泵送的方式向两个连接座的第一浇筑腔内进行浇筑，使骨料能够通过第一浇筑腔充满拱肋，待第一浇筑腔内的混凝土骨料达到预定强度的百分之九十以上后，再通过浇筑管向第二浇筑腔内浇筑高强度补偿收缩混凝土骨料；

步骤七：拆除临时支架，待连接座和拱肋中的混凝土达到百分之百强度后，拆除临时支架；

步骤八：安装吊杆，依次安装吊杆，待所有吊杆安装完毕后，调整吊杆，使其拉力达到设计值；

步骤九：拆除桥梁支架并验收。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过设有连接组件，在向连接座以及拱肋中浇筑混凝土时，依次向第三浇筑腔、第一浇筑腔以及第二浇筑腔内浇筑混凝土，待第三浇筑腔和第一浇筑腔内的混凝土浇筑完毕后，使其干燥定型，而在第三浇筑腔和第一浇筑腔内的混凝土干燥定型的过程中，第一弹簧和第二弹簧能够分别通过第一隔板和第二隔板压缩第三浇筑腔和第一浇筑腔内的混凝土，从而降低浇筑后混凝土整体徐变收缩量，提高桥梁的整体强度；

2、本发明通过设置有通管，当向第一浇筑腔内浇筑混凝土时，随着混凝土不断的填充入第一浇筑腔，混凝土能够最终填充满通管内部，当第一浇筑腔内的混凝土最终干燥时，浇筑在通管内的混凝土能够与第一浇筑腔内的混凝土连接在一起，从而更好的将第一连接杆、混凝土以及连接座连接在一起，提高三者的整体性；

3、本发明通过在第二连接杆上开设有通孔，在向第二浇筑腔内浇筑混凝土的过程中，随着混凝土的逐渐注入，混凝土能够依次通过通孔和连接孔进入到第一连接杆的内部，从而当第二浇筑腔内的混凝土干燥后，位于第一连接杆内的混凝土能够将第一连接杆与第二连接杆更好的连接在一起，从而提高连接座内部所有结构的整体性。

附图说明

图1是本发明施工过程的整体结构主视图

图2是本发明施工完毕后的立体示意图；

图3是本发明施工过程中的立体示意图；

图4是本发明中连接组件的立体示意图；

图5是本发明中连接组件的立体剖视图；

图6是本发明中连接座的立体剖视图；

图7是本发明中第一隔板以及第一连接杆的立体剖视图；

图8是本发明中第二隔板、第二连接杆以及定位杆的立体示意图。

图中：1、桥梁支架；2、主梁；3、系杆拱；31、拱肋；32、吊杆；33、横梁；4、临时支架；5、连接组件；51、连接座；52、连接管；53、浇筑管；54、第一隔板；55、插管；56、插杆；57、固定板；58、第一弹簧；59、第一连接杆；6、挤压组件；61、第二隔板；62、定位杆；63、挡块；64、第二弹簧；65、第二连接杆；7、通管；8、通孔；9、连接孔；10、密封管；11、密封板；12、挡板；13、撬管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了如图1至图8所示的一种可降低混凝土徐变收缩的大跨度拱桥，包括桥梁支架1、由桥梁支架1所支撑的预应力混凝土结构主梁2、为主梁2提供拉力的系杆拱3、搭建系杆拱3时所用的临时支架4以及用于连接系杆拱3与主梁2的连接组件5，桥梁支架1为多个，且多个桥梁支架1呈等距分布，系杆拱3包括拱肋31、吊杆32以及横梁33，拱肋31为钢管结构，且拱肋31的两端相互连通，拱肋31的数量为两个，且两个拱肋31分别对称设置在主梁2的前后侧，吊杆32的数量为多个，且吊杆32的顶部和底部分别与拱肋31以及主梁2固定连接，横梁33的数量也为多个，且横梁33为实心钢结构，多个横梁33等间距固定连接在两个拱肋31之间。

如图1至图8所示，连接组件5为四个，且四个连接组件5分别连接在两个拱肋31的两端，连接组件5包括连接座51，连接座51为空心钢结构，且连接座51靠近拱肋31的一端连接有连接管52，拱肋31通过连接管52与连接座51固定连接在一起，且二者内部相互连通，连接座51的底部通过预留在主梁2顶部的多个螺栓与主梁2固定连接在一起，连接座51内部自上而下依次设置有第一浇筑腔、第二浇筑腔以及第三浇筑腔，三个浇筑腔相互连通，且连接座51朝上的一侧与三个浇筑腔相对的位置均贯穿插接有浇筑管53，浇筑管53的开口处转动套接有密封件，第二浇筑腔与第三浇筑腔之间活动设置有第一隔板54，且第一隔板54将第二浇筑腔和第三浇筑腔完全隔开，第一隔板54的底部中心处垂直固定连接有插管55，插管55的底部滑动插接有插杆56，插杆56的底部水平固定连接有固定板57，固定板57的两侧分别与连接座51两侧内壁固定连接，插管55外部套接有第一弹簧58，且第一弹簧58的两端分别与第一隔板54以及固定板57固定连接，插管55的四周分布有多个长度不等的第一连接杆59，第一隔板54的顶部设有挤压组件6；

挤压组件6包括第二隔板61，且第二隔板61与第一隔板54完全相同，第二隔板61活动设置在第一浇筑腔与第二浇筑腔之间，第二隔板61的底部中心处垂直固定连接有定位杆62，定位杆62的底端垂直滑动插接在第一隔板54的顶部中心处，且定位杆62的底端还滑动插接在插管55内部，定位杆62的底部与插杆56的顶端之间设有挡块63，挡块63与插管55内壁固定连接，且挡块63将定位杆62和插杆56完全隔绝，挡块63与定位杆62之间固定连接有第二弹簧64，定位杆62的四周分布有与第一连接杆59数量相同的第二连接杆65，且多个第二连接杆65与多个第一连接杆59一一对应，第二连接杆65的底端依次滑动插接在第一隔板54以及对应的第二连接杆65内部；

当临时支架4安装完毕后，接下来进行拱肋31的安装，而在拱肋31安装前，先将四个连接座51，分别通过预留在主梁2上的螺栓与主梁2连接在一起，接着将拱肋31逐一进行拼接，并使拱肋31的两端分别通过两个连接座51上的连接管52与拱肋31拼接在一起，当拱肋31安装完毕后，先使用高压泵通过浇筑管53向第三浇筑腔内浇筑高强度补偿收缩混凝土骨料，而在浇筑的过程中，随着混凝土逐渐充满第三浇筑腔，第一隔板54能够在混凝土的挤压作用下逐渐向上运动，而随着第一隔板54的向上运动第一弹簧58逐渐被拉伸，当第三浇筑腔内完全被注满混凝土后，关闭第三浇筑腔对应的密封件，从而将混凝土封闭在第三浇筑腔内，随后使第三浇筑腔内的混凝土逐渐干燥定型，而在第三浇筑腔内的混凝土逐渐干燥的过程中，由于第一弹簧58处于拉伸状态，因此当第三浇筑腔内的混凝土发生徐变收缩时，第一弹簧58能够拉动第一隔板54向下运动，从而挤压第三浇筑腔内的混凝土，从而使第三浇筑腔内的混凝土更加紧实，进而降低后期混凝土发生徐变收缩的可能，并且在第三浇筑腔内的混凝土干燥后，混凝土能够通过多个第一连接杆59加强混凝土与第一隔板54的连接作用力，从而使第一隔板54、混凝土以及连接座51更好的连接在一起；

待第三浇筑腔内的混凝土达到预定强度的百分之九十以上后，第三浇筑腔内的混凝土能够将连接座51与主梁2牢牢的连接在一起，接着再使用高压泵通过浇筑管53向第一浇筑腔内浇筑高强度补偿收缩混凝土骨料，而在浇筑的过程中，混凝土能够逐渐填满第一浇筑腔，并且当第一浇筑腔注满混凝土后，混凝土能够在高压泵的作用下向上流动并通过连接管52进入到拱肋31中，从而实现对拱肋31内部的填充操作，与此同时，随着第一浇筑腔内部被填满混凝土，混凝土能够向下挤压第二隔板61，从而使第二隔板61逐渐向下运动，而在第二隔板61向下运动的过程中，第二隔板61能够通过定位杆62挤压第二弹簧64，当第一浇筑腔内完全被注满混凝土后，关闭第一浇筑腔对应的密封件，从而将混凝土封闭在第一浇筑腔内，随后使第一浇筑腔内的混凝土逐渐干燥定型，而在第一浇筑腔内的混凝土逐渐干燥的过程中，由于第二弹簧64处于压缩状态，因此当第一浇筑腔内的混凝土发生徐变收缩时，第二弹簧64能够通过定位杆62推动第二隔板61向上运动，从而挤压第一浇筑腔内的混凝土，从而使第一浇筑腔内的混凝土更加紧实，进而降低后期混凝土发生徐变收缩的可能；

待第一浇筑腔内的混凝土达到预定强度的百分之九十以上后，最后使用高压泵通过浇筑管53向第二浇筑腔内浇筑高强度补偿收缩混凝土骨料，从而使第一隔板54和第二隔板61能够通过第二浇筑腔内的混凝土连接在一起，并且由于第二隔板61底部的多个第二连接杆65位于第二浇筑腔内，因此当第二浇筑腔内的额混凝土干燥定型后，第二浇筑腔内的混凝土能够通过多个第二连接杆65将第一隔板54以及第二隔板61更好的连接在一起，提升连接座51内部所有结构的整体性，同时，由于最终浇筑在第二浇筑腔内的混凝土的量有限，因此，第二浇筑腔内混凝土后期的徐变收缩量也有限，通过上述三步浇筑操作，能够在完成拱肋31混凝土浇筑的同时，还能最大限度的降低混凝土后期徐变收缩量，进而能够较大程度的提高桥梁的整体强度。

如图7和图8所示，第一连接杆59的前侧贯穿插接有若干通管7，通管7的两端与外界连通，且通管7不与第一连接杆59内部连通，第二连接杆65位于第一连接杆59内的部分为分叉设计，且分叉的间距与通管7的直径相匹配，第二连接杆65位于第一隔板54顶部的部分沿前后方向贯穿开设有通孔8，且通孔8的底部内壁上开设有连接孔9，且连接孔9与第二连接杆65底部分叉之间的位置连通；

通过设置有通管7，当向第一浇筑腔内浇筑混凝土时，随着混凝土不断的填充入第一浇筑腔，混凝土能够最终填充满通管7内部，当第一浇筑腔内的混凝土最终干燥时，浇筑在通管7内的混凝土能够与第一浇筑腔内的混凝土连接在一起，从而更好的将第一连接杆59、混凝土以及连接座51连接在一起，提高三者的整体性；

而在向第一浇筑腔内浇筑混凝土时，随着混凝土的不断充入，第二隔板61能够在混凝土的挤作用下向下运动，从而推动第二连接杆65逐渐插入第一连接杆59中，而第二连接杆65底部的分叉则能够很好的与第一连接杆59上的通管7卡接在一起，待第一浇筑腔内的混凝土干燥后，再向第二浇筑腔内浇筑混凝土，而随着混凝土的逐渐注入，混凝土能够依次通过通孔8和连接孔9进入到第一连接杆59的内部，从而当第二浇筑腔内的混凝土干燥后，位于第一连接杆59内的混凝土能够将第一连接杆59与第二连接杆65更好的连接在一起，从而提高连接座51内部所有结构的整体性。

如图4至图6所示，密封件包括密封管10，密封管10转动套接在浇筑管53上，且密封管10内固定连接有密封板11，密封板11上贯穿开设有多个第一浇筑口，多个第一浇筑口呈等间距的环形分布，浇筑管53的开口处固定连接有挡板12，挡板12上开设有与第一浇筑口数量相匹配的第二浇筑口，多个第二浇筑口与多个第一浇筑口一一对应，且多个第一浇筑口和多个第二浇筑口能够完全错开，密封管10的侧面环形设置有多个撬管13，撬管13与密封管10垂直固定连接；

在浇筑时，使密封板11上的多个第一浇筑口和挡板12上的多个第二浇筑口相对，随后即可通过密封管10向连接座51内浇筑混凝土，待浇筑完毕后，将撬杆插入到撬管13内，从而通过撬杆推动密封管10转动，当密封板11上的第一浇筑口与挡板12上的第二浇筑口错开后，浇筑的混凝土就被密封管10封在连接座51中，进而提高了整体浇筑的便利性。

本发明还提供了一种使用上述任意一项的一种可降低混凝土徐变收缩的大跨度拱桥的施工方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：浇筑桥梁支架1，先采用冲击钻在地面上钻出基坑，随后利用钢筋混凝土浇筑出桥梁支架1的基桩，待基桩浇筑完毕并定型后，采用厂制定型组合钢模板建造成墩身，再利用混凝土进行浇筑；

步骤二：浇筑主梁2，利用钢筋和预制箱梁在桥梁支架1上搭建出主梁2结构，待主梁2结构验收合格后，再利用混凝土进行浇筑，并且在浇筑时预留好用于固定连接座51的螺栓；

步骤三：安装临时支架4，利用吊车将临时支架4吊装到主梁2的顶部，并在相邻两个支架之间焊接缀条，使多个临时支架4形成格构形式；

步骤四：安装连接座51，将四个连接座51分别通过预留在主梁2上的螺栓与主梁2连接在一起；

步骤五：安装拱肋31，拱肋31主要采用工厂节段制造，并分节段运输到现场进行组装在临时支架4上，安装拱肋31时采用两端对称施工的方式进行，并且在组装的过程中，将多个横梁33依次安装在两个拱肋31之间，而拱肋31的两端则分别与预留的两个连接座51进行连接；

步骤六：浇筑拱肋31和连接座51，先通过浇筑管53向连接座51的第三浇筑腔中浇筑高强度补偿收缩混凝土骨料，待第三浇筑腔内的混凝土骨料达到预定强度的百分之九十以上后，再通过浇筑管53向第一浇筑腔内浇筑高强度补偿收缩混凝土骨料，并且在浇筑过程中，采用两端同时泵送的方式向两个连接座51的第一浇筑腔内进行浇筑，使骨料能够通过第一浇筑腔充满拱肋31，待第一浇筑腔内的混凝土骨料达到预定强度的百分之九十以上后，再通过浇筑管53向第二浇筑腔内浇筑高强度补偿收缩混凝土骨料；

步骤七：拆除临时支架4，待连接座51和拱肋31中的混凝土达到百分之百强度后，拆除临时支架4；

步骤八：安装吊杆32，依次安装吊杆32，待所有吊杆32安装完毕后，调整吊杆32，使其拉力达到设计值；

步骤九：拆除桥梁支架1并验收。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。