技术领域
[0001] 本申请涉及混凝土拱桥的劲型骨架施工的技术领域，具体而言，本申请涉及一种劲型骨架外包混凝土拱肋的拼装方法。
相关背景技术
[0002] 拱肋的外包混凝土钢筋是钢管混凝土拱桥的重要承载结构，目前常用的外包混凝土钢筋施工方法大致包括以下步骤：第一、以合龙的拱肋为承重支架，拼装吊架系统，再利用吊架系统搭设施工支架和操作平台；第二，将钢筋散件吊装至施工操作平台上，受平台承重极限荷载限制，钢筋散件需少量多次吊装至操作平台上；第三，先施工第一环拱肋外包混凝土钢筋，作业工人在底层操作平台上先一根根绑扎底板下层纵向承重主筋，再拼装定位钢筋，然后拼装底板上侧纵向主筋，最后拼装环向构造筋，完成底板钢筋的拼装，再根据上述施工步骤，分别施工腹板和顶板的钢筋；第四、根据设计施工工序，依次从拱脚向拱顶分环对称施工外包混凝土拱肋钢筋。
[0003] 但是，由于外包混凝土中钢筋数量多，外包混凝土的设计要求从拱脚向跨中依次循环施工或跳环施工，外包混凝土钢筋在高空平台上一根根散件拼装，钢筋需要先吊装存放在施工平台上，再由人工拼装在拱肋上。该拼装过程会受高空作业平台有限的作业空间限制，钢筋拼装难度增大，钢筋拼装辅助设备难以在高空中使用，仅能使用原始的人力拼装。由于，该方法钢筋拼装时间需占一半的整环外包混凝土施工时间，人工在高空作业工作效率低且安全风险大。
具体实施方式
[0048] 下面结合附图和示例性实施例对本申请作进一步地描述，其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本申请的特征是不必要的，则将其省略。
[0049] 在拱肋施工的钢筋拼装环节中，对接定位和安装的工序超过一半时间需要建筑人员在高空中完成，除了造成安全风险以外，施工效率也未能得到提升。
[0050] 基于上述问题，本申请提供了一种劲型骨架外包混凝土拱肋的拼装方法。
[0051] 参照图1，图1为本申请的一个实施例所提供的劲型骨架外包混凝土拱肋的拼装方法的施工流程图。
[0052] 本申请所提供的一种劲型骨架外包混凝土拱肋的拼装方法，包括以下步骤：
[0053] S110、预制多个用于组拼成拱肋骨架结构的拱肋节段，定义与拱座相接的为第一拱肋节段，合龙处的为最后的拱肋节段；
[0054] S120、配置拱肋安装系统；
[0055] S130、在所述拱肋安装系统中，拼装第一拱肋节段和第二拱肋节段形成拱肋基础节；
[0056] S140、在所述第二拱肋节段上续接第三拱肋节段，形成悬臂拱肋结构；
[0057] S150、拆分所述第一拱肋节段与第二拱肋节段，移出所述第一拱肋节段之后，将所述第二拱肋节段与第三拱肋节段作为下一轮的拱肋基础节；
[0058] S160、按照所述第三拱肋节段的续接工序依次安装剩余的拱肋节段，以及按照所述第一拱肋节段的拆分工序依次移出预拼装的拱肋节段，直至拱肋合龙。
[0059] 对于上述的步骤S110‑S160中，在对拱肋的拼装施工的初始，先根据拱肋的结构和长度确定待组拼为拱肋骨架结构的拱肋结构的结构和数量。根据该数量，得到进行拱肋节段的预制。
[0060] 在实际的拱肋结构中，其两端是分别由两个拱座固定支撑于地面。其中，在本实施例中，将直接与两端的拱座连接的拱肋结构定义为第一拱肋节段。在拱肋中，其他拱肋节段沿着远离同侧的拱座的方向进行延伸搭建，直至与相对侧进行延伸搭建的拱肋节段合拢。在合拢处对接的两个拱肋节段分别为拱肋两端的最后的拱肋节段。
[0061] 由于拱肋是根据所构建的建筑物以及实际地形以及所需跨越的两岸的宽度进行实际设计的，大多数拱肋为半橄榄型，而并非是正圆型，所以，每一节拱肋节段都可能是不同的，需要根据拱肋的实际设计参数进行预制。
[0062] 根据上述步骤S110，预制拱肋的所有拱肋节段之后，在拱座以外的位置配置拱肋安装系统。该拱肋安装系统可以设在拱肋的施工现场，也可以是拱肋的预制或与拼装的施工现场。在本实施例中，该拱肋安装系统是用于完成拱肋节段的拼接施工之前，预先对每相邻的两个拱肋节段进行拼接对位。
[0063] 基于该拱肋安装系统，根据当前拼接对位的拱肋节段的安装角度进行调节，为该拱肋节段与其拼接的下一节拱肋节段达到对接角度和对接位置创造预先安装的条件，从而减少人工在高空中进行拱肋拼接的时间，从而降低作业风险。
[0064] 在该拱肋安装系统中，从第一拱肋节段开始拱肋进行对位。先将第一拱肋节段按照安装的角度放置于拱肋安装系统上，然后向合拢方向，在第一拱肋节段的末端安装第二拱肋节段。
[0065] 在本实施例中，将已经安装于拱肋安装系统中的第一拱肋节段和第二拱肋节段所组合而成的结构定义为拱肋基础节。
[0066] 在本实施例中，以该拱肋基础节为基础，对与其拼接的拱肋节段进行拼接，并对当前首个放置于拱肋节段进行对位。在本实施例中，该当前首个放置于拱肋节段为第一拱肋节段。
[0067] 基于上述提供的拱肋基础节的结构基础上，沿着拱肋延伸的方向续接第三拱肋节段，在本实施例中，该拱肋基础节中第一拱肋节段和第二拱肋节段是按照安装顺序进行拼接的，因此，该第三拱肋节段的首端与第二拱肋节段的末端进行续接。此时，第一拱肋节段、第二拱肋节段和第三拱肋节段在该拱肋安装系统上，形成悬臂拱肋结构。
[0068] 在拱肋安装系统预拼装的该悬臂拱肋结构，除了设置的角度是按照实际安装的调节以外，基于构成悬臂拱肋结构的拱肋节段之间也存在相互作用力，如因位于上方的拱肋节段的重力对其下方的拱肋节段产生的压力，因位拱肋节段的拼接角度对其他拱肋节段的各个侧面的钢筋存在压力和/或拉力，从而该悬臂拱肋结构中的每个拱肋节段的钢筋均会发生一定的形变，而该形变对实际的对位和拼接会存在影响。
[0069] 在本案中，可以利用该悬臂拱肋结构中因拱肋节段之间的作用力对每个拱肋节段所造成的形变，模拟在拱肋的实际安装环境中的受力情况，对每个拱肋节段进行精准对位，从而提升拱肋节段之间对位的精准度。
[0070] 在上述所构建的悬臂拱肋结构上，拆分并移出第一拱肋节段，将该悬臂拱肋结构上剩下的第二拱肋节段与第三拱肋节段移至拱肋安装系统原来第一拱肋节段与第二拱肋节段的位置，形成下一轮的拱肋基础节。并且参照上述第三拱肋节段的续接工序安装下一节拱肋节段，并参照上述第一拱肋节段的拆分移出工序将当前首节拱肋节段进行拆分移出，直至拱肋的两端的拱肋节段合拢。
[0071] 在本申请所提供的劲型骨架外包混凝土拱肋的拼装方法，能够在拱座以外的位置配置拱肋安装系统进行拱肋节段的预拼装，从而将安全风险较大的高空作业中的精准对位工序转移至地面，以降低拱肋拼装的安全风险。并且，在该拱肋安装系统上安装当前拱肋节段的安装顺序的前两个拱肋节段形成拱肋基础节上安装下一节拱肋节段，得到悬臂拱肋结构。利用该悬臂拱肋结构，模拟在拱肋的实际安装环境中的受力情况，对每个拱肋节段进行精准对位，以提升拱肋节段之间对位的精准度，有助于降低后续拱肋节段在实际的高空拼接的施工难度，提升作业效率，同时也有助于缩短高空作业中的精准对位工序的施工时间，进一步降低拱肋拼装的安全风险。
[0072] 参考图2，图2是图1中的步骤S120的详细流程示意图。
[0073] 基于上述所提供实施例的基础上，步骤S120可以包括：
[0074] S121、在所述拱座以外的位置设置固定于地面的拱肋支撑结构；
[0075] S122、在所述拱肋支撑结构上设置拱肋角度调节结构，使得所述拱肋角度调节结构和所述拱肋支撑结构形成容纳拱肋节段的承托空间。
[0076] 在步骤S121‑S122中，将拱肋支撑结构固定在拱座以外的位置上。为了能够准确对照当前实际安装的拱肋倾斜角度，以及降低因移动运输所造成的拱肋节段的倾斜角度变化的问题，在本实施例中，将拱肋支撑结构固定在拱桥附件的工地上。
[0077] 参考图3‑4，图3为本申请的一个实施例所提供的拱肋安装系统100的结构示意图，图4是本申请所提供实施例中的第三拱肋节段续接于第二拱肋节段的状态图。在拱肋支撑结构10上设置拱肋角度调节结构20。如图1所示，该拱肋角度调节结构20上形成一个拱肋节段的支撑斜面，该斜面向拱肋支撑结构10倾斜，由拱肋支撑结构10所支撑，形成容纳拱肋节段的承托空间30。基于该承托空间30，拱肋节段能够在拱肋角度调节结构20处于倾斜摆放的状态，从而模拟拱肋节段在实际安装时所形成的类弧形结构。
[0078] 在本实施例中，拱肋支撑结构10，包括固定于地面的混凝土底座11、底座调节支座12和底座支撑13。
[0079] 基于拱肋支撑结构10的上述结构，步骤S12可以包括以下步骤：
[0080] 将所述底座调节支座12倾斜设置于所述混凝土底座11上，且利用所述底座支撑13将所述底座调节支座12固定支撑于所述混凝土底座11上。
[0081] 在本实施例中，该底座调节支座12面向拱肋角度调节结构20的一侧，用于支撑第一拱肋节段201的底部，阻止第一拱肋节段201向倾斜方向发生移动。而底座调节支座12的另一侧受到底座支撑13的支持，使其倾斜固定在混凝土底座11上，对第一拱肋节段201形成一个倾斜的支撑面。如图1所示，在本实施例中，该底座支撑13包括若干根支撑杆131，均向底座调节支座12的一侧倾斜。每根支撑杆131的具体长度及其两端的支撑面的角度由混凝土底座11和底座调节支座12的距离和夹角确定。
[0082] 进一步地，位于拱肋支撑结构10一侧的拱肋角度调节结构20，包括：拱肋调整支座21和垂直固定于地面的安装支架22。
[0083] 基于拱肋角度调节结构20的具体结构，步骤S122还可以包括：
[0084] 利用所述安装支架22将所述拱肋调整支座21倾斜支撑于所述底座调节支座12的一侧，与所述底座调节支座12形成容纳拱肋节段的承托空间30。
[0085] 基于该步骤，将安装支架22固定于底座调节支座12的倾斜面对应的一侧。该安装支架22包括若干根支架221。所述支架221支撑于拱肋调整支座21的下方，所形成的支撑面的角度与拱肋调整支座21的支撑设计角度有关，其具体的长度由每根支架221所对应位置的混凝土底座11的支撑面与底座调节支座12的下表面的垂直距离确定的。
[0086] 根据上述分别对拱肋支撑结构10和拱肋角度调节结构20所形成的拱肋安装系统100进行配置，将两者形成一组对拱肋节段的空中承托结构，具体是将拱肋调整支座21向底座调节支座12倾斜的一端支撑在底座调节支座12的上侧面，使得相对倾斜的底座调节支座
12和拱肋调整支座21形成一类似于拱肋节段的一对相邻的长边和宽边所形成的夹角承托空间30，使得第一拱肋节段201在该夹角承托空间30得到稳定支撑，为后续多个拱肋节段的组装、角度调节和拆分提供一个稳固的操作空间。
[0087] 在本实施例中，每个安装支架22之间设置了若干个平联和斜撑，对安装支架22中的每个相邻的两个支架221进行加固，以此确保安装支架22的对拱肋调整支座21的支撑作用。
[0088] 对于步骤S130可以进一步包括：
[0089] 以所述第一拱肋节段201和第二拱肋节段202中的拱肋为骨架，拼装第一、第二拱肋节段202的外包混凝土钢筋250。
[0090] 在该步骤中，在拱肋安装系统100中，根据拱肋角度调节结构20和拱肋支撑结构10所形成得承托空间30的角度，将第一拱肋节段201的长边与拱肋调整支座21大致平行，支撑于该承托空间30中。并且，将第二拱肋节段202与第一拱肋节段201进行对位。对位的操作是第一拱肋节段201和第二拱肋节段202中的拱肋为对位骨架来完成的。
[0091] 参考图5，图5为本申请的一个实施例所提供的拱肋节段的横截面积的结构示意图。在本实施例中的拱肋节段200的横截面积中的每个圆形直径的拱肋220。利用第一拱肋节段201和第二拱肋节段202的横截面的每个拱肋220进行对位，对位操作完成后，将围设于第一拱肋节段201和第二拱肋节段202的相对位置的外包混凝土钢筋250进行拼接，将第一拱肋节段201和第二拱肋节段202拼接成一个拱肋节段，得到拱肋基础节210。
[0092] 在以所述第一拱肋节段201和第二拱肋节段202中的拱肋220为骨架之前，还包括：
[0093] 在所述拱肋调整支座21的底部设置反拉装置23；
[0094] 将所述第一拱肋节段201放置于所述承托空间30中，并以所述反拉装置23固定所述第一拱肋节段201在所述承托空间30中的位置。
[0095] 参考图1，在本实施例中，将该反拉装置23设置在底座调节支座12靠近底座调节支座12的一端，利用该反拉装置23对第一拱肋节段201靠近底座调节支座12的一端进行位置固定，通过延长反拉装置23对第一拱肋节段201的作用点与第一拱肋节段201的另一端支撑于拱肋调整支座21的作用点的距离，提升拱肋调整支座21对第一拱肋节段201的牵引力，防止连接了第二拱肋节段202和/或第三拱肋节段203后，第一拱肋节段201因牵引力不足而容易脱离拱肋调整支座21的支撑面；另外，由于该反拉装置23的设置点靠近拱肋调整支座21，可以接近模拟在实际拱肋安装完成后，已完成实际安装的其他拱肋节段对当前的该第一拱肋节段201的作用效果，有助于提升拱肋节段的受力和角度调节的准确性。
[0096] 基于该反拉装置23的设置，首先将当前的第一拱肋节段201放置于上述实施例所形成的承托空间30中，并打开该反拉装置23，将该第一拱肋节段201靠近底座调节支座12的一端，固定于拱肋调整支座21上，防止该第一拱肋节段201发生位移。
[0097] 基于上述实施例，在执行步骤S130之后，即拼装第一拱肋节段201和第二拱肋节段202形成拱肋基础节210之后，该拼装方法还包括：
[0098] 根据当前的拱肋节段在桥体的安装角度，利用顶升装置来调节所述拱肋基础节210的角度，使得所述拱肋基础节210的角度符合所述安装角度。
[0099] 在本实施例中，可以利用顶升装置，直接或间接地对拱肋节段在拱肋220安装系统100上的各个着力点的角度进行顶升，从而对拱肋基础节210的角度能够符合其在桥体的安装角度。其中，该顶升装置可为千斤顶。
[0100] 对于该步骤，可以具体可以分为对于支撑于拱肋调整支座21的顶升调节的步骤以及对于支撑于底座调节支座12的顶升调节的步骤。
[0101] 其中，对于支撑于拱肋调整支座21的顶升调节的步骤，包括：
[0102] 对于支撑于拱肋调整支座21的顶升调节的步骤，包括：
[0103] 沿着所述拱肋调整支座21的支撑面的两端垂直设置第一顶升装置24；
[0104] 根据当前的拱肋节段在桥体的安装仰角，调节所述第一顶升装置24的顶升高度，使得支撑于两端所述第一顶升装置24上的所述拱肋基础节210的仰角符合当前的拱肋节段在桥体的安装仰角。
[0105] 参考图3，在图3的沿着拱肋调整支座21的支撑面的两端垂直设置第一顶升装置24。该第一顶升装置24可以垂直于拱肋调整支座21的支撑面上下顶升的过程中，通过支撑于其上的第一拱肋节段201与其对应的着力点，对该第一拱肋节段201对应的一侧的顶升高度进行改变，调节该着力点与第一拱肋节段201的其他着力点的高度差，从而实现对当前的第一拱肋节段201和第二拱肋节段202所形成的整个拱肋基础节210在垂直于肋调整支座的支撑面方向的倾斜角度。在本实施例中，该拱肋调整支座21的支撑面的每个角至少对应安装一个第一顶升装置24，以此可以在垂直于拱肋调整支座21的支撑面的方向上，对第一拱肋节段201进行仰角的调节，使得对整个拱肋基础节210的仰角符合当前的拱肋节段在桥体的安装仰角。
[0106] 另外，对于支撑于底座调节支座12的顶升调节的步骤，包括：
[0107] 沿着所述底座调节支座12的支撑面的两端垂直设置第二顶升装置14；
[0108] 利用所述第二顶升装置14的顶升高度对所述拱肋基础节210的仰角进行精准微调。
[0109] 参考图3，在图3的沿着底座调节支座12的支撑面的两端垂直设置第二顶升装置14。该第二顶升装置14可以垂直于底座调节支座12的支撑面上下顶升的过程中，通过支撑于其上的第一拱肋节段201与其对应的着力点，对该第一拱肋节段201对应的一侧的顶升高度进行改变，调节该着力点与第一拱肋节段201的其他着力点的高度差，从而实现对当前的第一拱肋节段201和第二拱肋节段202所形成的整个拱肋基础节210在垂直于底座调节支座
12的支撑面方向的倾斜角度。在本实施例中，该底座调节支座12的支撑面的每个角至少对应安装一个第二顶升装置14，以此可以在垂直于底座调节支座12的支撑面的方向上，对第一拱肋节段201进行仰角的调节，使得对整个拱肋基础节210的仰角进行进一步地精准调节。由于第一拱肋节段201与底座调节支座12的支撑面，相较于第一拱肋节段201与拱肋调整支座21的支撑面要小，因此，该第二顶升装置14对拱肋基础节210的角度调节的幅度要小，因此，可以利用该第二顶升装置14对拱肋基础节210实现微调的作用。
[0110] 参考图4‑5，对于上述的步骤S140，可以进一步包括：
[0111] 对所述第三拱肋节段203安装外置加劲骨架240，所述外置加劲骨架240与所述第三拱肋节段203的各个拱助之间的外包混凝土钢筋250的位置匹配；
[0112] 在所述第二拱肋节段202的外置加劲骨架240外侧放样出钢筋位置，将所述第三拱肋节段203的外包混凝土钢筋250与所述第二拱肋节段202的外包混凝土钢筋250进行对接。
[0113] 参考图5，能够明确的是每个拱肋节段200包括若干根平行设置的拱肋220，该若干根平行设置的拱肋220围设成一个正方体，在每根拱肋220之间设置横向和纵向的内置加劲骨架230，将所有拱肋220连接构建成一个拱肋节段。
[0114] 在本实施例中，对第三拱肋节段203的所有拱肋220和连接于相邻的两个拱肋220的内置加劲骨架230所围设成的方框的内外侧面加装外置加劲骨架240，该外置加劲骨架240。如图5所示，加装外置加劲骨架240的第三拱肋节段203的横截面类似于汉字“日”，其中的拱肋220和内置加劲骨架230则位于方框内。
[0115] 延用上述实施例，在该第三拱肋节段203所形成的汉字“日”的方框的内外侧，设置外包混凝土钢筋250，以便后续与其他拱肋节段进行对位。而安装于该第三拱肋节段203的外置加劲骨架240与该外包混凝土钢筋250的位置进行匹配，使得该外包混凝土钢筋250能够分布于该外置加劲骨架240所围设形成的方框外侧。
[0116] 而同样地，与该第三拱肋节段203进行续接的第二拱肋节段202，均有大致相同的横截面，以及在对应的拱肋节段所形成的方框的内外侧同样围设外包混凝土钢筋250。
[0117] 在本实施例中，由于在构建拱肋基础节210时，已在第二拱肋节段202的末端放样出钢筋位置。基于该结构，将第三拱肋节段203续接至第二拱肋节段202时，根据第三拱肋节段203的外置加劲骨架240与第二拱肋节段202的外包混凝土钢筋250的位置进行匹配。
[0118] 另外，由于第二拱肋节段202的外置加劲骨架240外侧放样出钢筋位置，将第三拱肋节段203续接于第二拱肋节段202上时，除了对第三拱肋节段203的外置加劲骨架240与第二拱肋节段202的外包混凝土钢筋250的位置进行匹配以外，还需要将第三拱肋节段203和第二拱肋节段202的外包混凝土钢筋250进行对接。该对接包括将上述两段对接的外包混凝土钢筋250进行焊接，以加固第三拱肋节段203和第二拱肋节段202之间的相对位置关系。
[0119] 参考图4，在上述续接的操作步骤之前，利用吊架40将所述第三拱肋节段203安装所述拱肋基础节210的仰角起吊，并移送至所述第二拱肋节段202的续接的一端，将所述第三拱肋节段203对接至所述第二拱肋节段202。
[0120] 基于该步骤，能够利用吊架40对第三拱肋节段203的安装仰角进行预调节，在该预调节所得到的安装仰角保持不变的情况下，将该第三拱肋节段203缓慢地移动至第二拱肋节段202的续接的一端，以第三拱肋节段203的拱肋进行初步对位。当初步对位完成后，可以对第三拱肋节段203安装外置加劲骨架240，并且除了对第三拱肋节段203的外置加劲骨架240与第二拱肋节段202的外包混凝土钢筋250的位置进行匹配以外，还需要将第三拱肋节段203和第二拱肋节段202的外包混凝土钢筋250进行对接。
[0121] 在上述实施例中，对于第一拱肋节段201、第二拱肋节段202和第三拱肋节段203移至拱肋安装系统100前，均可以利用吊架按照对应的拱肋节段的安装仰角起吊，以此减少对应的拱肋节段在放置于拱肋安装系统100的过程中或续接的过程中因角度调整的耗时，以及避免因角度调整对对应的拱肋节段存在因与附近其他设备、建筑物或人员的碰撞所带来的损失。
[0122] 应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0123] 以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
