CN107503287A - 一种钢管拱肋节段纠偏装置及纠偏方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管拱肋节段纠偏装置及纠偏方法，属于桥梁施工技术领域。所述钢管拱肋节段纠偏装置包括千斤顶、调节紧固件、支撑支架和两块组合加劲板，钢管设于支撑支架上且支撑支架的两相交杆件分别固定于钢管的两侧，千斤顶和调节紧固件分别设于支撑支架的两相交杆件上，两块组合加劲板分别设于钢管的两侧，两块组合加劲板的一端面分别与千斤顶和调节紧固件的一端连接，两块组合加劲板的另一端面分别与钢管的两侧接触。本发明使微调作用下钢管局部产生的弹性变形在腹杆焊缝的约束下受到控制，从而提高了钢管拱肋桁架制作精度，避免了各大段拱肋对接时出现较大错边的情况。

Description

一种钢管拱肋节段纠偏装置及纠偏方法

【技术领域】

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种钢管拱肋节段纠偏装置及纠偏方法。

【背景技术】

大跨径钢管混凝土拱桥拱肋节段一般为钢桁架结构，由上下弦管及连接上下弦管的腹杆及连接左右弦管的横缀管组成，所有管件间连接均为焊接。弦管放置在胎架上，当弦管线形符合设计要求后焊接上下弦管之间的腹杆形成桁架结构，腹管焊接完后在主弦管上焊接横缀管，全部横缀管焊接完后，在横缀管上焊接第二上下弦管，然后焊接第二上下弦管间腹杆，完成整段钢管拱肋节段的制作。

由于桥梁建设期间交通条件差，大跨径钢管拱桥拱肋节段体积巨大，一段长达30多米、高达10余米，无法在预制厂内弯制钢管时直接焊接成桁架结构再运输到施工现场吊装。所以目前是先将弯制好的几米长的单根的钢管运到施工现场，然后再接长到30米，再焊接腹杆形成拱肋桁架结构，最后将各节段拱肋预拼装成一条完整拱肋。

而拱肋节段上下弦管由直钢管弯制而成。钢管弯制方法为使用火焰加热手段将每个节段的拱肋钢管单根在煨弯台架上分环、分段加热到一定温度，使钢管在外力作用下能产生塑性变形，然后将钢管弯制出所需的拱肋弦管线形。由于弯管后钢管约束结束，部分弹性变形恢复，钢管线形与设计线形产生偏差，若单根钢管线性得不到控制，那么由一百多根钢管接长而成的整条拱肋的错缝将很大，导致后续在空中逐段吊装之后两岸拱肋合拢时将产生较大高差、不能合拢，而强行合拢将导致不能形成稳定受力的理想承载拱圈，最终影响拱桥的使用安全及耐久性。因此在进行钢管拱桁架拼装时，采取可行的调整措施纠正钢管线形值偏差具有重要意义。

【发明内容】

本发明的目的是针对上述问题，提供一种钢管拱肋节段纠偏装置及纠偏方法，使钢管拱肋桁架制作精度得到了大大提高，避免了各大段拱肋对接时出现较大错边的情况。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种钢管拱肋节段纠偏装置，用于对钢管拱肋节段组装过程中钢管线形的纠偏，包括千斤顶、调节紧固件、支撑支架和两块组合加劲板，所述钢管设于所述支撑支架上且所述支撑支架的两相交杆件分别固定于所述钢管的两侧，所述千斤顶和调节紧固件分别设于所述支撑支架的两相交杆件上，所述两块组合加劲板分别设于所述钢管的两侧，所述两块组合加劲板的一端面分别与所述千斤顶和所述调节紧固件的一端连接，所述两块组合加劲板的另一端面分别与所述钢管的两侧接触。

进一步地，所述支撑支架包括横杆和设于所述横杆两端上的相交杆件，所述钢管置于所述横杆两端上的相交杆件之间。

进一步地，所述相交杆件包括一端与所述横杆固定连接的倾斜杆件、一端与所述横杆固定连接且与所述横杆垂直的第一竖直杆件以及一端与所述第一竖直杆件的另一端固定连接并与所述横杆平行的水平杆件，所述倾斜杆件的另一端与所述第一竖直杆件的另一端固定连接，所述水平杆件上设有通孔，所述通孔中穿设有一与所述横杆垂直连接的第二竖直杆件，所述千斤顶和调节紧固件分别设于对应的第二竖直杆件的远离所述横杆的一端上，且所述调节紧固件穿过第二竖直杆件的远离所述横杆的一端，所述调节紧固件与所述第二竖直杆件固定连接。

进一步地，所述第一竖直杆件与所述钢管间的距离为1-3厘米。

进一步地，所述水平杆件的宽度大于所述第一竖直杆件的宽度。

进一步地，所述组合加劲板包括方形钢板和弧形加劲肋板，所述方形钢板的一表面与所述千斤顶或所述调节紧固件的一端连接，所述方形钢板的另一表面与所述弧形加劲肋板通过相适配的螺栓和螺母连接。

进一步地，所述弧形加劲肋板还包括底板和弧形板，所述底板的一表面与所述方形钢板连接，所述底板的另一表面与弧形板的平面一端连接，所述弧形板的弧形面一端与所述钢管接触；且所述弧形板为多块，多块所述弧形板于所述底板的表面上间隔设置。

进一步地，所述支撑支架由型钢制作而成。

进一步地，所述调节紧固件包括穿过所述第二竖直杆件的远离所述横杆的一端的螺杆和设于所述螺杆上的第一螺母，所述螺杆分为两段，两段所述螺杆的固定端分别固定于所述第二竖直杆件上和组合加劲板上，两段所述螺杆的自由端设于所述第一螺母内。

本发明还提供了一种所述的钢管拱肋节段纠偏装置的纠偏方法，包括如下步骤:

(1)首先在平整的地面放出拱肋大样，标出测量控制点，以便于桁架节段拼装及各段桁架进行预拼装检测；

(2)其次按地面拱肋大样制作胎架，将弯制好的钢管放在胎架上，在钢管上标记控制点；

(3)当胎架上的钢管上控制点与标出的测量控制点不一样时，则通过千斤顶和调节紧固件调节，使组合加劲板进一步对钢管的两侧进行调节和定位，进而调节钢管的线形，达到对钢管线形的纠偏。

(4)当控制钢管线形达到设计要求之后开始焊接腹杆形成了桁架结构，使微调作用下钢管局部产生的弹性变形在腹杆焊缝的约束下受到永久控制。

通过采用上述技术方案，本发明的有益效果为：

(1)本发明通过在钢管的侧面设置由支撑支架、调节紧固件和千斤顶构成的限位装置，其作用是拼装桁架时进行定位及微调。通过千斤顶、调节紧固件和组合加劲板的调节作用局部调整钢管的线形，并与地面上的拱肋大样对比，达到设计要求之后开始焊接腹杆形成了桁架结构，使微调作用下钢管局部产生的弹性变形在腹杆焊缝的约束下受到控制，从而使整段钢拱肋一次定型装配并达到设计要求。利用本发明纠偏装置使钢管拱肋桁架制作精度得到提高，避免了各大段拱肋对接时出现较大错边的情况。

(2)本发明通过组合加劲板的设置，不仅可以增大本发明与钢管1的接触面积，即对钢管1线形进行调节的调节面积，提高调节效率，还可以防止因接触面积过小(如点接触)而导致钢管1的表面易出现凹陷点等。

【附图说明】

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中组合加劲板的结构示意图。

图中，1-钢管，2-千斤顶，3-调节紧固件，31-螺杆，32-第一螺母，4-支撑支架，41-横杆，411-顶板，412-底板，413-腹板，414-腹板加劲肋，42-相交杆件，421-倾斜杆件，422-第一竖直杆件，423-水平杆件，424-第二竖直杆件，5-组合加劲板，51-方形钢板，52-弧形加劲肋板，521-底板，522-弧形板，53-螺栓，54-第二螺母，6-地脚螺栓，7-地面钢板。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例

如图1和图2，一种钢管拱肋节段纠偏装置，用于对钢管拱肋节段组装过程中钢管1线形的纠偏，纠偏装置设于钢管1的侧面，其作用是拼装桁架时进行定位及微调。

所述钢管拱肋节段纠偏装置包括千斤顶2、调节紧固件3、支撑支架4和两块组合加劲板5，所述钢管1设于所述支撑支架4上且所述支撑支架4的两相交杆件42分别固定于所述钢管1的两侧，所述千斤顶2和调节紧固件3分别设于所述支撑支架4的两相交杆件42上，所述两块组合加劲板5分别设于所述钢管1的两侧，所述两块组合加劲板5的一端面分别与所述千斤顶2和所述调节紧固件3的一端连接，所述两块组合加劲板5的另一端面分别与所述钢管1的两侧接触。且两块组合加劲板5与钢管1的接触面位于同一水平直线上(即钢管1的外径的两侧)。

进一步地，本实施例中，所述支撑支架4包括横杆41和设于所述横杆41两端上的相交杆件42，所述钢管1置于所述横杆41两端上的相交杆件42之间。

进一步地，本实施例中，所述相交杆件42包括一端与所述横杆41固定连接的倾斜杆件421、一端与所述横杆41固定连接且与所述横杆41垂直的第一竖直杆件422以及一端与所述第一竖直杆件422的另一端固定连接并与所述横杆41平行的水平杆件423，所述倾斜杆件421的另一端与所述第一竖直杆件422的另一端固定连接，所述水平杆件421上设有通孔(图中未示出)，所述通孔中穿设有一与所述横杆41垂直连接的第二竖直杆件424，所述千斤顶2和调节紧固件3分别设于对应的第二竖直杆件424的远离所述横杆41的一端上，且调节紧固件3穿过第二竖直杆件424的远离所述横杆41的一端，调节紧固件3与第二竖直杆件424通过螺纹配合连接。

进一步地，本实施例中横杆41包括顶板411、底板412和腹板413，顶板411和底板412通过腹板413连接。且顶板411和底板412之间还设有腹板加劲肋414，腹板加劲肋414的一侧与腹板413连接。第一竖直杆422、第二竖直杆424和倾斜杆件421这三个杆的一端部均焊接在一块钢板(图中未示出)上，该钢板上开有一系列螺栓孔，顶板411也开有一系列相匹配的螺栓孔，第一竖直杆422、第二竖直杆424和倾斜杆件421均与顶板411通过螺栓螺母固定连接，从而将第一竖直杆422、第二竖直杆424、倾斜杆件421固定在横杆41上。通过在多个螺栓孔上移动相交杆件42一端与横杆螺栓连接的位置，再固定即可调节相交杆件4中间的放置钢管1的空间大小。同样底板412通过地脚螺栓6与地面钢板7相连并进入压实整平的混凝土地面。采用地脚螺栓6固定连接横杆41与地面钢板7可以杜绝横杆倾斜或者倒塌伤人。

进一步地，本实施例中，调节紧固件3包括穿过第二竖直杆件424的远离所述横杆41的一端的螺杆31和设于螺杆31上的第一螺母32，其中螺杆31分为两段，两段螺杆31的固定端分别固定在第二竖直杆件424上和组合加劲板5的方形钢板51上，两段螺杆31的自由端设于所述第一螺母32内。当转动第一螺母32，则螺杆31对钢管1施加压力，达到对钢管1微调线形的目的。

本实施例中的支撑支架4不仅可起到支撑千斤顶2及固定调节紧固件3的作用，且由于支撑支架4中两侧的相交杆件42设于钢管1的外径两侧，使支撑支架4还同时具有对钢管1的限位作用。通过支撑支架4的首次限位后，再利用千斤顶2及调节紧固件3进行进一步的微调和限位，使本发明纠偏装置的纠偏效果更佳。

进一步地，所述水平杆件423的宽度大于所述第一竖直杆件422的宽度，以便于第二竖直杆件424插入水平杆件423中并与横杆1连接。

进一步地，所述第一竖直杆件422与所述钢管1之间留有间隙，间隙为1-3厘米，以作为钢管1线形变形的空间，便于钢管1线形的变形。本发明中，所述第一竖直杆件422与所述钢管1之间的间隙优选为2厘米。

进一步地，所述组合加劲板5包括方形钢板51和弧形加劲肋板52，所述方形钢板51的一表面与所述千斤顶2或所述调节紧固件3的一端连接，所述方形钢板51的另一表面与所述弧形加劲肋板52通过相适配的螺栓53和第二螺母54连接。螺栓53和第二螺母54的使用是为了更换不同弧度的弧形加劲肋板52以适应不同直径的钢管1。

其中，弧形加劲肋板52还包括底板521和弧形板522，所述底板521的一表面与所述方形钢板51连接，所述底板521的另一表面与弧形板522的平面一端连接，所述弧形板522的弧形面一端与所述钢管1接触。且所述弧形板522为多块，多块所述弧形板522于所述底板521的表面上间隔设置，本实施例中弧形板522优选为六块。通过组合加劲板5的设置，不仅可以增大本发明与钢管1的接触面积，即对钢管1线形进行调节的调节面积，提高调节效率，还可以防止因接触面积过小(如点接触)而导致钢管1的表面易出现凹陷点等。

本发明中的钢管拱肋节段组装在胎架上进行。纠偏装置中的千斤顶2和调节紧固件3分别位于每根钢管1的内外弧线两侧并对应固定于纠偏装置中的两侧的支撑支架4上，两块组合加劲板5的一表面分别与所述千斤顶2和所述调节紧固件3的一端连接，两块组合加劲板5的另一表面分别与所述钢管1的两侧接触，而支撑支架4则固定于胎架上，以使纠偏装置对胎架上的钢管1进行调节和定位。本发明的纠偏方法为：首先在平整、压实的地面铺上钢板，在钢板上标识拱肋线形大样，标出测量控制点，以便于桁架节段拼装及各段桁架进行预拼检测，整条拱肋拼装时控制点接近两百个；其次按地面钢板上的拱肋大样制作(或放置)胎架，将弯制好的钢管1放在胎架上，在钢管1上标记控制点，本实施例方法中，还在钢管1上控制点标记处放置磁铁吸附，磁铁上系细绳，细绳另一端悬吊陀螺形摆锤，当胎架上的钢管1上所有控制点处的摆锤尖点有与标出测量控制点不一样时，则通过千斤顶2和调节紧固件3调节，使组合加劲板5进一步对钢管1的两侧进行调节和定位，进而调节钢管1的线形，达到对钢管1的纠偏。多个纠偏装置同时使用，当所有摆锤尖点与钢板上拱肋大样控制点重合时表示钢管线形符合设计要求，开始焊接腹杆形成拱肋桁架结构，从而将调节的弹性变形约束在焊缝中。

本发明通过千斤顶2、调节紧固件3和组合加劲板5的调节作用局部调整钢管1的线形，且主要通过千斤顶2施加压力进行微调，调节紧固件3在另一侧起辅助微调作用，并与地面上的拱肋大样对比，达到设计要求之后开始焊接腹杆形成了桁架结构，使微调作用下钢管1局部产生的弹性变形在腹杆焊缝的约束下受到控制，从而使整段钢拱肋一次定型装配并达到设计要求。利用本发明纠偏装置及根据该纠偏装置进行的纠偏方法使钢管拱桁架制作精度得到提高，可以保证整个拱肋(三百多米)对接误差控制在三个毫米以内，避免了各大段拱肋对接时出现较大错边的情况。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种钢管拱肋节段纠偏装置，用于对钢管拱肋节段组装过程中钢管线形的纠偏，其特征在于，包括千斤顶、调节紧固件、支撑支架和两块组合加劲板，所述钢管设于所述支撑支架上且所述支撑支架的两相交杆件分别固定于所述钢管的两侧，所述千斤顶和调节紧固件分别设于所述支撑支架的两相交杆件上，所述两块组合加劲板分别设于所述钢管的两侧，所述两块组合加劲板的一端面分别与所述千斤顶和所述调节紧固件的一端连接，所述两块组合加劲板的另一端面分别与所述钢管的两侧接触。

2.根据权利要求1所述的钢管拱肋节段纠偏装置，其特征在于，所述支撑支架包括横杆和设于所述横杆两端上的相交杆件，所述钢管置于所述横杆两端上的相交杆件之间。

3.根据权利要求2所述的钢管拱肋节段纠偏装置，其特征在于，所述相交杆件包括一端与所述横杆固定连接的倾斜杆件、一端与所述横杆固定连接且与所述横杆垂直的第一竖直杆件以及一端与所述第一竖直杆件的另一端固定连接并与所述横杆平行的水平杆件，所述倾斜杆件的另一端与所述第一竖直杆件的另一端固定连接，所述水平杆件上设有通孔，所述通孔中穿设有一与所述横杆垂直连接的第二竖直杆件；所述千斤顶和调节紧固件分别设于对应的所述第二竖直杆件的远离所述横杆的一端上，且所述调节紧固件穿过第二竖直杆件的远离所述横杆的一端，所述调节紧固件与所述第二竖直杆件固定连接。

4.根据权利要求3所述的钢管拱肋节段纠偏装置，其特征在于，所述第一竖直杆件与所述钢管间的距离为1-3厘米。

5.根据权利要求3所述的钢管拱肋节段纠偏装置，其特征在于，所述水平杆件的宽度大于所述第一竖直杆件的宽度。

6.根据权利要求1所述的钢管拱肋节段纠偏装置，其特征在于，所述组合加劲板包括方形钢板和弧形加劲肋板，所述方形钢板的一表面与所述千斤顶或所述调节紧固件的一端连接，所述方形钢板的另一表面与所述弧形加劲肋板通过相适配的螺栓和螺母连接。

7.根据权利要求6所述的钢管拱肋节段纠偏装置，其特征在于，所述弧形加劲肋板还包括底板和弧形板，所述底板的一表面与所述方形钢板连接，所述底板的另一表面与弧形板的平面一端连接，所述弧形板的弧形面一端与所述钢管接触；且所述弧形板为多块，多块所述弧形板于所述底板的表面上间隔设置。

8.根据权利要求1所述的钢管拱肋节段纠偏装置，其特征在于，所述支撑支架由型钢制作而成。

9.根据权利要求3所述的钢管拱肋节段纠偏装置，其特征在于，所述调节紧固件包括穿过所述第二竖直杆件的远离所述横杆的一端的螺杆和设于所述螺杆上的第一螺母，所述螺杆分为两段，两段所述螺杆的固定端分别固定于所述第二竖直杆件上和组合加劲板上，两段所述螺杆的自由端设于所述第一螺母内。

10.一种权利要求1-9任一项所述的钢管拱肋节段纠偏装置的纠偏方法，其特征在于，包括如下步骤:

(1)首先在平整的地面放出拱肋大样，标出测量控制点，以便于桁架节段拼装及各段桁架进行预拼装检测；

(2)其次按地面拱肋大样制作胎架，将弯制好的钢管放在胎架上，在钢管上标记控制点；

(3)当胎架上的钢管上控制点与标出的测量控制点不一样时，则通过千斤顶和调节紧固件调节，使组合加劲板进一步对钢管的两侧进行调节和定位，进而调节钢管的线形，达到对钢管线形的纠偏。

(4)当钢管线形达到设计要求之后开始焊接腹杆形成了桁架结构，使微调作用下钢管局部产生的弹性变形在腹杆焊缝的约束下受到永久控制。