CN101424074A - 整孔预制、浮运架设的连续组合梁桥合龙方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整孔预制、浮运架设的连续组合梁桥合龙方法，它是将在预制现场制造时，设富余量的具有整孔吊装段的槽型钢梁与混凝土桥面板叠合的组合梁段架设在具有两个滑移副的墩顶上呈简支状态，通过对相邻两片组合梁梁端断面进行粗对位，在对梁端对接处模拟画线修正、余量切割、精确对位、对接焊缝的焊接实现组合梁的合龙；第一滑移副设在墩顶支承垫石上实现纵、横向精确对位调整；第二滑移副设在墩顶支承垫石一侧，实现纵、横、竖三向精确对位调整；组合梁段的一端落在一墩顶上的第一滑移副上，组合梁段的另一端落在相邻墩顶上的第二滑移副上。该合龙方法成功的解决了大型整孔预制、浮运架设的连续组合梁合龙精度要求高，施工难度大的问题。

Description

整孔预制、浮运架设的连续组合梁桥合龙方法

技术领域

本发明属于桥梁的施工方法，具体涉及一种连续组合梁桥合龙方法。

背景技术

目前国内采用整体预制、整体架设的连续梁桥大多为混凝土连续梁桥，如东海大桥和杭州湾大桥等。东海大桥、杭州湾大桥整孔预制架设的70m混凝土箱梁多孔一联，墩顶合龙精度要求较低，其墩顶布置采用砂顶作为体系转换前的临时支承装置，该装置的局限性在于只能纵横向及竖向向下调梁。而对于钢-混凝土组合梁，特别是大型整孔预制、浮运架设的连续组合梁由于施工合龙时的精度要求高，现在尚没有可以借鉴的合龙技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于整孔预制、浮运架设的连续组合梁桥合龙方法，实现大型整孔预制、浮运架设的连续组合梁的合龙。

本发明的技术方案为：整孔预制、浮运架设的连续组合梁桥合龙方法，它是将在预制现场制造时，设富余量的具有整孔吊装段的槽型钢梁与混凝土桥面板叠合的组合梁段架设在具有两个滑移副的墩顶上呈简支状态，通过对相邻两片组合梁梁端断面进行粗对位，在对梁端对接处模拟画线修正、余量切割、精确对位、对接焊缝的焊接实现组合梁的合龙；第一滑移副设在墩顶支承垫石上实现纵、横向精确对位调整；第二滑移副设在墩顶支承垫石一侧，实现纵、横、竖三向精确对位调整；组合梁段的一端落在一墩顶上的第一滑移副上，组合梁段的另一端落在相邻墩顶上的第二滑移副上。

所述第一滑移副包括墩顶支承垫石上由下至上一次叠放的设置的下滑移支撑板、不锈钢板、MGB板、上滑移支撑板和高度调节钢板；MGB板和不锈钢板之间的接触面作为滑移面；两者接触面涂有油脂；不锈钢板的水平纵横方向上连接有可拆卸的水平千斤顶。

所述第二滑移副包括机座，机座上设置的支撑框，支撑框内设竖向千斤顶，支撑框的侧板水平纵横方向上连接有的水平千斤顶；竖向千斤顶上连接顶上抄垫板，机座与支撑框之间的接触面作为滑移面；两者接触面涂有油脂。

该合龙方法成功的解决了大型整孔预制、浮运架设的连续组合梁合龙精度要求高，施工难度大的问题。

附图说明

图1—组合箱梁钢梁预制“N+1”长线施工法示意图。

图2—组合架设墩顶布置立面图。

图3—组合梁架设墩顶布置I-I剖视图。

图4—纵、横两移滑移副结构图(滑动副M)。

图5—图4中的A-A断面。

图6—纵、横、竖三向调节滑移副结构图(滑动副A)。

图7—图6中的1-1断面。

图8—架设于墩顶的两片梁对接控制示意图。

图9—钢梁总拼台座与钢-混凝土叠合台座布置。

图10—组合梁支点断面位置图。

图11—组合梁余量切割示意。

图12—架设于墩顶的两片梁完成对接。

具体实施方式

组合梁合龙具体施工步骤如下：组合梁预制→梁场模拟架梁并梁端切割余量画线→组合梁运输→组合梁架设→相邻孔通过墩顶滑移副粗调对位→梁端对接处模拟画线修正→利用自动爬坡切割机切割余量→精调→焊缝码板安装→环缝焊接，实现合龙。

一、预制梁场实现槽型钢梁断面匹配

钢—混凝土组合梁采用钢梁与混凝土桥面板，以剪力钉连接形成整体而共同受弯的一种结构构件。在预制梁场预制时，钢板在工厂预处理下料，完成钢梁板单元制造后，船运至预制梁场，先进行钢梁10m分节段的拼装、涂装，然后进行钢梁整孔吊装段的总拼、涂装，最后进行槽型钢梁与混凝土桥面板叠合。

1、预制场内槽型钢梁节段预制：组合梁的钢梁部分采用“N+1”长线法施工解决断面和线形匹配。其中“N”指的是制造过程中一个整孔箱梁划分的节段数，N＝1，2，3......，其中“1”指的是相邻孔的第一段，在节段拼焊胎架中按先后顺序拼装成10m节段箱梁，组拼按焊接工艺和顺序进行焊接，加装临时匹配件及吊耳，检查合格后，运走该节段箱梁，留下最后一个节段箱梁和后面的轮次再拼接，以保证每个节段箱梁的端面接缝匹配。图1为“N+1”长线法施工步骤示意图。

2、槽型钢梁整孔总拼：采用长线法，主要工序为：按顺序吊装组合梁10m节段至整孔拼装胎架→整孔组合梁平面曲线及预拱度设置→节段端面开口调整、切割余量→箱梁节段焊接及剪力钉焊接→肋板嵌补段焊接→焊缝检测→涂装。具体操作为：在两孔节段梁线形、标高、横向调整到位后，进行环缝切割。之后进行精调，然后进行环缝的拼装，环缝拼装要求保证两对接端口达到允许偏差要求，并采用码板将两对接端口刚性固定。焊接前检查各相对应的对接坡口的平整度及焊接间隙，调整好平整度及间隙后依次进行腹板、底板、顶板的对接焊接。环缝的对接焊均采用反面贴陶质衬垫，CO2单面焊双面成形的焊接工艺。环缝焊接完成后，划出顶板剪力钉的定位线，并完成剪力钉的焊接。

考虑温度对梁体变形的影响及组合梁架设后高墩偏移的影响，在预制现场制造时，每孔梁考虑3cm的富余量，使梁体整体被伸长，合龙时考虑架设温度的修正，将这富余量及梁端转角引起的余量切除，实现合龙。

3、钢梁以四点支撑形式与预制好的混凝土桥面板结合在一起。四个支撑点按设计对称布置，均位于空腹式横梁处，且设有加劲肋，以满足钢梁的受力和变形要求。桥面板与钢梁结合过程中采用整体活动支架以控制混凝土桥面板边板安装的线形，并在浇筑湿接缝的过程中起到支撑边板的作用。浇筑板间纵横向湿接缝混凝土，当其达到设计要求强度、弹模后，张拉横向预应力束。

4、组合梁预制好后，在存梁台座上进行模拟架梁，测试线形和梁段转角、进行梁端切割余量画线；之后通过陆上移运到出海码头，利用大型浮吊海上运输、吊装架设到桥墩上。

二、组合梁架设后墩顶调梁实现精确合龙

组合梁通过大型浮吊运输并架设于桥位处，架设于墩顶的组合梁呈简支状态，需要通过对相邻两片组合梁梁端断面进行粗对位、进行梁端对接处模拟画线修正、余量切割、精确对位、对接焊缝的焊接等步骤才能实现组合梁的合龙。

1、墩顶布置

墩顶布置是用于组合梁架设、调梁对位的一整套设备的集合；它是施工过程中的临时支承设施，并具有将组合梁进行三向调节使其合龙的功能。

考虑梁体对接时的三向调整要求，且为了避免在槽型钢梁内永久支座附近设置加劲结构，因此在有限的墩顶区墩顶布置方案设计为：一端采用在支承垫石上设置纵、横移滑移副(第一滑移副)进行纵、横向精确对位调整(简称滑移副1)，该端高程则通过滑移副上垫设钢板控制。另一端则设置可纵、横、竖三向调节的第二滑移副，通过水平千斤顶及滑移副2上的竖向千斤顶实现三向调整要求。支座采用后装形式，架设前先放在墩顶上，待合龙后安装。

箱梁架设墩顶布置如图2、3。第一滑移副1和第二滑移副2各两个分别布置于墩顶。

2、滑动副的结构

①第一滑移副1(纵、横移两向滑移副)

第一滑移副包括墩顶支承垫石70上由下至上一次叠放的设置的下滑移支撑板4、不锈钢板5、聚合高分子材料MGB板6、上滑移支撑板7和高度调节钢板8；聚合高分子材料MGB板和不锈钢板之间的接触面作为滑移面；两者接触面涂有油脂；不锈钢板的水平纵横方向上连接有可拆卸的水平千斤顶10。滑动结构旁边的顶推结构采用可拆卸、倒用的水平千斤顶10提供动力。第一滑移副1结构如图4、5。

②第二滑移副2(纵、横、竖三向调节滑移副)

第二滑移副包括机座，机座16上设置的支撑框60，支撑框60内设竖向千斤顶11，支撑框60的侧板水平纵横方向上连接有的水平千斤顶；水平千斤顶包括水平横移动千斤顶13、水平纵移动千斤顶14，竖向千斤顶11上连接顶上抄垫板12，机座16与支撑框60之间的接触面作为滑移面15；两者接触面涂有油脂。第二滑移副2结构如图6。

3、组合梁对接施工用浮吊将组合梁水运至架设点进行架设、安装。每孔组合梁均落于墩顶布置好的滑移副1和滑移副2上，墩顶调梁时先利用滑移副1纵、横移功能将先前架设的组合梁纵横向调整到位；再调整滑移副2，滑移副2具有三向调整性，可使后续架设的组合梁与先前架设的组合梁端头精确对准。

4、在两孔梁线形、标高、横向调整到位后，进行环缝切割，切除端头多余量。如图8所示，进行梁端对接处模拟画线修正。切除值包括富余量100和梁端转角余量101，梁端转角余量因组合梁预拱度的设置而产生。环缝切割完成之后进行精调，然后进行环缝的拼装，环缝拼装要求保证两对接端口达到允许偏差要求，并采用码板将两对接端口刚性固定。焊接前检查各相对应的对接坡口的平整度及焊接间隙，调整好平整度及间隙后依次进行腹板、底板、顶板的对接焊接。环缝的对接焊均采用反面贴陶质衬垫、CO2单面焊双面成形的焊接工艺。图中虚线102-切割线103-顶板104-底板105-腹板106-梁端

5、环缝焊接完成后，划出顶板合龙段剪力钉的定位线，并完成剪力钉的焊接。实现组合梁的合龙。

以上海长江隧桥105m钢-混凝土组合结构连续箱梁的墩顶合龙施工说明：

上海长江隧桥主通航孔两侧，跨径组合均为(接70m梁)85m+5×105m+90m(接主航道)钢-混凝土组合梁，全长1400m。采用了钢-混凝土组合结构连续箱梁的结构形式，两联双幅共28孔。

本合龙技术主要为配合主航道两侧各一联双幅28孔大跨径组合结构连续箱梁的组合梁桥位处墩顶钢梁对接施工。

组合梁合龙具体施工如下：组合梁预制→梁场模拟架梁并梁端切割余量画线→组合梁运输→组合梁架设→相邻孔通过墩顶滑移副粗调对位→梁端对接处模拟画线修正→利用自动爬坡切割机切割余量→精调→焊缝码板安装→环缝焊接，实现合龙。

(1)每孔105m梁共66片桥面板(中板22片，边板44片)，桥面板采用5-8cm低坍落度C60高性能混凝土，预制完需存放6个月后方可投入使用。

(2)钢板在工厂预处理下料，完成板单元制造后，船运至沈家湾预制场(上海洋山港附近一海岛)，先进行“N+1”长线法进行钢梁10m分节段的拼装、涂装；然后进行钢梁整孔吊装段的总拼、涂装，预制场内布置10台门吊及2台运梁台车配合作业。

(3)组合梁采用钢梁总拼台座与钢-混凝土组装台座分开方式进行，即槽型钢梁在总拼台座上施工完成后，通过2条滑道顶推横移至组装台座并起顶成4个支撑点201、202、203、204状态，在组装台座上进行钢槽型梁与混凝土桥面板叠合，完成钢-混凝土结合，结合时除两端各10m范围内桥面板用临时扁担固定在钢梁上，其余桥面板均通过现浇缝混凝土、剪力钉及横向预应力与钢梁结合，现浇缝混凝土为低坍落度掺高聚物纤维C60高性能混凝土。两端未浇筑的各10m范围内待组合梁顺利合龙后再浇筑，如图9所示。图中205-滑道206-混凝土板组装台座207-钢梁拼装台座。

(4)待现浇缝混凝土强度及弹性模量达到设计要求后，张拉横向预应力束，再用水平千斤顶顶推横移台车使组合梁整体沿横移滑道滑移至存梁区存放，预制好后105m组合梁重2300t。

(5)组合梁在存梁台座上进行模拟架梁，测试线形和梁段转角、进行梁端切割余量画线；之后移运箱梁到出海码头，利用3000t运架一体舶“天一号”海上85海里长距离运输至墩位处架设。

(6)组合梁设计有2种支点断面如图10所示：

A断面：临时支座300断面，施工中用于单孔组合梁架设及定位、墩顶顶落梁，对应的施工设施简称滑动副2；

M断面：永久支座301断面，组合梁最终支撑断面，施工过程中用于梁体定位、倒顶，对应的施工设施简称滑动副1。

将滑动副2布置在墩顶顶面，支承垫石旁后续将要架设的组合梁一侧，架设组合梁时用于支承组合梁的临时支座断面；滑动副A实际是指架梁时墩顶临时支座断面(A断面)下的临时支座，具有纵、横、竖三向调位装置；

将滑动副1布置在支承垫石的顶面，它是指架梁时墩顶永久支座断面(M断面)下的临时支座具有纵、横两向调位装置；

①墩顶滑动副1安装

架设时每孔组合梁设墩顶滑动副1两套。滑动副1的结构拟为：支承垫石顶面向上：下滑移(钢板M19)+3mm不锈钢板+MGB板(板上涂有硅脂)+上滑移(钢板M19)+钢板M18(50mm)。滑动结构旁边的顶推结构拟采用STB100-30水平顶。滑移副主要由MGB板及顶板钢板底下的不锈钢衬板组成，MGB板能有效地减小水平摩擦力。

②墩顶滑动副2安装

架设时每孔组合梁设墩顶滑动副2两套，每套临时支座主要由2台600t千斤顶、顶上抄垫板(钢板与橡胶板组合)、2个水平移动千斤顶(该设备可倒用)、滑移副、机座及配套油泵组成。滑移副主要由MGB板及竖向千斤顶底下的不锈钢衬板组成，MGB板能有效地减小水平摩擦力。为了减少组合梁架设时的冲击震动，在千斤顶分配梁顶部设有减震板，即由50mm钢板与30mm橡胶板组合而成，使钢梁和千斤顶均能受力均匀。

(7)以第一联为例，将墩顶作业工序细分如下，后续数联墩顶作业方法类推。

①架设第一片梁(本工程为第二孔，LX2)呈简支状态，落梁支点为2号墩顶上A断面和3号墩顶上M断面。

②架设第二片梁(LX3)呈简支状态，落梁支点为3号墩顶上A断面和4号墩顶上M断面。

③调整LX3梁端面与LX2梁对接面对齐，这是合龙前的粗调工作。按墩顶布置要求，先将LX2调整就位，切除富余量和梁端转角余量，然后以LX2为基准将LX3的竖向标高和横向调整到位后，即可进行钢梁的对位工作。环缝切割时，先测量LX3处支座垫石与钢梁支座垫板中心偏差Δ，然后以LX2端头切割端为基准，考虑架梁引起的墩中心偏移、焊接收缩、温差影响，按Δ-10mm在LX3的端头划线并进行余量切割，完成环缝的切割。如示意图11。

环缝切割完成后，将LX3纵移就位，就位时主要对位支座垫石与钢梁支座垫板中心(即永久支座断面中心)，并兼顾环缝的间隙情况，控制其在标准公差范围内。纵向调整到位后再根据环缝端口匹配情况适当的进行竖向和横向的精细调整。后续梁亦按此法进行逐孔对接。架设于墩顶的两片梁完成对接如图12。

④依次架设该联其余梁呈简支状态，落梁支点为低墩墩顶上A断面和高墩墩顶上M断面。并依次调整梁端面对齐，然后焊接墩顶环焊缝接缝呈7孔连续梁。

⑤环缝焊接钢梁截面为槽型结构，单条环缝由底板、两侧腹板、两侧顶板对接焊缝组成。焊接前检查各相对应的对接坡口的平整度及焊接间隙，调整好平整度及间隙后依次进行腹板、底板、顶板的平对接焊接。环缝的对接焊均采用反面贴陶质衬垫，CO2或手工焊单面焊双面成形的焊接工艺。环缝焊接的顺序为：由两名焊工在两侧对称施焊腹板，焊接时采取由下向上，由中间向两边施焊的顺序进行，腹板焊接完成后再进行底板的焊接，最后再进行两侧顶板的焊接，以减小焊接产生的变形。

⑥调校

每一条环缝焊接完成后，撤去刚性固定的码板和其它辅助设施，使钢梁处于自由状态然后进行焊后平面度的测量，根据测量的结果进行焊后调校。

⑦嵌补段拼装焊接

每一条环缝焊接完成并进行无损检测合格后，开始拼焊环缝间的嵌补段。

⑧剪力钉焊接

环缝焊接完成后，划出顶板剪力钉的定位线，并完成剪力钉的焊接。实现组合梁的合龙。最后完成其他工序施工

Claims (7)

1、一种整孔预制、浮运架设的连续组合梁桥合龙方法，它是将在预制现场制造时，设富余量的具有整孔吊装段的槽型钢梁与混凝土桥面板叠合的组合梁段架设在具有两个滑移副的墩顶上呈简支状态，通过对相邻两片组合梁梁端断面进行粗对位，在对梁端对接处模拟画线修正、余量切割、精确对位、对接焊缝的焊接实现组合梁的合龙；第一滑移副设在墩顶支承垫石上实现纵、横向精确对位调整；第二滑移副设在墩顶支承垫石一侧，实现纵、横、竖三向精确对位调整；组合梁段的一端落在一墩顶上的第一滑移副上，组合梁段的另一端落在相邻墩顶上的第二滑移副上。

2、如权利要求1所述整孔预制、浮运架设的连续组合梁桥合龙方法，其特征在于墩顶调梁精确对位时先利用第一滑移副的纵横移功能将先前架设的组合梁纵横向调整到位；再调整第二滑移副，以调整另一孔的后续架设的组合梁，实现后续架设的组合梁与先前架设的组合梁端头精确对准。

3、如权利要求1或2所述整孔预制、浮运架设的连续组合梁桥合龙方法，其特征在于所述第一滑移副包括墩顶支承垫石上由下至上一次叠放的设置的下滑移支撑板、不锈钢板、聚合高分子材料MGB板、上滑移支撑板和高度调节钢板；聚合高分子材料MGB板和不锈钢板之间的接触面作为滑移面；两者接触面涂有油脂；不锈钢板的水平纵横方向上连接有可拆卸的水平千斤顶。

4、如权利要求1或2所述整孔预制、浮运架设的连续组合梁桥合龙方法，其特征在于所述第二滑移副包括机座，机座上设置的支撑框，支撑框内设竖向千斤顶，支撑框的侧板水平纵横方向上连接有的水平千斤顶；竖向千斤顶上连接顶上抄垫板，机座与支撑框之间的接触面作为滑移面；两者接触面涂有油脂。

5、如权利要求1所述整孔预制、浮运架设的连续组合梁桥合龙方法，其特征在于在两孔梁线形、标高、横向粗调整到位后，进行梁端对接处模拟画线修正；切除包括富余量和梁端转角余量；环缝切割完成之后进行精调。

6、如权利要求5所述整孔预制、浮运架设的连续组合梁桥合龙方法，其特征在于环缝焊接完成后，划出顶板合龙段剪力钉的定位线，并完成剪力钉的焊接；实现组合梁的合龙。

7、如权利要求1所述整孔预制、浮运架设的连续组合梁桥合龙方法，其特征在于第一滑移副和第二滑移副均设置两个，形成四点支撑形式。

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