CN101736697B - 钢箱梁全支架顶推合拢施工方法 - Google Patents

钢箱梁全支架顶推合拢施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钢箱梁全支架顶推合拢施工方法,包括以下步骤:(1)架设边跨全支架,(2)吊装并焊接各边跨钢箱梁成整体,(3)吊装主跨钢箱梁及合拢段,(4)对合拢段梁长进行修正切割,(5)边跨钢箱梁整体顶推合拢。本发明支架形式简单、施工快,不但提高了施工质量,而且可缩短工期。

Description

钢箱梁全支架顶推合拢施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种桥梁合拢技术,特别是一种应用于斜拉桥边跨钢箱梁与主跨钢箱 梁合拢的施工方法。

背景技术

[0002] 斜拉桥钢箱梁安装的难点主要为不利的地质条件下的安装及合拢施工,尤其是钢 箱梁在温差影响下的结构内力、标高、梁长不断变化,给施工添加了更不利的条件。常规钢 箱梁的合拢施工方法一般有两种,自然合拢法和强迫合拢法。自然合拢法即在合拢段吊装 之前边跨事先调整至设计位置并整体焊接起来,在合拢温度下吊装合拢段,并两侧同时焊 接起来;强迫合拢法即将边跨上的梁段吊装放置在支架并预偏,先不定位焊接,在主跨合拢 段安装到位之后再进行边跨各梁段的安装焊接。强迫合拢法钢箱梁对单个梁段精确定位并 完成环缝焊接需要时间长,影响施工进度;自然合拢法合拢段的吊装空间小,合拢段容易发 生剧烈碰撞,不仅影响施工质量,同样影响施工进度。而且,目前无论自然法或强迫法合拢, 都无法克服大气温度变化对钢箱梁合拢产生巨大影响。而对于塔、梁、斜拉索同步施工的桥 梁,施工工期的压力巨大,如不采用合理的施工方法,将导致耽误工期。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是,针对现有技术的上述不足,提供一种钢箱梁全支 架顶推合拢施工方法,克服不利的地质条件及大气温度变化对钢箱梁合拢施工产生的影 响,以保证合拢施工质量,并缩短工期。

[0004] 本发明所提供的钢箱梁全支架顶推合拢施工方法是由如下技术方案来实现的。

[0005] 钢箱梁全支架顶推合拢施工方法,其特征在于包括以下步骤:

[0006] (1)架设边跨全支架:在已施工完成的边跨桥墩之间及周边架设全支架,所述全 支架包括下部吊装支架部分和上部滑移系统,所述下部吊装部分采用钢管桩为基础,钢管 桩之间采用连接钢管通过平联、斜撑联结在一起,形成框架式横断面与桁架式纵断面的结 合,在钢管桩顶部设置横向承重梁和纵向承重梁;所述上部滑移系统包括滑槽和移位器,所 述滑槽采用槽钢制成,设置于所述横向承重梁和纵向承重梁上,并在槽钢和承重梁之间设 置钢板作为荷载分配传力;所述移位器设置于所述滑槽上。

[0007] (2)吊装并焊接边跨钢箱梁:沿从岸边到合拢段的方向逐一将边跨钢箱梁吊装到 支架上的滑移系统上,通过牵引装置将边跨钢箱梁滑移至指定位置;然后按各边跨钢箱梁 的设计位置顺序进行梁段的里程、边距、标高的调节,并将各边跨钢箱梁焊接为整体边跨梁 段;

[0008] (3)吊装主跨钢箱梁及合拢段钢箱梁:将主跨钢箱梁采用桥面吊机吊装至合拢段 前一片梁,然后对合拢口两侧钢箱梁的轴线、梁长,以及钢箱梁顶、底板温度进行24小时连 续观测,根据观测结果对合拢段钢箱梁的梁长进行计算及确定,然后在夜间低温下对合拢 段钢箱梁的梁长按照计算确定的梁长进行修正切割,最后进行合拢段钢箱梁的吊装;并进行主跨钢箱梁与合拢段钢箱梁之间环缝焊接及纵腹板、顶底板的焊接;

[0009] (4)对合拢段梁长进行第二次修正切割,修正是以与合拢段邻近的边跨钢箱梁的 端面为基准;

[0010] (5)边跨整体顶推合拢施工:在合拢段钢箱梁上安装主跨反力座,在与合拢段钢 箱梁邻近的边跨钢箱梁上安装边跨反力座并设置牵引千斤顶,并通过预应力钢束连接主跨 反力座和两台牵引千斤顶;在靠近岸边的边跨钢箱梁侧设置两台顶推千斤顶;先启动所述 牵引千斤顶达到整体边跨梁段的动摩擦力,然后再启动顶推千斤顶,当顶推千斤顶达到整 体边跨梁段的静摩擦力且整体边跨梁段开始移动时,顶推千斤顶停止施力,牵引千斤顶则 继续施力,牵引整体边跨梁段至设计位置。

[0011] 上述方法中,所述横向承重梁下方、沿滑槽中心线设置钢管作为八字撑;所述纵向 承重梁采用四肢加强弦杆贝雷桁架。

[0012] 所述移位器包括顺桥向设置的纵向移位器和横桥向设置的横向移位器;所述纵向 移位器两侧设有防止钢箱梁横向偏移的限位装置。

[0013] 进一步,所述步骤(1)还包括:

[0014] (11)全支架架设完成后,在靠近岸边的桥墩顶进行永久支座定位安装,并在永久 支座与墩顶垫石间以环氧砂浆固结。

[0015] 所述步骤(2)还包括:

[0016] (21)采用大型浮吊逐一吊装边跨钢箱梁,将钢箱梁预偏30cm搁置在所述滑移系 统上,并以移位器为临时支撑;

[0017] (22)吊装至靠近合拢段的最后一段边跨钢箱梁时,先在靠近合拢段的墩顶进行永 久支座定位安装,以及永久支座与墩顶支座的环氧砂浆固结,然后吊装靠近合拢段的边跨 钢箱梁段,落架在移位器上,并在该梁段与支座间以高强螺栓连接,然后使该梁段与支座上 盖板沿顺桥向滑移8cm,并在永久支座上安装钢箱梁墩侧限位装置;

[0018] (23)采用移位器依次精确调整除靠近岸边的边跨钢箱梁外的所有边跨钢箱梁,并 在上述边跨钢箱梁间进行环缝焊接及纵腹板焊接,且预偏IOcm作为主跨合拢的吊装空间;

[0019] (26)在合拢时间当日,利用千斤顶及移位器进行边跨合拢段的轴线、标高的调节, 使靠近岸边的边跨钢箱梁和与其邻近的边跨钢箱梁之间保留5cm的间隙,且调整后梁段不 可扭曲;

[0020] (27)解除永久支座上的限位装置,使支座上盖板预偏12cm与边跨钢箱梁进行高 强螺栓连接;

[0021] (28纵移边跨钢箱梁,进行靠近岸边的边跨钢箱梁和与其邻近的边跨钢箱梁之间 的环缝焊接和纵腹板焊接,使所有边跨钢箱梁焊接为整体梁段,整体梁段底以移位器作为 临时支垫,作为边跨顶推滑移设备。

[0022] 所述步骤(3)中,对合拢段吊装梁长计算方法为:通过对合拢口两侧的钢箱梁的 24小时连续观测,确定钢箱梁的线膨胀系数,根据实测最高温度、最低温度的合拢口宽度, 按照吊装梁长=高温合拢口宽度-2X环向间隙-2X吊装间隙进行计算,取环向间隙= 8mm、吊装间隙=25mm,而且按照理论合拢梁长=低温合拢口宽度_2 X环向间隙-顶推行程 进行复核,保证吊装梁长大于理论合拢梁长。

[0023] 所述步骤(3)中,对合拢段梁长进行修正,修正线放样必须在夜间低温下进行,且必须一次性放线切割。

[0024] 所述步骤(3)中,合拢段钢箱梁的吊装按以下方式进行:当桥面吊机同步提升合 拢段钢箱梁至合拢口下方时,安装四台手拉葫芦于合拢段钢箱梁及与其邻近的两侧钢箱梁 梁上,形成两台一组沿里程方向的牵弓I,调整合拢段的平面位置至合拢口中间,使合拢段和 与其邻近的两侧钢箱梁之间均保留33mm吊装间隙,在确定合拢段在四台手拉葫芦的牵引 下处于相对静止后,桥面吊机继续同步提升合拢段钢箱梁,且四台手拉葫芦与桥面吊机同 步缓缓收紧,当与邻近的边跨钢箱梁齐平时即完成合拢段的起吊。

[0025] 所述步骤(5)中,正式顶推之前先对所述预应力钢束进行预紧张拉,以达到顶推 控制力的动摩擦力的20%为准,且调整所述千斤顶的初始状态一致。

[0026] 上述步骤(5)所述的整体顶推合拢在夜间22:00至次日日出之前进行。

[0027] 本发明的优点在于:

[0028] 1、将浮吊吊装与整体顶推结合,成功地解决了钢箱梁受外界影响其结构内力、标 高、梁长变化大导致合拢困难的问题,将边跨钢箱梁安装与主跨合拢施工结合在一起。本发 明为工程开展主跨、边跨钢箱梁同时施工创造了条件。本发明确保施工质量控制符合相关 技术规范的要求,而且对于钢箱梁安装质量与施工规范相比可提高安装的精度,如下表1。

[0029] 表1 :钢箱梁全支架顶推合拢法安装实测结果

Figure CN101736697BD00061

[0031] 2、本发明不但提高了施工质量,而且经济效益更为显著,主要通过其支架形式简 单、施工快、缩短工期等各方面表现。简单的支架形式使施工难度降低、提高了工效,节省了 机械材料;它可根据工程施工进度需要,采用全支架滑移施工将可提前施工的部位提早进 入施工节段。以采用本发明方法的某大桥钢箱梁15〜22号梁段施工为例,采用全支架顶 推合拢工法吊装施工,投入临时钢材716余吨,人工近3000个,机械台班费约40万元,全支 架搭设造价为544万,八段钢箱梁吊装费370万,总造价约为914万。对于工期紧,同等工 期条件可采用的长臂悬臂吊机方案或原设计图纸方案的总造价约为1300万,相比之下全 支架顶推合拢安装节省经济效益达约386万元,可缩短工期45天,节约投资约为30%。

[0032] 为对本发明的技术特征及其效果有进一步了解,兹列举具体实施例并结合附图详 细说明如下。

附图说明

[0033] 图1是本发明钢箱梁全支架顶推合拢施工方法流程图。

[0034] 图2是本发明钢箱梁全支架顶推合拢施工方法的支架结构示意图。

[0035] 图3是支架横截面图。

[0036] 图4是本发明钢箱梁全支架顶推合拢施工方法的吊装示意图。

[0037] 图5是支架横截面局部放大图。[0038] 图6是纵向滑移装置的结构图。

[0039] 图7是箱梁整体顶推合拢施工方式示意图。

具体实施方式

[0040] 请参阅图1所示,本发明提供的一种边跨钢箱梁全支架顶推合拢施工方法,包括 以下步骤:

[0041] 步骤一:架设边跨全支架

[0042] 步骤二 :吊装并焊接边跨钢箱梁

[0043] 步骤三:吊装主跨钢箱梁及合拢段钢箱梁

[0044] 步骤四:对合拢段梁长进行第二次修正切割

[0045] 步骤五:边跨整体顶推合拢施工

[0046] 为方便说明,请结合图2所示的架设在A号墩2至B号墩3上的八片边跨钢箱梁 与主跨合拢为例详细说明本发明施工方法。其中B号墩3位于岸边,A号墩2位于江中靠 近合拢段,所述八片边跨钢箱梁编号从15至22,宽度为44m,总长为93米,高度为3. 5m,总 重量约为2275吨。边跨钢箱梁个节段类型和参数见表2。

[0047] 表2 :边跨钢箱梁各节段参数

[0048]

Figure CN101736697BD00071

[0049] 步骤一:架设边跨全支架。边跨全支架架设是在已施工完成的边跨桥墩之间和周 边,根据边跨钢箱梁各节段的重量、边跨钢箱梁的刚性节点位置、地形条件、地质情况、吊装 方式等,进行吊装支架架设施工。所述支架4结构如图2、图3所示,包括下部吊装支架部分 和上部滑移系统。所述下部吊装部分采用钢管桩41为基础,将钢管桩41下部振沉于河床 或岸边,岸上部分钢管桩如果由于地质条件导致振沉钢管桩较为困难,可采用扩大基础,基 底面积为1. 5X 1. 5m,地基承载力为354kpa。钢管桩41之间通过连接钢管42平联、斜撑联 结在一起。整体支架为框架式横断面(如图3所示)与桁架式纵断面(如图2所示)的结 合。钢管桩41的顶部设置有横向承重横梁43和纵向承重梁,所述承重横梁43的跨径根据 桥型布置设计,并在承重横梁43跨中(即滑槽中心线位置)下方设置八字撑44。

[0050] 所述边跨钢箱梁上部滑移系统包括滑槽和移位器,具体是,承重横梁43和纵向承 重梁上部设有滑槽45 (图4、图5、图6所示)。支架纵向承重梁采用四肢加强弦杆贝雷桁 架46,所述滑槽45采用槽钢制作,滑槽45与贝雷桁架46之间设有横向分配梁47与纵向分 配梁48,纵向分配梁48与滑槽45之间设有厚钢板的荷载传力板49,所述滑槽45上设有移 位器30,当所述移位器30顺桥向设置时,即构成纵向移位器,所述边跨钢箱梁置于所述顺 桥向设置的移位器上可实现顺桥向滑移;当所述移位器30横桥向设置时,即构成横向移位器,所述边跨钢箱梁置于所述横桥向设置的移位器上可实现横桥向滑移;纵向移位器与横 向移位器可互相转换,转换时用千斤顶将钢箱梁顶起,改变所述移位器的方向即可。纵向移 位时,所述移位器的两侧设有防止钢箱梁横向偏移的限位装置31。

[0051] 全支架搭设施工流程如下,包括:

[0052] 下部吊装支架施工:a、测量放样;b、钢管桩振沉及接桩;C、桩间平联斜撑焊接;将 平联或斜撑的钢管与钢管桩焊接成桁架结构;d、安装承重梁12及牛腿;e、八字撑及撑下平 联焊接,在承重横梁跨中下方设置焊接八字撑;

[0053] 上部滑移系统施工:a、测量放样;b、安装贝雷桁架及其加固构造;C、安装横向分 配梁;d、安装纵向分配梁;e、安装载荷传力板;f、安装滑槽及移位器。

[0054] 全支架架设完成后,还要选择边跨钢箱梁吊装设备,所述边跨箱梁吊装设备包括 运梁船和浮吊60 (如图4所示),所述运梁船和浮吊根据通航能力和每节边跨钢箱梁的重量 选择。

[0055] 步骤二、边跨钢箱梁吊装、调整、焊接成整体。根据边跨钢箱梁设计位置的反向顺 序,即沿从岸边到合拢段的方向,将边跨梁逐一进行吊装到支架上的滑移装置上,通过牵引 装置将边跨钢箱梁滑移至指定位置,其中包含预偏;然后按边跨钢箱梁的设计位置顺序进 行梁段的里程,包含:预偏、边距、标高的调节,并将边跨钢箱梁焊接为整体。

[0056] 上述边跨钢箱梁全支架滑移吊装的施工流程是:a、全支架搭设一b、安装滑槽 —C、布置移位器一d、浮吊抛锚定位一e、运梁船抛锚定位一f、安装吊索一g、边跨钢箱梁试 吊、检查浮吊刹车性能一h、浮吊提升边跨钢箱梁并落架至移位器上一i、拆除吊索一j、边 跨钢箱梁滑移至制定位置一k、边跨钢箱梁标高调整一1、边跨钢箱梁轴线调节一m、下一节 段边跨钢箱梁吊装施工循环。其具体施工方法如下:

[0057] (1)在边跨A、B二桥墩2、3之间搭设全支架4及滑槽45完成后,先在岸边的B号桥 墩3顶部进行永久支座定位安装,以及永久支座与墩顶垫石的环氧砂浆固结,然后将22〜 16号各段边跨钢箱梁段依次采用大型浮吊60起吊落架,移位器全支架滑移吊装,将边跨钢 箱梁预偏30cm搁置在支架上。

[0058] (2)在江中A号桥墩2顶进行永久支座定位安装,以及永久支座与墩顶支座的环氧 砂浆固结;然后吊装边跨钢箱梁15号梁段,落架在移位器45上并调整梁段以安装边跨钢箱 梁与支座的高强螺栓连接,使边跨钢箱梁与支座上盖板沿顺桥向滑移8cm,安装边跨钢箱梁 墩侧限位。

[0059] (3)安装15〜21号梁段,采用移位器依次精确调整15〜21号梁段,进行环缝焊 接,并预偏IOcm作为主跨合拢的吊装空间。

[0060] (4)在边跨钢箱梁20号、21号梁段之间的纵腹板焊接完毕后,进行合拢口 24小时 的连续观测,观测21号梁段的轴线、梁长(里程),以及边跨钢箱梁顶、底板温度;建立边跨 钢箱梁变形与气温的变化规律,确定合拢施工时间及温度。

[0061] (5)根据连续观测结果,计算确定边跨合拢段22号梁在合拢温度下的梁长,并进 行边跨合拢段的梁长修正。

[0062] (6)在合拢时间当日,利用千斤顶及移位器进行边跨合拢段的轴线、标高的调节, 使21、22号梁之间保留5cm的间隙且调整后梁段不可扭曲。

[0063] (7)解除永久支座的限位装置,使其上盖板预偏12cm与边跨钢箱梁进行高强螺栓连接。

[0064] (8)等待合拢温度,纵移边跨合拢段实现强迫合拢,进行边跨合拢段与21号梁段 的纵腹板焊接,同时焊接刚性连接,完成21、22号梁之间的环缝焊接,完成边跨钢箱梁焊接 为整体边跨梁段,以梁底上的移位器作为临时支垫及边跨顶推滑移设备。

[0065] 步骤三、主跨钢箱梁及合拢段吊装。主跨钢箱梁采用桥面吊机吊装至合拢段前一 片梁,吊机行走就位,通过合拢段吊装梁长计算,以及合拢口的连续观测,确定吊装梁长;然 后在夜间低温下对合拢段梁长按照吊装梁长进行修正切割;最后进行合拢段的吊装。所述 合拢段顶推包括:边跨整体顶推合拢安全计算,通过对合拢段与边跨整体梁的环向间隙实 测、以及边跨顶推行程控制以支座中心线为准的原则,进行边跨顶推向量的确定即合拢梁 长的修正切割;通过有限元软件模拟桥梁施工步骤分析,确定边跨钢箱梁主跨合拢时主跨 与边跨之间因温度变化影响将产生的竖向剪力,对合拢施工马板及合拢焊接腹板的强度进 行计算;边跨整体梁顶推力计算考虑自重摩阻力(静、动摩阻力)、桥梁纵坡水平分力;

[0066] 所述合拢段吊装具体施工如下:

[0067] 在主跨钢箱梁13号梁悬臂吊装,以及边跨钢箱梁焊接形成15〜22号大块段梁 (总长93米)后,利用边跨钢箱梁预偏IOcm作为合拢段14号梁的安装空间。采用边跨钢 箱梁顶推强迫合拢,合拢顶推行程为10cm。

[0068] (1)调整桥面吊机(图中未示出)的三角吊具螺杆间隙,液压纵移至13号梁段(定 位允许偏差士 10mm),调整桥面吊机的纵向调节机构(定位允许偏差士 10mm),保证14号梁 吊装空间。

[0069] (2)合拢段吊装梁长计算,通过对钢箱梁13、15号梁(即合拢口)的24小时连续 观测,确定钢箱梁的线膨胀系数。根据实测最高温度、最低温度的合拢口宽度,按照吊装梁 长=高温合拢口宽度-2X环向间隙-2X吊装间隙进行计算,取环向间隙=8mm、吊装间隙 =25mm,而且需按照理论合拢梁长=低温合拢口宽度-2X环向间隙-顶推行程进行复核, 保证吊装梁长大于理论合拢梁长。

[0070] (3)合拢段梁长按照吊装梁长进行修正,修正线放样必须在夜间低温下进行,且必 须一次性放线切割。

[0071] (4)合拢段吊装施工流程为运梁船定位一梁段起吊入合拢口一斜拉索二次调索一 合拢段调整等四个内容,吊装过程应使温度尽量贴近温度较低且与连续观测天气较为接近 时进行。当桥面吊机同步提升边跨钢箱梁至合拢口下方时,安装四台手拉葫芦于钢箱梁13、 14、15号梁上,形成两台一组沿里程方向的牵弓I,调整合拢段的平面位置至合拢段位于合拢 口中间,即合拢段与钢箱梁13、15号梁段之间均保留相等吊装间隙33mm,在确定合拢段在 四台手拉葫芦的牵引下处于相对静止后(里程方向的晃动小于10mm),桥面吊机继续同步 提升边跨钢箱梁,且四台手拉葫芦与桥面吊机同步缓缓收紧,避免合拢段在合拢口内的提 升过程与钢箱梁13、15号梁段发生剧烈的碰撞。

[0072] (5)由两台桥面吊机继续同步提升边跨钢箱梁,当与13号梁齐平时即完成合拢段 的起吊,按照标准梁段施工工艺,对梁段的里程、轴线进行初步调整,且完成合拢段与13号 梁的临时马板连接,等待夜间恒温进行斜拉索二次索力调整后精确匹配。在夜间恒温下的 斜拉索索力调整、合拢段精确匹配调整均与标准梁段的施工工艺一致。当应注意索力调整 应与合拢段的精确匹配调整相结合,以完成合拢段匹配后大桩号侧标高与边跨15号梁小桩号侧完成匹配为标志。

[0073] 步骤四、合拢顶推准备及合拢段梁长第二次修正切割。具体过程如下:

[0074] (1)合拢顶推准备

[0075] 合拢施工为边跨钢箱梁边跨大块段梁整体顶推与合拢段钢箱梁14号梁闭合,即 形成钢箱梁主跨的强迫合拢,并对钢箱梁14、15号梁段进行腹板马板及对接焊接施工。钢 箱梁设计温度为15°C,合拢施工温度为6°C,合拢时间为夜间12:00,合拢施工为夜间22:00 至次日日出之前(7:00),该时间段温度变化小于1°C,且钢箱梁悬臂梁段端标高随温度变 化小于5mmο

[0076] (2)合拢梁长计算

[0077] 主跨钢箱梁13号梁段与主跨合拢段14号之间环缝焊缝完成纵腹板、顶底板(不 包括U肋嵌补段)的施工后,开始对钢箱梁14〜15号梁之间的间隙进行两天的连续观测, 如果天气将出现异常变化,可以在完成纵腹板焊接后开始环向间隙的观测。

[0078] 连续观测采用钢板尺进行丈量合拢段14号梁与15号梁之间标高关系与环向间隙 宽度,主要观测时间段为夜间18:00〜次日8:00,通过钢箱梁14〜15号梁段之间的间隙的 里程、标高的连续观测,确定合拢段梁长的第二次修正切割(应注意控制切割线形质量,一 旦进行边跨顶推合拢即没有充分的时间进行再次切割),以及边跨顶推合拢施工温度与合 拢施工时间,顶推合拢施工以标高士5mm、里程士5mm进行控制。

[0079] 合拢梁长的计算,钢箱梁合拢施工时的梁长应通过对钢箱梁14〜15号的环向间 隙以及边跨钢箱梁顶推向量来确定,合拢梁长修正处为14号梁前端,而以15号梁的后端为 基准,实测间隙为B,而边跨顶推行程控制以支座中心线为准,顶推施工合拢温度为6°C,钢 箱梁设计温度为15°C,钢箱梁实测线膨胀系数为1. 2X 10_5,成桥后桥梁随温度变化至设计 温度达到桥梁里程符合支座中心线的要求,例如,对于梁长为176米边跨钢箱梁,其变化值 如下:

[0080] δ = (15-6) XL 2X ICT5X 176X 1000 = 17mm

[0081] 若在目前温度下实测底板里程偏差值为100mm,钢箱梁环向焊缝间隙为8mm,则钢 箱梁14号梁的前端第二次富裕量切割为(100+17-B+8) = (125-B)mm,此时B为最低温度下 的环向间隙宽度,合拢段第二次梁长修正采用在合拢温度下环向间隙总值为125mm进行放 线切割。

[0082] (3)合拢强度计算

[0083] 通过有限元软件模拟桥梁施工步骤分析,钢箱梁主跨合拢后,在钢箱梁14、15之 间接缝位置因温度变化影响将产生200t的竖向剪力,对于合拢焊接的安全性考虑如下:

[0084] 当马板施工结束后温度的微小变化产生的竖向剪力为200t,拟定马板的焊缝为厚 度6mm、长度50mm的角焊缝,马板为Q235钢,每道腹板的马板平均为10件,共六道腹板,则 其抗剪的焊缝面积为:

[0085] Ahf = (6X50X2) X 10X6 = 36000mm2

[0086] 焊缝的剪应力为:

[0087]

Figure CN101736697BD00101

满足要求

[0088] 而当钢箱梁边跨顶推合拢后,必须在夜间全部焊接完成,则温度变化后钢箱梁变形形成的竖向剪力由六道纵腹板来承受,纵腹板采用全熔透对接焊,钢箱梁为Q345c,取最 薄弱厚度即为腹板板材厚度,其抗剪截面积为:

[0089] A = 2667. 1 X 14X2+2785. 3X 14X2+2922. 2X32X2 = 339688mm2

[0090] 截面的剪应力为:

[0091]

Figure CN101736697BD00111

[0092] (4)合拢顶推力计算

[0093] 若整体边箱梁梁段的自重为2275t,在桥梁纵坡的影响下水平分力为36. 47t ;而 顶推施工的动摩擦系数取0. 06,静摩擦系数取0. 09,则

[0094]动摩擦力:2275X0. 06+36. 47 = 136. 5+36. 47 = 172. 97t ;

[0095]静摩擦力:2275Χ0· 09+36. 47 = 204. 75+36. 47 = 241. 22t

[0096] (5)合拢顶推设备

[0097] 顶推采用采用四台千斤顶,见图7。在合拢段钢箱梁即14号梁上安装主跨反力座 51,在与合拢段钢箱梁邻近的边跨钢箱梁即15号梁上安装边跨反力座52,在15号梁(对应 两道中纵腹板)设置两台牵引千斤顶53,并通过两道预应力钢束54连接主跨反力座51和 两台牵引千斤顶53 ;在靠近岸边的边跨钢箱梁侧即22号梁与B号墩之间(边纵腹板的位 置)设置两台顶推千斤顶55,直接以顶推千斤顶顶推,形成前拉后顶的顶推力。

[0098] 在边跨钢箱梁顶推过程中,先启动A号墩侧的牵引千斤顶53达到动摩擦力 172. 97t,然后再启动B号墩侧顶推千斤顶55 (施加顶推力为241. 22-172. 97 = 68. 25t)达 到静摩擦力241. 22t,即采用顶推千斤顶促使顶推力达到的边跨钢箱梁滑动的临界状态。

[0099] (6)合拢段梁长修正

[0100] 合拢施工前必须由有指定人员对天气预报资料进行收集,实测期间通过实测温度 与预报情况进行对比,确立天气预报资料的准确性,再通过合拢施工时的天气预报资料的 收集,确定天气情况满足合拢施工的温度要求。在确定合拢时间后,提前一日对合拢段进行 梁长第二次修正,修正必须在夜间12:00且14、15号梁为齐平状态,若因温差影响标高无 法则需通过调整索力来达到,然后顶底板同时按照环向间隙总值125mm进行放线及修正切 割。

[0101] 步骤五、合拢顶推施工

[0102] (1)解除边跨钢箱梁15号梁在A号墩的限位型钢,并检查支架上移位器的滑槽是 否均已以清理干净,保证顶推方向移位器的滑槽无任何杂物;

[0103] (2)在正式顶推之前必须对A号墩侧的预应力钢束进行预紧张拉,以顶推控制力 的动摩擦力的20%为准,且调整两台牵引千斤顶的初始状态一致;

[0104] (3)通过三通油管促使两台牵引千斤顶达到同步效果,夜间12:00在梁段齐平的 状态下,启动A号墩侧油泵,使单台牵引千斤顶的张拉力分级达到动摩阻力86. 485t,应注 意在牵引顶推过程中必须保证两台对称的牵引千斤顶油表读数始终保持一致,且通过复核 千斤顶的伸缩量是否一致来验证两台牵引千斤顶的同步性,如千斤顶行程有差别则需在牵 引千斤顶与反力座面板之间衬垫薄钢板来调节;

[0105] (4)启动B号墩侧油泵,注意保证两台顶推千斤顶油缸同时接触边跨钢箱梁,然后 保持顶推千斤顶的顶伸行程一致,直到边跨大块段边跨钢箱梁开始滑动,如千斤顶行程有差别则需在千斤顶与边跨钢箱梁端隔板之间衬垫薄钢板来调节;

[0106] (5)当B号墩侧两台顶推千斤顶顶动边跨钢箱梁的同时,启动A号墩侧牵引千斤 顶,转化顶推力,同时结束B号墩的顶推千斤顶顶推,全部顶推施工由A号墩侧牵引千斤顶 完成顶推施工,必须保证张拉牵引过程中的对称同步进行,直到环向间隙的顶推行程挡块 间隙为60mm时停止,即停止牵引千斤顶顶推施工。

[0107] (6)顶推完成后无需进行刚性连接,只需早晨7:00之前完成纵腹板的马板及焊接 工作,即可满足边跨钢箱梁在温度变化下产生的内力。

[0108] 边跨钢箱梁合拢后的施工内容

[0109] 边跨钢箱梁合拢后继续完成边跨钢箱梁剩余的全断面焊接,然后在A号墩顶边跨 钢箱梁15号梁顶搭设200t水箱进行压重,最后依次进行斜拉索的安装以及索力的张拉,并 按照施工监控要求及顺序进行压重、支架等荷载支承的卸除,并完成成桥索力调整。

Claims (10)

1.钢箱梁全支架顶推合拢施工方法,其特征在于包括以下步骤:(1)架设边跨全支架:在已施工完成的边跨桥墩之间及桥墩周边架设全支架,所述全 支架包括下部吊装支架部分和上部滑移系统,所述下部吊装支架部分采用钢管桩为基础, 钢管桩之间采用连接钢管通过平联、斜撑联结在一起,形成框架式横断面与桁架式纵断面 的结合,在钢管桩顶部设置横向承重梁和纵向承重梁;所述上部滑移系统包括滑槽和移位 器,所述滑槽采用槽钢制成,设置于所述横向承重梁和纵向承重梁上,并在槽钢和承重梁之 间设置钢板作为荷载分配传力;所述移位器设置于所述滑槽上;(2)吊装并焊接边跨钢箱梁:沿从岸边到合拢段的方向逐一将边跨钢箱梁吊装到支架 上的滑移系统上,通过牵引装置将边跨钢箱梁滑移至指定位置;然后按各边跨钢箱梁的设 计位置顺序进行梁段的里程、边距、标高的调节,并将各边跨钢箱梁焊接为整体边跨梁段;(3)吊装主跨钢箱梁及合拢段钢箱梁:将主跨钢箱梁采用桥面吊机吊装至合拢段前一 片梁,然后对合拢口两侧钢箱梁的轴线、梁长,以及钢箱梁顶、底板温度进行24小时连续观 测,根据观测结果对合拢段钢箱梁的梁长进行计算及确定,然后在夜间低温下对合拢段钢 箱梁的梁长按照计算确定的梁长进行修正切割,最后进行合拢段钢箱梁的吊装;并进行主 跨钢箱梁与合拢段钢箱梁之间环缝焊接及纵腹板、顶底板的焊接;(4)对合拢段梁长进行第二次修正切割,修正切割是以与合拢段邻近的边跨钢箱梁的 端面为基准;(5)边跨整体顶推合拢:在合拢段钢箱梁上安装主跨反力座,在与合拢段钢箱梁邻近 的边跨钢箱梁上安装边跨反力座并设置牵引千斤顶,并通过预应力钢束连接主跨反力座和 两台牵引千斤顶;在靠近岸边的边跨钢箱梁侧设置两台顶推千斤顶;先启动所述牵引千斤 顶达到整体边跨梁段的动摩擦力,然后再启动顶推千斤顶,当顶推千斤顶达到整体边跨梁 段的静摩擦力且整体边跨梁段开始移动时,顶推千斤顶停止施力,牵引千斤顶则继续施力, 牵弓I整体边跨梁段至设计位置。
2.根据权利要求1所述的钢箱梁全支架顶推合拢施工方法,其特征在于,在所述横向 承重梁下方、沿滑槽中心线设置钢管作为八字撑;所述纵向承重梁采用四肢加强弦杆贝雷 桁架。
3.根据权利要求1所述的钢箱梁全支架顶推合拢施工方法,其特征在于:所述移位器 包括顺桥向设置的纵向移位器和横桥向设置的横向移位器;所述纵向移位器两侧设有防止 钢箱梁横向偏移的限位装置。
4.根据权利要求1所述的钢箱梁全支架顶推合拢施工方法,其特征在于,所述步骤(1) 进一步包括:(11)全支架架设完成后,在靠近岸边的桥墩顶进行永久支座定位安装,并在永久支座 与墩顶垫石间以环氧砂浆固结。
5.根据权利要求1所述的钢箱梁全支架顶推合拢施工方法,其特征在于,所述步骤(2) 进一步包括:(21)采用大型浮吊逐一吊装边跨钢箱梁,将钢箱梁预偏30cm搁置在所述滑移系统上, 并以移位器为临时支撑;(22)吊装至靠近合拢段的最后一段边跨钢箱梁时,先在靠近合拢段的墩顶进行永久支 座定位安装,以及永久支座与墩顶支座的环氧砂浆固结,然后吊装靠近合拢段的边跨钢箱梁段,落架在移位器上,并在该梁段与支座间以高强螺栓连接,然后使该梁段与支座上盖板 沿顺桥向滑移8cm,并在永久支座上安装钢箱梁墩侧限位装置;(23)采用移位器依次精确调整除靠近岸边的边跨钢箱梁外的所有边跨钢箱梁,并在上 述边跨钢箱梁间进行环缝焊接及纵腹板焊接,且预偏IOcm作为主跨合拢的吊装空间;(26)在合拢时间当日,利用千斤顶及移位器进行边跨合拢段的轴线、标高的调节,使靠 近岸边的边跨钢箱梁和与其邻近的边跨钢箱梁之间保留5cm的间隙,且调整后梁段不可扭 曲;(27)解除永久支座上的限位装置,使支座上盖板预偏12cm与边跨钢箱梁进行高强螺 栓连接;(28)纵移边跨钢箱梁,进行靠近岸边的边跨钢箱梁和与其邻近的边跨钢箱梁之间的环 缝焊接和纵腹板焊接,使所有边跨钢箱梁焊接为整体梁段,整体梁段底以移位器作为临时 支垫,作为边跨顶推滑移设备。
6.根据权利要求1所述的钢箱梁全支架顶推合拢施工方法,其特征在于,所述步骤(3) 中,对合拢段吊装梁长计算方法为:通过对合拢口两侧的钢箱梁的24小时连续观测,确定 钢箱梁的线膨胀系数,根据实测最高温度、最低温度的合拢口宽度,按照吊装梁长=高温合 拢口宽度-2X环向间隙-2X吊装间隙进行计算,取环向间隙=8mm、吊装间隙=25mm,而 且按照理论合拢梁长=低温合拢口宽度_2 X环向间隙_顶推行程进行复核,保证吊装梁长 大于理论合拢梁长。
7.根据权利要求1所述的钢箱梁全支架顶推合拢施工方法,其特征在于,所述步骤(3) 中,对合拢段梁长进行修正,修正线放样必须在夜间低温下进行,且必须一次性放线切割。
8.根据权利要求1所述的钢箱梁全支架顶推合拢施工方法,其特征在于,所述步骤(3) 中,合拢段钢箱梁的吊装按以下方式进行:当桥面吊机同步提升合拢段钢箱梁至合拢口下 方时,安装四台手拉葫芦于合拢段钢箱梁及与其邻近的两侧钢箱梁梁上,形成两台一组沿 里程方向的牵引,调整合拢段的平面位置至合拢口中间,使合拢段和与其邻近的两侧钢箱 梁之间均保留33mm吊装间隙,在确定合拢段在四台手拉葫芦的牵引下处于相对静止后,桥 面吊机继续同步提升合拢段钢箱梁,且四台手拉葫芦与桥面吊机同步缓缓收紧,当与邻近 的边跨钢箱梁齐平时即完成合拢段的起吊。
9.根据权利要求1所述的钢箱梁全支架顶推合拢施工方法,其特征在于:步骤(5)所 述的顶推合拢施工,开始顶推之前先对所述预应力钢束进行预紧张拉,以达到顶推控制力 的动摩擦力的20%为准,且调整所述千斤顶的初始状态一致。
10.根据权利要求1所述的钢箱梁全支架顶推合拢施工方法,其特征在于:步骤(5)所 述的整体顶推合拢,在夜间22:00至次日日出之前进行。
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