CN101876161B - 无断面连接系大跨度三主桁斜边桁钢梁悬臂拼装施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无断面连接系大跨度三主桁斜边桁钢梁悬臂拼装施工方法，按施工顺序，本方法包括用于空间三主桁斜边桁拼装的单点对位旋转方法、大跨度钢桁梁悬臂拼装轴线偏位方法、调整空间三主桁悬臂拼装标高的方法以及大跨度钢梁悬拼、高栓施拧与钢桥面板焊接施工方法；本发明步骤简单，便于施工，非常适用于空间三主桁、斜边桁结构形式的钢梁拼装施工以及无断面连接系钢梁大跨度悬臂拼装施工，单点对位降低了对位难度，单点对位后的旋转、精确对位方便快捷；大跨度钢桁梁悬臂拼装轴线偏位方法可以克服大跨度施工时钢梁轴线受施工影响较大，不易控制和调整的技术难题。本发明的技术方案具有措施齐全、方便实用、施工安全、质量有保证等优点。

Description

无断面连接系大跨度三主桁斜边桁钢梁悬臂拼装施工方法

技术领域

本发明涉及一种大跨度钢梁悬臂拼装施工方法，尤其是涉及一种无断面连接系的空间三主桁、斜边桁结构形式的钢梁拼装施工方法。

背景技术

随着社会经济发展的需求和桥梁施工技术的发展，桥梁建设得到了极大的发展，我国桥梁建设也进入了“超越”阶段，大跨度钢梁越来越多的应用于现代桥梁建设中。为充分扩展公路桥面宽度，可使主桁采用无断面连接系空间三主桁斜边桁的新型结构形式，边桁向外侧倾斜14.036°。由于钢梁悬臂跨度较大，杆件自重较大，钢梁拼装施工具有很大的施工难度。现有的施工方法效率较低，当主桁采用无断面连接系空间三主桁斜边桁结构形式时，在钢梁的吊装、对位、拼装焊接等问题上，难以同时兼顾施工的安全、质量和进度。另外，当主桁采用无断面连接系空间三主桁斜边桁结构形式时，根据三桁的受力情况，中桁比边桁重量大，在三桁没有形成整体结构前，中桁受力及变形比边桁大，是标高较低的杆件。现有的施工方法无法解决高栓施拧前标高较低的杆件下挠变形累积的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无断面连接系大跨度三主桁斜边桁钢梁悬臂拼装施工方法，在确保施工的安全、质量的前提下能够有效提高施工效率。

为实现上述目的，本发明的无断面连接系大跨度三主桁斜边桁钢梁悬臂拼装施工方法按施工顺序，包括用于空间三主桁斜边桁拼装的单点对位旋转方法、大跨度钢桁梁悬臂拼装轴线偏位方法、调整空间三主桁悬臂拼装标高的方法以及大跨度钢梁悬拼、高栓施拧与钢桥面板焊接施工方法；(一)、所述用于空间三主桁斜边桁拼装的单点对位旋转方法包括斜杆拼装方法和斜腹杆拼装方法；所述的斜杆拼装方法包括如下步骤：第一是对斜杆采用内侧单点起吊，起吊后杆件自然向外倾斜，在横向倾斜角度实现单点对位；第二是进行斜杆安装，本步骤包括两个子步骤，第一子步骤是在单点对位后在对位选择拼接板上部边角处的一个孔眼内打入直径稍小的冲钉，第二子步骤是以该冲钉为旋转轴，通过门式跨梁吊机天车横移和吊机走行实现杆件的精确对位；斜腹杆拼装方法包括如下步骤：第一是在下弦杆受力节点板外侧安装斜腹杆导向装置，斜腹杆下端先与导向装置滚轮接触，通过门式跨梁吊机天车的走行，使斜腹杆倾斜至其轴线与下弦杆节点轴线大致重合；第二是调节导向装置上的调节螺栓，通过吊机走行，转动腹杆，实现斜腹杆的顺利对位拼装；(二)、所述大跨度钢桁梁悬臂拼装轴线偏位方法包括如下步骤：第一步骤是采用中桁前端拉设倒链的方法进行下弦杆前端横向对拉，本步骤中根据测量结果，中线若偏上游则先安装上游侧钢桥面板，中线若偏下游则先安装下游侧钢桥面板；在中线偏上游的情况下，第一步骤包括如下的子步骤：第一子步骤是在钢桥面板安装前在中桁下弦杆和下游侧边桁下弦杆之间拉设倒链，将中桁向偏位反方向张拉，同时记录中桁下弦杆位移量，张拉位移量应大于实际偏位量1cm左右；第二子步骤是张拉完毕后将中桁接头部位用废旧高栓拧紧进行固定，然后安装上游侧钢桥面板；第三子步骤是松开倒链，安装下游侧钢桥面板；在中线偏下游的情况下，第一步骤包括如下的子步骤：第一子步骤是在钢桥面板安装前在中桁下弦杆和上游侧边桁下弦杆之间拉设倒链，将中桁向偏位反方向张拉，同时记录中桁下弦杆位移量，张拉位移量应大于实际偏位量1cm左右；第二子步骤是张拉完毕后将中桁接头部位用废旧高栓拧紧进行固定，然后安装下游侧钢桥面板；第三子步骤是松开倒链，安装上游钢桥面板；第一步骤施工完毕，经测量发现仍有偏差的前提下，继续采用第二步骤；第二步骤采用斜对角张拉钢绞线的方法，本步骤包括如下的子步骤：第一子步骤是在需要调整偏位的中桁下弦杆上安装锚垫板，锚垫板固定在高栓孔眼中；第二子步骤是将锚垫板通过钢绞线与前一个斜对角位置处已焊接固定好的节间边桁连接，通过张拉钢绞线进行中桁偏位调整；(三)、所述调整空间三主桁悬臂拼装标高的方法可以采用以下两种方法中的任一种：(1).增设起顶管柱调整空间三主桁悬臂拼装标高的方法，本方法是在中桁标高较低的杆件下方设置起顶管柱，起顶管柱的顶端与中桁标高较低的杆件的底面顶压在一起；(2).提前预设抬高量调整空间三主桁悬臂拼装标高的方法，本方法第一是利用直径为30.5±0.5毫米的小直径连接冲钉对待拼装悬臂钢梁的孔眼内直径为32.8毫米的正常连接冲钉进行置换；第二是通过标高较低杆件所有连接点上的小冲钉轻微错孔和对该标高较低杆件施加外力实现钢梁标高的调整；第三是利用废高栓对待拼装的悬臂钢梁进行固定；(四)、所述大跨度钢梁悬拼、高栓施拧与钢桥面板焊接施工方法包括如下步骤：第一是在钢梁悬臂拼装施工中严格控制拼装线形，所用高栓和冲钉的数量满足施工规范的要求，钢梁悬臂拼装最前端临时平联并交替向前循环使用；第二是钢梁安装作业，钢梁安装作业控制在两个节间内进行，假定i为节间序号，第i节间主桁及临时平联螺栓终拧完毕后，焊接第i节间的钢桥面板及施拧横梁和纵肋螺栓，施拧过程中可吊装第i+1节间的杆件和钢桥面板及施拧主桁和临时平联螺栓；待完成第i节间钢桥面板的焊接及横梁和纵肋螺栓的终拧后，吊装第i+2个节间的杆件；其中，钢桥面板焊接时，按先横缝后纵缝的顺序，在桥中心线两侧焊缝对称位置同焊接方向、同时进行焊接；第i节间钢桥面板纵横缝焊接完毕后连接第i+1节间钢桥面板与第i节间钢桥面板。

本发明步骤简单，便于施工，非常适用于空间三主桁、斜边桁结构形式的钢梁拼装施工以及无断面连接系钢梁大跨度悬臂拼装施工，单点对位降低了对位难度，单点对位后的旋转、精确对位方便快捷；通过单点对位旋转方法和斜边桁导向装置可以实现工型、箱型钢梁杆件在平面纵横向倾斜情况下顺利进行拼装，同时减少拼装时对摩擦面的破坏。采用本发明的技术方案，在保证施工的安全、质量的同时能够大大提高施工效率。大跨度钢桁梁拼装过程中轴线偏位采用斜对角张拉钢绞线方法和下弦杆前端横向对拉方法进行调整，可以很好的克服大跨度施工时钢梁轴线受施工影响较大，不易控制，大吨位钢梁轴线偏位不易调整的技术难题。运用调整空间三主桁悬臂拼装标高的方法，在高栓施拧前，用外力将中桁往上抬高，在进行高栓施拧时能够避免中桁下挠变形累积的问题。采用起顶管柱整空间三主桁悬臂拼装标高则非常适合在滩地等工况条件下进行钢梁悬臂拼装施工、避免中桁下挠变形累积的问题。使用中桁管柱起顶时应严格控制起顶力不超过杆件自身重量和已打入的冲钉摩阻力之和，避免施加额外的拼装应力。总之，与背景技术相比较，本发明的技术方案具有措施齐全、方便实用、施工安全、质量有保证等优点。

附图说明

图1是本发明中斜腹杆导向装置的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1中左固定板对和右固定板对的左视图。

具体实施方式

本发明的无断面连接系大跨度三主桁斜边桁钢梁悬臂拼装施工方法包括如下四种方法：1.用于空间三主桁斜边桁拼装的单点对位旋转方法；2.大跨度钢桁梁悬臂拼装轴线偏位方法；3.调整空间三主桁悬臂拼装标高的方法；4.大跨度钢梁悬拼、高栓施拧与钢桥面板焊接施工方法。

一、用于空间三主桁斜边桁拼装的单点对位旋转方法。

本方法包括斜杆拼装方法和斜腹杆拼装方法。

所述的斜杆拼装方法包括如下步骤：第一是对斜杆采用内侧单点起吊，起吊后杆件自然向外倾斜，在横向倾斜角度实现单点对位；第二是进行斜杆安装，本步骤包括两个子步骤，第一子步骤是在单点对位后在对位选择拼接板上部边角处的一个孔眼内打入直径稍小的冲钉，第二子步骤是以该冲钉为旋转轴，通过门式跨梁吊机天车横移和吊机走行实现杆件的精确对位。

所述的斜腹杆拼装方法包括如下步骤：第一是在下弦杆受力(下弦杆因承受部分腹杆自重而受力)节点板外侧安装斜腹杆导向装置，斜腹杆下端先与导向装置滚轮接触，通过门式跨梁吊机天车的走行，使斜腹杆倾斜至其轴线与下弦杆节点轴线大致重合；第二是调节导向装置上的调节螺栓，通过吊机走行，转动腹杆，实现斜腹杆的顺利对位拼装。

二、所述大跨度钢桁梁悬臂拼装轴线偏位方法包括如下步骤：第一步骤是采用中桁前端拉设倒链的方法进行下弦杆前端横向对拉，本步骤中根据测量结果，中线若偏上游则先安装上游侧钢桥面板，中线若偏下游则先安装下游侧钢桥面板。

在中线偏上游的情况下，所述第一步骤包括如下的子步骤：

第一子步骤是在钢桥面板安装前在中桁下弦杆和下游侧边桁下弦杆之间拉设倒链，将中桁向偏位反方向张拉，同时记录中桁下弦杆位移量，考虑到中桁下弦杆的回弹，张拉位移量应大于实际偏位量1cm左右；

第二子步骤是张拉完毕后将中桁接头部位用废旧高栓拧紧进行固定，然后安装上游侧钢桥面板；

第三子步骤是松开倒链，安装下游侧钢桥面板。

在中线偏下游的情况下，所述第一步骤包括如下的子步骤：

第一子步骤是在钢桥面板安装前在中桁下弦杆和上游侧边桁下弦杆之间拉设倒链，将中桁向偏位反方向张拉，同时记录中桁下弦杆位移量，考虑到中桁上弦杆的回弹，张拉位移量应大于实际偏位量1cm左右；

第二子步骤是张拉完毕后将中桁接头部位用废旧高栓拧紧进行固定，然后安装下游侧钢桥面板；

第三子步骤是松开倒链，安装上游钢桥面板。

第一步骤施工完毕，经测量发现仍有偏差的前提下，继续采用第二步骤；第二步骤采用斜对角张拉钢绞线的方法，本步骤包括如下的子步骤：第一子步骤是在需要调整偏位的中桁下弦杆上安装锚垫板，锚垫板固定在高栓孔眼中；第二子步骤是将锚垫板通过钢绞线与前一个斜对角位置处已焊接固定好的节间边桁连接，通过张拉钢绞线进行中桁偏位调整。

三、所述调整空间三主桁悬臂拼装标高的方法可以采用以下两种方法中的任一种：

1.增设起顶管柱调整空间三主桁悬臂拼装标高的方法，本方法是在中桁标高较低的杆件下方设置起顶管柱(起顶管柱最好是千斤顶式起顶管柱，也可以是液压缸或电动式的起顶管柱)，起顶管柱的顶端与中桁标高较低的杆件的底面顶压在一起；使用中桁管柱起顶时应严格控制起顶力不超过杆件自身重量和已打入的冲钉摩阻力之和，避免施加额外的拼装应力。

2.提前预设抬高量调整空间三主桁悬臂拼装标高的方法，本方法第一是利用直径为30.5±0.5毫米的小直径冲钉对待拼装悬臂钢梁的孔眼内直径为32.8毫米的正常冲钉进行置换；第二是通过标高较低杆件所有连接点(通常为6个连接点)上的小冲钉轻微错孔和对标高较低杆件施加外力实现钢梁标高的调整；第三是在调整合格后利用废高栓对待拼装的悬臂钢梁进行固定。其中，钢梁孔眼直径为33.0mm；置换小冲钉通过轻微错孔调节标高时应注意确保高强度螺栓能够自由穿入，高栓螺杆严禁受剪。

四、所述大跨度钢梁悬拼、高栓施拧与钢桥面板焊接施工方法包括如下步骤：

第一是在钢梁悬臂拼装施工中严格控制拼装线形，所用高栓和冲钉的数量必须满足施工规范的要求，钢梁悬臂拼装最前端临时平联并交替向前循环使用；

第二是钢梁安装作业，钢梁安装作业控制在两个节间内进行，假定i为节间序号，第i节间主桁及临时平联螺栓终拧完毕后，焊接第i节间的钢桥面板及施拧横梁和纵肋螺栓，施拧过程中可吊装第i+1节间的杆件和钢桥面板及施拧主桁和临时平联螺栓；待完成第i节间钢桥面板的焊接及横梁和纵肋螺栓的终拧后，吊装第i+2个节间的杆件；

其中，钢桥面板焊接时，按先横缝后纵缝的顺序，在桥中心线两侧焊缝对称位置同焊接方向、同时进行焊接；第i节间钢桥面板纵横缝焊接完毕后连接第i+1节间钢桥面板与第i节间钢桥面板。施工时应注意，焊接第i节间钢桥面板时，第i+1节间钢桥面板与第i节间钢桥面板之间暂时不予连接，第i节间钢桥面板纵横缝焊接完毕后进行连接，避免焊缝收缩变形累积。

本发明中单点对位旋转方法所涉及到的斜腹杆导向装置的结构如图1至图3所示。本发明的斜腹杆导向装置使用时安装在钢桁梁下弦杆节点板外侧，包括安装定位结构和导向轮伸缩结构。安装定位结构包括有定位板1，定位板1左侧前部固连有左填板2，左填板2上固连有下弦杆节点隔板卡板3，定位板1右侧固连有右填板4，右填板4上固连有下弦杆节点板卡板5。导向轮伸缩结构包括平行并排焊接在定位板1顶部的一对左固定板6和一对右固定板7，各固定板前部对应位置处皆水平设有长型滑动支撑孔8，长型滑动支撑孔8内穿设有销轴9。两个左固定板6之间、两个右固定板7之间的销轴9上分别铰接设有左导向轮11和右导向轮13，左导向轮11两侧的销轴9上、右导向轮13两侧的销轴9上分别固设有挡板14，所述挡板14的底端均高出所述定位板1顶端3.0±0.5厘米，所述挡板14的厚度均小于下弦杆节点板的厚度，不得占据腹杆拼装就位的空间；左导向轮11与其两侧的挡板14之间、右导向轮13与其两侧的挡板14之间均设有间隙，左、右导向轮11、13的厚度均比其各自两侧挡板14的间距小0.5厘米。所述左、右两对固定板6、7的后端固连设有撑杆15，撑杆15的左右两侧分别螺接有左调节螺栓16和右调节螺栓17，所述左、右调节螺栓16、17的前端分别焊接设有左套管18和右套管19，左、右套管18、19均固定套设在所述的销轴9上。其中，左、右调节螺栓16、17均为全丝螺栓；所述定位板1上设有冲钉预留孔21。所述左、右导向轮11、13均为尼龙导向轮；所述两个左固定板6之间、所述两个右固定板7之间均固连设有加劲板22；左、右导向轮11、13的内径均与销轴9的直径相同，便于导向轮绕销轴9旋转。

使用时斜腹杆导向装置安装在钢桁梁下弦杆节点板外侧，按如下步骤施工：

1、用人力杠杆吊将本发明的导向装置吊到下弦杆节点受力侧立板，挡板14挡在节点板上侧，将下弦杆节点隔板卡板3卡在下弦杆节点中间隔板上，下弦杆节点板卡板5卡在下弦杆节点板下侧，完成对本发明的导向装置的固定。

2、门吊吊装腹杆，腹杆下端先与导向装置的左、右导向轮11、13接触，暂不接下弦杆节点板的触热喷铝面，避免热喷铝面被碰伤。

3、通过门式跨梁吊机天车的走行，使腹杆倾斜，保证其倾斜度与下弦杆节点板的倾斜度相同。

4、通过松拧左、右调节螺栓16、17，伸缩尼龙导向轮，使腹杆与下弦杆节点板间两侧的间隙适当，避免腹杆下落过程中磨损热喷铝面。

5、腹杆顺尼龙导向轮下落，在下弦杆节点板上找一适当的孔眼作为转轴孔眼，当腹杆上相应的孔眼与该孔眼重合时安装一对冲钉(冲钉在内外侧节点板上各设一个，且共轴线)作为腹杆转动轴。

6、走动架梁吊机，转动腹杆，使下弦杆与腹杆节点部位的其他孔眼重合，按规范{根据施工性质按照相应的规范要求，如在铁路桥的施工中，应当遵守《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》(铁建设[2005]160号)}要求安装其余冲钉和普栓。施工中应当注意，定位板16不得占据节点板的全部高强螺栓的孔眼，以便于腹杆定位时安装冲钉。

Claims (1)

1.无断面连接系大跨度三主桁斜边桁钢梁悬臂拼装施工方法，其特征在于：按施工顺序，本方法包括用于空间三主桁斜边桁拼装的单点对位旋转方法、大跨度钢桁梁悬臂拼装轴线偏位方法、调整空间三主桁悬臂拼装标高的方法以及大跨度钢梁悬拼、高栓施拧与钢桥面板焊接施工方法；

(一)、所述用于空间三主桁斜边桁拼装的单点对位旋转方法包括斜杆拼装方法和斜腹杆拼装方法；

所述的斜杆拼装方法包括如下步骤：第一是对斜杆采用内侧单点起吊，起吊后杆件自然向外倾斜，在横向倾斜角度实现单点对位；第二是进行斜杆安装，本步骤包括两个子步骤，第一子步骤是在单点对位后在对位选择拼接板上部边角处的一个孔眼内打入直径稍小的冲钉，第二子步骤是以该冲钉为旋转轴，通过门式跨梁吊机天车横移和吊机走行实现杆件的精确对位；

斜腹杆拼装方法包括如下步骤：第一是在下弦杆受力节点板外侧安装斜腹杆导向装置，斜腹杆下端先与导向装置滚轮接触，通过门式跨梁吊机天车的走行，使斜腹杆倾斜至其轴线与下弦杆节点轴线大致重合；第二是调节导向装置上的调节螺栓，通过吊机走行，转动腹杆，实现斜腹杆的顺利对位拼装；

(二)、所述大跨度钢桁梁悬臂拼装轴线偏位方法包括如下步骤：第一步骤是采用中桁前端拉设倒链的方法进行下弦杆前端横向对拉，本步骤中根据测量结果，中线若偏上游则先安装上游侧钢桥面板，中线若偏下游则先安装下游侧钢桥面板；

在中线偏上游的情况下，第一步骤包括如下的子步骤：

第一子步骤是在钢桥面板安装前在中桁下弦杆和下游侧边桁下弦杆之间拉设倒链，将中桁向偏位反方向张拉，同时记录中桁下弦杆位移量，张拉位移量应大于实际偏位量1cm左右；

第二子步骤是张拉完毕后将中桁接头部位用废旧高栓拧紧进行固定，然后安装上游侧钢桥面板；

第三子步骤是松开倒链，安装下游侧钢桥面板；

在中线偏下游的情况下，第一步骤包括如下的子步骤：

第一子步骤是在钢桥面板安装前在中桁下弦杆和上游侧边桁下弦杆之间拉设倒链，将中桁向偏位反方向张拉，同时记录中桁下弦杆位移量，张拉位移量应大于实际偏位量1cm左右；

第二子步骤是张拉完毕后将中桁接头部位用废旧高栓拧紧进行固定，然后安装下游侧钢桥面板；

第三子步骤是松开倒链，安装上游钢桥面板；

第一步骤施工完毕，经测量发现仍有偏差的前提下，继续采用第二步骤；第二步骤采用斜对角张拉钢绞线的方法，本步骤包括如下的子步骤：第一子步骤是在需要调整偏位的中桁下弦杆上安装锚垫板，锚垫板固定在高栓孔眼中；第二子步骤是将锚垫板通过钢绞线与前一个斜对角位置处已焊接固定好的节间边桁连接，通过张拉钢绞线进行中桁偏位调整；

(三)、所述调整空间三主桁悬臂拼装标高的方法可以采用以下两种方法中的任一种：

(1).增设起顶管柱调整空间三主桁悬臂拼装标高的方法，本方法是在中桁标高较低的杆件下方设置起顶管柱，起顶管柱的顶端与中桁标高较低的杆件的底面顶压在一起；

(2).提前预设抬高量调整空间三主桁悬臂拼装标高的方法，本方法第一是利用直径为30.5±0.5毫米的小直径连接冲钉对待拼装悬臂钢梁的孔眼内直径为32.8毫米的正常连接冲钉进行置换；第二是通过标高较低杆件所有连接点上的小冲钉轻微错孔和对该标高较低杆件施加外力实现钢梁标高的调整；第三是利用废高栓对待拼装的悬臂钢梁进行固定；

(四)、所述大跨度钢梁悬拼、高栓施拧与钢桥面板焊接施工方法包括如下步骤：

第一是在钢梁悬臂拼装施工中严格控制拼装线形，所用高栓和冲钉的数量满足施工规范的要求，钢梁悬臂拼装最前端临时平联并交替向前循环使用；

第二是钢梁安装作业，钢梁安装作业控制在两个节间内进行，假定i为节间序号，第i节间主桁及临时平联螺栓终拧完毕后，焊接第i节间的钢桥面板及施拧横梁和纵肋螺栓，施拧过程中可吊装第i+1节间的杆件和钢桥面板及施拧主桁和临时平联螺栓；待完成第i节间钢桥面板的焊接及横梁和纵肋螺栓的终拧后，吊装第i+2个节间的杆件；

其中，钢桥面板焊接时，按先横缝后纵缝的顺序，在桥中心线两侧焊缝对称位置同焊接方向、同时进行焊接；第i节间钢桥面板纵横缝焊接完毕后连接第i+1节间钢桥面板与第i节间钢桥面板。

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