CN104328740A - 大跨径钢管拱桥竖转施工与线形控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开并提供了一种弹性变形容易控制、扣挂塔施工周期短、节点少、安装质量好以及安装迅速安全的大跨径钢管拱桥竖转施工与线形控制方法。该方法所述大跨径钢管拱桥包括至少两个半跨拱肋，所述方法包括以下步骤：通过竖转卷扬机对上、下游拱肋的线形和两岸拱肋间的相对位置进行少量竖向调整；在离合拢口最近的竖腹杆上布置钢绞线，钢绞线对合拢口两岸拱肋间横向相对位置的进行少量调整；在合拢口弦管上布置两对精扎螺纹钢对拱肋内弦管间的横向相对位置进行少量的调整，并在拱肋内形成拉力斜撑；采用两个千斤顶和两个内衬管对拱肋之间进行刚性连接,千斤顶作用在主弦管的上弦、内衬管作用在主弦管的下弦。

Description

大跨径钢管拱桥竖转施工与线形控制方法

技术领域

本发明涉及一种大跨径钢管拱桥竖转施工与线形控制方法。

背景技术

目前，现有拱桥拼接钢拱架的方法很多，例如支架法、缆索吊装法、平转法、竖转法四种。采用天线缆索吊装的方法是设计工程师原先拟采用的方法，原设计将主跨分5节段吊装合龙，每段吊装重约65t，由工厂预制水运到位，天线起吊，塔机定位，该方法的施工工艺比较成熟，但需要大跨度、大吨位的缆机，造价较高，且受桥尾场地所限。 水平转体法施工与该桥中承式结构形式不相适应，且无平衡重墩，无法实施。满堂支架法施工需要大量的支架材料，造价高，现场拼焊易受外界因素的影响，主拱的质量无法得到保证，且工期长，由于桂江航运繁忙，每封航一天费用1．5万元。影响通航是专家们放弃此方法的重要原因。  通过专家论证，竖向转体施工可以克服上述方法的不足，是一种可行的方法

现有的竖转法都是在拱脚墩位以及外处架设钢塔进行斜位挂转体，一般用于先拱后桥的拱桥。采用竖转法转体施工的转体装置和牵引装置费时费力，合理的扣索力难以确定，转体阶段结构容易整体失稳；整片拱肋吊装方法对吊装设备和水上通航能力要求较高，吊装期间单片拱肋落架时的线形难以精确控制，拱肋存在无法修复的扭曲变形的风险,扣索采用钢丝绳，存在非弹性变形难于控制、扣挂塔施工周期长、节点多、安装质量难于控制的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种弹性变形容易控制、扣挂塔施工周期短、节点少、安装质量好以及安装迅速安全的大跨径钢管拱桥竖转施工与线形控制方法。

    本发明所采用的技术方案是：本发明所述大跨径钢管拱桥包括至少两个半跨拱肋，所述半跨拱肋由拱肋弦杆、横向平联板、竖腹杆连接成为钢管砼桁架结构，所述方法包括以下步骤：

a)       拱段现场预拼，钢管拱肋分节段在预制场预制，运输到施工场地后按照设计焊接成对称的多个第一拱肋和第二拱肋；通过竖转卷扬机对上、下游拱肋的线形和两岸拱肋间的相对位置进行少量竖向调整；

b)      在离合拢口最近的竖腹杆上布置钢绞线，钢绞线对合拢口两岸拱肋间横向相对位置的进行少量调整；

c)       在合拢口弦管上布置两对精扎螺纹钢对拱肋内弦管间的横向相对位置进行少量的调整，并在拱肋内形成拉力斜撑；

d)      采用两个千斤顶和两个内衬管对拱肋之间进行刚性连接,千斤顶作用在主弦管的上弦、内衬管作用在主弦管的下弦。

    进一步的，所述半跨拱肋包括对称的第一拱肋和第二拱肋，所述第一拱肋和所述第二拱肋均通过转动支架设置在墩台上，并在所述墩台上设置扣锁塔架。

    进一步的，所述大跨径钢管拱桥竖转施工与线形控制方法还包括扣挂系统，所述扣挂系统包括后锚梁、扣锁塔架、压塔索、锚索、扣索、张拉千斤顶以及检测装置，所述张拉千斤顶包括穿心式千斤顶以及连续提升千斤顶，所述锚索与设置在所述扣锁塔架顶部的所述穿心式千斤顶相连接，另一端与所述后锚梁的主体箱梁端锚梁连在一起，两侧的所述扣锁塔架通过压塔索连接，两侧的所述扣锁塔架顶部设置连续提升千斤顶，两侧的所述连续提升千斤顶通过扣索分别与设置在所述第一拱肋和所述第二拱肋的反力梁连接。

    进一步的，钢管拱肋分节段在预制场预制，运输到施工场地后按照设计焊接成多段，最终形成多个对称的第一拱肋和第二拱肋；

所述内衬管在钢管拱竖转后再进行安装,并在未竖转前对内衬管及套管在现场进行试套,并进行编号,竖转后安装按编号成套使用。

所述钢管拱的线形调节好后焊接主弦管嵌补,焊接两块嵌补管后将千斤顶及螺焊管取出。

本发明的有益效果是：①采用强度高、承载力大、延伸量小、变形稳定的钢绞线作斜拉索，可减少架设过程中的不稳定非弹性变形，同时也减少了缆索吊装和转体施工的繁琐计算及设备安装，减少了支架安装，从而节省了钢材；②采用油压千斤顶和张拉系统对钢绞线加卸拉力、收放索长，张拉能力大，索力调整和控制灵活性好，其配合浮吊控制精度高，保证了吊装精度；③主拱肋分段分别在预制厂预制，拱肋预制及桥下基础可平行施工，缩短施工工期，而且制作加工可全程监控，保证拱肋段的线形、长度和断面尺寸的的精度；④依次通过卷扬机进行竖向调整、通过布置钢绞线对合拢口两岸拱肋间横向相对位置的调整、通过布置两对精扎螺纹钢合拢口拱肋内横向相对位置的调整、通过千斤顶和内衬管对拱肋之间进行刚性连接,能有效的控制线形。综上，本方法弹性变形容易控制、扣挂塔施工周期短、节点少、安装质量好以及安装迅速安全。

附图说明

图1是本发明钢管拱竖转调节的结构示意图；

图2是本发明采用钢绞线微调的结构示意图；

图3是本发明合拢口采用精扎螺纹钢微调的结构示意图；

图4是本发明管口采用精扎螺纹钢微调的结构示意图；

图5是本发明钢管拱竖转调节后的内衬管结构示意图；

图6是本发明钢管拱竖转调节后千斤顶的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图6所示，本发明以宜昌长江大桥钢管拱拱肋为例来具体说明本发明的施工方法。宜昌长江大桥钢管拱拱肋计算跨度264m，矢高52.8m，矢跨比1/5，拱轴线为二次抛物线。每片拱肋均由钢管混凝土组成，由拱肋弦杆、横向平联板、竖腹杆连接成为钢管砼桁架结构，全桥竖转钢管拱总重约3640吨。拱肋弦杆、竖腹杆、平联板采用Q345qD钢材，横撑采用Q235qD钢材。两片拱肋中心距12.35m。

    竖转施工与线形控制方法包括以下步骤：

a)       拱段现场预拼，钢管拱肋分节段在预制场预制，运输到施工场地后按照设计焊接成多段，最终形成多个对称的第一拱肋1和第二拱肋2；

b)      拱肋安装，将所述第一拱肋1通过转动支架3设置在第一墩台4上，并在所述第一墩台4上设置第一扣锁塔架5，将所述第二拱肋2通过转动支架3设置在第二墩台6上，并在所述第二墩台6上设置第二扣锁塔架7；

c)       扣挂系统安装，在所述第一扣锁塔架5岸侧布置后锚梁8、后缆风绳9、第一锚索10、第二锚索11，所述第一锚索10和所述第二锚索11的一端与设置在所述第一扣锁塔架5顶部的穿心式千斤顶相连接，另一端均与所述后锚梁8的主体箱梁端锚梁连在一起，所述第一扣锁塔架5和所述第二扣锁塔架7的顶部通过压塔索12连接，所述扣锁塔架5顶部设置第一连续提升千斤顶13，所述连续提升千斤顶13通过多根第一扣索14与设置在所述第一拱肋1的反力梁15相连接，所述第二扣锁塔架7的顶部设置第二连续提升千斤顶16，所述第二连续提升千斤顶16通过多根所述第二扣索17与所述第二拱肋2连接，为获得竖转塔架的实际刚度、钢管拱对转铰的重力矩和转铰处的实际摩擦力矩等参数以及温差等外界条件对结构的影响程度，在拱肋竖转前进行的锚、扣索预张拉和拱肋启动中进行塔偏位和扣、锚索索力的测量工作。在拱肋竖转过程中的锚索、压塔索、后缆风索不再用千斤顶进行索力调整，通过张拉扣索使拱肋竖转至预定高度，先竖转其中两个半跨拱肋到预定高度，调整合龙口位置临时锁定合龙口至设计状态进行合龙，然后再竖转另外两个半跨拱肋到预定高度，调整合龙口位置，临时锁定合龙口至设计状态进行合龙，具体来说，启动连续提升千斤顶开始竖转，竖转分步进行，所述第一拱肋1竖转分：竖转3°、6° 、9 °、12 °、15°、到位等六步；所述第二拱肋竖转分：竖转4.55°、7.55 °、10.55°、13.55 °、16.55°、19.55 °、到位等七步，在每次竖转完毕即锁定连续提升千斤顶，进行测点应力、应变、塔架偏位、箱梁端部变化监测测量和结构、张拉系统地观察，无异常并得到下一步操作指令后方可进行下一步操作；

d)      线形控制与调整，依次通过卷扬机进行竖向调整、通过布置钢绞线18对合拢口两岸拱肋间横向相对位置的调整、通过布置两对精扎螺纹钢19合拢口拱肋内横向相对位置的调整、通过千斤顶20和内衬管21对拱肋之间进行刚性连接，其中，竖向调整的方式是通过竖转卷扬机对上下游拱肋的松、紧对线形和两岸拱肋间的相对位置进行少量的调整。布置所述钢绞线18对合拢口两岸拱肋间横向相对位置的调整为将两对所述钢绞线18在离合拢口最近的竖腹杆22上进行布置，对两岸拱肋合拢口间横向相对位置进行少量的调整，两对所述钢绞线18只能进行横向微调。在合拢口弦管上布置两对精扎螺纹钢19进行调节对拱肋内弦管间的横向相对位置进行少量的调整，并在拱肋内形成拉力斜撑，能够对拱肋内的横向位移进行约束。钢管拱竖转调节到位后, 采用两个所述千斤顶20和两个所述内衬管21对拱肋之间进行刚性连接,所述千斤顶20作用在主弦管的上弦、所述内衬管21作用在主弦管的下弦。所述内衬管21在钢管拱竖转后再进行安装,并在未竖转前对所述内衬管21及套管在现场进行试套,并进行编号,竖转后安装按编号成套使用；

e)       所述钢管拱的线形调节好后焊接主弦管嵌补,焊接两块嵌补管后将千斤顶及螺焊管取出；

f)        按照设计、监控要求，在拱肋钢管内砼灌注完毕砼达到设计强度后拆除扣挂系统。

   竖转施工前的准备工作主要有：拼塔架、安装并张拉压塔索、后缆风；拆除架拱门吊、提升站；安装锚索、扣索（但不张拉）；用校验后的普通张拉千斤顶将后锚梁锚固张拉力，先张拉至每束90t，补张拉至每束150t；安装锚索、扣索张拉千斤顶极其配套设备；给转铰处注油、焊挡板结构；安装监控和测控元件；合龙段吊架安装；半跨拱肋与箱梁的临时锚固；机具设备、大临结构的检查验收：塔架、拱肋、梁面杂物清理、塔顶脚手板、栏杆、安全网安全设施完善等工作。

Claims (6)

1.一种大跨径钢管拱桥竖转施工与线形控制方法，其特征在于：所述大跨径钢管拱桥包括至少两个半跨拱肋，所述半跨拱肋由拱肋弦杆、横向平联板、竖腹杆连接成为钢管砼桁架结构，所述方法包括以下步骤：

a)       通过竖转卷扬机对上、下游拱肋的线形和两岸拱肋间的相对位置进行少量竖向调整；

b)      在离合拢口最近的竖腹杆上布置钢绞线，钢绞线对合拢口两岸拱肋间横向相对位置的进行少量调整；

c)       在合拢口弦管上布置两对精扎螺纹钢对拱肋内弦管间的横向相对位置进行少量的调整，并在拱肋内形成拉力斜撑；

d)      采用两个千斤顶和两个内衬管对拱肋之间进行刚性连接,千斤顶作用在主弦管的上弦、内衬管作用在主弦管的下弦。

2.根据权利要求1所述的大跨径钢管拱桥竖转施工与线形控制方法，其特征在于：所述半跨拱肋包括对称的第一拱肋和第二拱肋，所述第一拱肋和所述第二拱肋均通过转动支架设置在墩台上，并在所述墩台上设置扣锁塔架。

3.根据权利要求2所述的大跨径钢管拱桥竖转施工与线形控制方法，其特征在于：所述大跨径钢管拱桥竖转施工与线形控制方法还包括扣挂系统，所述扣挂系统包括后锚梁、扣锁塔架、压塔索、锚索、扣索、张拉千斤顶以及检测装置，所述张拉千斤顶包括穿心式千斤顶以及连续提升千斤顶，所述锚索与设置在所述扣锁塔架顶部的所述穿心式千斤顶相连接，另一端与所述后锚梁的主体箱梁端锚梁连在一起，两侧的所述扣锁塔架通过压塔索连接，两侧的所述扣锁塔架顶部设置连续提升千斤顶，两侧的所述连续提升千斤顶通过扣索分别与设置在所述第一拱肋和所述第二拱肋的反力梁连接。

4.根据权利要求2所述的大跨径钢管拱桥竖转施工与线形控制方法，其特征在于：钢管拱肋分节段在预制场预制，运输到施工场地后按照设计焊接成多段，最终形成多个对称的第一拱肋和第二拱肋。

5.根据权利要求1所述的大跨径钢管拱桥竖转施工与线形控制方法，其特征在于：所述内衬管在钢管拱竖转后再进行安装,并在未竖转前对内衬管及套管在现场进行试套,并进行编号,竖转后安装按编号成套使用。

6.根据权利要求1所述的大跨径钢管拱桥竖转施工与线形控制方法，其特征在于：所述钢管拱的线形调节好后焊接主弦管嵌补,焊接两块嵌补管后将千斤顶及螺焊管取出。