CN104727227B - 一种中承式钢箱系杆拱桥敞口格构式钢梁整节段架设方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中承式钢箱系杆拱桥敞口格构式钢梁整节段架设方法，包括预制敞口格构式钢梁节段和分配梁；已浇筑的混凝土桥面上拼装步履式架梁吊机并后锚，敞口格构式钢梁节段入场，安装加固连接系，通过步履式架梁吊机在混凝土桥面上架设首节及第二节敞口格构式钢梁节段，安装吊杆并张拉；在已架设好的敞口格构式钢梁上吊装承载步履式架梁吊机的分配梁；步履式架梁吊机后锚后，起吊敞口格构式钢梁节段，安装吊杆，调整敞口格构式钢梁节段位置，并安装焊接到位，吊杆张拉后，开始进行步履式架梁吊机的前移继续吊装；直至完成合龙。本发明采用步履式架梁吊机和分配梁相结合，进行整节段吊装的方法，减少高空焊接工作量，施工速度快，安全风险小。

Description

一种中承式钢箱系杆拱桥敞口格构式钢梁整节段架设方法

技术领域

本发明用于桥梁施工技术领域，特别是涉及一种中承式钢箱系杆拱桥敞口格构式钢梁整节段架设方法。

背景技术

随着我国公路、铁路快速路网的大规模建设，大量跨江、河、海桥梁纷纷兴建，钢混叠合梁是各种拱桥、斜拉桥、悬索桥常见的承重结构之一。对于按先架设钢梁后安装混凝土桥面板顺序架设的钢梁，此时的钢梁往往是敞口格构式的，此种主梁安装施工一般方法为：先架设钢梁，再安装混凝土桥面板，最后浇筑混凝土桥面板之间的湿接缝。混凝土桥面板安装以前，钢梁中间的钢混叠合梁部分仅仅只有一些钢横梁、钢纵梁组成的框格式结构，这种框格结构上下是敞口的，没有顶板及底板，故称为敞口格构式钢梁。此种结构整体刚度小，整体架设时极易变形，架设困难。这种结构形式的钢梁，有多种施工方案可供选择，需要精心设计，选择最合理、最经济的方案。

钢混叠合梁结构中的钢梁架设常规施工方法：散拼法和整节段吊装法。

（1）散拼法。采用浮吊在水中或轨行在已架钢梁面上的回转吊机进行单构件吊装架设，先依次吊装两侧的边箱梁，分别安装两侧吊杆，再吊装中间的格构式框架（即钢横梁和纵梁），将边箱梁、格构式框架焊接称为一整体，然后继续安装下一节段。

（2）整节段吊装法。钢梁在加工厂里将边箱梁及格构式框架预先焊接好，整节段运输至现场，采用大型设备，整节段起吊，可减少空中焊接工作量。整节段吊装有以下几种方法：

（a）缆索吊机法。采用在主墩处设立缆索吊机主塔，拼装缆索吊机，缆索吊机通常有2组吊钩，可实现整节段起吊钢梁。

（b）拱上吊机法。采用自行式拱上吊机安装，这种吊机可在拱顶轨道上自由行走，作业工况下锚固于轨道上，主臂可360°旋转，采用两侧拱肋上的2台吊机通过专用吊具实行抬吊可实现整节段起吊。

（c）大型浮吊法。采用水上大吨位浮吊，在水中抛锚定位，可整节段起吊钢梁。

（d）桥面吊机法。采用桥面吊机施工，桥面吊机可在已架桥面上自由行走，起吊工况下，桥面吊机需要站位在已架设安装好的钢梁梁面上，前、后支点抄垫密实，桥面吊机后锚固在已架前一节段顶板上，实现后一节段整节段的起吊。

现有技术存在如下缺点：

1.散拼法有大量的焊缝在工地现场施焊，安全风险高，一个节段分多次起吊，吊装数量多，施工周期长，桥下航道占用时间也长，安全风险大，且线形控制和施工质量不易保证，除非特定困难环境下，一般不宜采用这种方法施工。

2.缆索吊机需要使用大量的钢材组拼，往往在拱桥中用于拱肋及后续钢梁的安装，拼装成本高。缆索吊机的后锚对地质要求高，后锚施工质量难以保证。缆索吊机对大风天气较敏感，受台风影响大，采用缆索吊机有较大的安全风险。

3.拱上吊机往往应用于桁架桥，利用桁架做行走轨道。凤凰三桥的拱型为钢箱拱，无现成轨道可利用，需要花费大量钢材及人工费用铺设轨道，还需要加工制造专用吊具，经济性较差。拱顶最高处距离水面超过80m，高空作业施工风险较高，台风期安全风险大。

4.大型浮吊受过往船舶及潮汐影响大，采用浮吊施工，吊船难以稳定，安全风险较高，需要分四面抛设多处铁锚固定，会严重扰乱航道正常通行，封航申请行政审批难度大。

5.桥面吊机吊装往往应用于箱型钢梁，无论是行走还是作业工况，需要坚固密实的桥面支撑其支点，还需要在前一节段的钢箱梁顶板上单独设置后锚结构固定，而格构式框架整体刚度小易变形，无法保证正常作业。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种中承式钢箱系杆拱桥敞口格构式钢梁整节段架设方法，解决了在中承式钢箱系杆拱桥上架设敞口格构式钢梁采用以往的架设方法进行架设存在的散拼多次吊装风险高、缆索吊机拼装设计施工困难及风险高、拱上吊机拼装困难及安全风险高、大型浮吊拼装航道风险高、桥面双汽车吊拼装需要设置大刚度桥面支撑点及后锚结构等问题，可利用工地现有的进行拱桥三角刚架施工的塔吊拼装架梁吊机，可省去缆索吊机、拱上吊机轨道及桥面汽车吊机的桥面支撑点等大型临时结构钢材料使用，可减少对航道的占用时间和阻碍，真正避开台风危险和高空危险，还可以保证钢梁的拼装线型，确保安全、质量，实现了经济的最大化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种中承式钢箱系杆拱桥敞口格构式钢梁整节段架设方法，包括以下步骤：

A.预制敞口格构式钢梁节段和分配梁，所述敞口格构式钢梁节段包括两侧的边箱梁和装在两侧边箱梁间的敞口格构结构梁，所述敞口格构结构梁由若干钢横梁和钢纵梁组成上下敞口的框格式结构；

B.在已浇筑的混凝土桥面上拼装步履式架梁吊机并后锚在混凝土梁上，试吊，首节段敞口格构式钢梁节段通过运输船入场，并在吊装前在敞口格构结构梁内安装加固连接系，通过步履式架梁吊机架设首节段敞口格构式钢梁节段，步履式架梁吊机在混凝土桥面上向前行走，调整位置后锚固，仍在混凝土桥面上架设第二节敞口格构式钢梁节段，安装首根竖向吊杆并张拉；

C.将分配梁吊装在已架设好的敞口格构式钢梁上，步履式架梁吊机前进并准确落在所述分配梁上，将步履式架梁吊机与分配梁固定连接；

D.步履式架梁吊机调整位置后锚固，起吊敞口格构式钢梁节段，安装吊杆，调整敞口格构式钢梁节段位置，并安装焊接到位，吊杆张拉后，开始进行步履式架梁吊机的前移；

E.重复步骤D直至完成合龙。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述敞口格构式钢梁节段入场后，运输船先停靠在主墩旁的塔吊附近，利用塔吊在敞口格构结构梁内安装加固连接系。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤D中，选择潮水潮位稳定的时间，申请海事警戒，运输船在桥面上步履式架梁吊机主臂下方抛锚定位，放下步履式架梁吊机起重臂的钢丝绳及吊具，安装吊具与敞口格构式钢梁节段上吊点之间的钢销轴，起吊敞口格构式钢梁整节段。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述分配梁包括分别与步履式架梁吊机的前支点、前油缸、后油缸、后支点和滑道连接的前支点分配梁、前油缸分配梁、后油缸分配梁、后支点分配梁和新增滑道，所述前支点与前支点分配梁、前油缸与前油缸分配梁、后油缸与后油缸分配梁、后支点与后支点分配梁通过焊接卡板焊接，所述滑道与新增滑道通过码板固定连接，所述新增滑道的前端底部形成上翘的斜面。

进一步作为本发明技术方案的改进，合龙段的敞口格构式钢梁节段采用配切-顶推单缝合龙法施工，首先对合龙口进行观测、配切下料，同时对合龙口一侧的已架好的钢梁向远离合龙口位置方向顶推一段的位移后固定，起吊合龙段钢梁，先调整合龙段的敞口格构式钢梁节段与另一侧未顶推的钢梁位置并马板固定其相对位置，对接后焊接完成两者之间的一道合龙焊缝，再将一侧已推移出去的钢梁通过装置反顶回来，调整合龙缝宽后焊接合龙劲性骨架，最后进行剩下一道合龙焊缝焊接。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述步履式架梁吊机设置两台，两台步履式架梁吊机联合进行敞口格构式钢梁节段安装架设。

本发明的有益效果：本发明方法采用步履式架梁吊机进行敞口格构式钢梁节段安装架设，充分发挥了步履式架梁吊机行走方便、吊机结构性能移定性的性能优势，解决了在中承式钢箱系杆拱桥上架设敞口格构式钢梁采用以往的架设方法进行架设存在的散拼多次吊装风险高、缆索吊机拼装设计施工困难及风险高、拱上吊机拼装困难及安全风险高、大型浮吊拼装航道风险高、桥面双汽车吊拼装需要设置大刚度桥面支撑点及后锚结构等问题，可利用工地现有的进行拱桥三角刚架施工的塔吊拼装架梁吊机，可省去缆索吊机、拱上吊机轨道及桥面汽车吊机的桥面支撑点等大型临时结构钢材料使用，采用整节段吊装的方法，减少高空焊接工作量，架设速度快，施工周期短，安全风险小，可减少对航道的占用时间和阻碍，真正避开台风危险和高空危险，还可以保证钢梁的拼装线型，确保安全、质量，实现了经济的最大化。

提前设计、制造多种规格的分配梁，用于承载步履式架梁吊机的前支点、前油缸、后油缸、后支点和滑道，将步履式架梁吊机的集中点荷载通过分配梁均匀分配至已架设好的敞口格构式钢梁节段上，既可以解决步履式架梁吊机施工时“无处落脚”的问题，又能够减小步履式架梁吊机架梁时承重支点对钢梁造成的集中荷载，防止步履式架梁吊机支点位置下钢梁出现变形，与此同时各分配梁等临时辅助材料使用少，经济性好。同时提前加工加固连接系，架设前提前对敞口格构结构梁加固，增强钢梁的稳定性，使钢梁稳定的安全系数提高至大于4.0，满足施工安全要求。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明施工状态侧视图；

图2是本发明施工状态前视图；

图3是本发明敞口格构式钢梁节段上加固连接系结构示意图；

图4是本发明前油缸分配梁端面示意图；

图5是本发明后油缸分配梁端面示意图；

图6是本发明前支点分配梁端面示意图；

图7是本发明后支点分配梁端面示意图；

图8是本发明滑道与新增滑道连接结构示意图；

图9是本发明新增滑道前端底部上翘的斜面结构示意图。

具体实施方式

参照图1至图9，本发明提供了一种中承式钢箱系杆拱桥敞口格构式钢梁整节段架设方法，包括以下步骤：

A.预制敞口格构式钢梁节段1和分配梁2，所述敞口格构式钢梁节段1包括两侧的边箱梁和装在两侧边箱梁间的敞口格构结构梁，所述敞口格构结构梁由若干钢横梁和钢纵梁组成上下敞口的框格式结构，本发明采用整节段吊装的方法，可以减少高空焊接工作量，施工速度快，安全风险小；

B.在已浇筑的混凝土桥面上拼装两台步履式架梁吊机3并后锚在混凝土梁上，试吊，两台步履式架梁吊机3联合进行敞口格构式钢梁节段1安装架设，敞口格构式钢梁节段1通过运输船入场，所述敞口格构式钢梁节段1入场后，运输船先停靠在主墩旁的塔吊附近，利用塔吊在敞口格构结构梁内安装加固连接系4，采用稳定性加固连接系4，增强钢梁的稳定性；通过步履式架梁吊机3架设首节段敞口格构式钢梁节段1，步履式架梁吊机在混凝土桥面上向前行走，调整位置后锚固，仍在混凝土桥面上架设第二节敞口格构式钢梁节段1，安装首根竖向吊杆并张拉；

C.将分配梁2吊装在已架设好的敞口格构式钢梁上，其中，所述分配梁2包括分别与步履式架梁吊机3的前支点、前油缸、后油缸、后支点和滑道连接的前支点分配梁21、前油缸分配梁22、后油缸分配梁23、后支点分配梁24和新增滑道25，所述前支点与前支点分配梁21、前油缸与前油缸分配梁22、后油缸与后油缸分配梁23、后支点与后支点分配梁24通过焊接卡板焊接，所述滑道与新增滑道25通过码板26固定连接，所述新增滑道25的前端底部形成上翘的斜面27。测量放样将分配梁2的位置调整好，分别对准步履式架梁吊机3前支点、前油缸、后油缸、后支点、滑道，步履式架梁吊机3前进并准确落在所述分配梁2上，将步履式架梁吊机3与分配梁2固定连接，以使分配梁2可随步履式架梁吊机3一起行走，通过分配梁2完成荷载分配，步履式架梁吊机3可在钢梁上正常行走；

D.步履式架梁吊机3走行到位后锚固，选择潮水潮位稳定的时间，申请海事警戒，运输船在桥面上步履式架梁吊机3主臂下方抛锚定位，放下步履式架梁吊机3起重臂的钢丝绳及吊具31，安装吊具31与敞口格构式钢梁节段上吊点之间的钢销轴，起吊敞口格构式钢梁节段1，安装吊杆，调整敞口格构式钢梁节段1位置，并安装焊接到位，吊杆张拉后，开始进行步履式架梁吊机3的前移，前移时，步履式架梁吊机3的前后支腿受力，行走油缸回油，滑道前移→前后支腿不受力，滑道受力，行走油缸起顶，架桥机前移→前后支腿受力，行走油缸回油，滑道前移→不断重复此步骤直至移动到下一个架设位置；

E.重复步骤D：敞口格构式钢梁节段1入场→安装稳定性加强连接系4→起吊敞口格构式钢梁节段1对位焊接，张拉吊杆→步履式架梁吊机3前移，后锚，准备安装下一节段，直至完成合龙，合龙段的敞口格构式钢梁节段1采用配切-顶推单缝合龙法施工，传统的温度配切工艺，合龙口对温度敏感，钢梁长度随着温度变化而变化，合龙段长度难以精确控制，本发明中配切-顶推单缝合龙法首先对合龙口进行观测、配切下料，同时对合龙口一侧的已架好的钢梁向远离合龙口位置方向顶推一段的位移后固定，起吊合龙段钢梁，先调整合龙段的敞口格构式钢梁节段1与另一侧未顶推的钢梁位置并马板固定其相对位置，对接后焊接完成两者之间的一道合龙焊缝，再将一侧已推移出去的钢梁通过装置反顶回来，调整合龙缝宽后焊接合龙劲性骨架，最后进行剩下一道合龙焊缝焊接。此工艺可有效将以往的合龙双缝同时焊接变为单缝焊接，同时可以减少一半的施工人员和设备，相比单纯的顶推合龙，还可减少温度对合龙口的影响，提高了合龙施工的可控性及可靠性。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种中承式钢箱系杆拱桥敞口格构式钢梁整节段架设方法，其特征在于，包括以下步骤：

预制敞口格构式钢梁节段和分配梁，所述敞口格构式钢梁节段包括两侧的边箱梁和装在两侧边箱梁间的敞口格构结构梁，所述敞口格构结构梁由若干钢横梁和钢纵梁组成上下敞口的框格式结构；

在已浇筑的混凝土桥面上拼装步履式架梁吊机并后锚在混凝土梁上，试吊，首节段敞口格构式钢梁节段通过运输船入场，并在吊装前在敞口格构结构梁内安装加固连接系，通过步履式架梁吊机架设首节段敞口格构式钢梁节段，步履式架梁吊机在混凝土桥面上向前行走，调整位置后锚固，仍在混凝土桥面上架设第二节敞口格构式钢梁节段，安装首根竖向吊杆并张拉；

将分配梁吊装在已架设好的敞口格构式钢梁上，步履式架梁吊机前进并准确落在所述分配梁上，将步履式架梁吊机与分配梁固定连接；

步履式架梁吊机调整位置后锚固，起吊敞口格构式钢梁节段，安装吊杆，调整敞口格构式钢梁节段位置，并安装焊接到位，吊杆张拉后，开始进行步履式架梁吊机的前移；

重复步骤D直至完成合龙。

2.根据权利要求1所述的中承式钢箱系杆拱桥敞口格构式钢梁整节段架设方法，其特征在于：所述敞口格构式钢梁节段入场后，运输船先停靠在主墩旁的塔吊附近，利用塔吊在敞口格构结构梁内安装加固连接系。

3.根据权利要求1所述的中承式钢箱系杆拱桥敞口格构式钢梁整节段架设方法，其特征在于：步骤D中，选择潮水潮位稳定的时间，申请海事警戒，运输船在桥面上步履式架梁吊机主臂下方抛锚定位，放下步履式架梁吊机起重臂的钢丝绳及吊具，安装吊具与敞口格构式钢梁节段上吊点之间的钢销轴，起吊敞口格构式钢梁整节段。

4.根据权利要求1所述的中承式钢箱系杆拱桥敞口格构式钢梁整节段架设方法，其特征在于：所述分配梁包括分别与步履式架梁吊机的前支点、前油缸、后油缸、后支点和滑道连接的前支点分配梁、前油缸分配梁、后油缸分配梁、后支点分配梁和新增滑道，所述前支点与前支点分配梁、前油缸与前油缸分配梁、后油缸与后油缸分配梁、后支点与后支点分配梁通过焊接卡板焊接，所述滑道与新增滑道通过码板固定连接，所述新增滑道的前端底部形成上翘的斜面。

5.根据权利要求1所述的中承式钢箱系杆拱桥敞口格构式钢梁整节段架设方法，其特征在于：合龙段的敞口格构式钢梁节段采用配切-顶推单缝合龙法施工，首先对合龙口进行观测、配切下料，同时对合龙口一侧的已架好的钢梁向远离合龙口位置方向顶推一段的位移后固定，起吊合龙段钢梁，先调整合龙段的敞口格构式钢梁节段与另一侧未顶推的钢梁位置并马板固定其相对位置，对接后焊接完成两者之间的一道合龙焊缝，再将一侧已推移出去的钢梁通过装置反顶回来，调整合龙缝宽后焊接合龙劲性骨架，最后进行剩下一道合龙焊缝焊接。

6.根据权利要求1所述的中承式钢箱系杆拱桥敞口格构式钢梁整节段架设方法，其特征在于：所述步履式架梁吊机设置两台，两台步履式架梁吊机联合进行敞口格构式钢梁节段安装架设。