CN104790301B - 一种索式桥体系转换吊索张拉一次到位施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种索式桥体系转换吊索张拉一次到位施工方法，利用有限元分析软件，建立索式桥的施工阶段模拟分析模型，初步确定所需临时墩墩数及临时墩布置位置，并初步确定吊索张拉顺序；在预定位置安装所述临时墩；临时墩安装完成后，在永久墩墩顶安装支座及千斤顶一，在所述临时墩墩顶安装千斤顶二；架设索式桥上部主梁及缆索系统；采用无应力索长法张拉吊索，施工过程中适时调整所述千斤顶一的顶面标高，使所述吊索施工应力或锚固区局部应力降至施工允许应力，并将所述吊索一次张拉到设计索长；施工过程中实时监测该阶段所述吊索的锚固区标高和应力水平，并适时监测前阶段所述吊索的锚固区标高和吊索应力，如果发现应力超标则重复步骤五。

Description

一种索式桥体系转换吊索张拉一次到位施工方法

技术领域

本发明涉及工程施工技术领域，具体来说，涉及一种索式桥体系转换吊索张拉一次到位施工方法。

背景技术

桥梁设计的基本原则为：安全、适用、经济、美观和有利于环保。随着我国经济和交通事业的发展，我国桥梁建设进入到新的时期，对桥梁的要求也比之前进一步提高。

索式桥具有跨越能力强，造型美观，受力合理，对地形和地质状况适应性强等优点，越来越受到工程界的青睐。索式桥不仅包含上部结构以受拉杆件为主的悬索桥，也包含上部结构以受压杆件为主的吊索拱桥，同时还包含受拉和受弯杆件组合的斜拉桥。这些索式桥施工过程中均存在着体系转换，体系转换是索式桥施工过程中最复杂、最关键的阶段，受收缩徐变、温度、支座沉降等诸多因素共同影响，不仅直接影响桥梁施工过程中的安全性，同时显著影响索式桥成桥阶段的使用状态。索式桥的体系转换主要是通过调整吊索张力，使桥梁各构件达到设计位置和设计受力即成桥状态的施工过程。

目前索式桥体系转换中吊索张拉主要有两种方法：索力分级张拉法和无应力索长法。索力分级张拉法类似于斜拉桥调索，目的是为了达成最终的合理成桥状态，分级张拉需要多次调索，施工过程复杂；无应力索长法可以忽略施工过程中结构复杂的内力变化，吊索直接按照设计无应力索长下料和施工，但是无应力索长法的前提条件是将吊索一次张拉到设计无应力索长位置过程中，桥梁各个构件（主要为吊索和锚固区）的受力需满足施工中的安全储备，而大部分索式桥按照无应力索长法施工时，吊索和锚固区施工过程中的应力可能超过施工中的安全储备，这极大地限制了无应力索长法的应用。

所以，研制出一种可以使索式桥体系转换吊索张拉一次到位的施工方法，便成为业内人士亟需解决的问题。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种索式桥体系转换吊索张拉一次到位施工方法，能够降低吊索多级张拉法施工过程中反复调索的难度，可操作性强，施工周期短，节省施工费用，适用范围更广，使施工中索式桥各构件的安全储备得到了保证。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种索式桥体系转换吊索张拉一次到位施工方法，包括如下步骤：

步骤一：利用有限元分析软件，建立索式桥的施工阶段模拟分析模型，初步确定所需临时墩墩数及临时墩布置位置，并初步确定吊索张拉顺序；

步骤二：在预定位置安装所述临时墩；

步骤三：临时墩安装完成后，在永久墩墩顶安装支座及千斤顶一，在所述临时墩墩顶安装千斤顶二；

步骤四：架设索式桥上部主梁及缆索系统；

步骤五：采用无应力索长法张拉吊索，施工过程中适时调整所述千斤顶一的顶面标高，使所述吊索施工应力或锚固区局部应力降至施工允许应力，并将所述吊索一次张拉到设计索长；

步骤六：施工过程中实时监测该阶段所述吊索的锚固区标高和应力水平，并适时监测前阶段所述吊索的锚固区标高和吊索应力，如果发现应力超标则重复步骤五；

步骤七：调整所述千斤顶一以及所述千斤顶二的标高至设计标高，拆除所述临时墩，完成索式桥的体系转换使桥梁达到成桥状态。

进一步的，在主缆及所述吊索两端锚固点、所述主缆与索鞍接触点位置设置全站仪或GPS系统监测装置，并在所述主缆或所述吊索两端锚固区设置应变监测装置。

进一步的，所述全站仪选用莱卡为TPS1200型高精度专业测量全站仪，所述应变监测装置为光纤应力应变传感器测。

本发明的有益效果：本发明通过设置临时墩、千斤顶一和千斤顶二，使索式桥体系转换吊索张拉一次到位，降低了吊索多级张拉法施工过程中反复调索的难度，可操作性强，施工周期短，节省施工费用，适用范围更广，同时使施工中索式桥各构件的安全储备得到了保证。本方法适用于包括斜拉桥、吊索拱桥、自锚式悬索桥、地锚式悬索桥等索式桥的体系转化施工，尤其是在主梁施工过程中已设置有临时支墩的桥梁，对索式桥的体系转化施工具有很强的可操作性和指导意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的步骤一示意图；

图2是根据本发明实施例所述的步骤二示意图；

图3是根据本发明实施例所述的步骤三示意图；

图4是根据本发明实施例所述的步骤三到步骤六示意图；

图5是根据本发明实施例所述的步骤七示意图。

图中：

1、永久墩；2、临时墩；3、主塔；4、支座；5、千斤顶一；6、主梁；7、吊索；8、主缆；9、加劲梁；10、千斤顶二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，一种索式桥体系转换吊索张拉一次到位施工方法，包括如下步骤：

步骤一：利用有限元分析软件，建立索式桥的施工阶段模拟分析模型，初步确定所需临时墩2墩数及临时墩2布置位置，并初步确定吊索7张拉顺序；

步骤二：在预定位置安装所述临时墩2；

步骤三：临时墩2安装完成后，在永久墩1墩顶安装支座4及千斤顶一5，在所述临时墩2墩顶安装千斤顶二10；

步骤四：架设索式桥上部主梁6及缆索系统；

步骤五：采用无应力索长法张拉吊索7，施工过程中适时调整所述千斤顶一5的顶面标高，使所述吊索7施工应力或锚固区局部应力降至施工允许应力，并将所述吊索7一次张拉到设计索长；

步骤六：施工过程中实时监测该阶段所述吊索7的锚固区标高和应力水平，并适时监测前阶段所述吊索7的锚固区标高和吊索应力，如果发现应力超标则重复步骤五；

步骤七：调整所述千斤顶一5以及所述千斤顶二10的标高至设计标高，拆除所述临时墩2，完成索式桥的体系转换使桥梁达到成桥状态。

在一个实施例中，在主缆、吊索两端锚固点、主缆与索鞍接触点位置设置全站仪或GPS系统监测装置，并在主缆或吊索两端锚固区关键截面设置应变监测装置。

在一个实施例中，所述全站仪选用莱卡为TPS1200型高精度专业测量全站仪，所述应变监测装置为光纤应力应变传感器测。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

参照图1，利用MIDAS软件建立自锚式悬索桥体系转化施工过程数值分析模型，数值分析模型主要包含临时墩2个数及位置选择，并初步确定吊索7张拉顺序。初步确定所需临时墩2个数为7个，临时墩2以两跨跨度均匀布置，确定吊索7张拉顺序为由主塔3向两端顺序张拉吊索7。临时墩2个数和位置的选择原则是吊索7一次张拉到位应力满足施工安全性要求；吊索7张拉顺序的选择原则是一次张拉吊索7个数与施工中可调用千斤顶一5和千斤顶二10总个数一致。

继续参照图2，其中， 1#、2#、4#、5#为永桥墩1，3#为主墩3，L1#-L7#为临时墩2，永桥墩1和主墩3为预应力混凝土，临时墩2可采用现浇混凝土，也可采用工字型钢或钢管拼接，临时墩2的纵向和横向尺寸可根据临时墩2在施工过程中所承受的竖向力计算得到，现浇混凝土临时墩2的尺寸可选取永久墩1的尺寸，钢构件临时墩2的纵向跨度可选为永久墩1尺寸的2倍，钢构件临时墩2需满足刚度和稳定性要求。临时墩2顶面高程=临时墩2处索式桥主梁6底面高程-千斤顶二10净高-1/2千斤顶顶升距离。

继续参照图3，待永久墩1(包括桥墩、主塔和主拱圈等)和临时墩2施工完成后，在永久墩1上设置桥梁的支座系统并临近桥梁支座4设置千斤顶系统，支座4顶部标高为设计标高，千斤顶一5中心线与支座4中心线距离为1.5m；在临时墩2上设置千斤顶二10，千斤顶一5及千斤顶二10初始顶面标高与该千斤顶对应位置处的主梁6底面标高相同。其中，千斤顶一5及千斤顶二10均选用顶推力为100t的千斤顶，并且，千斤顶一5初始顶面标高=永久墩1顶面高程+千斤顶一5净高+1/2千斤顶一5顶升距离，千斤顶二10初始顶面标高=临时墩2顶面高程+千斤顶二10净高+1/2千斤顶二10顶升距离，临时墩2顶面高程约为30.0m。

继续参见图4，待永久墩1、临时墩2、支座系统和千斤顶系统设置完成后，通过顶推施工、满堂支架施工或悬拼(浇)施工方法架设索式桥的上部主梁6。对于上部主梁架设过程中需要设置临时支墩的桥梁，此时上部主梁6架设所需的临时支墩亦可作为体系转化过程所需临时墩2，可进一步加快施工进度，节省施工费用。主梁6架设步骤为：在永久墩1、主塔3和临时墩2上均安装滑道和纠偏装置，并在主塔3底部横梁安装顶推牵引装置，分别在1#和2#永久墩及4#和5#永久墩位置处拼装加劲梁9(加劲梁9为钢箱梁)，顶推施工1#梁段51.9m，待加劲梁9及1#梁段拼装完成后启动顶推装置，将加劲梁9梁端分别由2#永久墩和4#永久墩中心线顶推至L1#和L7#临时墩中心线，顶推距离16.9m。该阶段施工完成后，拼装下一段加劲梁9，顺序顶推施工完成加劲梁9，左右跨顶推总距离分别为100.0m和130.0m。合拢施工完成后，将加劲梁9调整至设计标高。待索式桥下部结构(包括永久构件和临时构件)施工完成以及上部主梁6架设完成后，架设索式桥的缆索系统，缆索系统架设步骤为：通过无应力索长法标记各主缆或吊索的锚固点，先架设导索，利用导索架设牵引索，利用牵引索架设猫道承重索，安装猫道面层；施工完成后架设主缆基准束，架设主缆8并拧紧主缆8。用紧缆机将主缆8挤压成圆形后钢带夹紧，安装索夹，挂设吊索7；分别在索夹中心点位置、主梁吊杆锚固点位置设置全站仪测点，全站仪选用莱卡TPS1200型高精度专业测量全站仪，同时，在吊索7主梁锚固区关键位置布置光纤应力应变传感器测点。对于有主缆系统的悬索桥，需先通过无应力索长法将主缆8架设完成后方可进行吊索7张拉即体系转换施工。

继续参见图5，由主塔3向两端顺序张拉吊索的吊索张拉顺序，左跨张拉顺序为12#吊索至1#吊索，右跨张拉顺序为14#吊索至27#吊索。施工过程中适时监测索式桥上部主梁6标高和缆索系统锚固区标高，换算得到吊索7张拉应力，并对锚固区局部位置进行应力监测，若吊索7施工应力或锚固区局部应力超过施工允许应力的110%，则顶起或降低该吊索7位置附近的永久墩1或临时墩2上的千斤顶，提升千斤顶顶面标高(提升高度间隔5mm)，并最终完成该吊索7的一次张拉到位。顺次完成各吊索7张拉到位，施工过程中实时监测该阶段张拉吊索7的锚固区标高和锚固区应力水平，并适时监测前阶段张拉吊索7锚固区标高和锚固区局部应力，如果发现应力超标则重复吊索一次张拉到位施工。待各吊索7均张拉完成后，调整各墩千斤顶标高至设计标高，拆除临时墩2，完成索式桥的体系转换使桥梁达到成桥状态。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明通过设置临时墩1和千斤顶一5及千斤顶二10使索式桥体系转换吊索7张拉一次到位，降低了吊索7多级张拉法施工过程中反复调索的难度，可操作性强，施工周期短，节省施工费用，适用范围更广，同时使施工中索式桥各构件的安全储备得到了保证。本方法适用于包括斜拉桥、吊索拱桥、自锚式悬索桥、地锚式悬索桥等索式桥的体系转化施工，尤其是在主梁施工过程中已设置有临时支墩的桥梁，对索式桥的体系转化施工具有很强的可操作性和指导意义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种索式桥体系转换吊索张拉一次到位施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：利用有限元分析软件，建立索式桥的施工阶段模拟分析模型，初步确定所需临时墩(2)墩数及临时墩(2)布置位置，并初步确定吊索(7)张拉顺序；

步骤二：在预定位置安装所述临时墩(2)；

步骤三：临时墩(2)安装完成后，在永久墩(1)墩顶安装支座(4)及千斤顶一(5)，在所述临时墩(2)墩顶安装千斤顶二(10)；

步骤四：架设索式桥上部主梁(6)及缆索系统及主缆(8)，在主缆(8)及所述吊索(7)两端锚固点、所述主缆与索鞍接触点位置设置全站仪或GPS系统监测装置，并在所述主缆或所述吊索(7)两端锚固区设置应变监测装置；

步骤五：采用无应力索长法张拉吊索(7)，施工过程中适时调整所述千斤顶一(5)的顶面标高，使所述吊索(7)施工应力或锚固区局部应力降至施工允许应力，并将所述吊索(7)一次张拉到设计索长；

步骤六：施工过程中实时监测该阶段所述吊索(7)的锚固区标高和应力水平，并适时监测前阶段所述吊索(7)的锚固区标高和吊索应力，如果发现应力超标则重复步骤五；

步骤七：调整所述千斤顶一(5)以及所述千斤顶二(10)的标高至设计标高，拆除所述临时墩(2)，完成索式桥的体系转换使桥梁达到成桥状态。

2.根据权利要求1所述的索式桥体系转换吊索张拉一次到位施工方法，其特征在于，所述全站仪选用莱卡为TPS1200型高精度专业测量全站仪，所述应变监测装置为光纤应力应变传感器测。