CN105648914B - 一种中小型钢桁系杆拱桥的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种中小型钢桁系杆拱桥的施工方法，主桥上部钢梁从两侧边支点向跨中安装，先安装边跨主结构所有构件，再安装中跨钢桁拱，钢桁拱跨中合拢后安装吊杆，最后用桥面吊机安装中跨系杆和中跨桥面系；在中跨两端所在位置的地面上对称安装吊塔，中跨钢桁拱通过两组吊塔配合施工进行吊装，对于中小型钢桁系杆拱桥，两组吊塔的吊臂可覆盖整个施工区域，两边同时施工加快了吊装速度，减少了其它吊装设备的使用；中跨钢桁拱悬臂安装期间采取在边跨进行压载配重方式平衡悬臂端的倾覆力矩，保证抗倾覆稳定系数大于1.3；在安装中跨合拢段时，利用边墩墩顶布置千斤顶，通过边墩落顶，主墩不动的方式来调整合拢误差，保证合拢段能够顺利安装完成。
Description
技术领域
本发明涉及一种中小型钢桁系杆拱桥的施工方法，属于桥梁建设技术领域。
背景技术
目前国内钢桁系杆拱桥安装施工方法均以大型钢桁拱桥施工为研究对象，一般采用扣塔背索、临时支墩、扣塔背索和临时支墩相结合结构，同时采用爬升吊机配合安装；对于中跨长度小于160m的中小型钢桁系杆拱桥，采用上述施工方法其现场临时结构较多，作业工作量较大，施工费用较高，风险较大，施工效率较低。
考虑到悬臂安装法存在倾覆力矩的难题，现有钢桁系杆拱桥施工方法将吊装设备安装于中跨覆盖范围内的桥面系上，在中跨钢桁拱吊装前需完成整个桥面杆系的施工，由于后期中跨钢桁拱吊装会严重影响桥面杆系的结构强度，甚至造成桥面杆系弯曲变形，该方法对桥面杆系的安装提出了更高的要求；或将吊装设备安装于中跨覆盖范围内的地面上，由于中跨一般覆盖于河道或沟壑上，大大增加了吊装设备的安装难度和稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种中小型钢桁系杆拱桥的施工方法，通过大型双吊塔配合施工中跨钢桁拱，采用压载配重方式平衡悬臂端的倾覆力矩，施工费用低、施工效率高。
实现本发明目的所采用的技术方案为，一种中小型钢桁系杆拱桥的施工方法，包括如下步骤：
(1)施工主墩和两侧的边墩，主墩上安装主墩永久支座，在边墩上安装竖向千斤顶和边墩临时支座；
(2)从两侧边跨向中跨方向逐节安装边跨桥面系和边跨钢桁拱，在边跨横梁端头上进行压载配重的安装，压载配重的重量不小于中跨钢桁拱节段重量的1.3倍，在中跨两端所在位置对应的地面上对称安装吊塔，通过吊塔对称吊装中跨钢桁拱的各节段；
(3)通过边墩上安装的竖向千斤顶将中跨钢桁拱顶起，使得边跨脱离边墩临时支座，拆除边墩临时支座随后千斤顶落顶，边跨下降设定距离至中跨钢桁拱合拢处的构件处于竖向状态，随后进行中跨钢桁拱的合拢，安装吊杆；
(4)中跨钢桁拱合拢后拆除压载配重并且通过边墩上安装的竖向千斤顶将中跨钢桁拱顶升，顶升至桥面线形满足设计要求，边墩上安装边墩永久支座；
(5)拆除吊塔，安装中跨系杆、中跨桥面系和附属结构，施工完成。
步骤(2)中边跨安装前在边跨覆盖范围内施工1个以上边跨临时支墩，步骤(3)中中跨钢桁拱吊装完成后拆除边跨临时支墩，所述边跨临时支墩由钢管和位于固定于钢管顶部的H型钢构成。
步骤(3)中中跨钢桁拱合拢过程中若中跨钢桁拱达不到合拢高程要求，在主墩下布置千斤顶将主墩顶起。
步骤(4)中从中跨向两侧边跨方向顺序拆除压载配重。
步骤(4)中中跨钢桁拱合拢时通过两组交叉的钢索对拉中跨钢桁拱合拢处的构件。
步骤(1)中在其中一个边墩上安装轴向调节装置，轴向调节装置包括从下至上依次放置的垫板、不锈钢板和聚四氟乙烯滑块，以及安装于垫板上并且对称安装于聚四氟乙烯滑块两侧的两个轴向千斤顶，竖向千斤顶位于聚四氟乙烯滑块上，两个轴向千斤顶的顶杆相对并且抵紧竖向千斤顶，步骤(3)中中跨钢桁拱合拢时通过两个轴向千斤顶进行中跨钢桁拱的轴向顶推滑移。
所述主墩包括位于中跨两端的第一主墩和第二主墩，第一主墩上的主墩永久支座为与第一主墩固连的固定支座，第二主墩上的主墩永久支座为可沿中跨轴向移动的活动支座。
步骤(3)中中跨钢桁拱合拢时若中跨钢桁拱的转角出现偏差，通过边墩上的竖向千斤顶调整中跨钢桁拱的转角至中跨钢桁拱的各节段的转角相等满足合拢要求。
步骤(2)中吊塔的安装步骤为，钻孔灌注桩基础并在桩基础浇筑混凝土承台构成吊塔桩基础，在吊塔桩基础上安装吊塔主体结构，两组吊塔分别位于中跨的两侧。
所述边墩临时支座包括限位挡块和2层以上钢支撑层。
由上述技术方案可知，本发明提供的中小型钢桁系杆拱桥的施工方法，主桥上部钢梁从两侧边支点向跨中安装，先安装边跨主结构所有构件，再安装中跨钢桁拱，实现钢桁拱跨中合拢后，安装吊杆，最后用桥面吊机安装中跨系杆和中跨桥面系；在中跨两端所在位置的地面上对称安装吊塔，中跨钢桁拱通过两组吊塔配合施工进行吊装，对于中小型钢桁系杆拱桥，两组吊塔的吊臂可覆盖整个施工区域，两边同时施工，加快了吊装速度，减少了其它吊装设备的使用；两组吊塔直接安装于中跨两端所在位置对应的地面上，合理利用河岸或沟壑两岸的地理结构，钻孔灌注桩基础并在桩基础浇筑混凝土承台构成吊塔桩基础，随后在吊塔桩基础上安装吊塔主体结构，河岸或沟壑两岸可稳定吊塔桩基础，保证吊塔主体结构稳固，确保中跨钢桁拱吊装质量和效率，并且中跨桥面杆系可在中跨钢桁拱合拢后施工，中跨钢桁拱合拢后桥梁整体结构具有较强的稳定性，保证桥面杆系的施工质量。
本发明采用压载配重方式平衡安装中跨钢桁拱步骤中悬臂端的倾覆力矩，中跨钢桁拱悬臂安装期间采取在边跨安装压载配重的方式平衡悬臂端的倾覆力矩，压载配重分别布置在两侧边跨的横梁端头上，压载配重的重量不小于中跨钢桁拱节段重量的1.3倍，保证抗倾覆稳定系数大于1.3；边墩落顶(主墩不起顶)合拢方法，在安装中跨合拢段时，利用边墩墩顶布置千斤顶，通过边墩落顶，主墩不动的方式来调整合拢误差，保证合拢段能够顺利安装完成。
边跨安装前在边跨覆盖范围内施工1个以上边跨临时支墩，由于边跨钢桁拱从边跨依次往中跨方向进行安装，边跨临时支墩可避免边跨(引桥)施工对主跨(主桥)施工带来影响，保证主跨施工质量。
中跨钢桁拱的合拢工序为钢桁系杆拱桥的施工重点和难点，施工时需解决下列难题：第一是两岸钢桁拱平面错位偏差问题，第二是轴线方向位移问题，第三是两悬臂端转角偏差问题，第四是逐节安装钢桁拱所产生的挠度问题。本发明提供的中小型钢桁系杆拱桥的施工方法中，中跨钢桁拱合拢时通过两组交叉的钢索对拉中跨钢桁拱合拢处的构件，解决两岸钢桁拱的平面错位偏差问题；其中一个边墩上安装轴向调节装置，中跨钢桁拱合拢时通过两个轴向千斤顶进行中跨钢桁拱的轴向顶推滑移，解决轴线方向位移的问题；边墩上的竖向千斤顶用于调整中跨钢桁拱的转角至中跨钢桁拱的各节段的转角相等满足合拢要求，解决两悬臂端转角偏差的问题，竖向千斤顶同时可解决钢桁拱所产生的挠度问题。
附图说明
图1为本发明提供的中小型钢桁系杆拱桥的施工方法的施工流程框图。
图2为施工主墩和边墩的施工示意图。
图3为安装边跨的施工示意图。
图4为吊装中跨钢桁拱的施工示意图。
图5为中跨钢桁拱合拢的施工示意图。
图6为安装吊杆的施工示意图。
图7为安装中跨系杆、中跨桥面系和附属结构的施工示意图。
图8为施工完成的中小型钢桁系杆拱桥的结构示意图。
图9为边墩临时支座的结构示意图。
图10为压载配重的安装示意图。
图11为轴向调节装置的结构示意图。
图12为图11的BB向截面图。
图13为钢索对拉纠正平面错位偏差的施工示意图。
其中，1-主墩，2-边墩，3-边跨临时支墩，4-主墩永久支座，5-边跨桥面系，6-边跨钢桁拱，7-吊塔，8-压载配重，9-中跨钢桁拱，10-吊杆，11-桥面吊机，12-中跨桥面系，13-限位挡块，14-上层钢模板，15-中层H型钢，16-钢板，17-底层T型钢，18-边跨横梁端头，19-竖向千斤顶，20-轴向千斤顶，21-四氟乙烯滑块，22-不锈钢板，23-垫板，24-钢索。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细具体说明，本发明的内容不局限于以下实施例。
本实施例以三跨连续钢桁架拱桥为例对本发明提供的中小型钢桁系杆拱桥的施工方法进行详细阐述，主桥跨度分布为边跨61.65m+中跨152m+边跨61.65m，考虑到结构刚度桥墩形式选用四桥墩(包含中部两个主墩和两侧边墩)，具体施工方案参见图1，包括如下步骤：
(1)参见图2，进行前期施工准备，选址存放钢桁系杆拱桥各杆件并且进行吊装单元预组装，施工主墩1和两岸的边墩2，主墩1上安装主墩永久支座4，第一主墩上的主墩永久支座为与第一主墩固连的固定支座，第二主墩上的主墩永久支座为可沿中跨轴向移动的活动支座，在边墩上安装竖向千斤顶19和边墩临时支座，参见图9，所述边墩临时支座包括限位挡块13和3层钢支撑层，3层钢支撑层从上至下依次为上层钢模板14、中层H型钢15和底层T型钢17，中层H型钢15和底层T型钢17之间安装钢板16；在其中一个边墩2上安装轴向调节装置，如图11和图12所示，轴向调节装置包括从下至上依次放置的垫板23、不锈钢板22和聚四氟乙烯滑块21，以及安装于垫板23上并且对称安装于聚四氟乙烯滑块21两侧的两个轴向千斤顶20，竖向千斤顶19位于聚四氟乙烯滑块20上，两个轴向千斤顶20的顶杆相对并且抵紧竖向千斤顶19；
(2)参见图2、图3和图4，在边跨覆盖范围内施工1个以上由钢管和位于固定于钢管顶部的H型钢构成的边跨临时支墩3，从两侧边跨向中跨方向逐节安装边跨钢桁梁(包括边跨桥面系5和边跨钢桁拱6)，在中跨两端所在位置对应的地面上对称安装吊塔7，两组吊塔分别为型号为D1500-63和D1400-84的大型塔式吊机(最大起吊高度85m、臂长80m、最大吊重63t、最远端吊重15t)，安装吊塔时首先钻孔灌注桩基础并在桩基础浇筑混凝土承台构成吊塔桩基础，随后在吊塔桩基础上安装吊塔主体结构，两组吊塔7分别位于中跨的两侧；参见图10，在边跨横梁端头18上进行压载配重8的安装，压载配重的重量不小于中跨钢桁拱节段重量的1.3倍，通过吊塔7对称吊装中跨钢桁拱9的各节段；
(3)参见图5，中跨钢桁拱吊装完成后拆除边跨临时支墩3，通过边墩上安装的竖向千斤顶19将中跨钢桁拱9顶起，使得边跨脱离边墩临时支座，拆除边墩临时支座随后千斤顶落顶，边跨下降设定距离至中跨钢桁拱合拢处的构件处于竖向状态，随后进行中跨钢桁拱的合拢，中跨钢桁拱合拢过程中若中跨钢桁拱达不到合拢高程要求，在主墩下布置千斤顶将主墩顶起，参见图13，中跨钢桁拱合拢时通过两组交叉的钢索24对拉中跨钢桁拱合拢处的构件，解决两岸钢桁拱的平面错位偏差问题；通过两个轴向千斤顶20进行中跨钢桁拱的轴向顶推滑移，解决轴线方向位移的问题；边墩上的竖向千斤顶19用于调整中跨钢桁拱的转角至中跨钢桁拱的各节段的转角相等满足合拢要求，解决两悬臂端转角偏差和钢桁拱所产生的挠度问题，参见图6，合拢后安装吊杆10，在后续施工过程中用于连接中跨钢桁拱拱肋与中跨系杆；
(4)中跨钢桁拱合拢后通过边墩上的竖向千斤顶19进行钢桁拱整体线型的调整，中跨钢桁拱合拢后从中跨向两侧边跨方向顺序拆除压载配重并且通过边墩上安装的竖向千斤顶将中跨钢桁拱顶升，顶升至桥面线形满足设计要求，边墩上安装边墩永久支座；
(5)参见图7，拆除吊塔，安装桥面吊机11、布置桥面运梁小车，施工中跨系杆、中跨桥面系杆件和附属结构，施工时通过吊杆张拉中跨系杆和中跨桥面系杆件，施工完成后拆除桥面吊机11和桥面运梁小车，完成整个桥梁的施工。
Claims (10)
1.一种中小型钢桁系杆拱桥的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)施工主墩和两侧的边墩，主墩上安装主墩永久支座，在边墩上安装竖向千斤顶和边墩临时支座；
(2)从两侧边跨向中跨方向逐节安装边跨桥面系和边跨钢桁拱，在边跨横梁端头上进行压载配重的安装，压载配重的重量不小于中跨钢桁拱节段重量的1.3倍，在中跨两端所在位置对应的地面上对称安装吊塔，通过吊塔对称吊装中跨钢桁拱的各节段；
(3)通过边墩上安装的竖向千斤顶将中跨钢桁拱顶起，使得边跨脱离边墩临时支座，拆除边墩临时支座随后千斤顶落顶，边跨下降设定距离至中跨钢桁拱合拢处的构件处于竖向状态，随后进行中跨钢桁拱的合拢，安装吊杆；
(4)中跨钢桁拱合拢后拆除压载配重并且通过边墩上安装的竖向千斤顶将中跨钢桁拱顶升，顶升至桥面线形满足设计要求，边墩上安装边墩永久支座；
(5)拆除吊塔，安装中跨系杆、中跨桥面系和附属结构，施工完成。
2.根据权利要求1所述的中小型钢桁系杆拱桥的施工方法，其特征在于：步骤(2)中边跨安装前在边跨覆盖范围内施工1个以上边跨临时支墩，步骤(3)中中跨钢桁拱吊装完成后拆除边跨临时支墩，所述边跨临时支墩由钢管和位于固定于钢管顶部的H型钢构成。
3.根据权利要求1所述的中小型钢桁系杆拱桥的施工方法，其特征在于：步骤(3)中中跨钢桁拱合拢过程中若中跨钢桁拱达不到合拢高程要求，在主墩下布置千斤顶将主墩顶起。
4.根据权利要求1所述的中小型钢桁系杆拱桥的施工方法，其特征在于：步骤(4)中从中跨向两侧边跨方向顺序拆除压载配重。
5.根据权利要求1所述的中小型钢桁系杆拱桥的施工方法，其特征在于：步骤(4)中中跨钢桁拱合拢时通过两组交叉的钢索对拉中跨钢桁拱合拢处的构件。
6.根据权利要求1所述的中小型钢桁系杆拱桥的施工方法，其特征在于：步骤(1)中在其中一个边墩上安装轴向调节装置，轴向调节装置包括从下至上依次放置的垫板、不锈钢板和聚四氟乙烯滑块，以及安装于垫板上并且对称安装于聚四氟乙烯滑块两侧的两个轴向千斤顶，竖向千斤顶位于聚四氟乙烯滑块上，两个轴向千斤顶的顶杆相对并且抵紧竖向千斤顶，步骤(3)中中跨钢桁拱合拢时通过两个轴向千斤顶进行中跨钢桁拱的轴向顶推滑移。
7.根据权利要求6所述的中小型钢桁系杆拱桥的施工方法，其特征在于：所述主墩包括位于中跨两端的第一主墩和第二主墩，第一主墩上的主墩永久支座为与第一主墩固连的固定支座，第二主墩上的主墩永久支座为可沿中跨轴向移动的活动支座。
8.根据权利要求1所述的中小型钢桁系杆拱桥的施工方法，其特征在于：步骤(3)中中跨钢桁拱合拢时若中跨钢桁拱的转角出现偏差，通过边墩上的竖向千斤顶调整中跨钢桁拱的转角至中跨钢桁拱的两段的转角相等满足合拢要求。
9.根据权利要求1所述的中小型钢桁系杆拱桥的施工方法，其特征在于：步骤(2)中吊塔的安装步骤为，钻孔灌注桩基础并在桩基础浇筑混凝土承台构成吊塔桩基础，在吊塔桩基础上安装吊塔主体结构，两组吊塔分别位于中跨的两侧。
10.根据权利要求1所述的中小型钢桁系杆拱桥的施工方法，其特征在于：所述边墩临时支座包括限位挡块和2层以上钢支撑层。
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