CN106968178B - 一种斜拉式吊桥主梁施工方法 - Google Patents

一种斜拉式吊桥主梁施工方法 Download PDF

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    • E01D21/00Methods or apparatus specially adapted for erecting or assembling bridges

Abstract

本发明公开了一种斜拉式吊桥主梁施工方法,包括:施工地锚、桥塔基础、承台和塔身,悬挂各塔顶最上部的1号斜拉索,提升主梁跨中梁段至安装位置,连接中跨斜拉索中的1号斜拉索至跨中梁段、连接锚跨斜拉索的1号斜拉索至地锚,张拉中跨1号斜拉索悬吊跨中梁段并同步张拉锚跨斜拉索的1号斜拉索保持桥塔受力平衡,在已悬吊的跨中梁段的两端拼装悬臂吊机,悬挂各塔顶的2号斜拉索,通过悬臂吊机起吊安装梁段至安装位置,连接该安装梁段至已完成安装的梁段,连接中跨斜拉索中的2号斜拉索至安装梁段,张拉中跨2号斜拉索和锚跨2号斜拉索,前移悬臂吊机,重复前述的吊装和张拉过程,从跨中两侧向桥塔安装,与塔端梁段合龙完成主跨钢梁安装。

Description

一种斜拉式吊桥主梁施工方法
技术领域
本发明涉及土木工程桥梁技术领域,特别是涉及一种超大跨径的新型斜拉式吊桥主梁的施工方法。
背景技术
桥梁是公路、铁路、城市和农村道路及水利建设中,当遇到线路中断时为了跨越障碍(如河流、山谷等)的一种功能性的结构物。按结构受力特点划分,桥梁可分为梁、拱、刚架、吊与组合体系。吊桥也称悬索桥,是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁,由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。吊桥的主要承重构件是悬索,它主要承受拉力,一般用抗拉强度高的钢材(钢丝、钢缆等)制作。
一种超大跨径的斜拉式吊桥,较之传统吊桥,具备更大的跨越能力、对材料利用能力更高、使结构的受力更合理、经济性更好等优势,并且克服了传统吊桥的刚度小、变形较大、抗风稳定性较差、悬索主缆下挠大、工程造价较高、极限跨径有待进一步提高等不足。
针对超大跨径的斜拉式吊桥主梁的施工,由于其结构形式和受力特点的要求,传统斜拉桥主梁的施工方法与施工方案,无法实现斜拉式吊桥主梁的施工建造。因此,提出一种斜拉式吊桥主梁的施工方法,并保证其施工准确与安全要求,对实现桥梁的一次跨越发展具有重要的应用价值与工程意义。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提出一种超大跨径斜拉式吊桥主梁的施工方法,以实现斜拉式吊桥主梁的施工,并保证施工过程中施工控制与安全要求。所施工的超大跨径斜拉式吊桥结构,包括一个水平设置的主桥主梁,在所述的主桥主梁上竖直的设有中主塔和边主塔,所述的主塔通过斜拉索进行锚固;在所述的主桥主梁在靠近主塔的部位设设有主桥竖向支座和纵向弹性阻尼限位器,主梁纵向依靠斜拉索索力的几何刚度和纵向弹性阻尼限位器保持稳定。
为达到以上目的,本发明采取的技术方法包括以下步骤:
一种斜拉式吊桥主梁施工方法,如下:
步骤1在吊桥的两侧的地面上施工地锚;
步骤2在安装吊桥主塔的地面上施工桥塔基础,在所述的基础上设置承台和塔身;
步骤3悬挂各主塔顶最上部的1号斜拉索,包括中跨斜拉索中的1号斜拉索和锚跨斜拉索的1号斜拉索;
步骤4提升主梁跨中梁段至安装位置,连接中跨斜拉索中的1号斜拉索至跨中梁段、连接锚跨斜拉索的1号斜拉索至地锚,张拉中跨1号斜拉索悬吊跨中梁段,并同步张拉锚跨斜拉索的1号斜拉索保持桥塔受力平衡;
步骤4在已悬吊的跨中梁段的两端拼装悬臂吊机,悬挂各塔顶的2号斜拉索,通过悬臂吊机起吊安装梁段至安装位置,连接该安装梁段至已完成安装的梁段;
步骤5连接中跨斜拉索中的2号斜拉索至安装梁段,张拉中跨2号斜拉索和锚跨2号斜拉索,保证已安装梁段的受力和桥塔的平衡;
步骤6前移悬臂吊机,重复前述的吊装和张拉过程,从跨中两侧向桥塔安装,与塔端梁段合龙完成主跨钢梁安装。
进一步地,所述的斜拉式吊桥分为单跨结构体系和多跨结构体系,上述施工步骤主要针对单跨结构体系;对于多跨结构体系,各主跨的施工步骤中斜拉索与地锚的连接工序仅为一侧连接或不连接,其他施工步骤与单跨结构体系相同。
进一步地,所述的多跨结构体系,各主跨间宜进行同步安装;如无法实现同步安装,须根据吊桥的中主塔承受不平衡力的能力严格控制节段差。
进一步地,所述的主梁在施工过程中承受斜拉索的水平拉力,一般采用抗拉强度较高的钢箱梁或钢桁梁。
进一步地,所述的跨中梁段的施工是主梁施工的关键。施工时,待跨中梁段拖运至待安装位置水面后,采用专业提升设备提升。
进一步地,跨中梁段提升施工前,监测施工当天江面、海面的实际情况,尽量避免较大风浪等恶劣天气。
进一步地,所述的跨中梁段安装和张拉完毕后,进行前几梁段的悬臂吊装和安装施工时,由于此时已安装梁段少,主梁质量相对较轻、稳定性差,故前几梁段的悬臂吊装应同步对称施工;待主梁的质量和稳定性提高后,方可在保证安全的前提下不需严格同步对称进行吊装工作。
进一步地,所述的斜拉式吊桥在施工时,须加强对主梁线形、斜拉索和主塔的内力和变形、地锚及其周围的受力和变形情况进行监测和反馈;当出现较大误差时,应及时进行修正计算和工程补救。
进一步地,所述的边主塔的斜拉索以分组集束的方式锚固于分散式地锚上,对各斜拉索的分组方式和索力大小进行合理设计,保证主梁的线形,同时控制边主塔的内力和变形。
进一步地,所述的各梁段的斜拉索张拉施工时,须保证当前施工梁段的各斜拉索同步张拉,保证梁段的平稳和姿态准确,防止不同步张拉带来的斜拉索受力不均,引起梁段不平衡或扭转,甚至导致个别斜拉索受力集中过度而产生斜拉索断裂、梁段倾覆等重大问题。
进一步地,在靠近主塔部位设主桥竖向支座和纵向弹性阻尼限位器后,所述的塔端梁段在合龙之前采用船舶吊机或其它方式安装支承于塔旁托架上。
进一步地,所述的分散式地锚和各主塔的基础、承台、塔身宜同时施工,缩短工期。
与现有技术方法相比,本发明具有以下突出优点:
(1)可以成功实现斜拉式吊桥这种结构和性能设计更合理、理论跨越能力极大的先进桥型的主梁施工,填补现有施工技术的空白,具有良好的应用价值;
(2)本发明的主梁施工方法针对斜拉式吊桥,施工过程中的主梁承受斜拉索的水平拉力,可用于跨越宽深水域的河口、海峡的超级桥梁的施工,具有良好的技术经济效益;
(3)施工过程简单明了,较多采用对称施工和同步施工方法,可较大程度缩短工期,节省施工成本;
(4)对施工过程中的同步对称、施工人员的技术水平等要求高,有利于提高我国的先进施工技术和设备、培养高水平施工人员。
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,下面将对实施例或现有技术描述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为提升主梁跨中梁段至安装位置示意图;
图2为利用已悬吊的跨中梁段两端的拼装悬臂吊机起吊2号梁段示意图;
图3为利用悬臂吊机重复前述的吊装和张拉过程示意图;
图4为与塔端梁段合龙的合拢梁段吊装示意图;
图5为主跨钢梁安装后主梁整体示意图;
图6为多塔多跨的超大跨径斜拉式吊桥结构的施工完毕后示意图;
图7为边主塔支座部位局部示意图;
图8为中主塔支座部位局部示意图;
其中:1-基础,2-承台,3-主塔,4-边主塔,5-中主塔,6-斜拉索,7-主跨斜拉索,8-锚跨斜拉索,9-主桥主梁,10-地锚,11-引桥主梁,12-引桥支座,13-主桥竖向支座,14-纵向弹性阻尼限位器,15-跨中梁段,16-安装梁段,17-已安装钢梁,18-塔端梁段,19-运输船舶或船舶吊机,20-悬臂吊机,21-主跨斜拉索1号索,22-锚跨斜拉索1号索,23-主跨斜拉索2号索;
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术中所介绍的,一种超大跨径的斜拉式吊桥,较之传统吊桥,具备更大的跨越能力、对材料利用能力更高、使结构的受力更合理、经济性更好等优势,并且克服了传统吊桥的刚度小、变形较大、抗风稳定性较差、悬索主缆下挠大、工程造价较高、极限跨径有待进一步提高等不足。
针对超大跨径的斜拉式吊桥主梁的施工,由于其结构形式和受力特点的要求,常规吊桥和斜拉桥的主梁的施工方法与施工方案,无法实现斜拉式吊桥主梁的施工建造。因此,提出一种斜拉式吊桥主梁的施工方法,实现斜拉式吊桥主梁的施工,并保证斜拉式吊桥的准确施工与安全要求,对实现桥梁的一次跨越发展具有重要的应用价值与工程意义。
以下结合附图,对本发明的施工方法作进一步说明。
为实现斜拉式吊桥主梁的施工,并保证施工过程中施工控制与安全要求,本发明提出一种超大跨径斜拉式吊桥主梁的施工方法。
根据图1~图5,斜拉式吊桥单跨结构体系的施工步骤为:施工地锚10,施工桥塔基础1、承台2、塔身3,悬挂各塔顶最上部的1号斜拉索21,提升主梁跨中梁段15至安装位置,连接中跨斜拉索中的1号斜拉索21至跨中梁段15、连接锚跨斜拉索的1号斜拉索22至地锚10,张拉中跨1号斜拉索21悬吊跨中梁段15,并同步张拉锚跨斜拉索7的1号斜拉索21保持桥塔3受力平衡,在已悬吊的跨中梁段15的两端拼装悬臂吊机,悬挂各塔顶的2号斜拉索23,通过悬臂吊机起吊安装梁段16至安装位置,连接该安装梁段16至已完成安装的梁段17,连接中跨斜拉索7中的2号斜拉索23至安装梁段16,张拉中跨2号斜拉索23和锚跨2号斜拉索8,保证已安装梁段17的受力和桥塔3的平衡,前移悬臂吊机,重复前述的吊装和张拉过程,从跨中两侧向桥塔安装,与塔端梁段18合龙完成主跨主梁的安装。
根据图1~图3,跨中梁段15的施工是主梁9施工的关键。跨中梁段15提升施工前,应监测施工当天江面、海面的实际情况,尽量避免较大风浪等恶劣天气。施工时,待跨中梁段15拖运至待安装位置水面后,采用专业提梁设备提升。跨中梁段15安装及张拉中跨1号斜拉索21和锚跨1号斜拉索22完毕后,进行前几梁段的悬臂吊装和安装施工时,由于此时已安装梁段少,主梁质量相对较轻、稳定性差,故前几梁段的悬臂吊装应同步对称施工;待主梁的质量和稳定性提高后,方可在保证安全的前提下不需严格同步对称进行吊装工作。各梁段的斜拉索张拉施工时,须保证安装梁段16的各斜拉索7同步张拉,保证安装梁段16的平稳和姿态准确,防止不同步张拉带来的斜拉索7受力不均,引起安装梁段16不平衡或扭转,甚至导致个别斜拉索受力集中过度而产生斜拉索断裂、梁段倾覆等重大问题。
施工过程中,须加强对主梁9线形、斜拉索6和主塔3的内力和变形、地锚10及其周围的受力和变形情况进行监测和反馈;当出现较大误差时,应及时进行修正计算和工程补救。边主塔4的斜拉索8以分组集束的方式锚固于分散式地锚10上,对各斜拉索8的分组方式和索力大小进行合理设计,保证主梁9的线形,同时控制边主塔4的内力和变形。
根据图4、图7和图8,在靠近主塔3部位设主桥竖向支座13和纵向弹性阻尼限位器14后,将塔端梁段18在合龙之前采用船舶吊机19或其它方式安装临时支承于塔旁托架上。
根据图6,对于多跨结构体系,其与单跨结构体系主梁施工方法的不同之处在于,各主跨9的施工步骤中斜拉索7与地锚10的连接工序仅为一侧连接或不连接,其他施工步骤与单跨结构体系相同。多跨结构体系的各主跨9间宜进行同步安装;如无法实现同步安装,须根据吊桥的中主塔5承受不平衡力的能力严格控制节段差。
此外,分散式地锚10和各主塔的基础1、承台2、塔身3宜同时施工,缩短工期。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种斜拉式吊桥主梁施工方法,其特征在于,如下:
步骤1在吊桥的两侧的地面上施工地锚;
步骤2在安装吊桥主塔的地面上施工桥塔基础,在所述的基础上设置承台和塔身;
步骤3悬挂各主塔顶最上部的1号斜拉索,包括中跨斜拉索中的1号斜拉索和锚跨斜拉索的1号斜拉索;
步骤4提升主梁跨中梁段至安装位置,连接中跨斜拉索中的1号斜拉索至跨中梁段、连接锚跨斜拉索的1号斜拉索至地锚,张拉中跨1号斜拉索悬吊跨中梁段,并同步张拉锚跨斜拉索的1号斜拉索保持桥塔受力平衡;
步骤5在已悬吊的跨中梁段的两端拼装悬臂吊机,悬挂各塔顶的2号斜拉索,通过悬臂吊机起吊安装梁段至安装位置,连接该安装梁段至已完成安装的梁段;
步骤6连接中跨斜拉索中的2号斜拉索至安装梁段,张拉中跨2号斜拉索和锚跨2号斜拉索,保证已安装梁段的受力和桥塔的平衡;
步骤7前移悬臂吊机,重复前述的吊装和张拉过程,从跨中两侧向桥塔安装,与塔端梁段合龙完成主跨钢梁安装;
边主塔的斜拉索以分组集束的方式锚固于分散式地锚上;
在靠近主塔部位设主桥竖向支座和纵向弹性阻尼限位器后,所述的塔端梁段在合龙之前采用船舶吊机或其它方式安装支承于塔旁托架上;
对于多跨结构体系,各主跨的施工步骤中斜拉索与地锚的连接工序仅为一侧连接或不连接,其他施工步骤与上述施工步骤相同;
所述的跨中梁段安装和张拉完毕后,进行前几梁段的悬臂吊装和安装施工时,前几梁段的悬臂吊装应同步对称施工;所述的各梁段的斜拉索张拉施工时,须保证当前施工梁段的各斜拉索同步张拉,保证梁段的平稳和姿态准确。
2.如权利要求1所述的斜拉式吊桥主梁施工方法,其特征在于,所述的多跨结构体系,各主跨间宜进行同步安装。
3.如权利要求1所述的斜拉式吊桥主梁施工方法,其特征在于,所述的多跨结构体系若无法实现同步安装,须根据吊桥的中主塔承受不平衡力的能力严格控制节段差。
4.如权利要求1所述的斜拉式吊桥主梁施工方法,其特征在于,所述的主梁一般采用抗拉强度较高的钢箱梁或钢桁梁。
5.如权利要求1所述的斜拉式吊桥主梁施工方法,其特征在于,待主梁的质量和稳定性提高后,可在保证安全的前提下不需严格同步对称进行吊装工作。
6.如权利要求1所述的斜拉式吊桥主梁施工方法,其特征在于,在施工时,对主梁线形、斜拉索和主塔的内力和变形、地锚及其周围的受力和变形情况进行监测和反馈;当出现误差时,进行修正计算和工程补救。
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