CN107245951B - 斜拉桥中跨双边同时合龙施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种斜拉桥中跨双边同时合龙施工方法，包括合龙段配切、配重施工、钢梁跨中合龙和体系转换。本发明是为了在规定时间内完成中跨钢梁合龙，避免因温度不同对双边钢梁产生收缩变化而影响钢梁合龙精度；斜拉桥中跨钢梁采用双边同时合龙施工，操作方便，节省工时，与传统的方法相比，能充分利用现场机械，避免了单边钢梁吊装而产生的附加内力，提高了安装精度，降低了安全风险。

Description

斜拉桥中跨双边同时合龙施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种用于斜拉桥中跨双边同时合龙施工的方法。

背景技术

近年来国内对城市设施的外观美感要求越来越高，城市桥梁设计出现多元化。桥梁建筑不仅要满足其基本的功能要求，往往还要综合考虑地理、环境、人文、美学等因素。

钢结构已广泛应用铁路、江河湖泊的大跨度、大空间的城市桥梁。而钢-混凝土组合梁是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构形式。目前对于对其施工工艺方面还不够成熟，特别是针对该类型合龙施工工序，其合龙段两边是分别施工的，会因两边施工温度不同对双边钢梁产生收缩变化不同，单边钢梁吊装会产生附加内力，影响施工质量。

发明内容

为了在规定时间内完成中跨钢梁合龙，避免因温度不同对双边钢梁产生收缩变化而影响钢梁合龙精度，本发明提供一种斜拉桥中跨双边同时合龙施工方法，斜拉桥中跨钢梁采用双边同时合龙施工，操作方便，节省工时，与传统的方法相比，能充分利用现场机械，避免了单边钢梁吊装而产生的附加内力，提高了安装精度，降低了安全风险。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种斜拉桥中跨双边同时合龙施工方法，包括如下方法：

1)合龙段配切：

根据合龙温度确定钢梁合龙段实际长度，安排合龙杆件配切制造，利用采集的合龙口长度换算至设计合龙温度时长度，并根据测量结果确定合龙段钢箱梁长度并二次下料。

2)配重施工：通过建立模型，计算出双边同时合龙时所需配重，及配重的位置、方向；

3)中跨钢梁合龙：利用架梁吊机和桥面铺装先进行中跨合龙段双边同时安装定位施工，再对合龙口进行调整；

中跨合龙段安装定位施工的具体方法为：

由桥面吊机起吊钢梁合龙段前移、旋转、后移；

测量观测合龙段两侧既有梁端的相对标高，提供索力进行调索，直至两端已施工梁段相对标高一致后，缓慢下放合龙段并对位；

待合龙段与相邻两个梁体标高齐平后，观察已施工梁段与合龙段缝口关系，将精轧螺纹钢穿入匹配件内，进行该缝口的粗定位。

测量合龙段的轴线偏差情况，在利用桥面吊机旋转吊具进行旋转微调的同时，利用千斤顶调整拼接缝宽度及合龙段轴线位置，进行合龙段精定位，并将两个端口用马板及临时连接件固定；

焊接合龙段缝口的马板，同时在合龙段纵隔板位置上焊接限位马板，并进行合龙段缝口的修补和打磨工作；

在合龙段缝口因升温而缩小至焊缝施工要求时，完成该缝口的马板焊接，并将精轧螺纹钢带紧受力；

合龙口调整的具体方法为：

调整横向的位置偏差：用两台导链将上、下游钢梁对拉，使之横向偏差减小，辅助以放松合龙口需要调整侧的斜拉索进行调整；

调整竖向的位置偏差：通过在合龙口钢梁悬臂端上压重、调整吊机位置以及斜拉索索力调整的措施，使合龙点竖向的相对偏差值减小；

调整纵向的位置偏差：选择X向的偏差值较小的气温条件下，合龙口处的顶拉设备作为辅助，使X向相对偏差值减小并趋于零；

4)体系转换，进行主跨合龙：

将主塔上临时固结及边跨支架拆除，使固定端改为自由端，完成体系转换；

拆除架梁吊机、桥面铺装，张拉合龙束；

调整索力及线形，完成一期线形及索力竣工数据。

由以上技术方案可知，与现有技术相比本发明具有以下优点：

1、在施工方面，斜拉桥中跨双边同时合龙施工，操作方便，节省工时，能充分利用现场机械；

2、在温度方面，斜拉桥中跨双边同时合龙施工避免了因温度不同对双边钢梁产生收缩变化不同；

3、在受力方面，斜拉桥中跨双边同时合龙施工避免了单边钢梁吊装而产生的附加内力。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

以一种37节段钢梁组成的斜拉桥中跨钢梁合龙施工为例，该斜拉桥中跨全长为430m，合龙段钢梁长度为2.58m。本发明通过双边钢梁同时合龙施工，并利用配重法消除钢梁双边同时吊装产生的扭力，实现了斜拉桥中跨钢梁合龙的施工，提高了合龙精度，减少了中跨钢梁合龙施工时间，降低了风险。具体措施如下：

(1)合龙原则

合龙段钢梁架设顺序为纵梁—横梁—小纵梁—托架，要尽快形成闭合稳定的结构体系。还应注意吊机的起吊能力，杆件的供应，先装杆件不得妨碍后装杆件。

(2)杆件进场复检及缺陷处理

钢梁进场后，应对出厂提供的技术资料和实物进行检查核对并登记造册，经监理签认后，按规定处理。进场杆件发现有不允许的缺陷时，应由制造单位整修后，方可安装。

(3)杆件的存放

钢梁存放场地及预拼场必须平整，道路畅通，具有良好的排水系统。存放场和预拼场设存放临时支垫及固定台座要牢固，防止不均匀下沉导致杆件扭曲和失稳。按规定设置紧固件库房、油漆及工具库、试验室等。

装卸吊装作业时，防止碰撞钢梁杆件。严禁锤击杆件损伤钢梁焊缝，不得损坏和污染杆件栓群摩擦面。为防止整体节点杆件在装卸、倒运翻身过程中操作不当引起杆件的变形，必须设计专用吊具，制订详细操作细则，并严格执行。

杆件除分类存放外，并按安装顺序排列，杆件应置于垫木或轨枕上。杆件底与地面应留有10～25cm以上的净空，不得因雨天等玷污杆件，或使杆件泡水。叠放杆件的附近应有排水沟，防止地基沉降不均引起杆件侧向歪斜倾倒。防止雨水积存于杆件表面。杆件间应留有适当空隙以便起吊操作及查对杆件号。

(4)合龙时间确定及准备工作

合龙前后测试工作较多，需要收集大量资料并对其进行分析，才能掌握合龙处的标高、轴线和距离的变化规律，如日照、温度的影响，安装荷载与索力变化的影响等。每安装完一个节间都要及时进行测试，并对测试资料进行分析研究。

具体准备工作如下：

①对已完成的钢梁节段调索，使钢梁标高及线形达到预期要求；

②根据监控指令，合龙段两侧梁端左(右)面进行压重施工，并调整M15-17#索，保证两侧及单侧左(右)梁面标高及受力情况相同。

③根据监控指令，选择温差较小、相对稳定的时段，精确多次测量钢箱梁两悬拼端之间的合龙口长度，对钢梁进行24小时监控测量(高程、里程、轴线测量)，与监控理论数据进行比较，确定合龙温度及合龙段长度。并对主塔标高、位移进行数据采集，用于复核合龙口长度确认。

④通过斜拉索将两端调整到高差ΔZ小于5mm；在拼装过程中严格控制钢梁轴线，将轴线控制在15mm范围内；在拼装过程中严格控制钢梁里程，将里程控制在10mm范围内。

⑤合龙口较小偏差调整方法

根据现场的工况,项目研究确定通过温度进行调整和配重及索力调整两种方法,最终根据现场的时间配置和操作的难易程度确定采用配重来调整的方法。

(5)合龙段配切

钢梁架设至合龙段两侧时，24小时内以2～4度温差测量钢梁各参数并与监控理论计算相对照，根据合龙温度最后确定钢梁合龙段实际长度，安排合龙杆件配切制造。分析数据采集情况，利用采集的合龙口长度换算至设计合龙温度时长度，并根据测量结果确定合龙段钢箱梁长度并二次下料。不考虑主塔及斜拉索影响，钢梁合龙口长度受温差影响变化规律为△L＝L×α×ΔT(式中L表示除合龙段外钢梁总长度，取值408m；α表示钢材的线膨胀系数，取值12×10^-4(cm/m.℃)；ΔT表示实际合龙温度与设计合龙温度17℃之差)。为了取得相对准确的合龙口长度，在合龙口进行观测标高控制完毕之后，测量人员对合龙段的长度进行观测。观测时间为三天，早晨6点开始观测，每隔四小时观测一次。合龙段钢箱梁先按设计合龙口长度两端各增长10cm制作，再根据实测数据，选取最高气温时的合龙口长度(即合龙口最小值)，扣除焊缝预留宽度后对已加工的合龙段配切，配切工作在梁场进行，配切完成后再运至现场吊装。

(6)配重施工

通过迈达斯软件建立模型，理论分析钢梁合龙时的力学行为，计算出双边同时合龙时所需配重，及配重的位置、方向。根据前期数据采集及理论分析结果为，在单侧非起吊侧配重3吨。项目部根据配重要求，制作0.6*0.7*1m矩形混凝土作为配重块使用。配重施工工序待梁段预制板安装完成后，即可进行现场布置。

(7)钢梁试吊装

为了更好的确保合龙段顺利合龙，检验合龙相关方法、机械、环境、材料是否满足要求，根据确定的合龙时间段进行合龙段钢筋试吊装，并做好现场记录，检查合龙相关事宜是否正确无误。试吊装工序在计划合龙前一天进行，试吊装完成后，钢梁即放置在未放置配重一侧。

(8)中跨钢梁合龙

钢梁合龙应在一个温度比较稳定的环境下进行(晚上9点以后到次日早晨6点之前进行)，合龙之前密切关注天气变化、视天气和准备工作的完成情况调整合龙日期。跨中合龙必须统一指挥、严密分工。

1、中跨合龙段安装定位施工

①选择在晚上23:30后温度稳定的时间段,由桥面吊机起吊钢梁合龙段前移、旋转、后移、对位。

②合龙段安装时，除了两侧配重的3块预制块外，再在现场配备一定数量的预制块。由于现场施工影响因素较多，合龙段安装时，可能发生两侧悬臂端受力不均，造成合龙口两端标高不一致。为保证合龙段精确对位过程中既有钢箱梁悬臂端标高保持一致，测量观测合龙段两侧既有梁端的相对标高，并汇报给监控单位，由监控单位提供索力进行调索，直至两端已施工梁段相对标高一致后，缓慢下放合龙段并对位。

③待合龙段与相邻两个梁体标高齐平后，观察已施工梁段与合龙段缝口关系，将精轧螺纹钢穿入匹配件内，进行该缝口的粗定位。

④测量合龙段的轴线偏差情况，在利用桥面吊机旋转吊具进行旋转微调的同时，利用千斤顶调整拼接缝宽度及合龙段轴线位置，直至拼缝宽度满足施工要求，轴线偏差满足设计要求。具体操作如下：在既有钢梁顶板及底板均设置三个连接匹配件(边点和中点处)，梁体对接缝口在2cm内且腹板位置标高持平后，利用倒链及千斤顶将悬拼梁体逐渐合龙，然后连接匹配件上布置的φ32精轧螺纹钢。在精确定位前，先不将螺帽全部上紧，测量复核临边的三个节段梁体标高，并以此确定待拼梁体的测量控制标高。标高控制点设置在端口顶面两侧腹板处，轴线控制点布置在中心位置。梁体精确定位好后，将φ32精轧螺纹钢全部拧紧。因待拼钢梁本身因为吊点受力及已拼钢梁因支顶受力，该区域对接口可能存在因受力变形而产生的错缝，需通过设置马板，并用千斤顶进行局部调整，松钩后，线形自行恢复。合龙段精定位后，应立即将两个端口用马板及临时连接件固定。

⑤焊接合龙段缝口的马板，同时在合龙段纵隔板位置上焊接限位马板，防止因温度提升而导致合龙段标高下沉。并进行合龙段缝口的修补和打磨工作，为环焊缝焊接施工准备。

⑥待第二日(或其他日)温度升高并观测，发现合龙段缝口因升温而缩小至焊缝施工要求时，在两个小时内完成该缝口的马板焊接，并将精轧螺纹钢带紧受力。

合龙段长度短，桥面吊机主臂长。标准节段钢箱梁施工至最后一个节段，合龙口两端钢箱梁不能同时安装，必须等一侧钢箱梁施工完毕，桥面吊机撤出工作区后才能进行另一侧钢箱梁施工。

2、合龙口调整的具体方法

①调整Y向(横向)的位置偏差

用2台10t导链将上、下游钢梁对拉，使之横向偏差减小，辅助以放松合龙口需要调整侧的斜拉索进行调整。通过以上措施，合龙口横向相对偏差值减小至5mm以内。

②调整Z向(竖向)的位置偏差

通过在合龙口钢梁悬臂端上压重、调整吊机位置以及斜拉索索力调整等措施，使合龙点Z向的相对偏差值减小至5mm以内。(索力调整需要同时考虑调Z向、Y向)

③调整X向(纵向)的位置偏差

由于气温的变化,钢梁的长度亦发生变化。选择X向的偏差值较小的气温条件下，合龙口处的顶拉设备作为辅助，使X向相对偏差值减小并趋于零。

(9)体系转换

①待两侧钢梁和龙点的轴线、高程偏差调整到安装精度要求以内后，开始桥主跨合龙；

②安装合龙杆件，在选定的时间范围内，等待合龙温度，等到达合龙温度后立即安装匹配件冲钉及连接螺栓，完成跨中合龙，可随即钢梁连接缝焊接；

③根据规范要求及设计监控指令，在规定合龙时间范围内，将主塔上临时固结及边跨支架拆除，使固定端改为自由端，完成体系转换，避免因钢梁受温度影响而发生位移变化，出现不可预估的破坏；

④拆除架梁吊机、桥面铺装，张拉合龙束；

⑤按监控要求调整索力及线形，完成一期线形及索力竣工数据。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种斜拉桥中跨双边同时合龙施工方法，其特征在于，包括如下方法：

1)合龙段配切：

根据合龙温度确定钢梁合龙段实际长度，安排合龙杆件配切制造，利用采集的合龙口长度换算至设计合龙温度时长度，并根据测量结果确定合龙段钢箱梁长度并二次下料；

2)配重施工：计算出双边同时合龙时所需配重，及配重的位置、方向；

3)中跨钢梁合龙：利用架梁吊机和桥面铺装先进行中跨合龙段双边同时安装定位施工，再对合龙口进行调整；

4)体系转换，进行主跨合龙：

将主塔上临时固结及边跨支架拆除，使固定端改为自由端，完成体系转换；

拆除架梁吊机、桥面铺装，张拉合龙束；

调整索力及线形，完成一期线形及索力竣工数据；

步骤3)中，中跨合龙段安装定位施工的具体方法为：

由桥面吊机起吊钢梁合龙段前移、旋转、后移；

测量观测合龙段两侧既有梁端的相对标高，提供索力进行调索，直至两端已施工梁段相对标高一致后，缓慢下放合龙段并对位；

待合龙段与相邻两个梁体标高齐平后，观察已施工梁段与合龙段缝口关系，将精轧螺纹钢穿入匹配件内，进行该缝口的粗定位；

测量合龙段的轴线偏差情况，在利用桥面吊机旋转吊具进行旋转微调的同时，利用千斤顶调整拼接缝宽度及合龙段轴线位置，进行合龙段精定位，并将两个端口用马板及临时连接件固定；

焊接合龙段缝口的马板，同时在合龙段纵隔板位置上焊接限位马板，并进行合龙段缝口的修补和打磨工作；

在合龙段缝口因升温而缩小至焊缝施工要求时，完成该缝口的马板焊接，并将精轧螺纹钢带紧受力；

步骤3)中，合龙口调整的具体方法为：

调整横向的位置偏差：用两台导链将上、下游钢梁对拉，使之横向偏差减小，辅助以放松合龙口需要调整侧的斜拉索进行调整；

调整竖向的位置偏差：通过在合龙口钢梁悬臂端上压重、调整吊机位置以及斜拉索索力调整的措施，使合龙点竖向的相对偏差值减小；

调整纵向的位置偏差：选择X向的偏差值较小的气温条件下，合龙口处的顶拉设备作为辅助，使X向相对偏差值减小并趋于零。

2.根据权利要求1所述的斜拉桥中跨双边同时合龙施工方法，其特征在于，在配重施工与钢梁跨中合龙之间进行钢梁试吊装，试吊装完成后，钢梁放置在未放置配重一侧。

3.根据权利要求1所述的斜拉桥中跨双边同时合龙施工方法，其特征在于，步骤1)中，利用采集的合龙口长度换算至设计合龙温度时长度的具体方法为：

钢梁合龙口长度受温差影响变化规律为△L＝L×α×ΔT，式中L表示除合龙段外钢梁总长度，α表示钢材的线膨胀系数，ΔT表示实际合龙温度与设计合龙温度之差，利用△L换算出设计合龙温度时长度。

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