CN108004931B - 采用混合拉索施工钢混组合梁的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用混合拉索施工钢混组合梁的方法:首先预制钢梁单元,并在钢梁上翼缘设置偶数个临时吊片,同时在架桥机上对应设置拉索装置,施工将第一孔钢梁架设就位,将架桥机上拉索底部的吊扣与钢梁上翼缘的吊片相连接,跨中区域为竖直状态,最端部的为斜拉状态;然后将拉索索力张拉至设定值后锁定;安装预制混凝土桥面板;浇注桥面板湿接缝混凝土;待桥面板湿接缝混凝土达到设计强度后,解除拉索与吊片的连接;然后架设第二孔钢梁架,完成二孔钢梁施工;依次类推,完成整联桥梁的施工。本发明能提高传统无支架施工钢混组合梁的材料利用效率,同时能提高组合梁负弯矩区混凝土抗裂性能,具有施工便捷等一系列优点,在大中跨径组合梁架设上具有广阔的应用前景。

Description

采用混合拉索施工钢混组合梁的方法
技术领域
本发明涉及钢混组合梁的施工方法,尤其是涉及一种采用混合拉索施工钢混组合 梁的方法。
背景技术
钢混组合梁具有结构轻巧、跨越能力大、施工速度快等一系列优点,能最大程度满足城市高架桥、跨江跨海长桥的建设要求,在现代桥梁结构中获得越来越广泛的应用。
由于钢混组合梁的施工工序和施工方式不同,其受力状态也各异。根据组合梁施工受力状态,可分为两类结构:1)活载组合梁,即采用无支架施工,施工过程中钢梁和混凝土的自重全部钢梁承担,待混凝土达到设计强度后,混凝土才作为组合梁的一部分参与受力;2)恒载组合梁,即采用支架施工,待钢梁与混凝土完全结合后再拆除支架,荷载由组合结构承担。
从材料利用率上来看,采用有支架的施工方法最为理想,即在顺桥向将钢梁分成数段制作,然后将钢梁运到现场,搭设在分段处的临时支架上;相邻节段钢梁连接好后,在其上浇筑混凝土,待混凝土达到设计强度后,拆除临时支架,完成体系转换;最后施工桥面铺装和护栏等;组合梁承受自重、二期恒载及活载,施工结束。但是如果受施工条件限制,桥位处无法或不适合搭设支架时,常采用无支架施工方法进行施工,传统的无支架施工的钢混组合梁在施工过程中,钢梁需承受自重、施工荷载及混凝土自重等,为满足施工要求,钢梁的刚度要求比恒载组合梁大,这对于在成桥后承受相同荷载的钢混组合梁来说,在一定程度上造成了材料的浪费。
另一方面,对钢—混凝土组合简支梁而言,上缘混凝土桥面板受压,下缘钢梁受拉,充分发挥了钢材抗拉强度高和混凝土抗压强度高的优点,弥补了单一材料的不足,但同时组合连续梁桥的墩顶负弯矩区混凝土顶板又不可避免地处于受拉状态,极易引起混凝土开裂,从而影响组合连续梁的工作性能和使用寿命。
如果能对传统钢混组合梁的无支架施工工艺进行合理改进,则对提高材料的利用效率以及实现钢混组合梁高效、便捷、绿色施工具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用混合拉索施工钢混组合梁的方法,本发明方法施工便捷,可克服传统无支架施工钢混组合梁材料利用率偏低的缺点,同时能提高组合梁负弯矩区混凝土抗裂性能。
为实现上述目的,本发明可采取下述技术方案:
本发明所述的采用混合拉索施工钢混组合梁的方法,包括下述步骤:
第一步,按设计要求,预制每孔钢梁单元,并在钢梁单元上翼缘间隔设置多个临时吊 片;
第二步,按照每孔钢梁单元的跨度,在架桥机上对应间隔设计多组拉索装置,每个拉索 装置的拉索底部设置有与所述临时吊片相对应的吊扣;
第三步,将桥梁基础、桥墩施工完毕;架桥机行走至主桥第一孔,第一孔钢梁单元通过 在已施工梁体上运输至架桥机位置,采用临时提升设备将第一孔钢梁架设就位,此时钢梁 单元上翼缘设置的吊片与所述架桥机上的拉索位置一一对应;
第四步,将架桥机上每个拉索底部的吊扣与钢梁单元上翼缘上的吊片分别连接,其中 跨中区域的拉索呈竖直状态,靠近每孔钢梁单元端部的尾索呈斜拉状态;然后将拉索的索 力张拉至设定值后锁定;安装预制混凝土桥面板;浇注桥面板湿接缝混凝土;
第五步,待桥面板湿接缝混凝土达到设计强度后,解除拉索与吊片的连接;
第六步,架桥机行走至主桥第二孔,预制的第二孔钢梁单元通过在已施工梁体上运输 至架机桥位置;
第七步,第二孔钢梁架设就位后,将第一、第二孔钢梁焊接或栓接,完成二孔钢梁施工;
第八步,将架桥机上的各拉索与第二孔钢梁单元的吊片进行连接,连接方法同第四步, 同时将靠近第二孔的第一孔钢梁单元上最端部的拉索重新与吊片连接,然后同样将各拉索 索力张拉至设定值后锁定;安装跨中区预制混凝土桥面板;浇注跨中区桥面板湿接缝混凝 土与墩顶底板混凝土;
第九步,待现浇混凝土达到设计强度后,安装墩顶负弯矩区预制混凝土桥面板,浇注墩 顶负弯矩区桥面板湿接缝混凝土,解除拉索与吊片的连接;
第十步,重复步骤六~九,完成整联桥梁的施工。
采用架桥机对钢梁进行整孔架设时,每孔钢梁单元适宜的跨度范围为30~120m。
本发明采用的拉索装置包括设置在架桥机上的电动绞车,所述拉索的上端与所述电动绞车的钢丝拉绳相固连。
所述临时提升设备包括沿架桥机横向行走的至少两组提升吊机以及由所述提升吊机带动升降的扁担梁吊架。
本发明施工方法与现有施工方法相比,其优点体现在:
1)本发明改变了传统钢混组合梁的施工方式,提高了钢材料的利用率,降低结构自重 和工程造价;
2)本发明钢混组合梁的钢梁部分采用整孔架设,与传统分段制作的钢梁相比,施工效 率得以提高;
3)采用临时提升设备将施工中的钢梁多点悬吊,能自由调节各个拉索的受力,有利于 控制钢梁、混凝土桥面板的线型和受力状态;
4)竖直拉索设置在跨中区域,施加拉索力后,能降低钢梁下缘应力水平;斜拉索设置在 钢梁尾部位置,施加拉索力后,钢梁受拉,解除斜拉索与吊点之间的连接后钢梁回弹变形, 能对负弯矩区的混凝土桥面板产生压应力,提高了负弯矩区的抗裂性能;
5)利用架桥机配备的临时提升设备多点提升钢梁,架桥机系统受力均匀,提高了架桥 机的利用效率。
综上,本发明能提高传统无支架施工钢混组合梁的材料利用效率,无需增加特殊施工工序和施工机具设备,具有施工便捷等一系列优点,在大中跨径组合梁架设上具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明施工方法中钢梁单元的结构图。
图2、图3是本发明施工方法中架桥机的结构图。
图4是本发明施工方法中运梁过程的示意图。
图5~图9是具体施工步骤图。
图10是本发明施工方法中受力状态分解图。
具体实施方式
下面以七孔一联的钢混连续组合梁为例,对本发明的施工方法做更加详细的说明,其中每孔钢梁单元的跨度范围为30~120m较为适宜:
第一步,按设计要求,预制每孔钢梁单元1,并在钢梁单元的上翼缘101上分别间隔设置 五个临时吊片102,如图1所示;如果跨距较大,临时吊片可以增多;
第二步,按照每孔钢梁单元的跨度,在架桥机2横梁上间隔设计五组拉索装置3,每个拉 索装置3的拉索301底部设置有与临时吊片102相对应的吊扣302,其中拉索装置3的个数与 临时吊片102的个数相同;同时,在架桥机2的横梁上还配备有临时提升设备,该临时提升设 备为沿架桥机2横向行走的提升吊机4以及由提升吊机4带动升降的扁担梁吊架5,如图2、图 3所示:
第三步,将桥梁基础、桥墩施工完毕;架桥机2行走至主桥第一孔,采用由提升吊机4带 动的扁担梁吊架5和运梁车6将第一孔的钢梁单元1运至架桥机位置,即钢梁单元1通过在已施 工梁体上进行运输,如图4所示;然后将第一孔钢梁架设就位,此时钢梁上翼缘设置的临时吊片 102与架桥机2上的拉索301位置一一对应;
第四步,将架桥机2上每个拉索底部的吊扣302与钢梁翼缘上的临时吊片102分别连接,连接 后的拉索301跨中区域的呈竖直状态,靠近钢梁两端部的两个拉索呈斜拉状态,如图5所示, 其中部的三个拉索为竖直状态,两端的两个拉索(尾索)分别向两侧倾斜(其倾斜角度为45~ 60°);然后将各拉索的索力张拉至设定值后锁定;安装预制混凝土桥面板7;浇注桥面板湿 接缝混凝土;
第五步,待桥面板湿接缝混凝土达到设计强度后,解除各拉索与临时吊片的连接;
第六步,架桥机2行走至主桥第二孔,预制的第二孔钢梁单元1’通过在已施工梁体上运 输至架机桥位置;
第七步,第二孔钢梁单元1’架设就位后,将第一、第二孔钢梁焊接或栓接,完成二孔钢 梁施工,如图6所示;
第八步,将架桥机2上的拉索301与第二孔钢梁单元1’的临时吊片进行连接,连接方法同第 四步, 同时将靠近第二孔的第一孔钢梁单元上最端部的拉索重新与临时吊片连接,(连接后中 部的三个拉索为竖直状态,两端的两个拉索分别向两侧呈45~60°倾斜,形成斜拉索),然后 同样将拉索索力张拉至设定值后锁定;安装跨中区预制混凝土桥面板;浇注跨中区桥面板 湿接缝混凝土与墩顶底板混凝土,如图7;
第九步,待现浇混凝土达到设计强度后,安装墩顶负弯矩区预制混凝土桥面板,浇注墩 顶负弯矩区桥面板湿接缝混凝土,解除拉索与临时吊片的连接,如图8所示;
第十步,重复步骤六~九,完成整联桥梁的施工,如图9所示。
下面对本发明钢混组合梁的施工方法进行原理性说明。为简单起见,以1孔连续钢混组合梁为例:假定跨径为3L,施工阶段中结构主要承受自重荷载,且均按照均布荷载考虑,钢梁自重、混凝土桥面板荷载集度分别为Q1、Q2。采用本发明方法施工时,中间吊点设为2个,吊点间距分别为L1=L2=L3。
本发明施工方法采用混合索(跨中为竖直索,两端为斜拉索)对钢梁单元进行悬吊,能对钢梁施加竖向和轴向两个方向的力,可分解为两个状态的叠加,如图10所示:
1)第一状态:其中,竖向的拉索力能改善钢梁的受力,尤其在施工过程中,能大大减小 其应力水平。假定上述参数3L=40m,L1=L3=12m,L2=16m,Q1=11.76kN/m,Q2=10.5kN/m。主要 计算结果表明采用本发明施工方法能使钢梁最大拉应力降低93.4%左右;最终成桥状态下, 钢梁的最大应力水平较传统无支架施工的低15%左右,混凝土最小压应力大44%左右,结构 的受力更有利。
2)第二状态:轴向的拉索力等同于对钢梁施加预压力,能改善跨中区域钢梁下翼缘受拉状态,降低其应力水平。在解除斜拉索与吊点之间的连接后,组合梁回弹变形量∆=Fcosa/EA,跨中区域的钢梁对混凝土桥面板产生拉应力,使组合梁跨中区域受压混凝土桥面板降低应力。
综上,采用本发明方法能提高传统无支架施工钢混组合梁的材料利用效率,同时能提高组合梁负弯矩区混凝土抗裂性能,具有施工便捷等一系列优点,在大中跨径组合梁架设上具有广阔的应用前景。

Claims (4)

1.一种采用混合拉索施工钢混组合梁的方法,其特征在于:包括下述步骤:
第一步,按设计要求,预制每孔钢梁单元,并在钢梁单元上翼缘间隔设置多个临时吊片;
第二步,按照每孔钢梁单元的跨度,在架桥机上对应间隔设计多组拉索装置,每个拉索装置的拉索底部设置有与所述临时吊片相对应的吊扣;
第三步,将桥梁基础、桥墩施工完毕;架桥机行走至主桥第一孔,第一孔钢梁单元通过在已施工梁体上运输至架桥机位置,采用临时提升设备将第一孔钢梁架设就位,此时钢梁单元上翼缘设置的吊片与所述架桥机上的拉索位置一一对应;
第四步,将架桥机上每个拉索底部的吊扣与钢梁单元上翼缘上的吊片分别连接,其中跨中区域的拉索呈竖直状态,靠近每孔钢梁单元端部的尾索呈斜拉状态;然后将各拉索的索力张拉至设定值后锁定;安装预制混凝土桥面板;浇注桥面板湿接缝混凝土;
第五步,待桥面板湿接缝混凝土达到设计强度后,解除拉索与吊片的连接;
第六步,架桥机行走至主桥第二孔,预制的第二孔钢梁单元通过在已施工梁体上运输至架机桥位置;
第七步,第二孔钢梁架设就位后,将第一、第二孔钢梁焊接或栓接,完成二孔钢梁施工;
第八步,将架桥机上的拉索与第二孔钢梁单元的吊片进行连接,连接方法同第四步,同时将靠近第二孔的第一孔钢梁单元上最端部的拉索重新与吊片连接,然后同样将各拉索索力张拉至设定值后锁定;安装跨中区预制混凝土桥面板;浇注跨中区桥面板湿接缝混凝土与墩顶底板混凝土;
第九步,待现浇混凝土达到设计强度后,安装墩顶负弯矩区预制混凝土桥面板,浇注墩顶负弯矩区桥面板湿接缝混凝土,解除拉索与吊片的连接;
第十步,重复步骤六~九,完成整联桥梁的施工。
2.根据权利要求1所述的采用混合拉索施工钢混组合梁的方法,其特征在于:所述每孔钢梁单元的跨度范围为30~120m。
3.根据权利要求1所述的采用混合拉索施工钢混组合梁的方法,其特征在于:所述拉索装置包括设置在架桥机上的电动绞车,所述拉索的上端与所述电动绞车的钢丝拉绳相固连。
4.根据权利要求1所述的采用混合拉索施工钢混组合梁的方法,其特征在于:所述临时提升设备包括沿架桥机横向行走的至少两组提升吊机以及由所述提升吊机带动升降的扁担梁吊架。
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