CN108505449A - 一种钢管混凝土拱桥水中支架吊装体系的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢管混凝土拱桥水中支架吊装体系的施工方法，包括步骤：1)平台钢管桩布设；2)第一系梁及斜撑桩设置；3)第二系梁设置；4)第三系梁及平台板布设；5)立柱布设；6)横联设置；7)拱肋吊装及应力应变观测；8)混凝土灌注；9)吊装体系拆除。本发明的有益效果是：本发明中平台钢管桩与第一系梁、第一系梁与第二系梁、第二系梁与第三系梁、立柱与横联之间的连接均未采用焊接连接，可大幅提升结构体系安装的效率，减少人工成本；本发明拱肋吊装时，利用立柱作为支撑，同步采用汽车吊和卷扬机起吊，可大幅降低现场吊装施工和拱肋定位的难度。

Description

一种钢管混凝土拱桥水中支架吊装体系的施工方法

技术领域

本发明涉及钢管混凝土拱桥吊装施工方法，特别涉及一种现场拼装方便、吊装施工难度低、拱肋定位精度高的钢管混凝土拱桥水中支架吊装体系的施工方法，属于桥梁工程领域，适用于钢管混凝土拱桥施工工程。

背景技术

随着我国交通运输行业的快速发展，桥梁的结构形式日益丰富，考虑到钢管混凝土拱桥具有外观形状好、施工方便、承载性能稳定、跨度大等特点，在国内应用较为普遍。在钢管混凝土拱桥施工过程中，吊装体系的设置和拱肋的安装质量常常是工程施工人员关注的重点。

现有技术中已有一种钢管混凝土拱桥支架吊装方案，水中支架包括打设钢管桩，支墩采用双排柱结构，钢管桩与钢管桩之间用钢管和槽钢将钢管桩连接成整体；桩顶横向设置双拼工钢，其上设置贝雷片纵梁，采用工字钢做横向分配梁，钢管作为调节管定位模块。吊装时采用履带吊按“先梁后拱”顺序吊装:即先吊装钢主梁、后依次主拱肋、副拱肋、拱肋横撑等。该施工技术在一定程度解决了水中支架搭设问题，但在支架稳定性及吊装平台高程调节控制方面有待提高。

现有技术中还有一种大跨度钢管拱桥无支架吊装工艺，所施工大跨度钢管拱桥为架设在河道上的系杆拱桥且其桥梁上部结构包括拱肋和连接于拱肋的两个拱脚之间的系杆，系杆内设置有劲性骨架；该跨度钢管拱桥的无支架吊装过程为：在河道一侧岸边的拼装场地上，对拱肋的拱形钢管支架和劲性骨架进行拼装，并获得拼装成型的单片桥梁上部钢结构，然后采用浮吊移位平台，将拼装成型的单片桥梁上部钢结构吊装并移送至桥梁下部支撑结构上。该工艺可在一定程度上简化了施工步骤，但浮吊临时固定较难，施工质量不易控制。

综上所述，现有施工虽在适宜的工况下取得了较好的施工效果，但在提高吊装体系现场拼装效率、减低拱肋吊装施工难度、提高拱肋定位精度等方面尚存可改善之处。鉴于此，基于当前工程的实际需要，目前亟待发明一种拱肋定位精度高、吊装体系现场拼装快速、拱肋吊装施工难度低的钢管混凝土拱桥水中支架吊装体系的施工方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种不但可以提高吊装平台拼装施工效率，而且可以提升拱肋定位精度，还可以降低拱肋吊装施工难度的钢管混凝土拱桥水中支架吊装体系的施工方法。

这种钢管混凝土拱桥水中支架吊装体系的施工方法，包括以下步骤：

1)平台钢管桩布设：根据钢管混凝土拱桥的位置，在水中打设平台钢管桩，并在平台钢管桩的外侧设置防撞浮托体；

2)第一系梁及斜撑桩设置：相邻的平台钢管桩之间设置第一系梁，在第一系梁的内侧端部设置斜撑限位板，在第一系梁与外侧土体之间设置斜撑桩；

3)第二系梁设置：平台钢管桩的上部设置高程调节墩，并进行高程调节墩顶高程测量，再将第二系梁吊装至高程调节墩的上部，并在第二系梁的下部设置与第一系梁相接的斜撑梁；

4)第三系梁及平台板布设：先将第三系梁吊装至第二系梁上的第三系梁限位板之间，再测试第三系梁的顶面高程，然后将平台板设于第三系梁顶部，采用限位栓钉将平台板与第三系梁连接牢固；

5)立柱布设：先在立柱的底部设置压力分散板，顶部设置与卷扬机的吊索一连接的吊环，再将立柱吊装至平台板上表面；

6)横联设置：在相邻立柱之间设置1～2道横联，并使横联上的竖向连接板与立柱通过限位箍板连接，横向连接板与立柱的连接筋板通过筋板螺栓连接；

7)拱肋吊装及应力应变观测：在拱肋的拼接处设置连接限位板和辅助定位箍板；采用汽车吊的吊索二和卷扬机的吊索一将拱肋吊起后，对拱肋的空间位置进行复核，再采用汽车吊将拱肋吊至辅助定位箍板上，然后将相接的拱肋采用连接限位板进行初步连接；待所有拱肋吊装完成后，进行整体线形测试；在吊装过程中采用应力传感器同步进行结构应力观测；

8)混凝土灌注：自两底端部的拱肋上预留的混凝土灌注孔向拱肋内部管腔内同步灌注混凝土，形成管腔混凝土，并通过顶部拱肋的观察孔溢浆情况控制混凝土灌注量；待混凝土初凝后，通过观察孔对拱肋进行二次注浆，形成二次注浆体；

9)吊装体系拆除：拱肋内部混凝土形成强度后，自中间向两端拆除吊装体系，拆除横联时，将吊索与横联连接，采用立柱进行起吊拆除。

作为优选:步骤2)所述第一系梁与平台钢管桩垂直相交，在平台钢管桩的外侧设置半径与平台钢管桩相同、横断面呈圆弧形的连接抱箍，在连接抱箍的顶部设置抱箍顶连接板，相对的两块连接抱箍通过紧固铆栓连接；第一系梁与抱箍顶连接板通过U形栓钉连接。

作为优选:步骤3)所述斜撑梁采用型钢，斜撑梁与第二系梁通过球铰连接，斜撑梁与第一系梁通过斜撑限位板连接；球铰与第二系梁、斜撑梁均焊接连接。

作为优选:步骤7)所述辅助定位箍板内径与拱肋直径相同，弧长为20-50cm，通过紧固箍环与拱肋连接牢固；连接限位板的圆弧形状与拱肋相同，设于拱肋相接处，与拱肋焊接连接。

作为优选:步骤7)所述应力传感器设于拱肋、第二连梁、平台钢管桩的外表面。

作为优选:步骤1)所述防撞浮托体采用土工膜袋或轻质泡沫，与平台钢管桩绑扎连接，在水中的高度为2-5m，在水面以上的高度为1-3m；当采用土工膜袋时，对土工膜袋腔体内充气挤阔土工膜袋。

本发明的有益效果是：

(1)本发明中平台钢管桩与第一系梁、第一系梁与第二系梁、第二系梁与第三系梁、立柱与横联之间的连接均未采用焊接连接，可大幅提升结构体系安装的效率，减少人工成本。

(2)本发明拱肋吊装时，利用立柱作为支撑，同步采用汽车吊和卷扬机起吊，可大幅降低现场吊装施工和拱肋定位的难度。

(3)本发明在拱肋端部设置了连接限位板和辅助定位箍板，可大幅提升拱肋空中定位的精度，降低了拱肋现场拼装和拱桥线形控制的难度。

附图说明

图1是本发明钢管混凝土拱桥水中支架吊装体系示意图；

图2是本发明钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注完成后结构示意图；

图3是本发明钢管混凝土拱桥水中支架吊装施工流程图。

附图标记说明：1-平台钢管桩；2-防撞浮托体；3-第一系梁；4-斜撑桩；5-斜撑限位板；6-第二系梁；7-高程调节墩；8-斜撑梁；9-第三系梁；10-平台板；11-第三系梁限位板；12-限位栓钉；13-立柱；14-压力分散板；15-卷扬机；16-吊索一；17-吊环；18-横联；19-竖向连接板；20-限位箍板；21-横向连接板；22-连接筋板；23-筋板螺栓；24-连接限位板；25-辅助定位箍板；26-汽车吊；27-拱肋；28-混凝土灌注孔；29-管腔混凝土；30-观察孔；31-二次注浆体；32-连接抱箍；33-抱箍顶连接板；34-紧固螺栓；35-U形栓钉；36-球铰；37-外侧土体；38-吊索二；39-应力传感器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

平台钢管桩设计及施工技术要求、拱肋吊装施工技术要求、螺栓紧固施工技术要求、混凝土设计及灌注施工技术要求等，本实施方式中不再赘述，重点阐述本发明涉及结构的实施方式。

参照图1～图2所示，本发明在平台钢管桩1的外侧设置防撞浮托体2，相邻的平台钢管桩1之间设置第一系梁3，在第一系梁3与外侧土体37之间设置斜撑桩4；平台钢管桩1的上部依次设置高程调节墩7、第二系梁6、第三系梁9和平台板10，并在第二系梁6与第一系梁3之间设置斜撑梁8；立柱13与平台板10之间设置压力分散板14，在相邻立柱13之间设置1～2道横联18；在相邻拱肋27的拼接处设置连接限位板24和辅助定位箍板25。

平台钢管桩1采用直径为400mm、壁厚为2mm、强度等级为Q235的钢管材料，在平台钢管桩1的外侧设置防撞浮托体2；防撞浮托体2采用土工膜袋，直径为600mm，与平台钢管桩1绑扎连接，总高度为4m，其中水面以上高度为1m。

第一系梁3和第二系梁6均采用H型钢，规格为200×200×8×12mm，强度等级为Q235，长度为10m。

斜撑桩4采用H型钢，规格为390×300×10×16mm，强度等级为Q235，长度为10m。

斜撑限位板5采用厚度为1cm、强度等级为Q235的钢板轧制而成，与第一系梁3焊接连接，平面尺寸为200×200mm。

高程调节墩7采用H型钢，规格为390×300×10×16mm，强度等级为Q235，长度为400mm。

斜撑梁8采用H型钢，规格为200×200×8×12mm，强度等级为Q235。

第三系梁9采用贝雷梁。

平台板10采用厚度为1cm，强度等级为Q235的钢板轧制而成。

第三系梁限位板高度为5cm、长度为20cm，采用厚度为1cm，强度等级为Q235的钢板轧制而成。

限位栓钉12采用直径为20mm的螺纹钢筋支撑，高度为20cm。

立柱13采用φ1000×10的钢管，钢管强度等级为Q235。

压力分散板14采用厚度为1cm，强度等级为Q235的钢板轧制而成，平面尺寸为1m×1m，与立柱13焊接连接。

卷扬机15的起吊吨位为50吨。

吊索一16和吊索二38均采用钢索。

吊环17与立柱13焊接连接，内径为10cm。

横联18采用HN500×200分配梁。

竖向连接板19和横向连接板21均采用厚度为1cm、强度等级为Q235的钢板轧制而成，与横联18焊接连接，平面尺寸为300×300mm。

限位箍板20采用宽度为10cm的喉箍。

连接筋板22呈L形，与立柱13焊接连接，与横向连接板21通过筋板螺栓23连接，筋板螺栓23的直径为20mm。

连接限位板24和辅助定位箍板25的长度分别为30cm和20cm，采用厚度为2cm的钢板轧制呈圆弧形，圆弧直径与拱肋27相同，与拱肋27焊接连接。

汽车吊26的起吊吨位为100吨。

拱肋27采用直径为400mm、壁厚为1cm、强度等级为Q235的钢管轧制成圆弧形。

混凝土灌注孔28的直径为200mm；观察孔30的直径为100mm。

管腔混凝土29和二次注浆体31的强度等级均为C40。

连接抱箍32横断面呈半圆形，内径为400mm，采用厚度为2mm、强度等级为Q235的钢板轧制而成。

抱箍顶连接板33与连接抱箍32焊接连接，采用厚度为2mm、强度等级为Q235的钢板轧制而成，平面尺寸为50cm×50cm。

紧固螺栓34采用直径为25mm的螺栓。

U形栓钉35采用直径为25mm的钢筋弯曲而成，高度为30cm。

球铰36的直径为30cm。

外侧土体37为可塑状态的粘性土。

图3是本发明一种钢管混凝土拱桥水中支架吊装施工流程图。参照图3所示，一种钢管混凝土拱桥水中支架吊装体系及施工方法，包括以下施工步骤：

1)平台钢管桩1布设：根据钢管混凝土拱桥的位置，在水中打设平台钢管桩1，并在平台钢管桩1的外侧设置防撞浮托体2；

2)第一系梁3及斜撑桩4设置：相邻的平台钢管桩1之间设置第一系梁3，在第一系梁3的内侧端部设置斜撑限位板5，在第一系梁3与外侧土体37之间设置斜撑桩4；

3)第二系梁6设置：平台钢管桩1的上部设置高程调节墩7，并进行高程调节墩7顶高程测量，再将第二系梁6吊装至高程调节墩7的上部，并在第二系梁6的下部设置与第一系梁3相接的斜撑梁8；

4)第三系梁9及平台板10布设：先将第三系梁9吊装至第二系梁6上的第三系梁限位板11之间，再测试第三系梁9的顶面高程，然后将平台板10设于第三系梁9顶部，采用限位栓钉12将平台板10与第三系梁9连接牢固；

5)立柱13布设：先在立柱13的底部设置压力分散板14，顶部设置与卷扬机15的吊索一16连接的吊环17，再将立柱13吊装至平台板10上表面；

6)横联18设置：在相邻立柱13之间设置1～2道横联18，并使横联18上的竖向连接板19与立柱13通过限位箍板20连接，横向连接板21与立柱13的连接筋板22通过筋板螺栓23连接；

7)拱肋27吊装及应力应变观测：在拱肋27的拼接处设置连接限位板24和辅助定位箍板25；采用汽车吊26的吊索二38和卷扬机15的吊索一16将拱肋27吊起后，对拱肋27的空间位置进行复核，再采用汽车吊26将拱肋27吊至辅助定位箍板25上，然后将相接的拱肋27采用连接限位板24进行初步连接；待所有拱肋27吊装完成后，进行整体线形测试；在吊装过程中采用应力传感器39同步进行结构应力观测；

8)混凝土灌注：自两底端部的拱肋27上预留的混凝土灌注孔28向拱肋27内部管腔内同步灌注混凝土，形成管腔混凝土29，并通过顶部拱肋27的观察孔30溢浆情况控制混凝土灌注量；待混凝土初凝后，通过观察孔30对拱肋27进行二次注浆，形成二次注浆体31；

9)吊装体系拆除：拱肋27内部混凝土形成强度后，自中间向两端拆除吊装体系，拆除横联18时，将吊索16与横联18连接，采用立柱13进行起吊拆除。

Claims (6)

1.一种钢管混凝土拱桥水中支架吊装体系的施工方法，其特征在于包括以下施工步骤：

1)平台钢管桩(1)布设：根据钢管混凝土拱桥的位置，在水中打设平台钢管桩(1)，并在平台钢管桩(1)的外侧设置防撞浮托体(2)；

2)第一系梁(3)及斜撑桩(4)设置：相邻的平台钢管桩(1)之间设置第一系梁(3)，在第一系梁(3)的内侧端部设置斜撑限位板(5)，在第一系梁(3)与外侧土体(37)之间设置斜撑桩(4)；

3)第二系梁(6)设置：平台钢管桩(1)的上部设置高程调节墩(7)，并进行高程调节墩(7)顶高程测量，再将第二系梁(6)吊装至高程调节墩(7)的上部，并在第二系梁(6)的下部设置与第一系梁(3)相接的斜撑梁(8)；

4)第三系梁(9)及平台板(10)布设：先将第三系梁(9)吊装至第二系梁(6)上的第三系梁限位板(11)之间，再测试第三系梁(9)的顶面高程，然后将平台板(10)设于第三系梁(9)顶部，采用限位栓钉(12)将平台板(10)与第三系梁(9)连接牢固；

5)立柱(13)布设：先在立柱(13)的底部设置压力分散板(14)，顶部设置与卷扬机(15)的吊索一(16)连接的吊环(17)，再将立柱(13)吊装至平台板(10)上表面；

6)横联(18)设置：在相邻立柱(13)之间设置1～2道横联(18)，并使横联(18)上的竖向连接板(19)与立柱(13)通过限位箍板(20)连接，横向连接板(21)与立柱(13)的连接筋板(22)通过筋板螺栓(23)连接；

7)拱肋(27)吊装及应力应变观测：在拱肋(27)的拼接处设置连接限位板(24)和辅助定位箍板(25)；采用汽车吊(26)的吊索二(38)和卷扬机(15)的吊索一(16)将拱肋(27)吊起后，对拱肋(27)的空间位置进行复核，再采用汽车吊(26)将拱肋(27)吊至辅助定位箍板(25)上，然后将相接的拱肋(27)采用连接限位板(24)进行初步连接；待所有拱肋(27)吊装完成后，进行整体线形测试；在吊装过程中采用应力传感器(39)同步进行结构应力观测；

8)混凝土灌注：自两底端部的拱肋(27)上预留的混凝土灌注孔(28)向拱肋(27)内部管腔内同步灌注混凝土，形成管腔混凝土(29)，并通过顶部拱肋(27)的观察孔(30)溢浆情况控制混凝土灌注量；待混凝土初凝后，通过观察孔(30)对拱肋(27)进行二次注浆，形成二次注浆体(31)；

9)吊装体系拆除：拱肋(27)内部混凝土形成强度后，自中间向两端拆除吊装体系，拆除横联(18)时，将吊索(16)与横联(18)连接，采用立柱(13)进行起吊拆除。

2.根据权利要求1所述的钢管混凝土拱桥水中支架吊装体系的施工方法，其特征在于：步骤2)所述第一系梁(3)与平台钢管桩(1)垂直相交，在平台钢管桩(1)的外侧设置半径与平台钢管桩(1)相同、横断面呈圆弧形的连接抱箍(32)，在连接抱箍(32)的顶部设置抱箍顶连接板(33)，相对的两块连接抱箍(32)通过紧固铆栓(34)连接；第一系梁(3)与抱箍顶连接板(33)通过U形栓钉(35)连接。

3.根据权利要求1所述的钢管混凝土拱桥水中支架吊装体系的施工方法，其特征在于：步骤3)所述斜撑梁(8)采用型钢，斜撑梁(8)与第二系梁(6)通过球铰(36)连接，斜撑梁(8)与第一系梁(3)通过斜撑限位板(5)连接；球铰(36)与第二系梁(6)、斜撑梁(8)均焊接连接。

4.根据权利要求1所述的钢管混凝土拱桥水中支架吊装体系的施工方法，其特征在于：步骤7)所述辅助定位箍板(25)内径与拱肋(27)直径相同，弧长为20-50cm，通过紧固箍环与拱肋(27)连接牢固；连接限位板(24)的圆弧形状与拱肋(27)相同，设于拱肋(27)相接处，与拱肋(27)焊接连接。

5.根据权利要求1所述的钢管混凝土拱桥水中支架吊装体系的施工方法，其特征在于：步骤7)所述应力传感器(39)设于拱肋(27)、第二连梁(6)、平台钢管桩(1)的外表面。

6.根据权利要求1所述的钢管混凝土拱桥水中支架吊装体系的施工方法，其特征在于：步骤1)所述防撞浮托体(2)采用土工膜袋或轻质泡沫，与平台钢管桩(1)绑扎连接，在水中的高度为2-5m，在水面以上的高度为1-3m；当采用土工膜袋时，对土工膜袋腔体内充气挤阔土工膜袋。