CN109680619A - 一种适用于环境限制大的钢桁梁吊索拱桥施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于环境限制大的钢桁梁吊索拱桥施工方法，采用先安装钢桁梁，后安装吊索拱桥的施工顺序，所述吊索拱桥分为多个拱肋节段进行拼装，通过在已拼装完成的钢桁梁上安装拱肋支撑架，然后利用拱肋支撑架将各拱肋节段吊装到位并拼接。利用拼装平台来实现钢桁梁在施工现场的拼装，能有效解决因施工环境受限，无法通过大型设备直接吊运钢桁梁的问题；同时根据吊索拱桥的变截面特性和弧形特性，进而设置了不同高度的门架，截面钢箱拱肋节段采用电动平板车穿越门式支架运输到位，然后利用相邻门架顶部的卷扬机设备提升到位并拼装的目的。

Description

一种适用于环境限制大的钢桁梁吊索拱桥施工方法

技术领域

本发明属于受环境限制较大的城市市政钢桁梁拱桥施工技术领域，具体涉及一种适用于环境限制大的钢桁梁吊索拱桥施工方法。

背景技术

随着城市建设的不断发展，城市现有交通已无法满足交通需要，城市立交道路在现代城市建设中不断涌现，城市桥梁设计不仅追求交通需要，更注重视觉美观效果，各种造型桥梁不断出现，由于桥梁周边环境复杂、空间狭小，桥梁结构新颖等难题，对施工技术提出更大要求，针对城市闹市区，地上交通压力大、地下有运营地铁，跨城市内河流的钢桁梁钢箱拱吊索桥施工，存在交通导行压力大、施工干扰因素多，大型机械设备无法进场、施工场地狭小等难题，为减少对周边居民和环境的影响，提高工作效率，保证桥梁施工质量，故提出一种适用于环境限制大的钢桁梁吊索拱桥拼装平台、支撑架及施工方法，保证钢桁梁、变截面钢箱拱肋的快速高效的施工。

发明内容

本发明为了解决城市闹市区，地上交通压力大、地下有运营地铁，跨城市内河流的钢桁梁钢箱拱吊索桥施工，存在交通导行压力大、施工干扰因素多，大型机械设备无法进场、施工场地狭小等问题，进而提供了一种适用于环境限制大的钢桁梁吊索拱桥施工方法，该方法是利用拼装平台、支撑架来实现钢桁梁吊索拱桥的施工，能减少对周边居民和环境的影响，提高工作效率，保证桥梁施工质量。

本发明采用如下技术方案：

一种适用于环境限制大的钢桁梁吊索拱桥施工方法，采用先安装钢桁梁，后安装吊索拱桥的施工顺序，所述吊索拱桥分为多个拱肋节段进行拼装，通过在已拼装完成的钢桁梁上安装拱肋支撑架，然后利用拱肋支撑架将各拱肋节段吊装到位并拼接。

所述钢桁梁通过拼装平台施工完成，拼装平台包括平台贝雷梁以及用于支撑平台贝雷梁两端的两个柱体，平台贝雷梁上方均布间隔设有若干方木分配梁，方木分配梁上安装用于拼装钢桁架的钢板；柱体包括与钢管柱基础插打连接的两排钢管支撑柱，两排钢管支撑柱之间通过若干槽钢纵向平联连接为一体，槽钢纵向平联之间通过角钢纵向斜撑加固连接，每排钢管支撑柱包括沿纵向均布间隔布置的若干钢管，钢管之间通过若干槽钢横向平联连接为一体，槽钢横向平联之间通过角钢斜撑。

两排钢管支撑柱之间的间距为3-4m。

钢管之间的纵向间距为2-3m。

钢桁梁的拼装施工过程为：钢管桩打插→横纵向剪刀撑焊接→贝雷梁架设→分配梁及面板布置→支撑垫千斤顶设置→随车吊构件运送→下弦杆→横梁→下平联→斜腹杆、竖腹杆→上弦杆、上平联→纵梁→横联。

所述拱肋支撑架包括沿吊索拱桥的顺桥方向均布间隔设置、安装于已拼装好的钢桁梁上的若干门架，各门架顶端平滑连接而成弧线弓高大于吊索拱桥的拱面弓高；所述门架是由四根立柱和顶部横梁连接而成的“门”式支撑架，立柱之间通过平联和斜联连接为一体，立柱与顶部横梁之间分别通过斜撑加固，顶部横梁上安装有卷扬机，卷扬机的钢丝绳连接吊装门架对应位置处的拱肋节段。

吊索拱桥的分段安装顺序为：拱肋与拱脚的连接段检查→对称吊装拱中段→拱顶段合拢。

拱肋节段安装原则为对称均匀加载，采用电动平板车利用拼装好的钢箱梁将拱肋节段运输至安装位置，利用每个门架顶部设置的卷扬机，配合提升每节拱肋；每个拱肋节段设吊点2个，用起重钢丝绳绑扎拱肋收紧后，每吊点用卡环拴住绳头起吊，每个拱肋节段起吊就位后置于支撑上，通过门架顶部将节段准确定位并固定于支撑上，然后焊接或栓接拱肋节段接头。

门架顶端形成的弧形弓高至少比吊索拱桥拱面的弓高高出2米。

沿顺桥方向的门架对之间的距离为3m。

本发明是利用拼装平台来实现钢桁梁在施工现场的拼装，能有效解决因施工环境受限，无法通过大型设备直接吊运钢桁梁的问题。钢桁梁拼装一定长度后，设置桁架吊装设备，吊装设备可沿拼装好的钢桁梁顶面轨道滑行，可实现钢桁梁节段拼装，通过合理规划钢桁梁施工工序，既能减少对周边居民和环境的影响，又能提高工作效率，保证桥梁施工质量。

同时根据吊索拱桥的变截面特性和弧形特性，进而设置了不同高度的门架，截面钢箱拱肋节段采用电动平板车穿越门式支架运输到位，然后利用相邻门架顶部的卷扬机设备提升到位并拼装的目的。该方法的应用，保证超高钢箱拱肋的顺利安装，减少对周边居民和环境的影响，提高工作效率，保证桥梁施工质量。

附图说明

图1为钢桁梁拼装平台立柱横向布置示意图；

图2为钢桁梁拼装平台纵向结构示意图；

图3为门式支撑架与钢箱拱肋布置侧面图；

图4为门式支撑架断面图；

图5为门式支撑架立面图；

图6为钢箱拱拱段拼装过程图；

图中：1-1，钢管立柱；1-2，槽钢横向平联；1-3，角钢斜撑；2-1，槽钢纵向平联；2-2，角钢纵向斜撑；3-1，平台贝雷梁；

1-门架、2-卷扬机、3-钢桁梁、4-平联、5-斜联、6-横梁、7-斜撑、8-供肋节段、9-钢丝绳、10-立柱。

具体实施方式

钢桁梁拼装的总体施工流程为：钢管桩打插→横纵向剪刀撑焊接→贝雷梁架设→分配梁及面板布置→支撑垫千斤顶设置→随车吊构件运送→下弦杆→横梁→下平联→腹杆（斜、竖）→上弦杆、上平联→纵梁→横联。

1）平台搭设

临时支墩基础采用插打钢管桩基础，插打深度根据墩位地质情况计算确定，钢管柱之间设置剪刀撑，使每排钢管柱联接成一个整体格构柱以加强其稳定性。

钢桁梁拼装平台结构如图1和2所示，采用柱梁搭建平台，柱采用插打钢管桩基础，钢管桩采用直径426mm，壁厚5mm的钢管，每一支撑位置，设置双排钢管支撑柱，横向间距控制在3~4m，纵向间距控制在2~3m，横向每根立柱间设置剪刀撑，平联采用[25槽钢，斜撑采用5cm角钢，构件之间连接全部采用焊接连接；纵向立柱间也设置剪刀撑，平联采用[25槽钢，斜撑采用5cm角钢，构件之间连接全部采用焊接连接；每道剪刀撑间距控制在2~3m，设置时需结合立柱总高度合理调整。

立柱上部设置25m贝雷梁，上部布置方木分配梁，间距控制在5cm，方木上方设置钢板，作为钢桁梁拼装平台，在平台上结合钢桁梁受力特点，设置合理间距支撑垫木，垫木上布置液压千斤顶，便于钢桁梁拼装完成后整体卸落就位。

施工由于空间受限，大型设备无法进场，钢桁梁拼装采用随车吊，将钢桁梁杆件运送至安装位置，采用自带起重设备吊装、拼装；钢桁梁拼装一定长度后，设置桁架吊装设备，吊装设备可沿拼装好的钢桁梁顶面轨道滑行，实现钢桁梁节段拼装。

2）钢桁梁拼装方法

钢桁梁的构件捆绑，采用随车吊运输吊装、拼装，拼装依次由中间向两端延伸，先对平台顶面进行抄平，按要求设置预拱度，拼装按设计合理节进行，每个节间从下层下弦杆开始，用横梁和下平联控制宽度和对角偏差，拼装腹杆，依次拼装上弦杆和上平联，安装纵梁、桥门、桥横梁。每个节间用冲钉就位，普通螺栓紧固，按桥规要求检测合格后，安装上层杆件。以此类推完成全桥拼装。

3）钢桁梁拼装工艺

（1）捆吊：栓捆前应校对杆件是否符合拼装顺序，同时检查接头处有无泥垢等杂物，连接板是否已经上好，有无妨碍安装的螺栓存在。栓捆必须注意杆件上标示的重量及重心位置，弦杆、纵横梁等尽可能保持水平，竖杆保持垂直，斜杆保持40°~50°的倾斜度。

为减少吊机转臂、起臂次数，加快拼装进度，对于重量小的联接系杆件、小立杆等宜多根杆件成串起吊，逐个安装。

（2）对孔：杆件起吊就位后对孔时应在钉孔基本重合的瞬间，将小撬棍尖端插入孔内将孔拔正，然后微微起落吊钩使杆件转动对合其他孔眼。弦杆先对近端孔眼，竖杆先对下端孔眼，斜杆宜先成较陡状态，待下端对合后再徐徐降低吊钩对合上端。冲钉只能用小锤轻轻敲入钉孔内。禁止用强迫过孔的方法对孔，以免孔边变形。对孔困难时应查明原因，用千斤顶，抬高杆件或钢梁的某一个部分使孔眼对合。

（3）穿栓钉：对好孔眼后应先在钉栓群四周打入四个定位冲钉，随即安装4—6个螺栓，确认板缝间未留有任何杂物时，即拧紧螺栓同时安装其余钉孔的冲钉和螺栓。使用的冲钉螺栓数量为两者之和不少于接头冲孔总数的1/3，其中冲钉占2/3，螺栓占1/3，均匀布置。

（4）调整平、立面位置和拱度：拼装开始后须随时观测钢梁平、立面位置，并及时进行调整。在拼装完一个大节间后立即用千斤顶按设计拱度起落已拼好的节点，并随即进行终拧，再继续下节间的组拼。在下一节间组拼完了调整拱度时，同时要复测已经终拧的节点拱度有无变化，一并调整。

（5）紧螺栓：在主桁节点螺栓终拧前，需将冲钉全部换为螺栓并达到初拧程度。在拼装脚手架上测设钢梁中线及桁梁下弦的外侧边线以及横梁中线。安装横梁和下弦杆时只须在横梁两端和下弦外侧挂线对位即可。测量弦杆中线偏差时，可用经纬仪照准一根与钢梁中线平行的观测线，用平卧塔尺读取照准该线与弦杆中线间的距离，推算各测点的偏差值。立柱的倾斜度可用经纬仪照准弦杆侧与钢梁中线平行的观测线，读取平卧在上下弦杆外侧面上的塔尺数，推算主柱的倾斜度。

（6）栓合：采用扭矩法施工。施拧高强度螺栓分初拧和终拧两步。要求如下：

穿螺栓前，须将螺母内丝口处涂抹少许黄油，并在一般拧紧时将多余黄油拭净。上螺栓时要注意螺栓长度及方向是否正确，每个螺栓在螺栓头和螺母下必须各有一个垫圈，垫圈孔内有45°斜坡的面，必须紧靠螺栓头部以配合螺栓头下面的过渡圆弧。

初拧用人工扳手。施拧时旋转螺母，拧螺母的顺序由节点中央开始，向四周进行，大节点板应从板的中央顺杆件向外进行。终拧应示功板手按规定的额定扭矩施拧。拧完后普遍再拧一遍，以防先拧的螺栓轴力降低。

每把扳手均应由专人在上班发出时进行标定，下班交回时复查误差范围。凡反应不灵敏、误差大于5%的应立即停止使用。

桁梁拼装完成后，安装桥支座，根据支座预留量锚栓孔位置对钢桁梁进行横向及纵向调整。落梁时在端横梁设计图预留的顶梁位置设置千斤顶，四个顶点要保持平衡缓慢落梁。

4）钢箱拱支撑架安装

由于场地限制，无法采用大型起吊设备，钢箱拱肋节段只能采用门式支撑架提升设备吊装，拼装完成后，借助支撑架固定。门式支撑架结构如图4和5所示，是由四根立柱和顶部横梁连接而成的“门”式支撑架，立柱之间通过平联和斜联连接为一体，立柱与顶部横梁之间分别通过斜撑加固，顶部横梁上安装有卷扬机，卷扬机的钢丝绳连接吊装门架对应位置处的拱肋节段；沿吊索拱桥的顺桥方向均布间隔设置、安装于已拼装好的钢桁梁上的若干门架。

门架支撑结构安装前，根据桥梁中心线、支墩轴线和节段的划分，依据支架安装施工图纸，用经纬仪和全站仪确定支撑体系的横纵坐标及支撑体系顶部标高。临时支撑采用门式支架，每道支撑横桥向宽度为6m，顺桥向为3m，钢管格构柱，立柱采用φ273×8mm钢管，斜撑采用L75×6mm角钢，支架制作成标准段和调节段，先制作成单片，再组装为整体，支撑架底部采用立柱底部焊接钢板，钢板与已拼装的钢桁梁采用高强螺栓连接。

吊索拱桥的具体安装过程如下：

5）拱肋安装

拱肋安装原则为对称均匀加载。在预装检查合格后，采用电动平板车利用拼装好的钢箱梁运输至安装位置，利用每个临时支撑架顶部设置的提升装置，配合提升每节拱段。拱肋每节段设吊点2个，用起重钢丝绳绑扎拱肋收紧后，每吊点用卡环拴住绳头起吊。每节段起吊就位后置于支撑上，通过支架顶部可调的定位装置将节段准确定位并固定于支撑上，焊接或栓接节段接头。

主拱安装顺序为：拱肋与拱脚的连接段检查→对称吊装拱中段→拱顶段合拢。

6）吊索安装

吊索由专业厂家制造，成品吊索在出厂前进行吊索的抗拉弹性模量试验、静载和动载试验。吊索的安装及施工过程中的索力调整，严格按设计要求进行。吊索的张拉必须上下游、桥跨两侧同时对称进行，张拉控制应力应符合设计值。

全桥吊索采用人工配合吊车安装，在拱肋完成后后进行吊索安装，吊索的安装由钢箱拱肋上锚孔自上而下穿出，再穿过梁体上的预留孔。穿杆时，先拧上拱肋上的冷铸墩头锚的螺母，当吊索穿过主系梁的预留孔后，再拧上墩头锚的螺母，并调整校正。在整个穿索过程中，不得碰、擦伤挤包护层及墩头锚丝螺纹。

吊索的安装及施工过程中的索力调整，按施工步骤进行施工，并结合施工监控情况按监控指令进行调整。

吊索在运输及安装过程中应保持顺直、无扭弯；保护好外层PE套管、保护好冷铸镦头锚的螺纹及螺帽不受损伤，以免在张拉调索时带来麻烦。吊索的张拉顺序及张拉力严格按设计和监控要求进行。

吊索安装完毕后安装减震装置，并按设计要求安装防护结构。

7）调索张拉

桥面荷载先通过梁体传给吊索，再传递给拱肋，最后传到桥墩上。由于施工加载顺序会影响吊索的受力不均，如不进行各施工阶段吊索随时调整和现场的实时监控，会造成局部吊索索力增大，弹性变形过大造成梁体出现裂缝，直接影响拱肋线型和桥梁的使用。

Claims (10)

1.一种适用于环境限制大的钢桁梁吊索拱桥施工方法，其特征在于，采用先安装钢桁梁，后安装吊索拱桥的施工顺序，所述吊索拱桥分为多个拱肋节段进行拼装，通过在已拼装完成的钢桁梁上安装拱肋支撑架，然后利用拱肋支撑架将各拱肋节段吊装到位并拼接。

2.根据权利要求1所述的适用于环境限制大的钢桁梁吊索拱桥施工方法，其特征在于，所述钢桁梁通过拼装平台施工完成，拼装平台包括平台贝雷梁以及用于支撑平台贝雷梁两端的两个柱体，平台贝雷梁上方均布间隔设有若干方木分配梁，方木分配梁上安装用于拼装钢桁架的钢板；柱体包括与钢管柱基础插打连接的两排钢管支撑柱，两排钢管支撑柱之间通过若干槽钢纵向平联连接为一体，槽钢纵向平联之间通过角钢纵向斜撑加固连接，每排钢管支撑柱包括沿纵向均布间隔布置的若干钢管，钢管之间通过若干槽钢横向平联连接为一体，槽钢横向平联之间通过角钢斜撑。

3.根据权利要求2所述的适用于环境限制大的钢桁梁吊索拱桥施工方法，其特征在于，两排钢管支撑柱之间的间距为3-4m。

4.根据权利要求3所述的适用于环境限制大的钢桁梁吊索拱桥施工方法，其特征在于，钢管之间的纵向间距为2-3m。

5.根据权利要求4所述的适用于环境限制大的钢桁梁吊索拱桥施工方法，其特征在于，钢桁梁的拼装施工过程为：钢管桩打插→横纵向剪刀撑焊接→贝雷梁架设→分配梁及面板布置→支撑垫千斤顶设置→随车吊构件运送→下弦杆→横梁→下平联→斜腹杆、竖腹杆→上弦杆、上平联→纵梁→横联。

6.根据权利要求5所述的适用于环境限制大的钢桁梁吊索拱桥施工方法，其特征在于，所述拱肋支撑架包括沿吊索拱桥的顺桥方向均布间隔设置、安装于已拼装好的钢桁梁上的若干门架，各门架顶端平滑连接而成弧线弓高大于吊索拱桥的拱面弓高；所述门架是由四根立柱和顶部横梁连接而成的“门”式支撑架，立柱之间通过平联和斜联连接为一体，立柱与顶部横梁之间分别通过斜撑加固，顶部横梁上安装有卷扬机，卷扬机的钢丝绳连接吊装门架对应位置处的拱肋节段。

7.根据权利要求6所述的适用于环境限制大的钢桁梁吊索拱桥施工方法，其特征在于，吊索拱桥的分段安装顺序为：拱肋与拱脚的连接段检查→对称吊装拱中段→拱顶段合拢。

8.根据权利要求7所述的适用于环境限制大的钢桁梁吊索拱桥施工方法，其特征在于，拱肋节段安装原则为对称均匀加载，采用电动平板车利用拼装好的钢箱梁将拱肋节段运输至安装位置，利用每个门架顶部设置的卷扬机，配合提升每节拱肋；每个拱肋节段设吊点2个，用起重钢丝绳绑扎拱肋收紧后，每吊点用卡环拴住绳头起吊，每个拱肋节段起吊就位后置于支撑上，通过门架顶部将节段准确定位并固定于支撑上，然后焊接或栓接拱肋节段接头。

9.根据权利要求8所述的适用于环境限制大的钢桁梁吊索拱桥施工方法，其特征在于，门架顶端形成的弧形弓高至少比吊索拱桥拱面的弓高高出2米。

10.根据权利要求9所述的适用于环境限制大的钢桁梁吊索拱桥施工方法，其特征在于，沿顺桥方向的门架对之间的距离为3m。