CN110230262B - 提篮式钢管拱桥主拱肋半整体吊装结构及对接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提篮式钢管拱桥主拱肋半整体吊装及空间对接方法，拱肋节段采用左、右幅单幅制作、单幅拼装，通过运梁小车转运至缆索吊机下方起吊区后，在左、右幅拱肋之间设置前后两组用于调节两幅拱肋弦管间距的临时横撑和手拉葫芦，在保证吊装过程中拱肋节段的稳定性的同时，还可以通过调整临时横撑与弦管的间隙及手拉葫芦的长度，使拱肋节段的姿态与成桥理论状态一致，保证拱肋节段与已安装节段精确对接。本发明充分结合了单幅吊装和双幅整体吊装的优点，预拼场占地面积小，设备安装简便，操作安全，施工周期短，施工成本低。

Description

提篮式钢管拱桥主拱肋半整体吊装结构及对接方法

技术领域

本发明属于铁路、公路、市政桥梁施工技术领域，涉及钢管拱桥拱肋的对位安装施工，特别涉及一种采用缆索吊机吊装的提篮式钢管拱桥主拱肋施工方法。

背景技术

提篮式钢管拱桥是将一般平行拱桥的主拱肋绕拱脚连线向桥中心线方向旋转倾斜一定角度形成的空间拱型结构。由于提篮式拱桥的各根弦管为空间布置，施工中对拱肋加工制作及对位安装的精度要求很高。

缆索吊装斜拉扣挂法是钢管拱桥的常用施工方法，其中主拱肋节段的吊装有单幅单节段吊装和左右幅整体吊装等两种方式。采用单幅单节段吊装方式，所需的预拼场地小，场内拼装工作量小，但吊装次数多，吊装工作量大，拱肋空间位置调整对位难，施工周期长；而采用左右幅整体吊装方式，拼装工作主要在预拼装场内完成，可减少高空焊接工作量，但需要的预拼场地大，单个节段需要占用预拼场地的时间长，周转效率低，且高空对接时，接头位置的弦管没有可调整的余地，加工制作及现场安装的精度要求极高，高空对位安装难度大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种钢管拱主拱肋对位安装的施工方法，充分结合单幅吊装和左右幅整体吊装的优点，解决拱肋预拼场地面积大、拱肋弦管空间位置调整和拱肋节段对位安装难，施工效率低，施工周期长等问题。

本发明的技术方案是：一种提篮式钢管拱桥主拱肋半整体吊装结构及空间对接方法，拱肋吊装采用介于单幅吊装和左右幅整体吊装之间的“半整体吊装”工艺，并在左、右幅拱肋之间设置前后两组临时横撑和手拉葫芦，保证吊装过程中拱肋节段的稳定性，以便于在桥位处对各根主弦管的空间位置进行微调，保证拱肋节段与已安装节段精确对接。

半整体吊装结构：包括左、右单幅拱肋节段，两个单幅拱肋节段通过钢丝绳和滑轮吊装在扁担梁下方，两个单幅拱肋节段的内侧上弦管之间通过可调节长度的拉索连接，两个内侧下弦管之间通过可以微调长度的临时横撑连接。

所述可调节长度的拉索，通过手动葫芦调节长度，拉索有两段，构成上弦管-手动葫芦-上弦管的连接结构。

所述可以微调长度的临时横撑是通过两端安装的小千斤顶进行长度微调，临时横撑两端有连接板，单幅拱肋节段的内侧下弦管上有耳板，连接板和耳板通过长圆螺栓孔配合螺栓连接，小千斤顶固定在连接板上，并顶住耳板侧面。所述螺栓为摩擦型高强螺栓。扁担梁由缆索吊机的起重索支承；扁担梁两端设置限位卡子。长圆螺栓孔长度根据左、右幅拱肋间距微调的范围确定。

具体对接过程包含以下步骤：

步骤1）钢管拱左、右幅单幅拱肋节段在胎架上预拼完成后，转运至缆索吊机下方起吊区；

步骤2）挂设拱肋节段吊装钢丝绳，在左、右幅拱肋之间安装设置临时横撑和手拉葫芦，将左、右幅拱肋连接成半整体节段，利用小千斤顶和手拉葫芦初步调整左、右幅拱肋之间的距离，使拱肋节段的姿态与成桥理论状态一致，并采用摩擦型高强螺栓锁定临时横撑连接板与拱肋节段上的耳板；

步骤3）利用缆索吊机将左、右幅拱肋节段同步吊运至桥位处，待安装；

步骤4）调整缆索吊机的前、后跑车，通过跑车的移动或升降，将内侧下弦管后端法兰盘贴近已安装节段，待对接；

步骤5）利用小千斤顶和手拉葫芦微调左、右幅拱肋节段各根弦管的空间位置，按照内侧下弦管→内侧上线管→外侧下弦管→外侧上弦管的顺序进行调整，使各根弦管的对接法兰盘与已安装节段的法兰盘对齐，在法兰盘螺栓孔重合瞬间将小撬棍插入孔内拨正，然后用小锤轻敲冲钉入孔眼，使法兰螺栓孔完全对准，各弦管对接法兰全部对准后，分别安装连接螺栓，但不拧紧；

步骤6）安装侧向缆风绳和扣索，分级对称张拉扣索，同时慢慢落钩，逐步将缆索吊点受力转化为扣索受力；

步骤7）调整扣索索力，调整拱肋节段标高，满足线形控制要求后，拧紧接头螺栓，焊接拱肋节段对接接头；

步骤8）安装左、右幅拱肋间的永久横撑，拆除临时横撑3和手拉葫芦4；

步骤8）重复第1至第8步，完成全桥所有拱肋节段安装；

步骤9）安装合拢段弦管内的法兰螺栓，临时锁定前后拱肋悬臂端，调整拱肋线形和内力后锁定合拢段，焊接弦管、平联板、腹杆，完成钢管拱的合拢。

本发明的有益效果：

本发明操作简单，安全性高，可对左、右幅拱肋各根弦管的空间位置进行调整，使拱肋对接更容易，工人劳动强度低；临时横撑不仅可以保证拱肋节段吊装过程中的稳定性，还可以用于对拱肋弦管的位置进行微调，安装精度高，安装速度快，施工周期短，成本费用低，施工一个节段较单幅安装时间缩短约1/3；极大地节约了预拼装场地，根据对称性，采用本发明，只需占用单幅拱肋拼装和预拼所需的场地即可，特别适用于场地受限的场合。

附图说明

图1为拱肋节段的构造示意图；

图2为本发明的工艺流程图；

图3为临时横撑及手拉葫芦的横向布置示意图；

图4为临时横撑的端部构造图。

图5为手拉葫芦的连接结构示意图。

具体实施方式

参照图1，一个提篮式钢管拱的拱肋节段包含主弦管、腹杆及横撑等单元，杆件之间采用焊接连接。采用缆索吊机进行拱肋节段吊装时，常规的做法有两种，一种是左幅拱肋单独吊装，右幅拱肋单独吊装，左、右幅拱肋之间的永久横撑单独吊装，一个节段需吊装3次；一种是左、右幅拱肋及永久横撑在预拼场拼装完成后，整体一次吊装。采用单幅吊装的方式，所需的预拼场地较小，但施工效率太低，周期长，而且由于单幅拱肋的约束较小，高空定位对接的精度很难控制；采用左右幅整体吊装的方式，吊装效率高，但所需的预拼场较大，单个节段占用预拼场地的时间长，周转效率低，且高空对接时，接头位置的弦管没有可调整的余地，加工制作及现场安装的精度要求极高，对位安装难度大。

参照图3、图4和图5，本发明提供的一种提篮式钢管拱桥主拱肋半整体吊装结构，拱肋吊装采用介于单幅吊装和左右幅整体吊装之间的“半整体吊装”工艺，并在左、右幅拱肋之间设置前后两组临时横撑和手拉葫芦，在保证吊装过程中拱肋节段的稳定性的同时，还可以通过调整临时横撑与弦管的间隙及手拉葫芦的长度，使拱肋节段的姿态与成桥理论状态一致，保证拱肋节段与已安装节段精确对接。具体结构：

两个单幅拱肋节段1通过钢丝绳2和滑轮9吊装在扁担梁10下方，扁担梁10由缆索吊机的起重索11支承；扁担梁两端设置限位卡子12。两个单幅拱肋节段1的内侧上弦管之间通过可调节长度的拉索连接，所述可调节长度的拉索，通过手动葫芦4调节长度，单幅拱肋节段1的内侧上弦管顶部焊接有带孔的连接部，拉索有两段，每段分别连接手动葫芦4和单幅拱肋节段1上弦管顶部的连接部，构成左侧上弦管-手动葫芦4-右侧上弦管的连接结构。

两个内侧下弦管之间通过可以微调长度的临时横撑3连接。临时横撑3是通过两端安装的小千斤顶5进行长度微调，临时横撑3两端有连接板6，单幅拱肋节段1的内侧下弦管上有耳板7，连接板6和耳板7通过长圆螺栓孔8配合摩擦型高强螺栓连接，小千斤顶5固定在连接板6上，并顶住耳板7侧面。

参照图2-图5，具体实施步骤如下：

步骤1拱肋节段在钢结构工厂内分节段加工制作后，运输至桥位附近的预拼场，钢管拱左、右幅单幅拱肋节段在卧式胎架上预拼完成后，对连续3个节段进行试拼，检查对接接头的平顺性，合格后，拆开各节段间的临时连接螺栓，按照吊装顺序，将拱肋节段通过运梁小车或龙门吊运至缆索吊机下方起吊区。

运梁小车设置两组，一幅拱肋放置在一台运梁小车上。

步骤2左、右幅拱肋保持直立状态，每节拱肋设置4个吊点，挂设拱肋节段吊装钢丝绳2，钢丝绳上设置滑轮9，滑轮9悬挂于扁担梁10上，扁担梁10由缆索吊机的起重索11支承。扁担梁上设置限位卡子12，限位卡子12的位置根据各个节段的左、右幅之间的距离进行设置，以限制滑轮9的横向位置。

根据左、右幅拱肋内侧弦管的控制点间距，制作相应长度的临时横撑3，临时横撑3可采用普通的Q235螺旋钢管制作，并在端部设置连接板6，连接板开设长圆螺栓孔8，长圆螺栓孔8长度根据左、右幅拱肋间距微调的范围确定，一般可取10～15cm，连接板的长度以保证可放置小型千斤顶操作为宜。

通过临时横撑3以及手拉葫芦4，将左、右幅拱肋连接成半整体节段，利用小千斤顶5和手拉葫芦4初步调整左、右幅拱肋之间的距离，使拱肋节段的姿态与成桥理论状态一致，并采用摩擦型高强螺栓锁定临时横撑连接板6与拱肋节段上的耳板7。

步骤3利用缆索吊机将左、右幅拱肋节段同步吊运至桥位处，待安装。

步骤4调整缆索吊机的前、后跑车，通过跑车的移动或升降，将内侧下弦管后端法兰盘贴近已安装节段，待对接。

步骤5利用小千斤顶5和手拉葫芦4微调左、右幅拱肋节段各根弦管的空间位置，按照内侧下弦管→内侧上线管→外侧下弦管→外侧上弦管的顺序进行调整，使各根弦管的对接法兰盘与已安装节段的法兰盘对齐，在法兰盘螺栓孔重合瞬间将小撬棍插入孔内拨正，然后用小锤轻敲冲钉入孔眼，使法兰螺栓孔完全对准，各弦管对接法兰全部对准后，分别安装连接螺栓，但不拧紧，使对接接头法兰盘临时锁定。

步骤6安装侧向缆风绳和扣索，分级对称张拉扣索，同时慢慢落钩，逐步将缆索吊点受力转化为扣索受力。

步骤7缆索吊机起重索脱钩后，测量拱肋节段各个控制位置的空间坐标，根据线形控制要求，进一步调整扣索索力，调整拱肋节段标高，满足线形控制要求后，拧紧接头螺栓，焊接拱肋节段对接接头；焊接拱肋节段对接接头。

步骤8吊装左、右幅拱肋间的永久横撑和接头斜腹杆，拆除临时横撑3和手拉葫芦4；进行焊缝无损检测，待检测合格后，进行下一节段的吊装。

步骤8重复第1至第8步，完成全桥所有拱肋节段安装。

步骤9系统测量全桥拱肋控制位置的空间坐标，满足合拢误差后，在温度稳定的时间段内，安装合拢段弦管内的法兰螺栓，临时锁定前、后拱肋悬臂端，调整拱肋线形和内力后锁定合拢段，焊接弦管、平联板、腹杆，完成钢管拱的合拢。

合拢后，拆除扣挂体系，焊接拱脚预埋管，浇注拱座二期混凝土，完成封铰。

本发明通过在左、右幅拱肋之间设置临时横撑，不仅可以保证拱肋节段吊装过程中的稳定性，还可以用于对拱肋弦管的位置进行微调，极大地提高了拱肋节段吊装的施工效率和安装精度，减少了预拼场的占地面积，经济社会效益显著。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管申请人参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种提篮式钢管拱桥主拱肋半整体吊装结构，包括左、右单幅拱肋节段（1），其特征在于：两个单幅拱肋节段（1）通过两套钢丝绳（2）和滑轮（9）吊装在一个扁担梁（10）下方，每节拱肋设置4个吊点，4个吊点分别位于左、右单幅拱肋节段（1）的四个上弦管上，两个单幅拱肋节段（1）的内侧上弦管之间通过可调节长度的拉索连接，两个内侧下弦管之间通过可以微调长度的临时横撑（3）连接, 所述可以微调长度的临时横撑（3）是通过两端安装的小千斤顶（5）进行长度微调，临时横撑（3）两端有连接板（6），单幅拱肋节段（1）的内侧下弦管上有耳板（7），连接板（6）和耳板（7）通过长圆螺栓孔（8）配合螺栓连接，小千斤顶（5）固定在连接板（6）上，并顶住耳板（7）侧面。

2.根据权利要求1所述提篮式钢管拱桥主拱肋半整体吊装结构，其特征在于：所述可调节长度的拉索，通过手拉葫芦（4）调节长度，拉索有两段，构成上弦管-手拉葫芦（4）-上弦管的连接结构。

3.根据权利要求2所述提篮式钢管拱桥主拱肋半整体吊装结构，其特征在于：所述螺栓为摩擦型高强螺栓。

4.根据权利要求1-3任一项所述提篮式钢管拱桥主拱肋半整体吊装结构，其特征在于：扁担梁（10）由缆索吊机的起重索（11）支承；扁担梁两端设置限位卡子（12）。

5.一种提篮式钢管拱桥主拱肋空间对接方法，其特征在于：首先按照权利要求4所述结构吊装左、右单幅拱肋节段（1），然后同步吊运至桥位处，内侧下弦管后端法兰盘贴近已安装节段，利用小千斤顶（5）和手拉葫芦（4）微调左、右单幅拱肋节段（1）各根弦管的空间位置使各根弦管的对接法兰盘与已安装节段的法兰盘对齐，对齐法兰螺栓孔并预装连接螺栓；安装侧向缆风绳和扣索，调整拱肋节段标高，拧紧连接螺栓，焊接拱肋节段对接接头；安装左、右单幅拱肋间的永久横撑，拆除临时横撑（3）和手拉葫芦（4）。

6.根据权利要求5所述提篮式钢管拱桥主拱肋空间对接方法，其特征在于具体包括以下步骤：

步骤1）钢管拱左、右单幅拱肋节段（1）在胎架上预拼完成后，转运至缆索吊机下方起吊区；

步骤2）挂设拱肋节段吊装钢丝绳（2），在左、右单幅拱肋之间安装设置临时横撑（3）和手拉葫芦（4），将左、右单幅拱肋连接成半整体节段，利用小千斤顶（5）和手拉葫芦（4）初步调整左、右单幅拱肋之间的距离，使拱肋节段的姿态与成桥理论状态一致，并采用摩擦型高强螺栓锁定临时横撑（3）两端连接板（6）与拱肋节段上的耳板（7）；

步骤3）利用缆索吊机将左、右单幅拱肋节段同步吊运至桥位处，待安装；

步骤4）调整缆索吊机的前、后跑车，通过跑车的移动或升降，将内侧下弦管后端法兰盘贴近已安装节段，待对接；

步骤5）利用小千斤顶（5）和手拉葫芦（4）微调左、右单幅拱肋节段各根弦管的空间位置，按照内侧下弦管→内侧上弦管→外侧下弦管→外侧上弦管的顺序进行调整，使各根弦管的对接法兰盘与已安装节段的法兰盘对齐，在法兰盘螺栓孔重合瞬间将小撬棍插入孔内拨正，然后用小锤轻敲冲钉入孔眼，使法兰螺栓孔完全对准，各弦管对接法兰盘全部对准后，分别安装连接螺栓，但不拧紧；

步骤6）安装侧向缆风绳和扣索，分级对称张拉扣索，同时慢慢落钩，逐步将缆索吊点受力转化为扣索受力；

步骤7）调整扣索索力，调整拱肋节段标高，满足线形控制要求后，拧紧接头螺栓，焊接拱肋节段对接接头；

步骤8）安装左、右单幅拱肋间的永久横撑，拆除临时横撑（3）和手拉葫芦（4）；

步骤8）重复第1至第8步，完成全桥所有拱肋节段安装；

步骤9）安装合拢段弦管内的法兰螺栓，临时锁定前后拱肋悬臂端，调整拱肋线形和内力后锁定合拢段，焊接弦管、平联板、腹杆，完成钢管拱的合拢。

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