CN110344334A - 采用背索式架桥机的两跨连做钢混组合桥梁施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用背索式架桥机的两跨连做钢混组合桥梁施工方法，步骤如下：①预制钢梁单元②使架桥机行进至主桥第一、二跨位置，并使架桥机的前、中、后支腿分别站立在桥墩盖梁上③先吊装第一跨钢梁就位，再调节中支腿预留架设空间，吊装第二跨钢梁就位④纵向焊接第一、二跨钢梁⑤安装第一、二跨的预制桥面板，再次调节中支腿的位置⑥对两跨钢梁同时提拉⑦连续浇筑第一、二跨桥面板的纵横向湿接缝混凝土⑧按照第二~七步所述两跨连做方式进行施工，直至整联桥梁架设完成。本发明可以大幅提升钢混组合桥梁的施工进度，还可以改善组合结构的受力状态，是一种全新理念的钢混组合桥梁施工方法，在长大跨径钢混组合桥梁中具有广阔的应用前景。

Description

采用背索式架桥机的两跨连做钢混组合桥梁施工方法

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背索式架桥机的两跨连做钢混组合桥梁施工方法。

背景技术

钢混组合桥梁具有自重较轻、跨越能力较大和施工进度快等多项优点，在交通建设中具有非常明显的经济效益和竞争力，目前国家大力推进钢混组合梁桥的建设。由于施工顺序和施工方法会影响到钢混组合梁桥的成桥状态和受力特性，因此，需要结合实际情况选用合适的施工方法。

目前常用的施工方法有以下三种：①支架施工：首先搭设临时安装支架，然后在支架上安装钢梁，再浇筑混凝土桥面板，待混凝土达到设计强度并与钢梁结合成为整体后，拆除支架，其荷载由钢混组合结构共同承担。单纯从材料的利用率上来分析，支架施工优势较为明显，但其对场地要求较高，特别是在跨越深谷、高墩桥梁情况下，采用支架施工是非常不经济的。②顶推施工：在钢梁前设钢导梁，必要时搭设临时墩，然后采用千斤顶顶推的方式将钢梁顶推到位，再在钢梁上安装桥面板，现浇湿接缝。该施工方法在主梁架设时，钢梁受力较为不利，存在正负弯矩作用段，因此往往需要增大钢梁的尺寸和截面，一般在特殊情况下才采用这种施工方法。③架桥机施工：采用架桥机吊升安装钢梁，然后安装桥面板，再现浇桥面板湿接缝部分，形成组合结构。此种施工方法，施工速度相对较快，前期的钢梁和桥面板自重均由钢梁承担，桥面板不受力，后期荷载作用时，组合结构整体受力，综合优势十分明显。由于架桥机在进行吊装施工时，每次吊装一跨，逐孔施工，即每次架设完一孔钢梁后，需要等待横向桥面板湿接缝浇筑完成后，方可进行下一跨的施工，因此，桥面板湿接缝环节的施工速度，直接影响了整个工程的施工进度；并且，在施工过程中，架桥机每次只有一孔在发挥作用，造成架桥机利用率较低。钢混组合梁多采用等跨布置的方式，因此边跨受力最为不利，而且还要预防墩顶负弯矩区出现开裂。

发明内容

本发明提供一种采用背索式架桥机的两跨连做钢混组合桥梁施工方法，目的在于解决现有架桥机施工存在设备利用率较低、施工速度慢以及钢梁和边跨受力不利的问题。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的采用背索式架桥机的两跨连做钢混组合桥梁施工方法，

使用的所述背索式架桥机包括带有前支腿、中支腿和后支腿的支撑横梁，所述前支腿外侧的支撑横梁长度为单跨钢梁长度的0.2-0.3倍，所述中支腿为两对沿纵桥向滑动设置的伸缩式支腿，与中支腿位置相对应的支撑横梁背脊上设置有钢塔，所述钢塔通过多根斜拉索与支撑横梁相连；支撑横梁上设置有沿顺桥向移动的滑动起吊装置，支撑横梁上还设置有多组沿桥长方向间隔设置的提升吊索装置，支撑横梁下方则设置有运梁车；

所述施工方法包括如下步骤：

第一步，根据桥梁设计方案，预制钢梁单元，并在钢梁翼缘上设置临时吊片；

第二步，待桥梁基桩、桥墩施工完毕后，使架桥机行进至主桥第一、二跨位置，并使架桥机的前、中、后支腿分别站立在桥墩盖梁上，其中前支腿位于架桥机行进方向的末端；

第三步，通过运梁车和滑动起吊装置相配合，先吊装第一跨钢梁就位，然后使中支腿沿顺桥向移动至第一跨墩顶位置的钢梁底板上，预留架设空间，吊装第二跨钢梁就位；

第四步，将第一、二跨钢梁进行纵向焊接，完成两跨钢梁“简支变连续”的体系转换；

第五步，同时安装第一、二跨的预制桥面板；在此过程中，中支腿从墩顶钢梁底板位置依次升起，沿顺桥向分别移动支撑在墩顶两侧的桥面板上；

第六步，将架桥机吊索末端的吊扣与第一、二跨钢梁上的吊片分别连接后，对两跨钢梁同时提拉，并使吊索的索力在张拉至设定值后锁定，其中，顺桥向墩顶两侧吊索的索力值大于跨中吊索的索力值；

第七步，连续浇筑第一、二跨桥面板的纵横向湿接缝混凝土，待现浇混凝土达到设计强度后，解除吊索与钢梁吊片之间的连接；

第八步，使架桥机向前行进，且每向前行进两跨时，均按照第二~七步所述的方法进行施工，直至整联桥梁架设完成。

所述钢塔高度为单跨钢梁长度的1/3，钢塔两侧分别设置有4-6根所述斜拉索。

每个所述中支腿顶部均通过电机驱动的纵向行走轮与设置在所述支撑横梁底面的滑轨相连，且中支腿和支撑横梁之间设置有活动式拴扣。

所述滑动起吊装置包括顶部设置有电动收绳机的移动横梁，所述移动横梁通过纵向导轨与所述支撑横梁相连，与所述电动收绳机相连的吊装横梁上设置有起吊挂钩。

每个所述提升吊索装置均包括收卷机，所述收卷机通过横桥向设置的滑轮与所述支撑横梁相连，收卷机的吊索末端设置有吊扣。

所述提升吊索装置间隔分布在前支腿和后支腿之间的支撑横梁上。

所述单跨钢梁长度为70-150m。

本发明施工方法与现有施工方法相比，其优点体现在：

1）本发明通过在架桥机背部设置钢塔和拉索的方式，提高了设备的吊装强度和运输距离，从而实现两跨同时吊装，提高设备的利用率；

2）本发明通过架桥机吊索对相邻两跨钢梁进行同时反拉，改善了安装预制桥面板、现浇桥面板湿接缝时边跨钢梁的受力，另外，通过调整吊索索力，采用墩顶附近的索力大于跨中索力的方案，解除吊索拉力以后在墩顶范围内形成预压力，改善了墩顶的负弯矩开裂问题；

3）本发明改变了原有的施工方式，其以相邻两跨钢梁为单位，连续性吊装，一次性浇筑两跨的桥面板湿接缝，虽然安装每个钢梁的施工速度不变，但是由于节省了一半等待桥面板混凝土达到设计强度的时间，相当于整个施工速度提高了一倍，大大提高了设备的利用率，节省了工程施工费用，产生了直接的经济效益；

4）本发明在施工过程中，首先进行钢主梁的纵向连接，完成“简支变连续”的体系转换，然后再安装桥面板，即：架设钢主梁→简支变连续→安装桥面板；而以往的施工方式则是：架设钢主梁→安装桥面板→简支变连续；使用本发明的施工方法可以提高连续跨径中钢主梁的整体受力性能，对于边跨的受力产生改善。

5）本发明在钢梁架设过程中，中支腿纵桥向设置为两对，通过顺桥向的依次移动，解决两跨连续架设中，墩顶主梁接头处架桥机的站位问题。当架设钢梁时，中间双支腿支撑在墩顶钢梁底板位置；当浇筑桥面板湿接缝时，中间双支腿支撑在墩顶两侧的预制桥面板上，有效解决了连续架设钢梁时，墩顶位置钢梁接头处架桥机的站位，保证了施工空间，实现了两跨连续架设，有效加快了施工速度。

综上，本发明可以大幅提升钢混组合桥梁的施工进度，不仅可以产生直接的经济效益，而且本施工方法还可以改善组合结构的受力状态，是一种全新理念的钢混组合桥梁施工方法，在长大跨径钢混组合桥梁中具有广阔的应用前景。

附图说明

图1~7是本发明的施工步骤图。

图8是本发明施工中使用的钢梁单元的横断面结构示意图。

图9是本发明施工中使用的架桥机的结构示意图（省略运梁车）。

图10是图3中架桥机对钢梁进行吊装时的横断面示意图（省略钢塔和斜拉索）。

图11是图5中架桥机对钢梁进行吊点提升时的横断面示意图（省略钢塔和斜拉索）。

图12是图9中中支腿与支撑横梁的连接结构示意图。

具体实施方式

本发明所述的采用背索式架桥机的两跨连做钢混组合桥梁施工方法，适用于钢梁单元跨度为70～150m的情况。下面以六跨一联的钢混连续组合桥梁为例，对本发明的施工方法做更加详细的说明。

如图1-7所示，本发明主要包括以下步骤：

第一步，根据桥梁设计方案，预制如图8所示的钢梁单元1，该钢梁单元1主要包括腹板1.1和翼缘1.2，且翼缘1.2上焊接有临时吊片1.3。

第二步，待桥梁基桩、桥墩施工完毕后，使架桥机2就位。

如图9所示，架桥机2包括带有前支腿2.1、中支腿2.2、后支腿2.3的支撑横梁2.4，支撑横梁2.4位于前支腿2.1外侧的部分（即加长段a）为钢梁单元1长度的0.2~0.3倍，用以提高架桥机2的吊升运输距离；为了解决两跨钢梁连续吊装时中支腿2.2的站位问题，中支腿2.2为两对沿纵桥向滑动设置的伸缩式支腿，每个中支腿2.2顶部均通过电机2.2a驱动的纵向行走轮2.2b与设置在支撑横梁2.4底面的滑轨2.2c相连，且中支腿2.2和支撑横梁2.4之间设置有用于锁定位置的活动式拴扣2.2d（见图12）。当架设钢梁时，两对中支腿2.2全部支撑在墩顶已架设的钢梁底板位置（见图3）；当浇筑桥面板湿接缝时，两对中支腿2.2分别支撑在墩顶左右两侧的预制桥面板上（见图5）。与中支腿2.2位置相对应的支撑横梁2.4背脊上设置有钢塔2.5，钢塔2.5通过多根斜拉索2.6与支撑横梁2.4相连，其中，钢塔2.5的高度为桥梁单跨跨径的1/3，钢塔2.5两侧分别布置4-6根斜拉索2.6。通过这种结构形式，可以使架桥机的吊装强度提高40%左右，同时，使最大运输距离提升至150m。支撑横梁2.4上安装有可沿顺桥向和横桥向移动的滑动起吊装置2.7，其包括一对位于支撑横梁2.4上的纵向导轨，纵向导轨上滑动设置有顶部带有电动收绳机的移动横梁，与电动收绳机相连的吊装横梁上安装有用于吊装钢梁的起吊挂钩。在前支腿2.1和后支腿2.3之间的支撑横梁2.4上还安装有多组沿桥长方向间隔设置的提升吊索装置，每组提升吊索装置至少为两个，分别安装在滑动起吊装置2.7两侧。具体地，每个提升吊索装置均包括收卷机2.8，收卷机2.8通过带有锁止卡块的横桥向滑轮与支撑横梁2.4相连，收卷机2.8的吊索2.9末端设置有吊扣2.10。为了改善墩顶负弯矩区开裂的问题，使用时，按照提升吊索装置所处的位置，分为墩顶区和跨中区，且墩顶提升吊索装置的索力值F1和跨中吊索装置的索力值F2大小不同。此外，支撑横梁2.4下方则设置运梁车2.11。

架桥机2就位，即使架桥机2行进至主桥第一、二跨位置，使前支腿2.1、中支腿2.2、后支腿2.3分别站立在相应的桥墩盖梁上，此时支撑横梁2.4加长段a位于架桥机2行进方向的末端（见图1）。

第三步，吊装第一跨钢梁就位，接着吊装第二跨钢梁就位。

具体地，运梁车2.11将第一跨钢梁运至支撑横梁2.4加长段下方，使用滑动起吊装置2.7吊装钢梁前端，钢梁后端依然放置在运梁车2.11上（见图1），吊点和运梁车2.11同步向前行进，待钢梁后端行进至支撑横梁2.4加长段a吊装范围内时，使用另一套滑动起吊装置2.7吊升钢梁的后端（见图2），进行第一跨钢梁的吊装就位（见图3）；之后，两对中支腿2.2依次抬起，顺桥向移动并支撑在已经架设完毕的第一跨钢梁底板上（见图3），支撑处的横断面见图10，然后按照上述步骤，通过运梁车2.11和滑动起吊装置2.7相配合运载第二跨钢梁，并进行吊装就位（见图4）。

第四步，将第一、二跨钢梁进行纵向焊接，完成两跨钢梁“简支变连续”的体系转换；

第五步，同时安装第一、二跨的预制桥面板3；然后两对中支腿2.2从墩顶钢梁底板位置依次升起，沿顺桥向移动并分别支撑在墩顶两侧第一、二跨的桥面板上（图5），支撑横断面示意图见图11；

第六步，将架桥机2吊索2.9末端的吊扣2.10与第一、二跨钢梁上的吊片1.3分别连接后，对第一、二跨钢梁同时提拉，并使吊索2.9的索力在张拉至设定值后锁定，其中，顺桥向墩顶两侧吊索的索力值F1大于跨中吊索的索力值F2（见图5）；

第七步，连续浇筑第一、二跨桥面板的纵横向湿接缝混凝土4，待现浇混凝土达到设计强度后，解除吊索2.9与钢梁吊片1.3之间的连接（见图6）；

第八步，使架桥机2向前行进，且每向前行进两跨时，均按照第二~七步所述的方法进行施工，直至整联桥梁架设完成（见图7）。

下面对本发明钢混组合梁的施工方法进行原理性说明。

受力方面，对于边跨受力改善的情况，可以通过下面的计算予以说明。以50m跨径钢混组合梁为例，跨中设2个吊点，分别按照单跨施工和两跨连续施工的方式进行计算分析，将不同阶段的受力情况对比如下：

表1 主要计算结果对比 (单位：MPa)

从上述的计算对比结果中可以看出，采用两跨连续浇筑施工的方式，对前期施工阶段的影响并不明显，但是在成桥状态，钢梁和混凝土桥面板的受力得到大幅的改善，减小了边跨的受力，对于等跨布置桥梁中边跨受力非常有利。最终成桥状态下，跨中截面钢梁的最大拉应力水平较传统无支架施工低45%左右，上缘混凝土最大压应力高43%左右，结构受力更有利。

施工方面，采用常规单跨施工方法，需要在一跨主梁架设完成后，浇筑混凝土桥面板，平均浇筑进度约为9天/孔，而采用本发明后，两跨连续浇筑混凝土湿接缝，同等时间浇筑两跨湿接缝，平均浇筑进度为6天/孔，大大提升了施工进度，从而节省了施工费用。现以六跨一联的80m钢混组合梁为例，进行施工进度的对比。

表2 单孔施工进度对比

综上，采用本发明方法能提高材料的利用指标，同时能改善钢梁和混凝土桥面板的受力，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。

Claims (7)

1.一种采用背索式架桥机的两跨连做钢混组合桥梁施工方法，其特征在于：

所述背索式架桥机包括带有前支腿、中支腿和后支腿的支撑横梁，所述前支腿外侧的支撑横梁长度为单跨钢梁长度的0.2-0.3倍，所述中支腿为两对沿纵桥向滑动设置的伸缩式支腿，与中支腿位置相对应的支撑横梁背脊上设置有钢塔，所述钢塔通过多根斜拉索与支撑横梁相连；支撑横梁上设置有沿顺桥向移动的滑动起吊装置，支撑横梁上还设置有多组沿桥长方向间隔设置的提升吊索装置，支撑横梁下方则设置有运梁车；

所述施工方法包括如下步骤：

第一步，根据桥梁设计方案，预制钢梁单元，并在钢梁翼缘上设置临时吊片；

第二步，待桥梁基桩、桥墩施工完毕后，使架桥机行进至主桥第一、二跨位置，并使架桥机的前、中、后支腿分别站立在桥墩盖梁上，其中前支腿位于架桥机行进方向的末端；

第三步，通过运梁车和滑动起吊装置相配合，先吊装第一跨钢梁就位，然后使中支腿沿顺桥向移动至第一跨墩顶位置的钢梁底板上，预留架设空间，接着吊装第二跨钢梁就位；

第四步，将第一、二跨钢梁进行纵向焊接，完成两跨钢梁“简支变连续”的体系转换；

第五步，同时安装第一、二跨的预制桥面板；在此过程中，中支腿从墩顶钢梁底板位置依次升起，沿顺桥向分别移动支撑在墩顶两侧的桥面板上；

第六步，将架桥机吊索末端的吊扣与第一、二跨钢梁上的吊片分别连接后，对两跨钢梁同时提拉，并使吊索的索力在张拉至设定值后锁定，其中，顺桥向墩顶两侧吊索的索力值大于跨中吊索的索力值；

第七步，连续浇筑第一、二跨桥面板的纵横向湿接缝混凝土，待现浇混凝土达到设计强度后，解除吊索与钢梁吊片之间的连接；

第八步，使架桥机向前行进，且每向前行进两跨时，均按照第二~七步所述的方法进行施工，直至整联桥梁架设完成。

2.根据权利要求1所述的采用背索式架桥机的两跨连做钢混组合桥梁施工方法，其特征在于：所述钢塔高度为单跨钢梁长度的1/3，钢塔两侧分别设置有4-6根所述斜拉索。

3.根据权利要求1所述的采用背索式架桥机的两跨连做钢混组合桥梁施工方法，其特征在于：每个所述中支腿顶部均通过电机驱动的纵向行走轮与设置在所述支撑横梁底面的滑轨相连，且中支腿和支撑横梁之间设置有活动式拴扣。

4.根据权利要求1所述的采用背索式架桥机的两跨连做钢混组合桥梁施工方法，其特征在于：所述滑动起吊装置包括顶部设置有电动收绳机的移动横梁，所述移动横梁通过纵向导轨与所述支撑横梁相连，与所述电动收绳机相连的吊装横梁上设置有起吊挂钩。

5.根据权利要求1所述的采用背索式架桥机的两跨连做钢混组合桥梁施工方法，其特征在于：每个所述提升吊索装置均包括收卷机，所述收卷机通过横桥向设置的滑轮与所述支撑横梁相连，收卷机的吊索末端设置有吊扣。

6.根据权利要求1所述的采用背索式架桥机的两跨连做钢混组合桥梁施工方法，其特征在于：所述提升吊索装置间隔分布在前支腿和后支腿之间的支撑横梁上。

7.根据权利要求1所述的采用背索式架桥机的两跨连做钢混组合桥梁施工方法，其特征在于：所述单跨钢梁长度为70-150m。