CN110593085A - 一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，包括以下步骤：(A)预制钢管，单根重量控制在现场起吊设备最大吊重以内；(B)在地面组装钢管节段；(C)起吊钢管节段，进行钢管节段空中安装；(D)调垂直，进行临时固定，解除吊点。本发明的目的在于提供一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，以解决现有技术中钢管混凝土格构柱式墩钢管安装进度慢、安全风险高以及控制测量较难的问题，实现减少空中拼装工作量、降低空中施工难度、提高工作效率、降低安全风险的目的。

Description

一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法

技术领域

本发明涉及桥梁钢结构安装领域，具体涉及一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法。

背景技术

钢管混凝土格构柱式墩正逐渐投入到山岭重丘地区高墩桥梁结构中，此结构具有抗震性能良好、承载能力大、刚度大以及较为经济等优点。作为一种新型结构，目前桥梁结构中使用的还不多，目前已建成的仅有两座钢管混凝土格构墩(雅(安)西(昌)高速公路上的腊八斤特大桥和黑石沟特大桥。其中腊八斤特大桥最高墩为182.5m，黑石沟特大桥最高墩为155m)。钢管混凝土格构墩施工工艺比一般钢筋混凝土桥墩要复杂，存在多重交叉作业以及大量的高空作业(最上面进行钢管安装、焊接以及测量控制，中间要进行外包混凝土施工，地面要拼装钢管、倒运原材料等)。导致桥墩施工进度慢，钢管安装精度控制较难，安全风险高。具体而言，现有安装方式的缺陷主要包括：

1、钢管混凝土格构柱式墩钢管安装受起吊机械吊重限制，现有施工方法一般采用塔吊进行单支钢管安装，安装进度慢、安装精度差、钢管倾斜度控制较难。

2、钢管安装时高空作业时间长，安全风险大，交叉作业影响墩身混凝土施工作业。

3、现有钢管安装测量方法复杂，且精度不高；测量作业受阴雨天气影响较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，以解决现有技术中钢管混凝土格构柱式墩钢管安装进度慢、安全风险高以及控制测量较难的问题，实现减少空中拼装工作量、降低空中施工难度、提高工作效率、降低安全风险的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，包括以下步骤：

(A)预制钢管，单根重量控制在现场起吊设备最大吊重以内；

(B)在地面组装钢管节段；

(C)起吊钢管节段，进行钢管节段空中安装；

(D)调垂直，进行临时固定，解除吊点。

针对现有技术中钢管混凝土格构柱式墩钢管安装进度慢、安全风险高以及控制测量较难的问题，本发明尽可能地将能在地面上拼装的构件全部组装成型，以减少空中拼装的工作量，降低空中施工难度。空中拼装工作量减少以及空中施工难度降低，又可以节省高空作业时间，从而能提高了工作效率，安全风险也能相应降低。本方法在施工现场具有较强的可操作性和实用性。

进一步的，所述步骤(B)包括：

(I)安装底节钢管；

(II)安装提升设备；

(III)布设现场拼装场地；

(IV)钢管节段地面拼装。

进一步的，所述步骤(I)包括：采用履带吊机逐根安装底节钢管、一节段、二节段，形成底节钢管，安装过程中对底节钢管的平面位置、垂直度进行控制。

进一步的，所述步骤(III)中的现场拼装场地布置在预安装钢管位置附近，并且在提升设备的吊钩范围内；

进一步的，所述步骤(III)包括：

(a)对现场拼装场地进行混凝土硬化，其中浇筑混凝土时埋设预埋件，所述预埋件用于拼装架地脚固定；

(b)混凝土达到设计强度后安装拼装架，拼装架高度比钢管节段长度短1～2米，拼装架底部与所述预埋件固定，拼装架顶部设置用于对钢管偏差进行微调的调节装置；

(c)拼装架完成安装后，在内测设置型钢滑道，在型钢滑道上精确定位设置活动铰座；

(d)在钢管待安装四周布设空中测量控制点；在距钢管中心1～2米的位置设置地面固定观测点。

进一步的，所述调节装置为千斤顶或手拉葫芦。

本申请采用地面活动式拼装台座，可以对钢管拼装进行精确定位，提高钢管节段组装精度。由于拼装台座设计成活动式，可以随钢管节段坡比变化进行微调，同时，拼装架又可以作为钢管焊接的工装措施，防止钢管焊接变形，从而能大大提高钢管制作精度。钢管制作精度高，又可以减少空中对接难度，提高了空中拼装施工的安全性。

进一步的，所述步骤(IV)包括：

(i)钢管水平放置，按照拼装方向将上下两端圆截面的象限点标出，使之与拼装方向一致；

(ii)运至拼装架内，用提升设备将钢管吊起，使顺桥向象限点与铰轴对齐，将钢管与铰轴临时固定；

(iii)在拼装架顶部利用调节装置调整钢管倾斜度，精确调整后利用拼装架固定钢管，完成一根钢管的地面拼装；

(iv)重复步骤(i)～(iii)，完成另一根钢管的地面拼装；利用吊机拼装两根钢管之间的水平连接系、斜撑、上下调节牛腿，焊接固定；

(v)量测两根钢管顶部平面位置，并在两根钢管顶端的外侧顺桥向象限点位置固定测量钢尺。

与现有技术相比，本方案中的钢管倾斜度控制测量方法简单方便，易操作，精度高，受天气影响小。

进一步的，所述步骤(C)包括：在钢管节段上拴好吊点后，缓慢起钩，将标准节段吊运至安装位置，利用导向装置与底节钢管或下节钢管对接；对接后依次进行横桥向偏位控制、纵桥向偏位控制。

进一步的，所述横桥向偏位控制包括：测量已安装节段顶端钢管接口四个象限点的相对高程，如四个点不在一个平面上，则用薄钢板抄垫平整，使其处于同一平面上；管口位置调整到位后，利用管口导向装置将上节钢管与下节钢管实行对接。

进一步的，所述纵桥向偏位控制包括：

①在地面固定观测点位置放置全站仪或经纬仪，对中调平后对准前视点，然后锁紧仪器的水平转动；

②利用仪器望远镜，扫描待安装钢管顶部的测量钢尺：

如果数据与纵向偏位控制数据相同，则说明待安装钢管处于垂直状态，否则需作调整。

如果待安装钢管向右侧/左侧偏移，则缓慢顶右侧/左侧调节装置，同时利用仪器观测钢管顶端的测量钢尺，当测量钢尺读数与纵向偏位控制数据一致时即可。

本申请通过提升设备的安装使用，利用钢管永久结构水平连接系，实现提升设备的爬升，并作为整个提升架的支撑点。首节段钢管安装精度是后续节段安装的基础，必须保证首节段钢管的安装精度。本申请多功能活动式拼装台座，可提高钢管拼装精度，还可提高工作效率。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，采用提升系统，可以将钢管结构在地面组拼成较大的标准吊装节段，减少高空拼装工作量，减少高空作业时间，提高了工作效率，极大提高安全性能。由于起吊能力大，可以将钢管拼装成较大的节段，还可将连接杆件一并拼装成型，尽可能地将能在地面上拼装的构件全部组装成型，以减少空中拼装的工作量，降低空中施工难度。空中拼装工作量减少以及空中施工难度降低，又可以节省高空作业时间，从而能提高了工作效率，安全风险也能相应降低。

2、本发明一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，采用地面活动式拼装台座，可以对钢管拼装进行精确定位，提高钢管节段组装精度。由于拼装台座设计成活动式，可以随钢管节段坡比变化进行微调，同时，拼装架又可以作为钢管焊接的工装措施，防止钢管焊接变形，从而能大大提高钢管制作精度。钢管制作精度高，又可以减少空中对接难度，提高了空中拼装施工的安全性。

3、本发明一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，钢管倾斜度控制测量方法简单方便，易操作，精度高，受天气影响小，具有较强的可操作性和实用性。

4、本发明一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，不仅适用于钢管混凝土格构柱墩身钢管现场安装控制，也可适用于其他高层钢结构的现场安装与控制。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例中提升设备的立面布置图；

图2为本发明具体实施例钢管节段地面组装时的拼装架平面图；

图3为本发明具体实施例钢管节段地面组装时的拼装架立面图；

图4为本发明具体实施例中标准吊装节段的示意图；

图5为本发明具体实施例中的铰座细部图；

图6为图5中A-A方向线的剖视图；

图7为本发明具体实施例中钢管纵向偏位调整示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-拼装台架，2-液压千斤顶，3-地面固定观测点，4-铰轴，5-活动铰座，6-垫块，7-型钢滑道，8-拼装台座，9-钢管，10-顺桥向象限点，11-横桥向象限点，12-牛腿，13-已安装钢管，14-待安装钢管，15-测量钢尺，16-纵向偏位控制线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，分为钢管加工制作、钢管地面组装、钢管节段空中安装这几个部分。具体的：

一、钢管加工制作：

钢管在厂家加工制作，根据运输条件和吊装能力确定钢管加工长度，长度以10～12m为宜，重量控制在现场起吊设备最大吊重以内。在钢管加工过程中，应严格控制加工精度，保证钢管各部位结构尺寸符合设计要求，其误差(主要是钢管椭圆度、端头平整度等)不得超过规范要求，否则，应进行调整。钢管应按从底部到顶节段顺序加工。钢管节段在厂家加工完成后，经检查合格后方能运至工地。

二、钢管地面组装：

1、底节钢管安装：

底节钢管、一节段及二节段(总高度在35米内)采用履带吊机逐根(单根)安装。底节平面位置用全站仪精确定位，钢管垂直度(或倾斜度)采用吊垂球或用全站仪测量控制。钢管安装精度(高程、平面位置、倾斜度等)必须达到设计要求，其安装误差应记录在案。

2、专用提升设备安装：

钢管混凝土格构式高墩所采用的钢管大多重量较大，一般10～12m一节段(单根)重量在15～20吨左右。塔吊受吊重能力限制，不能满足施工需要。为此，需专门设计制作自爬式多功能提升架。此提升架额定吊重40吨，最大可安装节段高度为12米，如图1所示。

3、现场拼装场地布设：

钢管拼装场地应布置在预安装钢管(基础)位置附近，并且在提升架吊钩范围内，以利用提升架拼装及提升管节。在此范围内设置钢管拼装场地，并用混凝土硬化(亦可利用设计桥墩承台基础)。浇筑混凝土时按照设计要求埋设预埋件，用作拼装架地脚固定。混凝土达到设计强度后进行拼装架安装。拼装架高度比钢管节段长度短1～2米，底部与预埋件固定牢靠。顶部设置千斤顶(或手拉葫芦)，用于对钢管偏差进行微调。拼装架完成后，在内测设置型钢滑道，以满足钢管不断收坡变化。最后在型钢滑道上精确定位设置活动铰座、铰轴，严格控制铰座、铰轴的高程。同时在钢管待安装四周合适位置布设空中测量控制点。地面固定观测点，设置在距钢管中心约1.5米(根据现场确定，以不影响观测和不影响现场施工为宜)位置，每排钢管左右各设一个点；本实施例的场地布置见图2、图3。

4、钢管管节地面拼装：

钢管水平放置，按照拼装方向(顺桥向和横桥向)将上下两端圆截面的4分点(象限点)标出，使之与拼装方向一致。然后用汽车运至拼装架内。用提升架将钢管吊起，使顺桥向象限点与铰轴对齐，无误后将钢管与铰轴临时固定。在拼装架顶部利用千斤顶(或手拉葫芦)调整钢管倾斜度(吊线锤或用全站仪)，精确调整后利用拼装架固定钢管。至此，一根钢管地面拼装完成。以同样的拼装方法拼装另一根钢管，并固定牢固。

利用吊机拼装钢管之间的水平连接系和斜撑，以及上下调节牛腿。经检查无误后并固定好后进行连接系焊接。形成如图4所示的标准吊装节段。此节段横桥向倾斜度已经调整到位，空中安装时只需保证对接处高程相同即可。

钢管连接系全部焊接完成后，再次量测两钢管顶部平面位置，记录在案，据此来调整底部铰座、铰轴位置(见图5、图6)，以保证上下节段间能顺利对接。最后在两钢管顶端的外侧顺桥向象限点位置固定好测量钢尺(毫米刻度，长度500mm～1000mm)。

三、钢管节段空中安装：

标准吊装节段在地面拼装完成并检查合格后，开始进行空中安装施工。

(一)钢管吊装

钢管吊装采用提升架来进行安装。标准吊装节段拼装位置处于提升架大臂正下方，在节段上拴好吊点后，缓慢起钩，将标准节段吊运至安装位置，利用导向装置与下节钢管对接。

(二)钢管空间定位

(1)横桥向偏位控制

标准吊装节段横桥向倾斜度已在地面拼装时形成，本身无需再作调整。需要调整的是已安装节段顶端高程。如已安装节段顶面高程无误，则待安装节段横桥向倾斜度就能保证。测量方法：用水准仪测量已安装节段顶端钢管接口四个象限点的相对高程，如四个点不在一个平面上，则用薄钢板抄垫平整(需考虑待安装节段钢管端面不平度)，使其处于同一平面上。用同样的方法抄平另一个顶端钢管截面。两管口位置调整到位后，利用管口导向装置将上节钢管与下节钢管实行对接。

(2)纵桥向偏位控制，如图7所示：

①在地面固定观测点位置放置全站仪或经纬仪，对中调平后对准前视点，然后锁紧仪器水平转动装置。

②利用仪器望远镜，扫描待安装钢管顶部的上带刻度钢尺，如果此数据与纵向偏位控制数据相同(50～100cm)，则说明待安装钢管处于垂直状态，否则需作调整。

③图7中待安装钢管向右侧偏移，则缓慢顶右侧千斤顶，同时利用仪器观测钢管顶端带刻度钢尺，当钢尺读数与纵向偏位控制数据一致时，说明钢管已处于垂直状态。

优选的，标准吊装节段横向连接一般较弱，不能保证两根钢管的面外扭曲变形，为此需对节段两根钢管均进行垂直度调整。调整方法重复上述②、③两个步骤即可。

待安装钢管调垂直后，选择适当位置进行临时固定，确认固定牢固后，解除吊点，即可进行下一步施工。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

(A)预制钢管，单根重量控制在现场起吊设备最大吊重以内；

(B)在地面组装钢管节段；

(C)起吊钢管节段，进行钢管节段空中安装；

(D)调垂直，进行临时固定，解除吊点。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，其特征在于，所述步骤(B)包括：

(I)安装底节钢管；

(II)安装提升设备；

(III)布设现场拼装场地；

(IV)钢管节段地面拼装。

3.根据权利要求2所述的一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，其特征在于，所述步骤(I)包括：采用履带吊机逐根安装底节钢管、一节段、二节段，形成底节钢管，安装过程中对底节钢管的平面位置、垂直度进行控制。

4.根据权利要求2所述的一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，其特征在于，所述步骤(III)中的现场拼装场地布置在预安装钢管位置附近，并且在提升设备的吊钩范围内。

5.根据权利要求2所述的一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，其特征在于，所述步骤(III)包括：

(a)对现场拼装场地进行混凝土硬化，其中浇筑混凝土时埋设预埋件，所述预埋件用于拼装架地脚固定；

(b)混凝土达到设计强度后安装拼装架，拼装架高度比钢管节段长度短1～2米，拼装架底部与所述预埋件固定，拼装架顶部设置用于对钢管偏差进行微调的调节装置；

(c)拼装架完成安装后，在内测设置型钢滑道，在型钢滑道上精确定位设置活动铰座；

(d)在钢管待安装四周布设空中测量控制点；在距钢管中心1～2米的位置设置地面固定观测点。

6.根据权利要求5所述的一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，其特征在于，所述调节装置为千斤顶或手拉葫芦。

7.根据权利要求2所述的一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，其特征在于，所述步骤(IV)包括：

(i)钢管水平放置，按照拼装方向将上下两端圆截面的象限点标出，使之与拼装方向一致；

(ii)运至拼装架内，用提升设备将钢管吊起，使顺桥向象限点与铰轴对齐，将钢管与铰轴临时固定；

(iii)在拼装架顶部利用调节装置调整钢管倾斜度，精确调整后利用拼装架固定钢管，完成一根钢管的地面拼装；

(iv)重复步骤(i)～(iii)，完成另一根钢管的地面拼装；利用吊机拼装两根钢管之间的水平连接系、斜撑、上下调节牛腿，焊接固定；

(v)量测两根钢管顶部平面位置，并在两根钢管顶端的外侧顺桥向象限点位置固定测量钢尺。

8.根据权利要求1所述的一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，其特征在于，所述步骤(C)包括：在钢管节段上拴好吊点后，缓慢起钩，将标准节段吊运至安装位置，利用导向装置与底节钢管或下节钢管对接；对接后依次进行横桥向偏位控制、纵桥向偏位控制。

9.根据权利要求8所述的一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，其特征在于，所述横桥向偏位控制包括：测量已安装节段顶端钢管接口四个象限点的相对高程，如四个点不在一个平面上，则用薄钢板抄垫平整，使其处于同一平面上；管口位置调整到位后，利用管口导向装置将上节钢管与下节钢管实行对接。

10.根据权利要求8所述的一种桥梁钢管格构墩钢管安装方法，其特征在于，所述纵桥向偏位控制包括：

①在地面固定观测点位置放置全站仪或经纬仪，对中调平后对准前视点，然后锁紧仪器的水平转动；

②利用仪器望远镜，扫描待安装钢管顶部的测量钢尺：

如果数据与纵向偏位控制数据相同，则说明待安装钢管处于垂直状态，否则需作调整。

如果待安装钢管向右侧/左侧偏移，则缓慢顶右侧/左侧调节装置，同时利用仪器观测钢管顶端的测量钢尺，当测量钢尺读数与纵向偏位控制数据一致时即可。