CN111139749A - 一种大跨度上承式连续钢桁梁悬臂架设施工方法 - Google Patents

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周新亚
方继
曹晗
丁仕洪
王炳岩
谢露
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张伟
丁鹤
易中楼
王雨舟
黄晨东
刘志招
王峰
李华亨
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    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D21/00Methods or apparatus specially adapted for erecting or assembling bridges
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    • E01D21/105Balanced cantilevered erection
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    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D21/00Methods or apparatus specially adapted for erecting or assembling bridges

Abstract

本发明提供一种大跨度上承式连续钢桁梁悬臂架设施工方法,包括:施工桥梁下部墩台,在边墩内侧搭设钢支架和拼装平台;从两端的边墩处开始向跨中相向架设钢桁梁;架设辅助临时墩,利用辅助临时墩作为支撑继续悬臂架设钢桁梁至次边墩;在次边墩的顶端两侧对称布置调整装置,将钢桁梁置于调整装置上;继续向跨中相向悬臂架设两个节间的钢桁梁后,通过次边墩上的顶升装置对边跨桥梁进行顶升,在位于边墩与桥梁下弦杆之间设置滑动支座;搭建超高临时墩并利用其作为支撑,进行后续节间的安装直至主墩,最后合龙。本发明在所有桥墩的顶端布置调整装置,实现对钢桁梁顶升和纠偏,以抵消钢梁悬臂架设过程中产生的下挠值,实现钢桁梁的准确上墩、精确合龙。

Description

一种大跨度上承式连续钢桁梁悬臂架设施工方法
技术领域
本发明属于桥梁施工技术领域,具体涉及一种大跨度上承式连续钢桁梁悬臂架设施工方法。
背景技术
在铁路桥梁中,连续钢桁梁桥得到了越来越广泛的采用。在我国,除著名的武汉和南京长江大桥采用了大跨度连续钢桁梁桥外,在其他铁路线上也修建了许多这种类型的桥梁。如汉江大桥、金沙江大桥、白沙沱长江大桥、连地黄河大桥、淮河大桥等均为连续钢桁梁桥。2000年建成的芜湖长江大桥,正桥钢梁共5联,其中4联为连续钢桁梁结构。连续钢桁梁桥作为大跨度桥梁的一种结构形式,具有跨越能力大、结构自重轻、结构受力明确、建筑造型美观等优点,常被应用在一些跨越公路、铁路、大跨度河流的桥梁中。
钢桁梁桥按照主桁的支承方式不同,分为简支钢桁梁桥、连续钢桁梁桥和悬臂钢桁梁桥;而按照桥面位置不同,则分为上承式、下承式钢桁梁桥。其中上承式钢桁梁桥相比于的下承式钢桁梁桥,其主桁间距比下承式小,其桥墩和边墩(台)的宽度也小,节省成本又安全;另外,上承式钢桁梁桥在构造方面,尤其是行车部分要简单、行车视野好,且便于加固和改建。
目前大跨度连续钢桁梁桥的施工方法多为通过吊索塔架、塔吊辅助由主墩向边跨、主跨四向悬臂架设钢梁,实现跨中合龙的方法,根据其结构特点、地形地貌特征、环境因素、边界条件,选择施工辅助设施和安装设备。目前上承式钢桁梁主要是通过设置临时吊索塔架辅助钢梁由主墩向两岸伸臂架设,其存在以下缺点:在高山深谷地形下,上承式钢桁梁建筑高度过高,吊索塔架是庞大的专业设备,需在主墩附近设置超高塔吊进行安装,技术难度高;而塔吊、吊索塔架在安装、拆除及使用过程中也存在较大的安全风险。另外,由主墩向两岸对称安装的方式需等主墩施工完成后才能开始钢梁架设,其施工工期较长。其次,高山深谷地形下,主墩附近规划施工场地困难,可能影响河道通航。
所以需要重新寻找一种新的施工方法来降低上承式钢桁梁的施工难度与周期,以解决高山深谷场地狭隘的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大跨度上承式连续钢桁梁悬臂架设施工方法,在边墩(台)提梁、桥面运梁的钢梁悬臂拼装架设,实现了边跨钢桁梁和主墩同步施工,缩短了施工工期,解决了跨越深切河谷或桥址位于高山陡坡处的施工难题。
本发明解决技术问题提供如下方案:
一种大跨度上承式连续钢桁梁悬臂架设施工方法,包括以下步骤:
(1)施工桥梁下部墩台,并在边墩(也可叫:边台,下同)内侧搭设拼装平台和支架;
(2)将边墩(台)顶抄垫至钢桁梁下弦底部设计标高,从边墩(台)处开始采用汽车吊或龙门吊向跨中相向架设钢桁梁;
(3)在已拼装完成的桥面板上安装桥面架梁吊机及运梁设备,在边墩(台)和次边墩之间搭设辅助临时墩,在次边墩的墩顶两侧对称布置调整装置,所述调整装置包括纠偏装置和顶升装置,用于调节桥梁的标高和线形;
(4)利用辅助临时墩作为支撑,采用架梁吊机进行后续节间的钢桁梁悬臂架设至次边墩,并在次边墩的顶部布设调整装置,将钢桁梁置于其上;
(5)继续向跨中悬臂架设两个节间的钢桁梁后,通过次边墩上的顶升装置对边跨桥梁进行顶升,其顶升的高度大于钢桁梁悬臂拼装到主墩后的下挠值,在边墩(台)与桥梁下弦杆之间安放滑动支座并于其两端设置横向限位板,拆除支架和辅助临时墩,完成第一次体系转换;
(6)采用汽车吊和桥面吊机在次边墩和主墩之间搭建超高临时墩;
(7)悬臂架设钢桁梁至超高临时墩,在钢桁梁与超高临时墩的墩顶之间进行抄垫和限位,然后采用桥面吊机悬臂安装钢桁梁至主墩,在主墩的顶端布置调整装置,将钢桁梁支垫于调整装置上;
(8)继续向跨中悬臂架设两个节间的钢桁梁,利用位于次边墩和主墩上的顶升装置将桥梁起顶至预设标高,在主墩上安装永久支座并将钢桁梁支垫于永久支座上,完成第二次体系转换;
(9)继续向跨中悬臂架设钢桁梁直至合龙工况,位于悬臂较长一侧的架梁吊机退至主墩的墩顶处,预留另一侧架梁吊机完成钢桁梁的合龙安装;然后通过位于次边墩顶部的顶升装置落梁,调整合龙口前端下挠量及转角,并利用各桥墩顶部的调整装置来调整桥梁中轴线及里程偏差,实现钢桁梁跨中精确合龙;
(10)钢桁梁合龙完成后,调整钢桁梁的中轴线和高程,安装其他永久支座、阻尼器及速度锁定器,最后拆除所有辅助设施,完成第三次体系转换。
进一步方案,步骤(2)中,前三个节间的钢桁梁采用采用汽车吊、门式起重机进行原位拼装。
进一步方案,所述纠偏装置包括底座,所述底座顶端面通过滑动支座连接有基座,所述基座的端部分别安装有横向千斤顶和纵向千斤顶,位于纵向千斤顶的外端设有固定于底座的反力座;所述顶升装置为竖向千斤顶,所述竖向千斤顶为两个,并排安装在基座的顶端面。
更进一步方案,所述滑动支座包括支撑板和滑板,所述支撑板和滑板之间的接触面设有用于减小摩擦的硅脂层;所述支撑板与底座固接,滑板与基座固接。
进一步方案,所述钢桁梁的合龙安装是在无跨中临时支墩、无吊索塔吊、斜拉索的辅助设施条件下,实现钢桁梁无应力精确合龙。
调整装置安装时需严格抄垫平整,保证竖向千斤顶能够竖直受力。施工时还应在相邻桥墩或全桥桥墩布置配套竖向千斤顶,以配合桥梁顶升,具体布置位置需通过计算确定。
通过操纵竖向千斤顶能够将桥梁顶升,使桥梁的梁体和位于对应的桥墩顶部的桥梁支座之间形成间隙,此时桥梁荷载全部由竖向千斤顶传递至桥墩,可调整桥梁竖向标高偏差。
如果需要进行桥梁的纵、横向的偏差调整,在竖向千斤顶受力、桥梁支座不受力的状态下,通过纵、横向千斤顶将桥梁进行纵桥向或横桥向的调整。其原理为,在位于底座和基座之间的滑动支座是由支撑板和滑板之间是通过硅脂层接触,摩擦力较小,显著小于调整装置与桥墩之间的摩擦力,当竖向千斤顶工作时,会带动桥梁移动进行纵、横向移动。
本调整装置将顶升装置和纠偏装置融于一个工装,实现了顶升、横向纠偏、纵向纠偏功能,节省了多次设计和钢材消耗,减少了人工投入和频繁安装,纵横移装置整体性好,可一次性安装完成,拆装便捷,提高了施工安全性。
本发明上承式连续钢桁梁悬臂架设施工方法是从两岸向跨中对称悬臂架设,在两岸搭设施工平台用于钢桁梁的拼装、桥面板的组拼焊接、杆件卸车、杆件存放及预拼等提供场地。在施工时,通过预抬高实现桥梁上墩、通过次边墩起落梁实现桥梁的精确合龙
另外,本发明以辅助临时墩和超高临时墩代替吊索塔架,拼装方便,安装风险较小,施工技术成熟,降低了施工难度。采用从两岸向跨中的施工顺序,可实现边跨钢桁梁和中间主墩的同步施工,缩短施工工期。
本发明在桥梁两岸傍山搭设拼装平台和支架,用于钢梁拼装,减少钢梁杆件二次倒运,为桥面板组拼焊接、杆件卸车、杆件存放及预拼施工作业提供一体化平台。从而解决了高山深谷的复杂地形下场地狭隘,施工无法展开的难题。
本发明在次边墩和主墩的顶端均布置调整装置,实现对钢桁梁预抬高来抵消钢梁悬臂架设的下挠值,实现钢桁梁的准确上墩。通过调整装置中的纠偏装置来调整钢桁梁线形,主墩上的永久支座后装,通过起落梁的方式消除合拢口竖向偏差,实现钢梁精确合龙。
所述钢桁梁的合龙安装特征是在无跨中临时支墩、无吊索塔吊、斜拉索的辅助设施条件下,主墩不起顶而通过位于次边墩顶部的竖向千斤顶落梁的方式实现。
附图说明
图1-4为本发明施工示意图;
图5为本发明中调整装置使用示意图;
图6为本发明中调整装置的结构示意图。
具体实施方式
参见附图1-4,一种大跨度上承式连续钢桁梁悬臂架设施工方法
一种大跨度上承式连续钢桁梁悬臂架设施工方法,包括以下步骤:
(1)施工边墩10、次边墩11、主墩12的下部桥墩,并在边墩(台)10内侧搭设拼装平台和支架1;
(2)对边墩(台)10分别抄垫至设计标高,从边墩(台)10处开始采用汽车吊3或龙门吊4在支架1上向跨中相向架设钢桁梁5,完成三个节间;
(3)在已拼装完成的桥面板上安装架梁吊机6及运梁设备7,在边墩(台)10和次边墩11之间搭设辅助临时墩2,在次边墩11的墩顶两侧对称布置调整装置9,调整装置9包括纠偏装置和顶升装置,用于调节桥梁的标高和线形;
(4)利用辅助临时墩2作为支撑,采用架梁吊机6悬臂架设后续节间的钢桁梁至次边墩11,在次边墩11的顶端两侧对称布置调整装置9——调整装置9包括纠偏装置和顶升装置,用于调节桥梁的标高和线形,将钢桁梁至于其上;
(5)采用抄垫块将次边墩11与桥梁下弦杆之间的空隙垫置,继续向跨中悬臂架设两个节间的钢桁梁后,通过次边墩11上的顶升装置9对边跨桥梁进行顶升,其顶升的高度略大于钢桁梁悬臂拼装到主墩12后的下挠值,确保钢桁梁顺利悬臂架设至主墩的墩顶;在钢桁梁与次边墩11之间的间隙进行抄垫,在边墩(台)10与桥梁下弦杆之间安放滑动支座以释放边跨纵向温度应力,在滑动支座的两端设置横向限位板限制钢桁梁因横向滑动导致偏移,拆除拼装的支架1和辅助临时墩2,完成第一次体系转换;
(6)采用汽车吊和桥面吊机在次边墩11和主墩12之间搭建超高临时墩8;
(7)悬臂架设钢桁梁5至超高临时墩8,在钢桁梁5与超高临时墩8的墩顶之间进行抄垫和限位,然后采用桥面吊机6悬臂安装钢桁梁5至主墩12,在主墩12的顶端布置调整装置9,将钢桁梁支垫于调整装置9上;
(8)继续向跨中悬臂架设两个节间的钢桁梁,利用位于次边墩11和主墩12上的顶升装置将桥梁起顶至预设标高,在主墩12上安装永久支座13(如图5所示),并将钢桁梁支垫于永久支座上,完成第二次体系转换;
(9)继续向跨中悬臂架设钢桁梁5直至合龙工况,位于悬臂较大一侧的架梁吊机6退至主墩12的墩顶处,预留另一侧架梁吊机进行钢桁梁的合龙安装,通过位于次边墩11顶部的竖向千斤顶落梁,调整合龙口前端下挠及转角,并利用各桥墩顶部的调整装置9来调整桥梁中轴线及里程偏差,实现钢桁梁跨中精确合龙;
(10)钢桁梁合龙完成后,调整钢桁梁的中轴线和高程,安装其他永久支座、阻尼器及速度锁定器,最后拆除所有辅助设施,完成第三次体系转换。
如图6所示,纠偏装置包括底座91,所述底座91顶端面通过滑动支座连接有基座96,所述基座96的端部分别安装有横向千斤顶97和纵向千斤顶95,位于纵向千斤顶95的外端设有固定于底座91的反力座94;
所述顶升装置为竖向千斤顶98,所述竖向千斤顶98为两个,并排安装在基座96的顶端面。
所述滑动支座包括支撑板92和滑板93,所述支撑板92和滑板93之间的接触面设有用于减小摩擦的硅脂层;所述支撑板92与底座91固接,滑板93与基座96固接。
施工时,调整装置需严格抄垫平整,保证竖向千斤顶能够竖直受力。施工时还应在相邻桥墩或全桥桥墩布置配套竖向千斤顶,以配合桥梁顶升,具体布置位置需通过计算确定。
通过操纵竖向千斤顶能够将桥梁顶升,使桥梁的梁体和位于对应的桥墩顶部的桥梁支座之间形成间隙,此时桥梁荷载全部由竖向千斤顶传递至桥墩,可调整桥梁竖向标高偏差。
如果需要进行桥梁的纵、横向的偏差调整,在竖向千斤顶受力、桥梁支座不受力的状态下,通过纵、横向千斤顶将桥梁进行纵桥向或横桥向的调整。其原理为,在位于底座和基座之间的滑动支座是由支撑板和滑板之间是通过硅脂层接触,摩擦力较小,显著小于调整装置与桥墩之间的摩擦力,当竖向千斤顶工作时,会带动桥梁移动进行纵、横向移动。
本装置将顶升及横向纠偏、纵向纠偏功能融于一个工装,节省了多次设计和钢材消耗,减少了人工投入和频繁安装,纵横移装置整体性好,可一次性安装完成,拆装便捷,提高了施工安全性。
本发明从两侧边墩(台)向中间跨中悬臂架设、跨中合龙,边跨钢梁采用临时钢支架辅助半悬臂拼装架设,主跨采用全悬臂架设。
所述钢梁合龙是在无跨中吊索塔吊、斜拉索等辅助设施条件下,合龙口杆件按照设计理论尺寸加工制孔,最终实现钢梁无应力精确合龙。
利用次边墩落梁、主墩不起顶的方式调整合龙口前端下挠及转角,并结合顶推钢梁纵移的方法进行合龙。
悬臂拼装中间跨钢桁梁时,锁定主墩上的永久支座,利用滑动支座的纵向活动功能,释放温度变形。
拼装边跨钢桁梁时,将钢桁梁预抬设定高度,使钢桁梁能够顺利拼装至中间主墩;为满足钢梁合龙时次边墩的墩顶上钢桁梁具有足够的落梁空间,次边墩支座垫石需要后浇。
边跨钢梁桁采用拼装平台和支架辅助半悬臂拼装架设,如图1所示。
根据主跨跨中合龙工况分析,在所有的边墩(台)、次边墩、主墩的墩顶部分别布置调整装置,调整装置包括顶升装置及纵、横移纠偏装置,对钢桁梁进行纵横向及竖向调整,如图5、图6所示。在桥面上铺设运梁轨道,利用辅助临时墩和超高临时墩作为支撑,采用桥面吊机向主跨方向悬臂架设钢桁梁至主墩,继续向主跨悬臂架设2个节间杆件,利用调整装置将钢桁梁起顶至预设高度,拆除超高临时墩8,如图1-4所示;继续向跨中悬臂架设钢梁,进入合龙工况。
虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
故以上所述仅为本申请的较佳实施例,并非用来限定本申请的实施范围;即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换,均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种大跨度上承式连续钢桁梁悬臂架设施工方法,包括以下步骤:
(1)施工桥梁下部墩台,并在边墩内侧搭设拼装平台和支架;
(2)将边墩顶抄垫至钢桁梁下弦底部设计标高,从边墩处开始采用汽车吊或龙门吊向跨中相向架设钢桁梁;
(3)在已拼装完成的桥面板上安装桥面架梁吊机及运梁设备,在边墩和次边墩之间搭设辅助临时墩,在次边墩的墩顶两侧对称布置调整装置,所述调整装置包括纠偏装置和顶升装置;
(4)利用辅助临时墩作为支撑,采用架梁吊机进行后续节间的钢桁梁悬臂架设至次边墩,并在次边墩上布设调整装置,将钢桁梁置于其上;
(5)继续向跨中悬臂架设两个节间的钢桁梁后,通过次边墩上的顶升装置对边跨桥梁进行顶升,其顶升的高度大于钢桁梁悬臂拼装到主墩后的下挠值,在边墩与桥梁下弦杆之间安放滑动支座并于其两端设置横向限位板,拆除支架和辅助临时墩,完成第一次体系转换;
(6)采用汽车吊和桥面吊机在次边墩和主墩之间搭建超高临时墩;
(7)悬臂架设钢桁梁至超高临时墩,在钢桁梁与超高临时墩的墩顶之间进行抄垫和限位,然后采用桥面吊机悬臂安装钢桁梁至主墩,在主墩的顶端布置调整装置,将钢桁梁支垫于调整装置上;
(8)继续向跨中悬臂架设两个节间的钢桁梁,利用位于次边墩和主墩上的顶升装置将桥梁起顶至预设标高,在主墩上安装永久支座并将钢桁梁支垫于永久支座上,完成第二次体系转换;
(9)继续向跨中悬臂架设钢桁梁直至合龙工况,利用一台架梁吊机完成钢桁梁的合龙安装;然后通过位于次边墩顶部的顶升装置落梁,调整合龙口前端下挠量及转角,并利用各桥墩顶部的调整装置来调整桥梁中轴线及里程偏差,实现钢桁梁跨中精确合龙;
(10)钢桁梁合龙完成后,调整钢桁梁的中轴线和高程,安装其他永久支座、阻尼器及速度锁定器,最后拆除所有辅助设施,完成第三次体系转换。
2.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于:步骤(2)中,前三个节间的钢桁梁采用汽车吊、门式起重机进行原位拼装。
3.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于:所述纠偏装置包括底座,所述底座顶端面通过滑动支座连接有基座,所述基座的端部分别安装有横向千斤顶和纵向千斤顶,位于纵向千斤顶的外端设有固定于底座的反力座;所述顶升装置为竖向千斤顶,所述竖向千斤顶为两个,并排安装在基座的顶端面。
4.根据权利要求3所述的施工方法,其特征在于:所述滑动支座包括支撑板和滑板,所述支撑板和滑板之间的接触面设有用于减小摩擦的硅脂层;所述支撑板与底座固接,滑板与基座固接。
5.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于:所述钢桁梁的合龙安装是在无跨中辅助临时墩进行临时支墩、无吊索塔吊、斜拉索的辅助设施条件下,实现钢桁梁无应力精确合龙。
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