CN111519536B - 一种大跨度漂浮体系斜拉桥中跨钢箱梁的合龙方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了大跨度漂浮体系斜拉桥中跨钢箱梁的合龙方法，包括如下步骤：对主塔处的钢箱梁节段进行临时纵桥向限位；悬臂拼装中跨钢箱梁；对合龙口两侧的中跨钢箱梁进行监测，根据监测结果制造合龙段钢箱梁；解除临时纵桥向限位，朝远离合龙口方向移动中跨钢箱梁并进行第一次临时锁定；吊装合龙段钢箱梁；解除第一次临时锁定，朝合龙口方向移动中跨钢箱梁，使其复位，并进行第二次临时锁定；调整合龙段钢箱梁与中跨钢箱梁的相对姿态并临时固定；进行合龙段钢箱梁与中跨钢箱梁之间的腹板连接及环口锁定；解除临时固定及第二次临时锁定；进行合龙段钢箱梁与中跨钢箱梁之间的顶板、底板及焊缝的焊接。本发明对自然环境要求较低，施工操作性较高。

Description

一种大跨度漂浮体系斜拉桥中跨钢箱梁的合龙方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种大跨度漂浮体系斜拉桥中跨钢箱梁的合龙方法。

背景技术

目前常规钢箱梁斜拉桥合龙施工常用的方法有如下两种：

第一种是温度配切法，该方法以保持结构体系不变为前提，对合龙段顶、底板长度进行切割，以达到与实际桥梁合龙口在某一时间点状态相匹配，因此合龙必须选择在温度稳定时段进行，通常选择在夜间低温时段，该方法对自然环境要求高，实际施工可操作性较差。特别对于大跨度钢箱梁斜拉桥，单日气温变化作用下，钢梁将发生较大的伸长或缩短，中跨合龙对合龙段制造长度及温度时段的要求极高，合龙段钢梁能否顺利嵌入合龙口存在一定风险。

第二种是顶推辅助合龙法，目前顶推辅助合龙施工通常在单个主塔下横梁上布置纵向顶推装置，把一侧钢梁往边跨方向顶推一定距离，合龙段钢梁嵌入合龙口后先与一侧悬臂端钢梁连接完成，然后再把钢梁顶推复位，进行合龙口连接。针对大跨度斜拉桥，单塔顶推量不能适应钢梁在气温变化下的伸长或缩短；对于漂浮体系斜拉桥其主塔无下横梁，纵向顶推装置布置困难，钢箱梁悬臂拼装时主塔处设置了临时纵向约束，合龙后体系转换须及时，否则温度对钢梁会产生极大内力，容易造成主体结构损伤，合龙施工风险较高。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种大跨度漂浮体系斜拉桥中跨钢箱梁的合龙方法，对自然环境要求较低，施工操作性较高。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种大跨度漂浮体系斜拉桥中跨钢箱梁的合龙方法，包括如下步骤：

对位于主塔处的钢箱梁节段进行临时纵桥向限位；

悬臂拼装中跨钢箱梁；

对合龙口两侧的中跨钢箱梁进行监测，根据监测结果确定合龙段钢箱梁的尺寸，并进行制造；

解除所述临时纵桥向限位，在纵桥向上，朝远离合龙口方向移动所述中跨钢箱梁至预设位置，并进行第一次临时锁定；

吊装合龙段钢箱梁，直至嵌入合龙口；

解除所述第一次临时锁定，在纵桥向，朝合龙口方向移动所述中跨钢箱梁，直至所述中跨钢箱梁复位，并进行第二次临时锁定；

调整所述合龙段钢箱梁与其两端的中跨钢箱梁的相对姿态，并对所述合龙段钢箱梁与其两端的中跨钢箱梁进行临时固定；

进行所述合龙段钢箱梁与中跨钢箱梁之间的腹板连接及环口锁定；

解除所述临时固定及第二次临时锁定；

进行所述合龙段钢箱梁与其两端的中跨钢箱梁之间的顶板、底板以及焊缝的焊接，完成中跨钢箱梁的合龙。

进一步地，对位于主塔处的钢箱梁节段进行临时纵桥向限位，包括如下步骤：

沿纵桥向，在所述主塔的两侧均布置辅助装置，所述辅助装置包括限位挡块和垫座；

其中，所述限位挡块组设于所述钢箱梁节段上，所述垫座一端组设于所述主塔上，且另一端抵顶所述限位挡块。

进一步地，解除所述临时纵桥向限位，在纵桥向上，朝远离合龙口方向移动所述中跨钢箱梁至预设位置，并进行第一次临时锁定，包括如下步骤：

提供多个第一顶推机构；

用所述第一顶推机构替换掉所述垫座，并将所述第一顶推机构进行第一次自锁；

解除所述第一次自锁，以解除所述临时纵桥向限位；

通过位于所述主塔远离所述合龙口一侧的第一顶推机构，顶推对应的限位挡块，以使所述中跨钢箱梁朝远离合龙口方向移动至预设位置，并将所述第一顶推机构进行第二次自锁，以完成第一次临时锁定。

进一步地，解除所述第一次临时锁定，在纵桥向，朝合龙口方向移动所述中跨钢箱梁，直至所述中跨钢箱梁复位，并进行第二次临时锁定，包括如下步骤：

解除所述第二次自锁；

通过位于所述主塔靠近所述合龙口一侧的第一顶推机构，顶推对应的限位挡块，以使所述中跨钢箱梁朝合龙口方向移动，直至所述中跨钢箱梁复位，并将所述第一顶推机构进行第三次自锁，以完成第二次临时锁定。

进一步地，所述辅助装置还包括设在主塔上的预埋件，所述垫座通过所述预埋件组设于所述主塔上。

进一步地，吊装合龙段钢箱梁，直至嵌入合龙口，包括如下步骤：

在合龙口两侧的中跨钢箱梁上锚固架梁吊机；

利用所述架梁吊机，将合龙段钢箱梁吊装并嵌入合龙口。

进一步地，所述方法还提供多个临时固定装置，所述临时固定装置包括两个反力座、拉杆、第二顶推机构、分配梁，且两所述反力座分别组设于中跨钢箱梁和合龙段钢箱梁上；

对所述合龙段钢箱梁与中跨钢箱梁进行临时固定，包括如下步骤：

将所述拉杆依次贯穿分配梁、第二顶推机构及两个反力座，并在所述拉杆两端螺接限位螺母；

将所述第二顶推机构进行自锁；

其中，所述第二顶推机构一端抵持于反力座上，另一端抵持于分配梁上，并用于顶推分配梁。

进一步地，所述第二顶推机构采用千斤顶。

进一步地，所述第二顶推机构、分配梁位于中跨钢箱梁上表面上，且在所述第二顶推机构、分配梁与中跨钢箱梁之间均设置垫板。

进一步地，所述相对姿态包括所述合龙段钢箱梁与中跨钢箱梁之间的高程、轴线及缝宽。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明对主塔处的钢箱梁节段进行纵桥向限位，然后悬臂拼装中跨钢箱梁，并实施监控监测，以监测结果来设计制造合龙段钢箱梁，相对于温度配切法而言，本发明不需要对合龙段钢箱梁进行切割，施工更加方便，施工操作性更高，而且也不用考虑合龙段钢箱梁是否与实际桥梁合龙口在某一时间点状态相匹配，降低了合龙的限制因素，对自然环境要求较低。

(2)在合龙时，先将合龙口两侧的中跨钢箱梁朝远离合龙口方向移动一段距离，合龙段钢箱梁起吊嵌入后，合龙口两侧的中跨钢箱梁复位，并进行合龙段钢箱梁与两端的中跨钢箱梁临时固定，以进行腹板连接及环口锁定，使其可以承受漂浮状态下温度变化产生的内力；然后解除临时固定，钢箱梁在温度变化时可以进行自由伸缩，从而完成漂浮体系转换；最后进行顶板、底板以及焊缝的焊接，完成中跨钢箱梁的合龙；相对于顶推辅助合龙法，本发明是合龙口两侧同时顶推，能够适应钢箱梁在气温变化下的伸长或缩短。

(3)本发明提供的辅助装置，通过安装辅助装置，便于钢箱梁节段的纵桥向限位，且辅助装置结构简单，安装方便，同时还提供了第一顶推机构，通过替换垫座，即可非常简单地将辅助装置变成纵桥向调节装置，相对于顶推辅助合龙法，本发明在合龙后可以及时进行体系转换，从而避免了因为温度对钢梁所产生的极大内力，造成主体结构损伤，因此，本发明合龙施工风险交低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的大跨度漂浮体系斜拉桥中跨钢箱梁的合龙方法施工示意图；

图2为本发明实施例提供的主塔处的钢箱梁节段临时纵桥向限位示意图；

图3为图2中垫座替换为第一顶推机构时的示意图；

图4为本发明实施例提供的合龙口临时固定装置示意图。

图中：A、钢箱梁节段；1、主塔；11、临时固定装置；111、反力座；112、拉杆；113、第二顶推机构；114、分配梁；115、限位螺母；116、垫板；2、中跨钢箱梁；3、合龙段钢箱梁；4、架梁吊机；5、运输船；6、斜拉索；7、辅助装置；71、预埋件；72、限位挡块；73、垫座；74、第一顶推机构；8、边跨侧；9、中跨侧。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例提供了一种大跨度漂浮体系斜拉桥中跨钢箱梁的合龙方法，包括如下步骤：

S1：参见图1和图2所示，对位于主塔1处的钢箱梁节段A进行临时纵桥向限位；

对于S1，具体包括如下步骤：沿纵桥向，在主塔1的两侧均布置辅助装置7，也即在附图2中边跨侧8和中跨侧9布置辅助装置7，辅助装置7包括限位挡块72和垫座73；其中，限位挡块72组设于钢箱梁节段A上，垫座73一端组设于主塔1上，且另一端抵顶限位挡块72。辅助装置7起到临时桥纵向限位作用。

需要说明的是，为了便于安装垫座73，并且保护主塔1，辅助装置7还包括设在主塔1上的预埋件71，垫座73通过预埋件71组设于主塔1上。

S2：在钢箱梁节段A的基础上，采用悬臂拼装法继续拼装，以完成中跨钢箱梁2的拼装，在拼装过程中，同时完成斜拉索6的施工；

需要说明的是，如果将钢箱梁节段A划分成边跨钢箱梁的其中一个节段，并且令中跨钢箱梁2有n个节段，则在钢箱梁节段A的基础上，采用悬臂拼装法，依次拼装中跨钢箱梁2的n个节段，完成中跨钢箱梁2的拼装；而如果将钢箱梁节段A划分成中跨钢箱梁2的一个节段，并且令中跨钢箱梁2有n个节段，则在钢箱梁节段A的基础上，采用悬臂拼装法，依次拼装中跨钢箱梁2剩余的n-1个节段，完成中跨钢箱梁2的拼装。

S3：对合龙口两侧的中跨钢箱梁2进行监测，根据监测结果确定合龙段钢箱梁3的尺寸，并进行制造，制造时，确保与两侧中跨钢箱梁2能够精确匹配；

S4：解除临时纵桥向限位，在纵桥向上，朝远离合龙口方向移动中跨钢箱梁2至预设位置，并进行第一次临时锁定；

S4具体包括如下步骤：

S40：参见图3所示，提供多个第一顶推机构74，本实施中，第一顶推机构74采用千斤顶；

S41：用第一顶推机构74替换掉垫座73，并将第一顶推机构74进行第一次自锁；本步骤在施工时，对所有的垫座73，可以一个接着一个地进行替换，且替换一个垫座73之后立即对当前的第一顶推机构74进行第一次自锁，或者，可以沿纵桥向，对同侧的两个垫座73同时替换，并同时对当前的两个第一顶推机构74进行第一次自锁，或者可以沿横桥向，对同侧的两个垫座73同时替换。

此外，步骤S41也可以在完成中跨钢箱梁2拼装后立即进行。

S42：解除所有的第一顶推机构74的第一次自锁，以解除临时纵桥向限位；

S43：通过位于主塔1远离合龙口一侧的第一顶推机构74，也即边跨侧8一侧的第一顶推机构74，顶推对应的限位挡块72，以使中跨钢箱梁2朝远离合龙口方向移动至预设位置，并将所有的第一顶推机构74进行第二次自锁，以完成第一次临时锁定。其中，中跨钢箱梁2朝远离合龙口方向移动的距离根据合龙时气温下钢梁伸缩量计算确定。

合龙口两侧的中跨钢箱梁2之间的净距应当满足合龙段钢箱梁3嵌入合龙口的吊装要求。

S5：参见图1所示，吊装合龙段钢箱梁3，直至嵌入合龙口；

S5具体包括如下步骤：在合龙口两侧的中跨钢箱梁2上锚固架梁吊机4；利用架梁吊机4，将合龙段钢箱梁3吊装并嵌入合龙口。

如果涉及跨水域的桥梁，则可以通过运输船5将合龙段钢箱梁3运送至合龙口下方，在通过架梁吊机4起吊。

S6：解除第一次临时锁定，在纵桥向，朝合龙口方向移动中跨钢箱梁2，直至中跨钢箱梁2复位，并进行第二次临时锁定；

S6具体包括如下步骤：

解除所有的第一顶推机构74的第二次自锁，以解除第一次临时锁定；

通过位于主塔1靠近合龙口一侧的第一顶推机构74，也即中跨侧9一侧的第一顶推机构74，顶推对应的限位挡块72，以使中跨钢箱梁2朝合龙口方向移动，直至中跨钢箱梁2复位，并将所有的第一顶推机构74进行第三次自锁，以完成第二次临时锁定。

S7：调整合龙段钢箱梁3与其两端的中跨钢箱梁2的相对姿态，并对合龙段钢箱梁3与其两端的中跨钢箱梁2进行临时固定；其中，相对姿态包括合龙段钢箱梁3与中跨钢箱梁2之间的高程、轴线及缝宽。

具体地，参见图4所示，该方法还提供多个临时固定装置11，临时固定装置11包括两个反力座111、拉杆112、第二顶推机构113、分配梁114，本实施例中，第二顶推机构113采用千斤顶，且两反力座111分别组设于中跨钢箱梁2和合龙段钢箱梁3上，其中，合龙段钢箱梁3上的反力座111在制造合龙段钢箱梁3时组设在合龙段钢箱梁3上；

通过架梁吊机4调整合龙段钢箱梁3的位置，以调节合龙段钢箱梁3与中跨钢箱梁2之间的高程，同时通过临时固定装置11对合龙段钢箱梁3与中跨钢箱梁2进行对拉以调整轴线；

然后将拉杆112依次贯穿分配梁114、第二顶推机构113及两个反力座111，并在拉杆112两端螺接限位螺母115；

通过第二顶推机构113进行微调，以调整缝宽，最后将第二顶推机构113进行自锁；需要说明的是，相对于第二顶推机构113的微调，第一顶推机构74相当于是粗调；其中，第二顶推机构113一端抵持于反力座111上，另一端抵持于分配梁114上，并用于顶推分配梁114。

参见图4所示，第二顶推机构113、分配梁114位于中跨钢箱梁2上表面上，且在第二顶推机构113、分配梁114与中跨钢箱梁2之间均设置垫板116。

S8：迅速完成合龙段钢箱梁3与中跨钢箱梁2之间的腹板连接及环口锁定施工，使其可以承受漂浮状态下温度变化产生的内力；

S9：解除临时固定及第二次临时锁定，钢箱梁在温度变化时可以进行自由伸缩，从而完成漂浮体系转换；

S10：进行合龙段钢箱梁3与其两端的中跨钢箱梁2之间的顶板、底板以及焊缝的焊接，完成中跨钢箱梁的合龙。

本发明的原理如下：

本发明对主塔处的钢箱梁节段进行纵桥向限位，然后悬臂拼装中跨钢箱梁，并实施监控监测，以监测结果来设计制造合龙段钢箱梁，相对于温度配切法而言，本发明不需要对合龙段钢箱梁进行切割，施工更加方便，施工操作性更高，而且也不用考虑合龙段钢箱梁是否与实际桥梁合龙口在某一时间点状态相匹配，降低了合龙的限制因素，对自然环境要求较低；

在合龙时，先将合龙口两侧的中跨钢箱梁朝远离合龙口方向移动一段距离，合龙段钢箱梁起吊嵌入后，合龙口两侧的中跨钢箱梁复位，并进行合龙段钢箱梁与两端的中跨钢箱梁临时固定，以进行腹板连接及环口锁定，使其可以承受漂浮状态下温度变化产生的内力；然后解除临时固定，钢箱梁在温度变化时可以进行自由伸缩，从而完成漂浮体系转换；最后进行顶板、底板以及焊缝的焊接，完成中跨钢箱梁的合龙；相对于顶推辅助合龙法，本发明是合龙口两侧同时顶推，能够适应钢箱梁在气温变化下的伸长或缩短。

另外，本发明提供的辅助装置，通过安装辅助装置，便于钢箱梁节段的纵桥向限位，且辅助装置结构简单，安装方便，同时还提供了第一顶推机构，通过替换垫座，即可非常简单地将辅助装置变成纵桥向调节装置，相对于顶推辅助合龙法，本发明在合龙后可以及时进行体系转换，从而避免了因为温度对钢梁所产生的极大内力，造成主体结构损伤，因此，本发明合龙施工风险交低。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大跨度漂浮体系斜拉桥中跨钢箱梁的合龙方法，其特征在于，包括如下步骤：

对位于主塔(1)处的钢箱梁节段(A)进行临时纵桥向限位；

悬臂拼装中跨钢箱梁(2)；

对合龙口两侧的中跨钢箱梁(2)进行监测，根据监测结果确定合龙段钢箱梁(3)的尺寸，并进行制造；

解除所述临时纵桥向限位，在纵桥向上，朝远离合龙口方向，移动合龙口两侧的所述中跨钢箱梁(2)至预设位置，并进行第一次临时锁定；

吊装合龙段钢箱梁(3)，直至嵌入合龙口；

解除所述第一次临时锁定，在纵桥向，朝合龙口方向，移动合龙口两侧的所述中跨钢箱梁(2)，直至所述中跨钢箱梁(2)复位，并进行第二次临时锁定；

调整所述合龙段钢箱梁(3)与其两端的中跨钢箱梁(2)的相对姿态，并对所述合龙段钢箱梁(3)与其两端的中跨钢箱梁(2)进行临时固定；

进行所述合龙段钢箱梁(3)与中跨钢箱梁(2)之间的腹板连接及环口锁定；

解除所述临时固定及第二次临时锁定；

进行所述合龙段钢箱梁(3)与其两端的中跨钢箱梁(2)之间的顶板、底板以及焊缝的焊接，完成中跨钢箱梁的合龙。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对位于主塔(1)处的钢箱梁节段(A)进行临时纵桥向限位，包括如下步骤：

沿纵桥向，在所述主塔(1)的两侧均布置辅助装置(7)，所述辅助装置(7)包括限位挡块(72)和垫座(73)；

其中，所述限位挡块(72)组设于所述钢箱梁节段(A)上，所述垫座(73)一端组设于所述主塔(1)上，且另一端抵顶所述限位挡块(72)。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，解除所述临时纵桥向限位，在纵桥向上，朝远离合龙口方向，移动合龙口两侧的所述中跨钢箱梁(2)至预设位置，并进行第一次临时锁定，包括如下步骤：

提供多个第一顶推机构(74)；

用所述第一顶推机构(74)替换掉所述垫座(73)，并将所述第一顶推机构(74)进行第一次自锁；

解除所述第一次自锁，以解除所述临时纵桥向限位；

通过位于所述主塔(1)远离所述合龙口一侧的第一顶推机构(74)，顶推对应的限位挡块(72)，以使合龙口两侧的所述中跨钢箱梁(2)朝远离合龙口方向移动至预设位置，并将所述第一顶推机构(74)进行第二次自锁，以完成第一次临时锁定。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，解除所述第一次临时锁定，在纵桥向，朝合龙口方向，移动合龙口两侧的所述中跨钢箱梁(2)，直至所述中跨钢箱梁(2)复位，并进行第二次临时锁定，包括如下步骤：

解除所述第二次自锁；

通过位于所述主塔(1)靠近所述合龙口一侧的第一顶推机构(74)，顶推对应的限位挡块(72)，以使合龙口两侧的所述中跨钢箱梁(2)朝合龙口方向移动，直至所述中跨钢箱梁(2)复位，并将所述第一顶推机构(74)进行第三次自锁，以完成第二次临时锁定。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述辅助装置(7)还包括设在主塔(1)上的预埋件(71)，所述垫座(73)通过所述预埋件(71)组设于所述主塔(1)上。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，吊装合龙段钢箱梁(3)，直至嵌入合龙口，包括如下步骤：

在合龙口两侧的中跨钢箱梁(2)上锚固架梁吊机(4)；

利用所述架梁吊机(4)，将合龙段钢箱梁(3)吊装并嵌入合龙口。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述方法还提供多个临时固定装置(11)，所述临时固定装置(11)包括两个反力座(111)、拉杆(112)、第二顶推机构(113)、分配梁(114)，且两所述反力座(111)分别组设于中跨钢箱梁(2)和合龙段钢箱梁(3)上；

对所述合龙段钢箱梁(3)与中跨钢箱梁(2)进行临时固定，包括如下步骤：

将所述拉杆(112)依次贯穿分配梁(114)、第二顶推机构(113)及两个反力座(111)，并在所述拉杆(112)两端螺接限位螺母(115)；

将所述第二顶推机构(113)进行自锁；

其中，所述第二顶推机构(113)一端抵持于反力座(111)上，另一端抵持于分配梁(114)上，并用于顶推分配梁(114)。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述第二顶推机构(113)采用千斤顶。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述第二顶推机构(113)、分配梁(114)位于中跨钢箱梁(2)上表面上，且在所述第二顶推机构(113)、分配梁(114)与中跨钢箱梁(2)之间均设置垫板(116)。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述相对姿态包括所述合龙段钢箱梁(3)与中跨钢箱梁(2)之间的高程、轴线及缝宽。

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