CN113073569B - 一种钢箱梁桥梁段整体扭转变形校正方法 - Google Patents

一种钢箱梁桥梁段整体扭转变形校正方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢箱梁桥梁段整体扭转变形校正方法，包括以下步骤：a.确定固定支座平面及高程布置，放置梁段，并确定固定端和校正端；b.从第一节段中点沿横向切割桥面板、U型肋；c.沿竖向切割腹板，沿纵向切割腹板与底板的焊缝；d.约束固定端，在校正端施加强迫位移，观测切开位置腹板与底板最大间距及校正端支承点与固定支座是否接触，在下一节段处重复步骤b‑d直至校正端支承点与固定支座接触。本发明不但有效解决了大跨度钢箱梁桥扭转变形难以校正的问题，减小了变形校正产生的残余应变，并且避免了重新加工制造，节省了施工周期，降低了的成本。

Description

一种钢箱梁桥梁段整体扭转变形校正方法
技术领域
本发明涉及钢结构桥梁施工领域，具体涉及一种钢箱梁桥梁段整体扭转变形校正方法。
背景技术
钢箱梁截面由于其抗弯扭刚度大，质量轻，施工速度快等优点，广泛应用于各种工程结构。但是，由于其较高的施工精度要求，对施工方的施工水平要求较高，难免会出现误差超限的情况。现有的误差修正方法主要有两种：一种是利用局部加温使结构产生变形矫正误差，另一种是在误差部位施加荷载使结构变形矫正误差。但是，本申请发明人在研究中发现：在跨度较大的结构中使用局部加温时，难以确定加热的位置，并且由于结构受热不均将会产生较大的残余应力，对其力学性能影响较大；而在跨度较大的结构中施加荷载矫正误差时，由于结构的整体抗弯扭刚度很大，需要施加的荷载很大，会提前使结构进入塑性甚至发生局部破坏，极大地降低了结构的可靠度；此外，以上两种方法可矫正的范围有限，当误差较大时，难以达到要求。若不作矫正重新加工，既不经济，也不利于生产进度。因此，当误差较大时，必须采取一种新的方法，在实现矫正大误差的基础上，有效降低作业难度，同时减小误差修正过程中产生的对结构不利的因素。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种校正钢箱梁整体扭转变形的方法，可以有效降低施工难度，减少结构在校正过程中受到的损伤，节约工期及成本。
为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案为：
一种钢箱梁桥梁段整体扭转变形校正方法，包括如下步骤：
a.确定固定支座平面位置及高程，放置梁段，并确定固定端和校正端；
b.从第一节段中点沿纵向分别向两侧各切割一定长度S1的桥面板和一定长度S2的U形肋；
c.沿该节段中点竖向贯通切割腹板，并沿纵向分别向两侧对称各切割一定长度S3的腹板与底板的焊缝；
d.约束固定端的各向自由度，在校正端施加竖向强迫位移；
e.观测切开位置腹板与底板最大间距及校正端支承点与固定支座是否接触，若腹板与底板最大间距达到20mm前，校正端支承点与固定支座发生接触，则将切开的部位重新焊接，校正完成；
若腹板与底板最大间距达到20mm时，校正端支承点与固定支座尚未接触，将切开的部分焊接，并在第二节段处重复步骤b-e直至校正端支承点与固定支座接触。
进一步地，步骤a中，固定支座平面位置及高程根据设计坐标确定，从而为梁段提供支承点；校正端为发生扭转变形的梁端，另一端为固定端。
进一步地，步骤b中，第一节段为在离固定端最近的相邻两个横隔板之间形成的梁段，第二节段为与第一节段相邻的节段，依次类推；S1为0.5～1m，S2比S1长200mm。
进一步地，步骤c中，切割焊缝时，从腹板切缝向两侧对称切割的焊缝长度S3为450～600mm。
进一步地，步骤d中，在校正端未与固定支座接触的支承点上方的桥面板处施加竖向强迫位移。
进一步地，所述步骤d或e中，单次施加强迫位移的限值dmax由以下公式确定：
Figure GDA0003744769720000031
且
Figure GDA0003744769720000032
其中，x为腹板切缝到未与C形支架接触的矫正端角点之间的距离，单位为mm；h为梁高，单位为mm；sj1为腹板与底板分开的距离，其值不应大于20mm；sj2为腹板切缝在桥面板位置分开的距离，其值不应大于20mm；[sj]为sj1和sj2的容许值，一般取20mm；s3为切开腹板与底板间焊缝在腹板切缝一侧的长度，其值应大于200mm；
进一步地，预估误差修正次数n的计算方法为：
Figure GDA0003744769720000033
式中，f为矫正端角点和未与角点接触的固定支座之间的距离，单位为mm；dmax，1为第1次矫正时的dmax；L为该梁整体的长度，单位为mm；p为横隔板的间距，单位为mm。
进一步地，在S3这一长度范围内，腹板切缝左右两侧的箱梁完全断开，仅有一块底板相连。
进一步地，切割的宽度为桥面板的实际宽度，即将桥面板切断与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明中钢箱梁的施工误差修正方法，其核心在于削弱箱梁整体性，从而减小钢箱梁整体的抗弯扭刚度，达到能够灵活、多次地矫正梁的施工误差的效果。尤其对于误差较大的结构，能够有效地校正其扭转变形。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明钢箱梁桥梁段的固定支座与钢箱梁位置示意图；
图2为本发明步骤b切割桥面板，U型肋及腹板与底板焊缝时，切割参数的示意图；
图3为本发明步骤b切割桥面板，U型肋及腹板与底板焊缝时的示意图；
图4为本发明在第二节段重复步骤b,c,d时的示意图；
图5为本发明一种钢箱梁桥梁段整体扭转变形校正方法的计算示意图；
图6为本发明一种钢箱梁桥梁段整体扭转变形校正方法的计算流程图。
图标：1-桥面板，2-腹板，3-底板，4-横隔板，5-腹板加劲肋，6-U形肋，7-矫正端角点(悬空)，8-腹板切缝，9-腹板与底板之间的焊缝，10-固定支座，11-C形支架，12-千斤顶，13-底板加劲肋，14-未与角点接触的固定支座。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请的一种钢箱梁桥梁段整体扭转变形校正方法，包括如下步骤：
a.确定固定支座平面及高程布置，放置梁段，并确定固定端和校正端；
b.从第一节段中点沿横向切割桥面板、U型肋；
c.沿竖向贯通切割腹板，并沿纵向切割腹板与底板的焊缝；
d.约束固定端的各向自由度，在校正端施加竖向强迫位移；
e.观测切开位置腹板与底板最大间距及校正端支承点与固定支座是否接触，若腹板与底板最大间距达到20mm前，校正端支承点与固定支座发生接触，则校正完成，切割或打磨腹板与桥面板以及腹板与底板干涉的部分，将切开的部位重新焊接；若腹板与底板最大间距达到20mm时，校正端支承点与固定支座尚未接触，将切开的部分焊接，并在下一节段处重复步骤b-e直至校正端支承点与固定支座接触。
步骤a中固定支座平面及高程布置根据设计坐标确定，从而为梁段提供支承点；校正端为发生扭转变形的梁端，另一端为固定端；
步骤b中的第一节段为1、2号横隔板之间的梁段，下一节段为2、3号横隔板之间的梁段，以此类推；切割并截断节段中心宽0.5～1m的桥面板，U形肋单侧切割长度大于桥面板切割宽度200mm；
步骤c中切割腹板的位置为相应节段中心，切割腹板与底板之间焊缝时，从腹板切割线向两侧对称切割，长度为450～600mm；
步骤d中，在校正端未与固定支座接触的支承点上方的桥面板处施加竖向强迫位移；
步骤d或e中，施加强迫位移的限值dmax由以下公式确定：
Figure GDA0003744769720000051
且
Figure GDA0003744769720000052
其中，h为梁高，单位为mm；sj1为腹板与底板分开的距离；sj2为腹板切缝8在桥面板1位置分开的距离；[sj]为sj1和sj2的容许值，一般取20mm；s3为切开腹板与底板间焊缝9在腹板切缝8一侧的长度，其值应大于200mm；x为腹板切缝8到未与C形支架接触的矫正端角点7之间的距离，单位为mm；预估误差修正次数n的计算方法为：
Figure GDA0003744769720000061
式中，f为偏移距离，即：矫正端角点7和未与角点接触的固定支座14之间的距离，单位为mm。
dmax，1为第1次矫正时的dmax；L为该跨梁整体的长度；p为横隔板的间距。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
实施例
如图1～6所示，该梁段长度为30m，梁高为5m，横隔板4间距为3m，矫正端角点(悬空)7与未与角点接触的固定支座14的距离为240mm。
根据设计坐标确定固定支座10的平面位置及高程，将梁段放置在固定支座10上，矫正端角点7悬空的一端确定为校正端，另一端即为固定端。
估计修正次数
Figure GDA0003744769720000062
在离固定端最近的节段的桥面板1中点处，沿纵向分别向两侧对称切下s1＝500mm的桥面板1，和s2＝700mm的U形肋6。上述切割长度仅是本申请实施例的一种优选切割长度，切割长度并不限于此，但要保证在切割桥面板底部的U型肋6时，沿纵向不能与桥面板的切割位置齐平，必须多切掉一些，这样做的目的是后续把桥面板1和U形肋6重新焊接上的时候可以错缝焊接，力学性能更好。在本实施例中，上述切割的宽度为桥面板1的实际宽度，即将桥面板1切断。
沿该节段中点竖向贯通切割两侧腹板，同时切断腹板加劲肋5，形成腹板切缝8。从腹板切缝8沿纵向分别向两侧对称切开s3＝250mm的腹板与底板的焊缝9，上述切割长度仅是本申请实施例的一种优选切割长度，切割长度并不限于此，另外，箱梁的左右两侧都有腹板与底板的焊缝9，两条焊缝9都需要切开同样长度。这样做的目的是为了保证在S3这一长度范围内，腹板切缝8左右两侧的箱梁完全断开，仅有一块底板相连，梁截面的抗扭刚度得以释放，从而可以使用强迫位移进行校正。在矫正端角点7正上方的桥面板1上使用千斤顶12使矫正端角点7向未与角点接触的固定支座14的方向移动(具体装置如图3-4所示)，竖向移动距离为：
Figure GDA0003744769720000071
此时，若腹板切缝8上端的分开的距离接近20mm，但矫正端角点7与未与角点接触的固定支座14仍不能接触，保持当前千斤顶12加载，焊接上所有的切口、U形肋和桥面板，关闭千斤顶12。
接下来，在第二节段中点处，沿纵向分别向两侧对称切下s1＝500mm的桥面板1，和s2＝700mm的U形肋6。
沿该节段中点竖向贯通切割两侧腹板，同时切断腹板加劲肋5，形成腹板切缝8。沿纵向对称切开腹板切缝8两侧的腹板与底板的焊缝9，每侧切割长度为250mm，在矫正端角点7正上方的桥面板1上使用千斤顶12使矫正端角点7向固定支座14方向移动(具体装置如图4所示)，竖向移动距离为：
Figure GDA0003744769720000081
此时，若腹板切缝8上端的分开的距离接近20mm，但矫正端角点7与未与角点接触的固定支座14仍不能接触，保持当前千斤顶12加载，焊接上所有的切口、U形肋和桥面板，关闭千斤顶12。
接下来，在第三节段中点处，沿纵向分别向两侧对称切下s1＝500mm的桥面板1，和s2＝700mm的U形肋6。
沿该节段中点竖向贯通切割两侧腹板，同时切断腹板加劲肋5，形成腹板切缝8。沿纵向对称切开腹板切缝8两侧的腹板与底板的焊缝9，每侧切割长度为250mm，在矫正端角点7正上方的桥面板1上使用千斤顶12使矫正端角点7向固定支座14方向移动(具体装置如图4所示)，竖向移动距离最大值为：
Figure GDA0003744769720000082
由于矫正端角点7与未与角点接触固定支座14的距离为240mm，三次修正的距离可达114+102+90＝306mm>240mm,在第三次修正过程中矫正端角点7与固定支座14接触，保持当前千斤顶加载，焊接上所有的切口、U形肋和桥面板，关闭千斤顶。整体扭转变形校正完成。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种钢箱梁桥梁段整体扭转变形校正方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.确定固定支座(10)平面位置及高程，放置梁段，并确定固定端和校正端；
b.从第一节段中点沿纵向分别向两侧各切割一定长度S1的桥面板(1)和一定长度S2的U形肋，第一节段为在离固定端最近的相邻两个横隔板之间形成的梁段，第二节段为与第一节段相邻的节段，依次类推；
c.沿该节段中点竖向贯通切割腹板(2)，并从腹板切缝(8)沿纵向分别向两侧对称各切割一定长度S3的腹板(2)与底板(3)的焊缝(9)；
d.约束固定端的各向自由度，在校正端施加竖向强迫位移；
e.观测切开位置腹板(2)与底板(3)最大间距及校正端支承点与固定支座(10)是否接触，若腹板与底板最大间距达到20mm前，校正端支承点与固定支座(10)发生接触，则将切开的部位重新焊接，校正完成；
若腹板与底板最大间距达到20mm时，校正端支承点与固定支座(10)尚未接触，将切开的部分焊接，并在第二节段处重复步骤b-e直至校正端支承点与固定支座(10)接触；
在S3这一长度范围内，腹板切缝(8)左右两侧的箱梁完全断开，仅有一块底板相连。
2.根据权利要求1所述的一种钢箱梁桥梁段整体扭转变形校正方法，其特征在于，步骤a中，固定支座(10)平面位置及高程根据设计坐标确定，从而为梁段提供支承点；校正端为发生扭转变形的梁端，另一端为固定端。
3.根据权利要求1所述的一种钢箱梁桥梁段整体扭转变形校正方法，其特征在于，步骤b中，S1为0.5～1m，S2比S1长200mm。
4.根据权利要求1或3所述的一种钢箱梁桥梁段整体扭转变形校正方法，其特征在于，步骤c中，S3为450～600mm。
5.根据权利要求1或2所述的一种钢箱梁桥梁段整体扭转变形校正方法，其特征在于，步骤d中，在校正端未与固定支座接触的支承点上方的桥面板处施加竖向强迫位移。
6.根据权利要求1或2所述的一种钢箱梁桥梁段整体扭转变形校正方法，其特征在于，所述步骤d或e中，单次施加强迫位移的限值dmax由以下公式确定：
Figure FDA0003744769710000021
且
Figure FDA0003744769710000022
其中，x为腹板切缝(8)到未与C形支架(11)接触的矫正端角点(7)之间的距离，单位为mm；h为梁高，单位为mm；sj1为腹板与底板分开的距离，其值不应大于20mm；sj2为腹板切缝(8)在桥面板(1)位置分开的距离，其值不应大于20mm；[sj]为sj1和sj2的容许值，一般取20mm；s3为切开腹板与底板间焊缝(9)在腹板切缝(8)一侧的长度，其值应大于200mm。
7.根据权利要求1所述的一种钢箱梁桥梁段整体扭转变形校正方法，其特征在于，预估误差修正次数n的计算方法为：
Figure FDA0003744769710000023
式中，f为矫正端角点(7)和未与角点接触的固定支座(14)之间的距离，单位为mm；dmax，1为第1次矫正时的dmax；L为该梁整体的长度，单位为mm；p为横隔板的间距，单位为mm。
8.根据权利要求1所述的一种钢箱梁桥梁段整体扭转变形校正方法，其特征在于，切割的宽度为桥面板(1)的实际宽度，即将桥面板(1)切断。
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