CN113202025A - 一种钢桁梁悬索桥主梁多工位安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢桁梁悬索桥主梁多工位安装方法，包括在每个主跨的跨中及跨中两侧对称设置多个主梁梁段吊装工位，并向桥塔方向对称推进架设梁段，直至合龙，完成主梁架设工作，还包括在边跨也设置一个吊装工位，在主跨梁段架设过程中穿插边跨梁段的吊装架设。本发明的方法在主跨设置多个主梁吊装工位，钢桁梁吊装工期显著减少，大大提高钢桁梁架设效率。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域。更具体地说，本发明涉及一种钢桁梁悬索桥主梁多工位安装方法。
背景技术
悬索桥由主塔、锚碇、主缆、吊索、加劲梁及桥面系等主要部分组成，因其跨越能力大、受力性能合理、外形美观等优点而成为跨越大江大河、高山峡谷等交通障碍的首选桥型。
合理的加劲梁架设方法及架设顺序对保证施工阶段结构内力安全以及加劲梁架设工期至关重要。在悬索桥施工过程中，加劲梁的架设顺序根据推进方式不同一般可分为两种：①从跨中和两岸向桥塔架设，最终在桥塔区合龙；②从桥塔附近开始向跨中及桥台架设，最终在主跨跨中合龙。方式①和方式②加劲梁架设采用两个工位同时施工，主梁架设工期是由单个工位吊装所有钢桁梁施工累加的结果，钢桁梁架设工期较长。
目前采用的方式①和方式②两种架设顺序中每跨加劲梁均仅设有两个吊装作业面，即每次吊装作业中仅同步吊装两对称梁段，但每个梁段的吊装功效是一定的，因此，加劲梁架设工期的关键控制因素在于吊装作业面的多少。而增加加劲梁吊装作业面又会使结构尤其使主缆和主塔面临结构安全的问题，故如何增加加劲梁吊装作业面需综合考虑。
本申请主要解决悬索桥加劲梁架设过程中在保证结构受力安全的前提下如何增加吊装作业面的问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种钢桁梁悬索桥主梁多工位安装方法，在主跨设置多个主梁吊装工位，钢桁梁吊装工期显著减少，大大提高钢桁梁架设效率。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种钢桁梁悬索桥主梁多工位安装方法，包括：在每个主跨的跨中及跨中两侧对称设置多个主梁梁段吊装工位，并向桥塔方向对称推进架设梁段，直至合龙，完成主梁架设工作。
优选的是，还包括：在主跨梁段架设过程中穿插边跨梁段的吊装架设。
优选的是，具体施工步骤如下：
步骤一：吊装所有的主跨跨中梁段；
步骤二：将每一主跨的跨中两侧、1/4处及3/4处均设置为梁段的吊装作业面，通过4个吊装作业面向桥塔方向推进架设加劲梁段；
步骤三：主跨的跨中两侧梁段不推进，1/4处及3/4处两处梁段继续向桥塔方向推进架设，此步骤中的主跨具有2个吊装作业面；
步骤四：循环重复步骤二和步骤三直至合龙前；
步骤五：合龙；
步骤六：全桥刚接，完成主梁架设工作。
优选的是，所述步骤二中，还吊装边跨桥台处梁段，作为一个吊装面，在主跨梁段吊装施工时，穿插向桥塔方向推进架设梁段，直至合龙。
优选的是，在梁段吊装施工过程中，通过鞍座顶推辅助施工，保证结构安全。
优选的是，在施工前，所述步骤一之前，还包括施工前分析规划，其包括：对施工过程进行仿真分析，结合桥塔塔顶偏位、主缆抗滑移安全系数、主塔应力分析规划加劲梁段的吊装顺序及鞍座顶推方案。
优选的是，基于MIDAS建立的空间有限元计算分析模型，在空缆状态下，分别计算两侧的主索鞍向边跨方向的预偏值，同时计算主缆在空缆状态下相对于成桥线形的位置关系及偏位值。
优选的是，基于MIDAS建立的空间有限元计算分析模型，计算在吊装梁段施工过程中的桥塔最大偏位值，同时计算施工过程中桥塔最大压应力值，以指导主索鞍顶推时机及顶推量。
优选的是，基于MIDAS建立的空间有限元计算分析模型，基于主缆摩擦系数0.2，验算主索鞍鞍槽内主缆索股抗滑移安全系数是否满足要求。
优选的是，合龙具体步骤为：先合龙1/4跨合龙口及3/4跨合龙口，再合龙塔区合龙口，最后合龙边跨合龙口；且采用压重和牵拉相结合的方式，完成合龙，先将合龙口两侧梁段通过牵拉方式使两侧上弦杆开口量满足合龙口吊装要求，随后起吊合龙梁段与其中一侧梁体铰接或刚接，最后通过压重的方式调整另一侧梁段上弦杆高度，使其能够实现与合龙段上弦杆进行铰接。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明针对在工期要求十分紧张情况下的钢桁梁悬索桥施工，提出了一种满足结构安全要求的前提下增加加劲梁吊装作业面的多工位安装工法，可以大幅提升加劲梁架设效率，节省工期。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明施工前的结构示意图；
图2为本发明步骤一的结构示意图；
图3为本发明步骤二的结构示意图；
图4为本发明步骤三的结构示意图；
图5为本发明步骤四的结构示意图；
图6为本发明步骤五的结构示意图；
图7为本发明步骤六的结构示意图。
附图标记说明：
1、锚碇，2、桥塔，3、主缆，4、梁段，5、合龙口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1至7所示，本发明公开了一种钢桁梁悬索桥主梁多工位安装方法，包括：在每个主跨的跨中及跨中两侧对称设置多个主梁梁段吊装工位，并向桥塔方向对称推进架设梁段，直至合龙，完成主梁架设工作。
在另一种技术方案中，还包括：在主跨梁段架设过程中穿插边跨梁段的吊装架设。
在另一种技术方案中，具体施工步骤如下：
步骤一：吊装所有的主跨跨中梁段；
步骤二：将每一主跨的跨中两侧、1/4处及3/4处均设置为梁段的吊装作业面，通过4个吊装作业面向桥塔方向推进架设加劲梁段；
步骤三：主跨的跨中两侧梁段不推进，1/4处及3/4处两处梁段继续向桥塔方向推进架设，此步骤中的主跨具有2个吊装作业面；
步骤四：循环重复步骤二和步骤三直至合龙前；
步骤五：合龙；
步骤六：全桥刚接，完成主梁架设工作。
在另一种技术方案中，所述步骤二中，还吊装边跨桥台处梁段，作为一个吊装面，在主跨梁段吊装施工时，穿插向桥塔方向推进架设梁段，直至合龙。
在另一种技术方案中，在梁段吊装施工过程中，通过鞍座顶推辅助施工，保证结构安全。
在另一种技术方案中，在施工前，所述步骤一之前，还包括施工前分析规划，其包括：对施工过程进行仿真分析，结合桥塔塔顶偏位、主缆抗滑移安全系数、主塔应力分析规划加劲梁段的吊装顺序及鞍座顶推方案。
在另一种技术方案中，基于MIDAS建立的空间有限元计算分析模型，在空缆状态下，分别计算两侧的主索鞍向边跨方向的预偏值，同时计算主缆在空缆状态下相对于成桥线形的位置关系及偏位值。
在另一种技术方案中，基于MIDAS建立的空间有限元计算分析模型，计算在吊装梁段施工过程中的桥塔最大偏位值，同时计算施工过程中桥塔最大压应力值，以指导主索鞍顶推时机及顶推量。
在另一种技术方案中，基于MIDAS建立的空间有限元计算分析模型，基于主缆摩擦系数0.2，验算主索鞍鞍槽内主缆索股抗滑移安全系数是否满足要求。
在另一种技术方案中，合龙具体步骤为：先合龙1/4跨合龙口及3/4跨合龙口，再合龙塔区合龙口，最后合龙边跨合龙口；且采用压重和牵拉相结合的方式，完成合龙，先将合龙口两侧梁段通过牵拉方式使两侧上弦杆开口量满足合龙口吊装要求，随后起吊合龙梁段与其中一侧梁体铰接或择机刚接，最后通过压重的方式调整另一侧梁段上弦杆高度，使其能够实现与合龙段上弦杆进行铰接。
实施例
如图1至7所示，以三塔四跨悬索桥为例，说明本申请多工位加劲梁安装方法具体实施方式，如图1中所示，两侧有两个锚碇1，上方设置有主缆3，其两端牵引至锚碇1，需要在主缆3下方设置多个梁段4组成的主梁。以下实施例中给出的多工位工法的主梁吊装工期是28天，而使用背景技术中传统工法则需要50天。过程中最大同步吊梁数量达到(边跨1+主跨4)*2即10个梁段。
本申请总体思路为：完成主跨跨中梁段4的吊装后，从主跨向桥塔2方向对称架设梁段4。同时，增加主跨1/4附近及3/4附近处梁段4吊装作业面，并向桥塔2方向推进架设。若该桥边跨也存在梁段4，则还需在主跨梁段4架设过程中穿插边跨梁段4的吊装。则本申请工法中，主跨分别在两侧桥塔2、1/4跨附近梁段4、3/4跨附近梁段4分别设有共4个合龙口5，若存在边跨梁段4，则边跨在桥塔2处也存在1个合龙口5，具体包括以下步骤：
1、在施工之前要进行施工过程仿真分析，本次分析是基于MIDAS建立的空间有限元计算分析模型。分析的主要目的是从桥塔2塔顶偏位、主缆3抗滑移安全系数、主塔应力等方面考虑，统筹规划出具体的加劲梁吊装顺序，并计算出合理的主索鞍顶推方案，保证施工过程中结构的内力安全；计算分析结果如下：
1)空缆状态下，北侧主索鞍向边跨方向预偏0.78m，南侧主索鞍向边跨方向预偏1.31m；
2)主缆空缆状态下相对于成桥线形，北侧主跨向上抬高了5.9m，南侧主跨向上抬高了7.1m；
3)为了避免塔顶不平衡水平力导致主塔根部出现压应力，同时控制塔顶位移控制在280mm以内，主缆抗滑移安全系数不小于2.0，主索鞍在钢桁梁架设期间共顶推7次，对应的顶推量如下表所示；
分析结果显示，施工过程中北侧桥塔最大偏位为207mm；南侧桥塔最大偏位为276mm，塔顶偏位控制在280mm以内；
施工过程中三个塔柱均未出现拉应力；其中，北侧桥塔最大压应力为9.4Mpa；中塔桥塔最大压应力为7.9Mpa；南侧桥塔最大压应力为12.8Mpa；
各计算工况下，考虑主缆摩擦系数0.2，主索鞍鞍槽内索股抗滑移安全系数均大于2，满足抗滑要求。
2、吊装主跨跨中梁段4，如图2所示；
3、将主跨跨中两侧、1/4处及3/4处附近梁段4作为加劲梁段4吊装作业面向桥塔2方向推进架设加劲梁段4，此步骤中的主跨具有4个吊装作业面，若边跨也存在梁段4，则吊装边跨桥台附近梁段4，如图3所示，增加主跨梁段4吊装作业面，并同步吊装边跨梁段4；
4、跨中两侧梁段4不推进，其余两处梁段4继续向桥塔2方向推进架设，此步骤中的主跨具有2个吊装作业面，如图4所示，同时边跨梁段4继续向桥塔2方向推进架设；
5、循环重复步骤3及步骤4直至合龙前，过程中适时进行鞍座顶推，保证结构安全，如图5所示；
6、主跨加劲梁段合龙，如图6所示；
7、边跨加劲梁段合龙及全桥刚接，完成加劲梁段架设工作，如图7所示。按照上述技术方案中的顺序进行主跨及边跨的合龙，合龙方案中可使得梁段上弦杆高差减小至2cm以内。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种钢桁梁悬索桥主梁多工位安装方法，其特征在于，包括：在每个主跨的跨中及跨中两侧对称设置多个主梁梁段吊装工位，并向桥塔方向对称推进架设梁段，直至合龙，完成主梁架设工作。
2.如权利要求1所述的钢桁梁悬索桥主梁多工位安装方法，其特征在于，还包括：在主跨梁段架设过程中穿插边跨梁段的吊装架设。
3.如权利要求1所述的钢桁梁悬索桥主梁多工位安装方法，其特征在于，具体施工步骤如下：
步骤一：吊装所有的主跨跨中梁段；
步骤二：将每一主跨的跨中两侧、1/4处及3/4处均设置为梁段的吊装作业面，通过4个吊装作业面向桥塔方向推进架设加劲梁段；
步骤三：主跨的跨中两侧梁段不推进，1/4处及3/4处两处梁段继续向桥塔方向推进架设，此步骤中的主跨具有2个吊装作业面；
步骤四：循环重复步骤二和步骤三直至合龙前；
步骤五：合龙；
步骤六：全桥刚接，完成主梁架设工作。
4.如权利要求3所述的钢桁梁悬索桥主梁多工位安装方法，其特征在于，所述步骤二中，还吊装边跨桥台处梁段，作为一个吊装面，在主跨梁段吊装施工时，穿插向桥塔方向推进架设梁段，直至合龙。
5.如权利要求3所述的钢桁梁悬索桥主梁多工位安装方法，其特征在于，在梁段吊装施工过程中，通过鞍座顶推辅助施工，保证结构安全。
6.如权利要求5所述的钢桁梁悬索桥主梁多工位安装方法，其特征在于，在施工前，所述步骤一之前，还包括施工前分析规划，其包括：对施工过程进行仿真分析，结合桥塔塔顶偏位、主缆抗滑移安全系数、主塔应力分析规划加劲梁段的吊装顺序及鞍座顶推方案。
7.如权利要求6所述的钢桁梁悬索桥主梁多工位安装方法，其特征在于，基于MIDAS建立的空间有限元计算分析模型，在空缆状态下，分别计算两侧的主索鞍向边跨方向的预偏值，同时计算主缆在空缆状态下相对于成桥线形的位置关系及偏位值。
8.如权利要求7所述的钢桁梁悬索桥主梁多工位安装方法，其特征在于，基于MIDAS建立的空间有限元计算分析模型，计算在吊装梁段施工过程中的桥塔最大偏位值，同时计算施工过程中桥塔最大压应力值，以指导主索鞍顶推时机及顶推量。
9.如权利要求8所述的钢桁梁悬索桥主梁多工位安装方法，其特征在于，基于MIDAS建立的空间有限元计算分析模型，基于主缆摩擦系数0.2，验算主索鞍鞍槽内主缆索股抗滑移安全系数是否满足要求。
10.如权利要求4所述的钢桁梁悬索桥主梁多工位安装方法，其特征在于，合龙具体步骤为：先合龙1/4跨合龙口及3/4跨合龙口，再合龙塔区合龙口，最后合龙边跨合龙口；且采用压重和牵拉相结合的方式，完成合龙，先将合龙口两侧梁段通过牵拉方式使两侧上弦杆开口量满足合龙口吊装要求，随后起吊合龙梁段与其中一侧梁体铰接或刚接，最后通过压重的方式调整另一侧梁段上弦杆高度，使其能够实现与合龙段上弦杆进行铰接。
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Effective date of registration: 20220210 Address after: 430048 No. 11 Jinyinhu Road, Dongxihu District, Wuhan City, Hubei Province Applicant after: CCCC SECOND HARBOR ENGINEERING Co.,Ltd. Applicant after: China Communications 2nd Navigational Bureau 2nd Engineering Co.,Ltd. Applicant after: CCCC HIGHWAY BRIDGES NATIONAL ENGINEERING RESEARCH CENTER Co.,Ltd. Applicant after: CCCC WUHAN HARBOUR ENGINEERING DESIGN AND RESEARCH Co.,Ltd. Address before: 430048 No. 11 Jinyinhu Road, Dongxihu District, Wuhan City, Hubei Province Applicant before: CCCC SECOND HARBOR ENGINEERING Co.,Ltd. Applicant before: China Communications 2nd Navigational Bureau 2nd Engineering Co.,Ltd. Applicant before: CCCC HIGHWAY BRIDGES NATIONAL ENGINEERING RESEARCH CENTER Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210803 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |