CN113215992B - 一种钢桁拱桥斜拉扣挂法施工用吊索塔架拼装控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢桁拱桥斜拉扣挂法施工用吊索塔架拼装控制方法，包括以下步骤：S1、施工准备；S2、安装垫凳、抄垫钢板，在铰座上拼装吊索塔架底节和铰轴，焊接固结装置并栓接后撤除抄垫钢板及垫凳；S3、拼装扣塔前三节及其之间连接系、安装第一层风缆系统并张拉；S4、解除固结装置栓接、扣塔固结变铰接；S5、拼装扣塔至第六节段、安装第二层风缆系统并张拉；S6、拼装扣塔至第八节段、安装第三层风缆系统并张拉；S7、扣塔拼装完成检查验收；S8、配合钢桁拱桥悬臂施工依次安装三层扣索；S9、钢桁拱桥合龙完成后采用倒拆法拆除扣索、塔吊、扣塔完成体系转换。本发明解决了国内吊索塔架拼装和线形控制的技术难题，具有较大的推广和应用价值。

Description

一种钢桁拱桥斜拉扣挂法施工用吊索塔架拼装控制方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，尤其涉及一种钢桁拱桥斜拉扣挂法施工用吊索塔架拼装控制方法。

背景技术

在钢桁拱桥的架设施工中，多采用“斜拉扣挂法”悬臂拼装架设施工方法。该工艺需在主墩上方或桥址周围设置临时吊索塔架，作为扣索张拉支点。近年来，随着钢桁拱桥建设跨度的提升，辅助施工临时设施吊索塔架的高度也逐渐增高，大多都超过百米。吊索塔架的架设，特别是设置在主桥钢桁结构上的吊索塔架，为了保护主体结构免遭破坏，大多采用铰接的连接方式，施工难度极大，拼装线形要求高，特别处于台风区的塔架结构，还需考虑台风的影响。传统吊索塔架拼装往往采用底节临时固结，一次拼装到位，过程中采用全站仪进行测量。

该方法底节临时固结位置应力集中，存在较大弯矩，对主体结构可能造成损伤；一次拼装到位，缺少过程监测及调控，误差累积较大，无法保证拼装质量；采用全站仪监测的方法，存在单点测量、效率较低、工作量大的问题，影响工期。

因此针对临时扣塔的拼装，需提出一种新的施工工艺及引入先进的测量技术。

发明内容

本发明提供了一种钢桁拱桥斜拉扣挂法施工用吊索塔架拼装控制方法，通过对现有拱桥施工技术进行技术改造，解决了现有钢桁拱桥施工难度极大，拼装线形要求高的问题，提出了一种钢桁拱桥斜拉扣挂法施工用吊索塔架拼装控制方法。

为解决上述技术问题，本发明具体采用如下技术方案：

一种钢桁拱桥斜拉扣挂法施工用吊索塔架拼装控制方法，所述的方法包括以下关键步骤：

S1、施工准备；

S2、安装垫凳、抄垫钢板，在铰座上拼装吊索塔架底节和铰轴，焊接固结装置并栓接后撤除抄垫钢板及垫凳；

S3、拼装扣塔前三节及其之间连接系、安装第一层风缆系统并张拉；

S4、解除固结装置栓接、扣塔固结变铰接；

S5、拼装扣塔至第六节段、安装第二层风缆系统并张拉；

S6、拼装扣塔至第八节段、安装第三层风缆系统并张拉；

S7、扣塔拼装完成检查验收；

S8、配合钢桁拱桥悬臂施工依次安装三层扣索；

S9、钢桁拱桥合龙完成后采用倒拆法拆除扣索、塔吊、扣塔完成体系转换。

优选的，在步骤S1中所述的施工准备步骤包括完成吊索塔架组件、吊索锚箱、风缆拉板、吊索塔架销孔、分配梁构件的加工，对塔吊安装进行调试完成，安装塔底所需的操作平台，对塔身构件在预拼场进行预拼装。

优选的，在步骤S2中所述的底节安装步骤为：在钢桁拱桥拱肋上弦板安装垫凳，在垫凳上叠放抄垫钢板至底节底板标高位置，局部位置通过塞垫抄垫钢板调平；底节由塔吊吊装到位，调整底节平面位置、水平度和铰孔的重合率，将铰轴穿入铰孔；过程中塔吊始终与底节连接，插入铰轴后，拆除垫凳和抄垫钢板，放松吊钩；焊接底节固结装置，并安装连接螺栓进行临时锚固连接。

优选的，吊索塔架其余组件均采用塔吊逐节段吊装，在逐步拼装扣塔过程中，对塔吊进行同步提升，提升过程中在塔吊及吊索塔架之间设置扶墙，吊装就位后打30％定位冲钉，穿设50％螺栓并拧紧后塔吊松钩，每层立柱安装完成后，安装横向连接桁架及连接X撑，立柱根据塔吊提升重量的限制进行必要的预拼，横向连接桁架及连接X撑在预拼场组拼后桥上整体吊装。

优选的，在步骤S3、S5和S6中风缆系统由临时风缆、两端设置的第一风缆锚箱分配梁和第二风缆锚箱分配梁、拱肋风缆耳板及与主塔及拱肋风缆耳板连接的风缆销轴组成，所述临时风缆整体安装顺序为：

步骤1：搭建拱肋及吊索塔风缆挂设临时操作平台；

步骤2：安装拱肋处第二风缆锚箱分配梁、塔端处第一风缆锚箱分配梁及风缆销轴；

步骤3：临时风缆钢绞线逐根穿索、上夹片；

步骤4：塔吊风缆钢绞线夹片锚固、安装防松装置；

步骤5：拱肋端用千斤顶对风缆钢绞线逐根张拉锚固、安装防松装置。

优选的，吊索塔架塔身拼装过程中垂直高度累计达20m段时，应由测量人员对已拼之塔架的立柱垂直度、柱顶位移、柱身侧向弯曲、柱与柱之间的距离及横梁挠度进行检测，经测量检查并作调整后对先期拼装部分各节点的连接螺栓应进行一次拼装过程中的全面检查、补拧，架拼装完成后，进行再次全面检查验收。

优选的，在步骤S8中扣索锚固端安装步骤为：首先在索上距离锚具后方位置安装专用索夹作为起吊点，索夹上设置牵引吊点，用于扣索牵引；当扣索端部牵引到达扣索锚箱口时，利用卷扬机，使扣索端部进入扣索锚箱，并将扣索锚固端拉出锚固面，旋上螺母安全锚固；

在步骤S8中扣索张拉端施工步骤为：扣索张拉端设置在桥面及拱肋端，扣索安装完毕后，按要求对扣索进行“平衡、对称、同步、分级、缓慢”张拉，分级张拉程序为：0.2σ→0.5σ→0.8σ→1.0σ；采用传感器检测，对索力值校核，保证每根拉索的索力误差控制在允许范围内。

优选的，拼装过程中采用3D激光扫描仪对吊索塔架进行实时快速监控测量，并根据监测结果，对吊索塔架的线形实时调整，保证吊索塔架拼装精度。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明采用的吊索塔架结构形式新颖，塔架在设计及施工过程中创造性的使用了多种新结构、新工艺及新设备。在吊索塔架拼装过程中，设置三层风缆，风缆及扣索选型考虑百年一遇台风影响，保证台风期吊索塔架施工安全性，并可在过程中对塔身垂直度进行主动控制；采用3D扫描测控技术对吊索塔架拼装线形进行实时监控，保证了吊索塔架拼装精度；整体施工方便快捷、安全可靠，取得了良好的经济效益和社会效益，解决了国内吊索塔架拼装和线形控制的技术难题，具有较大的推广和应用价值。

附图说明

图1为本发明的主要施工流程图。

图2为本发明的吊索塔架底节抄垫示意图；

图3为本发明的吊索塔架底节锁定固结图；

图4为本发明的风缆系统布置图；

图5为本发明的扣索系统布置图；

图6为本发明的塔吊拼装吊索塔架侧视图；

图7为本发明的3D扫描点云成像图。

标号说明：1-垫凳；2-抄垫钢板；3-吊索塔架底节；4-铰座；5-铰轴；6-拱肋上弦板；7-固结装置；8-风缆销轴；9-拱肋风缆耳板；10-第一风缆锚箱分配梁；11-吊索塔架；12-第二风缆锚箱分配梁；13-临时风缆；14-扣索；15-扣索锚箱；16-塔吊；17-扶墙。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来详细说明本发明的具体内容。

如图1-7所示，本实施例提供了一种钢桁拱桥斜拉扣挂法施工用吊索塔架拼装控制方法，所述方法包括以下关键步骤：

S1、施工准备；

S2、安装垫凳1、抄垫钢板2，在铰座4上拼装吊索塔架底节3和铰轴5，焊接固结装置并栓接后撤除抄垫钢板2及垫凳1；

S3、拼装扣塔前三节及其之间连接系、安装第一层风缆系统并张拉；

S4、解除固结装置栓接、扣塔固结变铰接；

S5、拼装扣塔至第六节段、安装第二层风缆系统并张拉；

S6、拼装扣塔至第八节段、安装第三层风缆系统并张拉；

S7、扣塔拼装完成检查验收；

S8、配合钢桁拱桥悬臂施工依次安装三层扣索14；

S9、钢桁拱桥合龙完成后采用倒拆法拆除扣索14、塔吊16、扣塔完成体系转换。

进一步地，在步骤S1中所述的施工准备步骤包括完成吊索塔架组件、吊索锚箱、风缆拉板、吊索塔架销孔、分配梁构件的加工，对塔吊16安装进行调试完成，安装塔底所需的操作平台，对塔身构件在预拼场进行预拼装。

进一步地，在步骤S2中所述的吊索塔架底节3安装步骤为：在钢桁拱桥拱肋上弦板6安装垫凳1，在垫凳1上叠放抄垫钢板2至吊索塔架底节3底板标高位置，局部位置通过塞垫1～2mm抄垫钢板2调平；吊索塔架底节3由塔吊16吊装到位，调整吊索塔架底节3平面位置、水平度和铰孔的重合率，确保孔轴线误差不大于0.25mm，将铰轴5穿入铰孔；过程中塔吊16始终与吊索塔架底节3连接，插入铰轴后，拆除垫凳1和抄垫钢板2，放松吊钩；焊接底节固结装置7，并安装连接螺栓进行临时锚固连接。

进一步地，为保证塔吊16自由悬臂高度满足规范要求，吊索塔架11其余组件均采用塔吊16逐节段吊装，在逐步拼装扣塔过程中，对塔吊16进行同步提升，提升过程中在塔吊16及吊索塔架11之间设置扶墙17，吊装就位后打30％定位冲钉，穿设50％螺栓并拧紧后塔吊松钩，每层立柱安装完成后，安装横向连接桁架及连接X撑，立柱根据塔吊提升重量的限制进行必要的预拼，横向连接桁架及连接X撑在预拼场组拼后桥上整体吊装。

进一步地，在步骤S3、S5和S6中风缆系统由临时风缆13、两端设置的第一风缆锚箱分配梁10和第二风缆锚箱分配梁12、拱肋风缆耳板9及与主塔及拱肋风缆耳板9连接的风缆销轴8组成，其中临时风缆13由16根中15.2光面钢绞线构成，钢绞线极限抗拉强度为1860MPa，锚具采用OVM锚具，风缆挂设张拉原则：对称挂设、对称张拉，张拉以吊索塔架垂直度为主控因素，以风缆索力为辅助因素，均衡张拉至设计初张力的架设原则。

所述临时风缆13整体安装顺序为：

步骤1：搭建拱肋及吊索塔风缆挂设临时操作平台；

步骤2：安装拱肋处第二风缆锚箱分配梁、塔端处第一风缆锚箱分配梁及风缆销轴；

步骤3：临时风缆钢绞线逐根穿索、上夹片；

步骤4：塔吊风缆钢绞线夹片锚固、安装防松装置；

步骤5：拱肋端用千斤顶对风缆钢绞线逐根张拉锚固、安装防松装置。

进一步地，吊索塔架11塔身拼装过程中垂直高度累计达20m段时，应由测量人员对已拼之塔架的立柱垂直度、柱顶位移、柱身侧向弯曲、柱与柱之间的距离及横梁挠度进行检测，以确保塔架拼装过程中空间位置的准确，经测量检查并作调整后对先期拼装部分各节点的连接螺栓应进行一次拼装过程中的全面检查、补拧，以消除塔架因拼装而产生的过大变形，并将结构的非弹性变形降低到最低限度，架拼装完成后，进行再次全面检查验收。

进一步地，在步骤S8中扣索14锚固端安装步骤为：首先在索上距离锚具后方3-4m位置安装专用索夹作为起吊点，索夹上设置牵引吊点，用于扣索14牵引；当扣索14端部牵引到达扣索锚箱15口时，利用卷扬机，使扣索14端部进入扣索锚箱15，并将扣索14锚固端拉出锚固面，旋上螺母安全锚固；

在步骤S8中扣索张拉端施工步骤为：扣索张拉端设置在桥面及拱肋端，扣索安装完毕后，按要求对扣索进行“平衡、对称、同步、分级、缓慢”张拉，分级张拉程序为：0.2σ→0.5σ→0.8σ→1.0σ；采用传感器检测，对索力值校核，保证每根拉索的索力误差控制在允许范围内。扣索14索力控制原则上采取以索力控制为主，伸长量控制为辅，同时兼顾主体结构内力和位移的变化，张拉到设计索力，拧紧锚固螺母，完成扣索张拉。

进一步地，拼装过程中采用3D激光扫描仪对吊索塔架11进行实时快速监控测量，并根据监测结果，对吊索塔架的线形实时调整，保证吊索塔架拼装精度。

进一步地，所述采用3D激光扫描仪的监控测量方法为：

步骤①：建立基准坐标，对监测目标区域实行监测前，对3D激光扫描仪器进行标定，建立监测扫描仪成像坐标与基准坐标关系；

步骤②：记录监测目标点云数据，每天连续监测吊索塔架11塔身目标空间坐标，记录每次扫描后的监测目标点云数据；

步骤③：数据优化，运用对应点云数据处理软件对点云数据进行裁剪，去除监测目标区域周围的其他点云数据，并对监测目标区域点云数据进行去噪处理，剔除测量粗差；

步骤④：实时调整线形，根据扫描的点云模型计算监测点的空间坐标，与设计坐标值进行对比，找出偏差后对吊索塔架的线形实时调整。

本发明具有以下特点：

本发明采用的吊索塔架结构形式新颖，塔架在设计及施工过程中创造性的使用了多种新结构、新工艺及新设备。在吊索塔架拼装过程中，设置三层风缆，风缆及扣索选型考虑百年一遇台风影响，保证台风期吊索塔架施工安全性，并可在过程中对塔身垂直度进行主动控制；采用3D扫描测控技术对吊索塔架拼装线形进行实时监控，保证了吊索塔架拼装精度；整体施工方便快捷、安全可靠，取得了良好的经济效益和社会效益，解决了国内吊索塔架拼装和线形控制的技术难题，具有较大的推广和应用价值。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (9)

1.一种钢桁拱桥斜拉扣挂法施工用吊索塔架拼装控制方法，其特征在于，所述方法包括以下关键步骤：

S1、施工准备；

S2、安装垫凳、抄垫钢板，在铰座上拼装吊索塔架底节和铰轴，焊接固结装置并栓接后撤除抄垫钢板及垫凳；

S3、拼装扣塔前三节及其之间连接系、安装第一层风缆系统并张拉；

S4、解除固结装置栓接、扣塔固结变铰接；

S5、拼装扣塔至第六节段、安装第二层风缆系统并张拉；

S6、拼装扣塔至第八节段、安装第三层风缆系统并张拉；

S7、扣塔拼装完成检查验收；

S8、配合钢桁拱桥悬臂施工依次安装三层扣索；

S9、钢桁拱桥合龙完成后采用倒拆法拆除扣索、塔吊、扣塔完成体系转换。

2.根据权利要求1所述的一种钢桁拱桥斜拉扣挂法施工用吊索塔架拼装控制方法，其特征在于，在步骤S1中所述的施工准备步骤包括完成吊索塔架组件、吊索锚箱、风缆拉板、吊索塔架销孔、分配梁构件的加工，对塔吊安装进行调试完成，安装塔底所需的操作平台，对塔身构件在预拼场进行预拼装。

3.根据权利要求1所述的一种钢桁拱桥斜拉扣挂法施工用吊索塔架拼装控制方法，其特征在于，在步骤S2中所述的底节安装步骤为：在钢桁拱桥拱肋上弦板安装垫凳，在垫凳上叠放抄垫钢板至底节底板标高位置，局部位置通过塞垫抄垫钢板调平；底节由塔吊吊装到位，调整底节平面位置、水平度和铰孔的重合率，将铰轴穿入铰孔；过程中塔吊始终与底节连接，插入铰轴后，拆除垫凳和抄垫钢板，放松吊钩；焊接底节固结装置，并安装连接螺栓进行临时锚固连接。

4.根据权利要求1所述的一种钢桁拱桥斜拉扣挂法施工用吊索塔架拼装控制方法，其特征在于，吊索塔架其余组件均采用塔吊逐节段吊装，在逐步拼装扣塔过程中，对塔吊进行同步提升，提升过程中在塔吊及吊索塔架之间设置扶墙，吊装就位后打30％定位冲钉，穿设50％螺栓并拧紧后塔吊松钩，每层立柱安装完成后，安装横向连接桁架及连接X撑，立柱根据塔吊提升重量的限制进行必要的预拼，横向连接桁架及连接X撑在预拼场组拼后桥上整体吊装。

5.根据权利要求1所述的一种钢桁拱桥斜拉扣挂法施工用吊索塔架拼装控制方法，其特征在于，在步骤S3、S5和S6中风缆系统由临时风缆、两端设置的第一风缆锚箱分配梁和第二风缆锚箱分配梁、拱肋风缆耳板及与主塔及拱肋风缆耳板连接的风缆销轴组成，所述临时风缆整体安装顺序为：

步骤1：搭建拱肋及吊索塔风缆挂设临时操作平台；

步骤2：安装拱肋处第二风缆锚箱分配梁、塔端处第一风缆锚箱分配梁及风缆销轴；

步骤3：临时风缆钢绞线逐根穿索、上夹片；

步骤4：塔吊风缆钢绞线夹片锚固、安装防松装置；

步骤5：拱肋端用千斤顶对风缆钢绞线逐根张拉锚固、安装防松装置。

6.根据权利要求4所述的一种钢桁拱桥斜拉扣挂法施工用吊索塔架拼装控制方法，其特征在于，吊索塔架塔身拼装过程中垂直高度累计达20m段时，应由测量人员对已拼之塔架的立柱垂直度、柱顶位移、柱身侧向弯曲、柱与柱之间的距离及横梁挠度进行检测，经测量检查并作调整后对先期拼装部分各节点的连接螺栓应进行一次拼装过程中的全面检查、补拧，架拼装完成后，进行再次全面检查验收。

7.根据权利要求1所述的一种钢桁拱桥斜拉扣挂法施工用吊索塔架拼装控制方法，其特征在于，在步骤S8中扣索锚固端安装步骤为：首先在索上距离锚具后方位置安装专用索夹作为起吊点，索夹上设置牵引吊点，用于扣索牵引；当扣索端部牵引到达扣索锚箱口时，利用卷扬机，使扣索端部进入扣索锚箱，并将扣索锚固端拉出锚固面，旋上螺母安全锚固；

在步骤S8中扣索张拉端施工步骤为：扣索张拉端设置在桥面及拱肋端，扣索安装完毕后，按要求对扣索进行“平衡、对称、同步、分级、缓慢”张拉，分级张拉程序为：0.2σ→0.5σ→0.8σ→1.0σ；采用传感器检测，对索力值校核，保证每根拉索的索力误差控制在允许范围内。

8.根据权利要求1所述的一种钢桁拱桥斜拉扣挂法施工用吊索塔架拼装控制方法，其特征在于，拼装过程中采用3D激光扫描仪对吊索塔架进行实时快速监控测量，并根据监测结果，对吊索塔架的线形实时调整，保证吊索塔架拼装精度。

9.根据权利要求8所述的一种钢桁拱桥斜拉扣挂法施工用吊索塔架拼装控制方法，其特征在于，所述采用3D激光扫描仪的监控测量方法为：

步骤①：建立基准坐标，对监测目标区域实行监测前，对3D激光扫描仪器进行标定，建立监测扫描仪成像坐标与基准坐标关系；

步骤②：记录监测目标点云数据，每天连续监测吊索塔架塔身目标空间坐标，记录每次扫描后的监测目标点云数据；

步骤③：数据优化，运用对应点云数据处理软件对点云数据进行裁剪，去除监测目标区域周围的其他点云数据，并对监测目标区域点云数据进行去噪处理，剔除测量粗差；

步骤④：实时调整线形，根据扫描的点云模型计算监测点的空间坐标，与设计坐标值进行对比，找出偏差后对吊索塔架的线形实时调整。

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