CN113265947B - 一种大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法，涉及桥梁施工领域。该大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法包括以下步骤：完成边跨的吊装；对主跨的节段进行悬臂拼装时的工况进行受力分析，综合考虑边跨的总重，经计算后利用不对称的边跨的自重作为悬臂拼装时的配重，不对边跨进行额外压重及锚固措施且满足最危险工况下的抗倾覆要求；使用桥面吊依次完成主跨两侧的各个节段的悬臂拼装，最后吊装合拢节段时，使用两台桥面吊抬吊施工且使合拢段两侧悬臂端外加载荷一致。本实施例提供的大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法能够解决悬臂拼装过程中桥梁线型难以控制、合拢时钢箱梁两侧标高相差过大、合拢后内应力过大。

Description

一种大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法

技术领域

本申请涉及桥梁施工领域，具体而言，涉及一种大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法。

背景技术

目前在超过100米的大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁中，一般采用桥面吊上桥进行悬臂吊装的施工方法，在现阶段的施工中，对桥梁线型、标高及内应力的控制方法主要有：1)将跨钢箱梁节段在工厂制造时增加施工预拱度，以保证成桥后的标高符合设计要求。2)提前将主跨墩顶处钢箱梁进行预抬高，焊接完成，桥面吊机退出后再进行整体落梁，可保证桥梁内应力满足设计要求。3)若主跨跨河且满足航行条件，可将桥面吊机撤出后，使用浮吊进行最后一个合拢节段的吊装，此方式桥梁表面无附加载重，仅受桥梁自重影响，有利于成桥线型控制。

但在现场施工过程中，实施上述控制方法时，会出现很多不可控的情况，导致桥梁线型以及内应力与设计要求不符。具体分析如下：1)钢箱梁节段制造时增加的施工预拱度为前期一次性增加，而在实际施工过程中由于长途运输，当日施工气温、钢箱梁起吊姿态、桥面额外载荷等因素，该预拱度的数值已与现场施工情况严重不符，不能起到控制桥梁线型的作用。2)对主跨墩顶钢箱梁的预抬高，需在墩顶设置额外的起顶装置，还需考虑对桥墩的破坏，在整体落梁时有过度滑移的风险，且抬高值及偏转角度会存在计算偏差，很难做到合拢段无应力拼装，同时为了消除悬臂拼装时的倾覆风险，还需要在边跨增加额外压重或锚固措施。3)使用其他施工机械吊装合拢段对施工条件要求较高，对于不满足航行要求的河道或者城市道路，不能采用浮吊或者汽车吊进行最后一个合拢节段的吊装，且需额外吊装机械进场，增加施工成本。

发明内容

本申请的目的在于提供一种大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法，能够解决大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装过程中桥梁线型难以控制、合拢时钢箱梁两侧标高相差过大无法合拢、合拢后内应力超过设计允许值等缺陷。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法，包括以下步骤：

采用支架法配合汽车吊完成除主跨外的其他多联边跨的吊装；

拆除各个边跨的临时支架，使各个边跨的钢箱梁与对应桥墩处的支座不进行固接，并使不对称的各个边跨的钢箱梁处于自由状态；

对每个主跨的节段进行悬臂拼装时的工况进行受力分析，综合考虑各个边跨的总重，经计算后利用不对称的各个边跨的自重作为悬臂拼装时的配重，不对各个边跨进行额外压重及锚固措施且满足最危险工况下的抗倾覆要求；

使用桥面吊依次完成主跨两侧的各个节段的悬臂拼装，最后吊装合拢节段时，使用两台桥面吊抬吊施工且使合拢段两侧悬臂端外加载荷一致。

在一些可选的实施方案中，使用桥面吊吊装各个节段的悬臂拼装时，在吊装一组节段后，监测梁端标高及应力的同时结合起吊时的气温对下一节段的施工预拱度进行调整，并按调整后的数值控制该节段标高，重复该过程直至合拢段的吊装。

在一些可选的实施方案中，使用桥面吊吊装各个节段的悬臂拼装之前，通过桥梁工程软件对整桥进行有限元分析，得出桥面吊吊机自重的控制重量，以此控制重量对桥面吊机进行初步设计确定最大起吊重量范围，并对主跨的钢箱梁原设计图划分的节段长度进行调整，确保最大节段重量在允许起吊重量范围内，通过平衡桥面吊机的自重、最大起吊重量、节段重量、各工况下桥梁悬臂端的下挠量来确定最优的节段长度及桥面吊自重。

在一些可选的实施方案中，使用桥面吊吊装各个节段的悬臂拼装时，对桥梁结构进行受力分析，并根据受力分析结果增大主跨顶板、底板、腹板的板厚并提升钢材材质等级。

在一些可选的实施方案中，对桥梁结构进行受力分析后，根据受力分析结果增加主墩处梁高。

本申请的有益效果是：本实施例提供的大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法包括以下步骤：采用支架法配合汽车吊完成除主跨外的其他多联边跨的吊装；拆除各个边跨的临时支架，使各个边跨的钢箱梁与对应桥墩处的支座不进行固接，并使不对称的各个边跨的钢箱梁处于自由状态；对每个主跨的节段进行悬臂拼装时的工况进行受力分析，综合考虑各个边跨的总重，经计算后利用不对称的各个边跨的自重作为悬臂拼装时的配重，不对各个边跨进行额外压重及锚固措施且满足最危险工况下的抗倾覆要求；使用桥面吊依次完成主跨两侧的各个节段的悬臂拼装，最后吊装合拢节段时，使用两台桥面吊抬吊施工且使合拢段两侧悬臂端外加载荷一致。本实施例提供的大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法能够解决大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装过程中桥梁线型难以控制、合拢时钢箱梁两侧标高相差过大无法合拢、合拢后内应力超过设计允许值等缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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为本申请实施例提供的大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法中大跨度无拉索变截面钢箱梁桥的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法中大跨度无拉索变截面钢箱梁桥中主跨的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法中大跨度无拉索变截面钢箱梁桥中主跨的横截面剖视图；

图4为本申请实施例提供的大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法中对每个主跨的节段进行悬臂拼装时的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法中对主跨的合拢段进行悬臂拼装时的结构示意图。

图中：100、主跨；110、边跨；120、桥墩；130、合拢段；140、顶板；150、底板；160、腹板；200、桥面吊。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以下结合实施例对本申请的大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法的特征和性能作进一步的详细描述。

如图1、图2和图3所示，本申请实施例提供一种大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法，该大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁为主跨100长度为100米的跨越京杭运河，主跨100钢箱梁截面高度由桥墩120处5米变化为跨中处2.5米。全桥无主塔及拉索结构，以主跨100跨中位置为中心线，具有三个边跨110且两侧桥梁结构不对称；如图4和图5所示，该大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法包括以下步骤：

采用支架法配合汽车吊完成除主跨100外的其他三联边跨110的吊装；

拆除各个边跨110的临时支架，使各个边跨110的钢箱梁与对应桥墩120处的支座不进行固接，并使不对称的各个边跨110的钢箱梁处于自由状态；

对每个主跨100的节段进行悬臂拼装时的工况进行受力分析，综合考虑各个边跨110的总重，经计算后利用不对称的各个边跨110的自重作为悬臂拼装时的配重，不对各个边跨110进行额外压重及锚固措施且满足最危险工况下的抗倾覆要求，此时各个边跨110结构仅受自重影响，对桥梁结构的影响降到最小；

使用桥面吊200依次完成主跨100两侧的各个节段的悬臂拼装，最后吊装合拢节段时，使用两台桥面吊200抬吊施工且使合拢段130两侧悬臂端外加载荷一致，从而使合拢段130两侧悬臂标高差值大幅度减小，保证了主跨100顺利合拢。使用桥面吊200吊装各个节段的悬臂拼装时，在吊装一组节段后，监测梁端标高及应力的同时结合起吊时的气温对下一节段的施工预拱度进行调整，并按调整后的数值控制该节段标高，重复该过程直至合拢段130的吊装，在进行动态监控及施工预拱度调整方案后，可以减小合拢时合拢段130两侧悬臂标高的差值，有利于整个梁段的合拢，同时合拢后的内应力相比不进行调整时也有所减小。使用桥面吊200吊装各个节段的悬臂拼装之前，通过桥梁工程软件对整桥进行有限元分析，得出桥面吊200吊机自重的控制重量，以此控制重量对桥面吊200吊机进行初步设计确定最大起吊重量范围，并对主跨100的钢箱梁原设计图划分的节段长度进行调整，确保最大节段重量在允许起吊重量范围内，通过平衡桥面吊200吊机的自重、最大起吊重量、节段重量、各工况下桥梁悬臂端的下挠量来确定最优的节段长度及桥面吊200自重，可减少吊装时的桥梁应力，更加精确的控制桥梁线型。使用桥面吊200吊装各个节段的悬臂拼装时，对桥梁结构进行受力分析，并根据受力分析结果增大主跨100的顶板140、底板150、腹板160的板厚并提升钢材材质等级，对桥梁结构进行受力分析后，根据受力分析结果增加主墩处梁高，可以提高桥梁结构的内应力设计上限值，且大幅度减小悬臂端的下挠度，并有利于后期桥梁悬臂拼装时的线型控制，且提高了桥梁整体的安全性。

本申请实施例提供的大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法通过在悬臂拼装前拆除边跨110支架，并使各个桥墩120处钢箱梁不与支座固接，保持不对称边跨110处于自由状态，并使用边跨110自重作为悬臂拼装时的配重，不对两侧边跨110进行额外压重及锚固措施，使对桥梁结构的影响降到最小，同时对桥梁整体受力进行分析，根据受力分析情况，在前期桥梁设计中增加主跨100钢箱梁的顶板140、底板150、腹板160的板厚、钢材材质等级及主墩处钢箱梁高度，以提高成桥后主跨100处允许内应力的上限值，且此时桥面吊200在悬臂拼装时不需要采取反顶等其他控制措施，成桥后内应力即可满足设计要求，节省了额外施工费，消除了过多控制措施带来的安全风险，还可方便快捷的完成主跨100架设，并通过受力分析对悬臂拼装的节段长度及桥面吊200自重进行优化，可减小吊装时的桥梁应力，精确控制桥梁线型，最后在主跨100合拢段130拼装时使用两台桥面吊200对撑布置进行抬吊，保证合拢段130两侧节段悬臂端外加载荷一致，利于主跨100正常合拢。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

Claims (4)

1.一种大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用支架法配合汽车吊完成除主跨外的其他多联边跨的吊装；

拆除各个边跨的临时支架，使各个边跨的钢箱梁与对应桥墩处的支座不进行固接，并使不对称的各个边跨的钢箱梁处于自由状态；

对每个主跨的节段进行悬臂拼装时的工况进行受力分析，综合考虑各个边跨的总重，经计算后利用不对称的各个边跨的自重作为悬臂拼装时的配重，不对各个边跨进行额外压重及锚固措施且满足最危险工况下的抗倾覆要求；

使用桥面吊依次完成主跨两侧的各个节段的悬臂拼装，最后吊装合拢节段时，使用两台桥面吊抬吊施工且使合拢段两侧悬臂端外加载荷一致；使用桥面吊吊装各个节段的悬臂拼装之前，通过桥梁工程软件对整桥进行有限元分析，得出桥面吊吊机自重的控制重量，以此控制重量对桥面吊机进行初步设计确定最大起吊重量范围，并对主跨的钢箱梁原设计图划分的节段长度进行调整，确保最大节段重量在允许起吊重量范围内，通过平衡桥面吊机的自重、最大起吊重量、节段重量、各工况下桥梁悬臂端的下挠量来确定最优的节段长度及桥面吊自重。

2.根据权利要求1所述的大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法，其特征在于，使用桥面吊吊装各个节段的悬臂拼装时，在吊装一组节段后，监测梁端标高及应力的同时结合起吊时的气温对下一节段的施工预拱度进行调整，并按调整后的数值控制该节段标高，重复该过程直至合拢段的吊装。

3.根据权利要求1所述的大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法，其特征在于，使用桥面吊吊装各个节段的悬臂拼装时，对桥梁结构进行受力分析，并根据受力分析结果增大主跨顶板、底板、腹板的板厚并提升钢材材质等级。

4.根据权利要求3所述的大跨度无拉索变截面钢箱梁桥梁悬臂拼装的施工方法，其特征在于，对桥梁结构进行受力分析后，根据受力分析结果增加主墩处梁高。

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