CN113638320B - 配合顶推施工的钢箱梁对位匹配施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配合顶推施工的钢箱梁对位匹配施工方法，属于桥梁工程技术领域。将液压动力箱设置于已固定钢箱梁顶板上方，液压动力箱连接反力杆一端，反力杆另一端设置于待安装钢箱梁顶板下方，反力杆与已固定钢箱梁顶板接触点为受力点，液压动力箱对反力杆施加向下的力，在杠杆原理作用下反力杆对待安装钢箱梁顶板施加向上的力，带动已固定钢箱梁下移和待安装钢箱梁上移，消除已固定钢箱梁与待安装钢箱梁的高度差。本发明的实施过程，无需在钢箱梁上进行焊接、切割操作，避免钢箱梁的母材损伤，并且在两节段钢箱梁紧密对接之前进行匹配高差消除工作，提高了操作空间，实现了更加方便快捷的施工。

Description

配合顶推施工的钢箱梁对位匹配施工方法

技术领域

本发明涉及一种钢箱梁对位匹配快速施工方法，属于桥梁建设施工工程技术领域。

背景技术

大跨度桥梁工程中的钢箱梁分为左右两幅，每幅N片主梁，先安装右幅，后安装左幅，两幅钢箱梁安装施工工艺相同，即都采用步履式顶推施工工艺安装，每幅每片主梁分别顶推，到位合拢后再安装横向联系成为一体。每幅每片钢梁共需要两个顶推流程。

其中，左幅或者右幅都是由N片主梁钢箱组成的，需要进行现场拼装焊接。

施工现场在边跨搭设顶推临时墩(上面设置顶推设备)和临时拼装支架(拼装钢梁使用) 及临时支撑墩(拼装钢梁和浇注边跨混凝土面板支撑作用)。

在钢箱梁的拼装、焊接施工过程中，焊接的对象是已固定钢箱梁和待安装钢箱梁。由于其制造误差，相邻两钢箱梁(已固定钢箱梁和待安装钢箱梁)在对接处通常存在较大匹配高度差，导致母材对接出现偏差(高度方向上)。传统解决方式是在两节段钢箱梁(已固定钢箱梁和待安装钢箱梁)紧密对接后将马板(n形钢片)焊接于需要对接的两片钢箱梁拼接缝处，对两节段钢箱梁进行临时的固定，也就是通过向马板施加压力的方式消除匹配高差，这种解决方式的缺点是：需在母材上进行焊接操作，施工过程繁琐，并且在焊缝焊接完毕后还需要对马板进行去除，马板切割时容易造成母材损伤。

针对上述施工技术的缺陷，中国专利文件CN110172925A公开了一种调节钢箱梁或钢箱挑檐标高的简易装置及安装方法，简易装置包括两套千斤顶、两根长工字钢、两根短工字钢、起重机，起重机吊起标高待调节钢箱梁紧贴于已固定钢箱梁，且标高低于固定钢箱梁，将每根长工字钢和一根短工字钢焊接成一根L型工字钢；两根L型工字钢的长工字钢端头分别焊接在标高待调节钢箱梁上，两套千斤顶分别放置在已固定钢箱梁上，且每套千斤顶位于L型工字钢的短工字钢下面。该技术实施方案，需要在钢箱梁顶部直接焊接工字钢，操作复杂，后续切割工字钢时同样的会造成钢箱梁顶板母材损伤，并且每对一处标高进行调整时都需要焊接工字钢，施工费用高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种钢箱梁对位匹配装置，无需在钢箱梁上进行焊接、切割操作，避免了钢箱梁的母材损伤，并且在两节段钢箱梁紧密对接之前进行匹配高差消除工作，提高了操作空间，实现了更加方便快捷的施工。

本发明还提供一种钢箱梁对位匹配快速施工方法。

本发明的技术方案如下：

配合顶推施工的钢箱梁对位匹配施工方法，准备激光水准仪、水平尺、钢箱梁对位匹配装置和至少两套定位装置，其中，钢箱梁对位匹配装置包括液压动力箱和反力杆，其中，所述液压动力箱包括箱体、千斤顶和水平杠杆，所述箱体内安装立式千斤顶，所述箱体内顶部枢接连接水平杠杆中部，所述水平杠杆两端分别活动连接千斤顶活塞柱和反力杆；按顺序进行以下步骤：

步骤一，在临时拼装支架上移动使得待安装钢箱梁与已固定钢箱梁进行对接，对接过程中保持缓、平、稳，在待安装钢箱梁与已固定钢箱梁之间形成空隙；

步骤二，辅助人员站在已固定钢箱梁上操作，并通过水平尺确定两节段钢箱梁顶板的相对高度差，确定已固定钢箱梁和待安装钢箱梁处于大致平行的位置；

步骤三，将液压动力箱设置于已固定钢箱梁顶板上方，将反力杆通过已固定钢箱梁和待安装钢箱梁之间的空隙插入，所述反力杆下端插至待安装钢箱梁顶板下方；

步骤四，通过千斤顶施加顶升力，顶升力通过水平杠杆和反力杆对待安装钢箱梁顶板实施向上作用力，已固定钢箱梁顶板和待安装钢箱梁顶板的高度差减小；

步骤五，通过激光水准仪观测已固定钢箱梁顶板和待安装钢箱梁顶板的高度差，高度差为零时停止对千斤顶的操作，然后操作人员手持定位装置，将定位装置两端分别通过矩形槽扣接于待安装钢箱梁顶板边沿与已固定钢箱梁顶板边沿，临时固定，并适时调整待固定钢箱梁和临时拼装支架之间的垫板厚度，完成一个点的高度差消除；

步骤六，沿着拼接缝长度方向移动对位匹配装置至已固定钢箱梁和待安装钢箱梁存在高度差的其它区域，重复步骤四和步骤五，继续进行高度差消除工作，并在对应的位置安装第二、第三……第N个定位装置，并适时调整待固定钢箱梁和临时拼装支架之间的垫板厚度，完成N个点的高度差消除；

步骤七，沿着拼接缝长度方向全线高度差消除工作完成后，取出匹配装置和定位装置，两节段钢箱梁对接完成后进行焊接工作，完成两段钢箱梁的拼接、焊接。

进一步地，所述定位装置包括两个定位板，所述定位板为长方形板，定位板一侧设置矩形槽，两个定位板通过销轴连接。

进一步地，所述千斤顶活塞柱顶部与箱体顶部距离为10cm。

进一步地，所述反力杆为L型杆，L型杆的长杆连接水平杠杆，L型杆的短杆连接至待安装钢箱梁顶板下方。

进一步地，所述L型杆的短杆端通过销轴连接反力垫片，反力杆通过反力垫片连接至待安装钢箱梁顶板下方。

进一步地，所述空隙为反力杆长度的一半。

进一步地，所述垫板多层不锈钢板叠放而成的。

一种钢箱梁对位匹配装置，包括液压动力箱和反力杆，其中，所述液压动力箱包括箱体、千斤顶和水平杠杆，箱体为内部中空的长方体，箱体内一侧底部设置千斤顶，箱体内顶部活动设置水平杠杆，水平杠杆一端活动连接千斤顶，另一端活动连接反力杆。液压动力箱设置于已固定钢箱梁顶板上方，液压动力箱连接反力杆一端，反力杆另一端设置于待安装钢箱梁顶板下方，反力杆与已固定钢箱梁顶板接触点为受力点，液压动力箱对反力杆施加向下的力，在杠杆原理作用下反力杆对待安装钢箱梁顶板施加向上的力，带动已固定钢箱梁下移和待安装钢箱梁上移，消除已固定钢箱梁与待安装钢箱梁的高度差。

进一步优选的，千斤顶与水平杠杆通过销轴活动连接，反力杆与水平杠杆通过销轴活动连接，箱体顶部固定设置铰接耳板，铰接耳板底部通过销轴活动连接水平杠杆。

优选的，铰接耳板连接于水平杠杆的三分之一处，铰接耳板靠近反力杆设置，使水平杠杆成为省力杠杆，满足大重量的钢箱梁匹配要求。

优选的，千斤顶顶部与箱体顶部距离为10cm。

优选的，箱体两侧分别设置窗口，保证千斤顶的按压杆和反力杆可以在箱体两侧自由活动。

优选的，已固定钢箱梁顶板的受力点处设置反力垫板，反力垫板作为应力集中消散部件，避免钢箱梁顶板与反力杆集中接触，受力过大。

优选的，反力杆为L型杆，L型杆的长杆连接水平杠杆，L型杆的短杆连接至待安装钢箱梁顶板下方。

进一步优选的，L型杆的短杆端通过销轴连接反力垫片，反力杆通过反力垫片连接待安装钢箱梁顶板下方，避免反力杆直接与钢箱梁顶板接触产生较大的应力集中，对钢箱梁顶板造成损伤。

优选的，钢箱梁对位匹配装置还包括定位装置，定位装置包括2个定位板，定位板为长方形板，定位板一侧设置矩形槽，2个定位板通过销轴连接。

本发明的有益效果在于：

1、本发明提供一种钢箱梁对位匹配施工方法，无需在钢箱梁上进行焊接、切割操作，避免了钢箱梁的母材损伤，并且在两节段钢箱梁紧密对接之前进行匹配高差消除工作，提高了操作空间，实现了更加方便快捷的施工。

2、本发明将千斤顶的顶升力通过杠杆原理转换后转换为已固定钢箱梁顶板的向下作用力和凹陷侧顶板的向上作用力，实现力的方向转换。

3、本发明移动便捷，完成某一区域的高差消除工作后可直接移动至下一区域。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构透视图；

图3为本发明的液压动力箱结构示意图；

图4为本发明的液压动力箱工作原理局部展示图；

图5为本发明的反力杆结构示意图；

图6为本发明的结构侧视图；

图7为本发明的千斤顶结构示意图；

图8为本发明的定位装置结构示意图；

图9为本发明的定位装置旋转状态示意图；

其中：1、已固定钢箱梁顶板；2、待安装钢箱梁顶板；3、液压动力箱；4、反力杆；5、反力垫板；6、千斤顶；7、铰接耳板；8、销轴；9、销轴；10、水平杠杆；11、销轴；12、反力垫片；13、定位装置；14、定位板；15、矩形槽。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1-7所示，本实施例提供一种钢箱梁对位匹配装置，包括液压动力箱3和反力杆4。液压动力箱3包括箱体、千斤顶6和水平杠杆10，其中，箱体为内部中空的金属壳体，整体为长方体状。该箱体内固定安装一个立式的千斤顶6，千斤顶6的底座安装在箱体内，以及，在箱体内顶部活动设置水平杠杆10，即水平杠杆10中间部位以悬吊的方式通过销轴铰接安装在箱体内部。同时，水平杠杆一端通过销轴活动连接千斤顶的活塞柱顶端，另一端通过销轴活动连接反力杆。也就是说，千斤顶6与水平杠杆10通过销轴9活动连接，反力杆4与水平杠杆10通过销轴8活动连接，箱体顶部固定设置铰接耳板7，铰接耳板7通过销轴活动连接水平杠杆。

铰接耳板7连接于水平杠杆10的三分之一处，即，铰接耳板7更靠近反力杆4设置，使水平杠杆成为省力杠杆，满足大重量的钢箱梁匹配要求。

上述结构中，千斤顶具有两个工作状态，即，千斤顶活塞柱顶部静默时与箱体顶部距离为10cm，可满足销轴8处具有5cm的下压量，调整反力杆4支点位置可顶起待安装钢箱梁顶板0-5cm的距离，由于待安装钢箱梁与已固定钢箱梁做相对运动，所以匹配高差消除范围最大为10cm，完全可以满足实际工程需求，实际工程中匹配高度差一般不会出现超过5cm的情况。

在箱体两侧分别设置窗口，两个窗口分别对应千斤顶的操作按压杆和反力杆，用于保证千斤顶的按压杆和反力杆可以在箱体两侧自由活动。

反力杆为L型杆，L型杆的长杆端部(上端)连接水平杠杆，L型杆的短杆为自由端，其作用是抵靠在待安装钢箱梁顶板下方。

施工过程中，液压动力箱3设置于已固定钢箱梁顶板1上方，液压动力箱3连接反力杆 4一端，反力杆4另一端设置于待安装钢箱梁顶板2下方，反力杆与已固定钢箱梁顶板接触点为受力点，液压动力箱对反力杆施加向下的力，在杠杆作用下反力杆对待安装钢箱梁顶板施加向上的力，带动已固定钢箱梁下移和待安装钢箱梁上移，消除已固定钢箱梁与待安装钢箱梁的高度差。

施工过程中，与上述钢箱梁对位匹配装置配合的，还有定位装置13，该定位装置包括两个定位板14，定位板为长方形板，定位板一侧设置矩形槽15，两个定位板通过销轴连接，即两个之间保持活动的连接。定位装置静默时如图8所示，需要用定位装置对待安装钢箱梁与已固定钢箱梁消除高度差后的区域进行固定时，旋转定位装置，如图9所示，将定位装置一侧通过矩形槽卡扣于待安装钢箱梁顶板边沿，然后旋转定位装置另一侧的定位板，使定位装置另一侧的定位板通过矩形槽旋转卡扣进已固定钢箱梁顶板的边沿，并将螺栓安装至装置预留螺栓孔中，起到临时的固定作用，保证调整消除高度差的区域不会发生高度位置变化。

最后进行已固定钢箱梁和待固定钢箱梁的拼接缝的焊接。

上述钢箱梁对位匹配装置工作方法，步骤如下：

(1)在临时拼装支架(拼装钢箱梁使用)上移动使得新一节段钢箱梁(待安装钢箱梁) 与已完成焊接拼装的钢箱梁(已固定钢箱梁)进行对接，对接过程中保持缓、平、稳，使二者留有二分之一反力杆左右长度的待拼接的空隙；

(2)辅助人员站在已固定钢箱梁上操作，并通过水平尺确定两节段钢箱梁顶板的相对高度差，确定已固定钢箱梁和待安装钢箱梁处于大致平行的位置；

(3)将液压动力箱设置于已固定钢箱梁顶板上方，将反力杆通过已固定钢箱梁和待安装钢箱梁之间的空隙插入，反力杆连接至待安装钢箱梁顶板下方，完成对位匹配装置的安装；

(4)通过千斤顶施加顶升力，顶升力通过杠杆原理转换后转换为已固定钢箱梁顶板的向下作用力和待安装钢箱梁顶板的向上作用力，已固定钢箱梁顶板和待安装钢箱梁顶板的高度差开始减小；

(5)在已固定钢箱梁上，通过激光水准仪观测已固定钢箱梁顶板和待安装钢箱梁顶板的高度差，高度差为0时停止千斤顶运动。然后操作人员手持旋转定位装置，调整角度后将定位装置两端分别通过矩形槽扣接于待安装钢箱梁顶板边沿与已固定钢箱梁顶板边沿，以限制两个钢箱梁在竖直方向上的运动，保证调整消除高度差的区域不会发生高度位置变化，起到临时固定的作用，并适时启动垫板增减，即在待安装钢箱梁与支撑桁架之间调节垫板厚度。所述垫板多层不锈钢板叠放而成的，并可以根据需要设置橡胶缓冲层，以适应梁底曲线的变化，调节钢梁底板不平以及滑道顶标高的控制误差。橡胶层作为垂直高度受压力的缓冲变形层，既满足受压强度的要求，又有一定的变形，以适应主桥竖曲线和设计成桥线形的要求。

(6)横向移动(沿着拼接缝长度方向)对位匹配装置至已固定钢箱梁和待安装钢箱梁存在高度差的其它区域，重复步骤(4)(5)，继续进行高度差消除工作，并在对应的位置安装第二、第三……第N个定位装置；

(7)沿着拼接缝长度方向全线高度差消除工作完成后，取出匹配装置和定位装置，两节段钢箱梁对接完成后进行焊接工作，该焊接工作是配合顶进施工进行的。

实施例2：

一种钢箱梁对位匹配装置，结构如实施例1所述，不同之处在于，已固定钢箱梁顶板1 的受力点处设置反力垫板5，反力垫板作为应力集中消散部件，避免钢箱梁顶板与反力杆集中接触，受力过大而造成钢箱梁局部的形变，反力垫板5是一个附属设施。

实施例3：

一种钢箱梁对位匹配装置，结构如实施例1所述，不同之处在于，L型杆的短杆端通过销轴11连接反力垫片12，反力杆通过反力垫片连接待安装钢箱梁顶板下方，即，通过反力垫片12增加与待安装钢箱梁的接触面积，避免反力杆直接与钢箱梁顶板接触产生较大的应力集中，对钢箱梁顶板造成损伤。

传统施工方式多为两节段钢箱梁严密对接后再进行匹配高差消除工作，但实际钢箱梁拼装焊接过程中，两节段钢箱梁在对接严密之前存在留有相对间隙的施工状态。在二者间留有较大间隙时，采用本发明的钢箱梁对位匹配装置进行匹配高差消除工作，然后采用吊装或顶进等施工方式使前后两节段钢箱梁对接完成，继而进行焊接工作。与传统解决方式中两节段钢箱梁紧密对接后再进行匹配高差消除工作相比，本发明在提高了操作空间的基础上实现了更加方便快捷的施工。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.配合顶推施工的钢箱梁对位匹配施工方法，准备激光水准仪、水平尺、钢箱梁对位匹配装置和至少两套定位装置，其中，钢箱梁对位匹配装置包括液压动力箱和反力杆，其中，所述液压动力箱包括箱体、千斤顶和水平杠杆，所述箱体内安装立式千斤顶，所述箱体内顶部枢接连接水平杠杆中部，所述水平杠杆两端分别活动连接千斤顶活塞柱和反力杆；按顺序进行以下步骤：

步骤一，在临时拼装支架上移动使得待安装钢箱梁与已固定钢箱梁进行对接，对接过程中保持缓、平、稳，在待安装钢箱梁与已固定钢箱梁之间形成空隙；

步骤二，辅助人员站在已固定钢箱梁上操作，并通过水平尺确定两节段钢箱梁顶板的相对高度差，确定已固定钢箱梁和待安装钢箱梁处于大致平行的位置；

步骤三，将液压动力箱设置于已固定钢箱梁顶板上方，将反力杆通过已固定钢箱梁和待安装钢箱梁之间的空隙插入，所述反力杆下端插至待安装钢箱梁顶板下方；

步骤四，通过千斤顶施加顶升力，顶升力通过水平杠杆和反力杆对待安装钢箱梁顶板实施向上作用力，已固定钢箱梁顶板和待安装钢箱梁顶板的高度差减小；

步骤五，通过激光水准仪观测已固定钢箱梁顶板和待安装钢箱梁顶板的高度差，高度差为零时停止对千斤顶的操作，然后操作人员手持定位装置，将定位装置两端分别通过矩形槽扣接于待安装钢箱梁顶板边沿与已固定钢箱梁顶板边沿，临时固定，并适时调整待固定钢箱梁和临时拼装支架之间的垫板厚度，完成一个点的高度差消除；

步骤六，沿着拼接缝长度方向移动对位匹配装置至已固定钢箱梁和待安装钢箱梁存在高度差的其它区域，重复步骤四和步骤五，继续进行高度差消除工作，并在对应的位置安装第二、第三……第N个定位装置，并适时调整待固定钢箱梁和临时拼装支架之间的垫板厚度，完成N个点的高度差消除；

步骤七，沿着拼接缝长度方向全线高度差消除工作完成后，取出匹配装置和定位装置，两节段钢箱梁对接完成后进行焊接工作，完成两段钢箱梁的拼接、焊接。

2.根据权利要求1所述的配合顶推施工的钢箱梁对位匹配施工方法，其特征在于，所述定位装置包括两个定位板，所述定位板为长方形板，定位板一侧设置矩形槽，两个定位板通过销轴连接。

3.如权利要求1所述的配合顶推施工的钢箱梁对位匹配施工方法，其特征在于，所述千斤顶活塞柱顶部与箱体顶部距离为10cm。

4.如权利要求1所述的配合顶推施工的钢箱梁对位匹配施工方法，其特征在于，所述反力杆为L型杆，L型杆的长杆连接水平杠杆，L型杆的短杆连接至待安装钢箱梁顶板下方。

5.如权利要求4所述的配合顶推施工的钢箱梁对位匹配施工方法，其特征在于，所述L型杆的短杆端通过销轴连接反力垫片，反力杆通过反力垫片连接至待安装钢箱梁顶板下方。

6.如权利要求1所述的配合顶推施工的钢箱梁对位匹配施工方法，其特征在于，所述空隙为反力杆长度的一半。

7.如权利要求1所述的配合顶推施工的钢箱梁对位匹配施工方法，其特征在于，所述垫板多层不锈钢板叠放而成的。

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