CN117536126A - 一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法，属于桥梁施工领域。为解决原位拼装存在高空作业时间长、吊车吨位大、支架材料数量多、高空焊接质量控制难度大，且现场工期紧张的问题。在合龙后的主梁两侧施工墩旁拼装支架、提升支架及跨中拼装支架，利用塔吊及汽车吊安装墩旁拱肋，在主梁上的跨中拼装支架上安装跨中拱肋，利用塔吊和提升支架将整体的跨中拱肋提升后与两侧的墩旁拱肋进行焊接，将墩旁拼装支架、提升支架及跨中拼装支架拆除后进行混凝土浇筑后安装吊杆。可充分利用已施工完成的主梁作为拱肋组拼平台，主梁上搭设拱肋组拼支架，施工方便、快捷、安全性高，组拼支架高度较低，采用此方法施工，节约成本，节省工期。

Description

一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体而言，涉及一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法。

背景技术

随着机械制造、焊接工艺、液压机电信号传感等技术的发展，大节段整体提升方法近几年受到了工程界的青睐，以采用支架法提升钢拱桥的施工得到了较好的实践。钢拱桥支架法提升施工方法具有拱肋工厂化制造精度高、支架制作安装简便、河道占用率低、成拱线形好等优点。现场施工时，机械化、信息化和工厂化程度高，减少了高空作业时间，降低了高空焊接质量控制难度，在城市桥梁和山区、海洋桥梁建设中具有明显的优势。随着钢拱桥支架法提升施工方法在桥梁工程建设中的不断应用和推广，桥梁造型、构造和质量要求面临的情况越来越复杂，施工工艺组织、施工质量控制和桥梁建造水平面临的挑战越来越大，同时也是体现一个企业综合能力及形象的重难点工程。

结合原位拼装高空作业时间长、吊车吨位大、支架材料数量多、高空焊接质量控制难度大，且现场工期紧张的等特点，现提出一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：

为了解决现有原位拼装存在高空作业时间长、吊车吨位大、支架材料数量多、高空焊接质量控制难度大，且现场工期紧张的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案：

本发明提供了一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、待主梁跨中合龙后，利用塔吊和汽车吊安装墩旁拼装支架、提升支架及跨中拼装支架，所述提升支架先安装靠近跨中拱肋侧的一半；

步骤二、利用塔吊及汽车吊，先吊装两侧墩旁拱肋节段并安装相邻两个墩旁拱肋截断间的横撑；再利用汽车吊朝一个方向吊装跨中拱肋节段并安装临时横撑及相应横撑，跨中拱肋安装在主梁的跨中拼装支架上；

步骤三、利用汽车吊安装步骤一中的提升支架剩余部分，拆除影响拉索安装的跨中拼装支架；

步骤四、利用塔吊和提升支架对跨中拱肋安装吊索及拉索，拉索安装后须预拉带紧，然后安装跨中拱肋节段的两侧横撑，拆除临时横撑；

步骤五、对支墩做支撑并张拉拉索，然后提升整体跨中节段；

步骤六、拆除跨中拼装支架的分配梁及横向写成，调整墩旁拱肋的线型以配合整体的跨中拱肋；

步骤七、对跨中拱肋再次调试位置后进行合龙段焊接，拆除拉索和吊索；

步骤八、拆除跨中拼装支架、墩旁拼装支架、提升支架和临时横撑，浇筑混凝土后安装吊杆。

进一步地，在步骤一中，所述墩旁拼装支架的数量为至少两个，所述提升支架的数量为两个，用于提升原位拼装后的跨中拱肋，所述跨中拼装支架用于拼装跨中支架。

进一步地，若采用汽车吊安装墩旁拱肋，墩旁拼装支架顶的分配梁需在前一节段墩旁拱肋安装就位后再进行安装。

进一步地，在步骤五中，具体包括：(1)现场在拉索张拉区域做支墩有效支撑；

(2)张拉拉索钢绞线，张拉须分级同步加载，分级吨位可为30t，并控制横桥向两侧系杆不平衡力在20t以上；

(3)提升整体跨中拱肋节段，脱空支架，脱空支架50mm后，停顿静置大于或等于lh，检查整个提升体系各重要部位有无异常现象。

进一步地，在步骤六中，具体包括：(1)拆除跨中拼装支架顶的分配梁及横向斜撑；

(2)提升吊索，使整体跨中拱肋节段提升至设计位置，提升及退索速度按4m/h-6m/h控制；

(3)整体跨中拱肋提升过程中，为消除提升支架变形对合拢口拱肋线形的影响，可通过千斤顶调节墩旁拼装支架的分配梁鞍座，以调节墩旁整体拱肋线形。

进一步地，在步骤七中，具体包括：(1)采用倒链提升合龙段至设计位置，在提升前连续2天观测支架及拱肋结构随温度变化的位移变化，包括竖向及水平位移变化，用以确定提升时间；

(2)完成合龙段焊接施工；

(3)按要求分级卸载拱肋拉索与吊索张拉力，直至拉索与吊索张拉力为0；

(4)拆除拉索与吊索。

进一步地，在步骤八中，具体包括：(1)拆除跨中拼装支架、墩旁拼装支架及提升支架；

(2)采用100t汽车吊拆除临时横撑；

(3)浇筑拱座二期混凝土；

(4)待拱座混凝土达到设计强度后，按要求泵送拱肋混凝土；

(5)安装吊杆。

进一步地，在步骤五(3)中，提升过程包括试提升和正式提升两个阶段。

进一步地，在试提升时，包括以下步骤：

①提升加载；

a、在提升前需要对横向拉索按照10％的额定张拉力进行张拉；

b、预提升，将提升钢绞线进行张拉提升，确保中拱与下部支架脱离；

c、横向拉索按照100％的额定张拉力进行张拉；

②对提升支撑结构和控制方案进行检查；

③试提升结束后，进行空中悬停。

进一步地，在正式提升时，包括以下步骤：①经过试提升，观察后若无问题，便进行正式提升；

②正式提升过程中，记录各点压力和高度；

③提升前，查好天气情况，在风速小于3级时进行提升，在拱肋四个提升点设置安全绳，采用卷扬机拉紧，随拱肋提升同步放绳，防止拱肋在风力或提升过程中不同步造成的摆动；

④当提升作业达到理论标高后，此时提升拱肋仅通过4根钢绞线牵引，与吊架进行临时固定，确保提升拱肋不晃动即可。

相较于现有技术，本发明的有益效果是：

本发明一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法，在合龙后的主梁两侧施工墩旁拼装支架、提升支架及跨中拼装支架，利用塔吊及汽车吊安装墩旁拱肋，在主梁上的跨中拼装支架上安装跨中拱肋，利用塔吊和提升支架将整体的跨中拱肋提升后与两侧的墩旁拱肋进行焊接，将墩旁拼装支架、提升支架及跨中拼装支架拆除后进行混凝土浇筑，再安装吊杆；

本发明一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法，本方法为缆索吊装斜拉扣挂法施工，设计措施费总造价高，采用拱桥低位拼装+高位提升组合施工，可充分利用已施工完成的主梁作为拱肋组拼平台，主梁上搭设拱肋组拼支架，施工方便、快捷、安全性高，组拼支架高度较低，采用此方法施工，节约成本，节省工期；

本发明一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法，解决了拱肋竖转施工高空作业时间长、吊车吨位大、支架材料数量多的问题，具有拱肋工厂化制造精度高、支架制作安装简便、河道占用率低、成拱线形好的优点，现场施工时，机械化、信息化和工厂化程度高，减少了高空作业时间，降低了高空焊接质量控制难度，具有明显的社会效益和经济效益，也为今后类似工程提供参考。

附图说明

图1为本发明实施例中拱肋拼装的总施工布置图；

图2为本发明实施例中拱肋拼装的总施工布置仰视图；

图3为本发明实施例中墩旁拼装支架的主视图；

图4为本发明实施例中墩旁拼装支架的侧视图；

图5为本发明实施例中主梁合龙后的支架施工图；

图6为本发明实施例中两侧墩旁拱肋的施工图；

图7为本发明实施例中跨中拱肋的施工图一；

图8为本发明实施例中跨中拱肋的施工图二；

图9为本发明实施例中跨中拱肋提升的施工图一；

图10为本发明实施例中跨中拱肋提升的施工图二；

图11为本发明实施例中跨中拱肋下支架拆除的施工图；

图12为本发明实施例中跨中拱肋吊杆安装的施工图；

图13为本发明实施例中鞍座的结构图；

图14为本发明实施例中作业平台及安全防护网的立体图。

具体实施方式

在本发明的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本发明的限制。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

具体实施方案一：结合图1至图14所示，本发明提供一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、待主梁跨中合龙后，利用塔吊和汽车吊安装墩旁拼装支架、提升支架及跨中拼装支架，所述墩旁拼装支架的数量为至少两个，所述提升支架的数量为两个，用于提升原位拼装后的跨中拱肋，所述跨中拼装支架用于拼装跨中支架；

所述提升支架先安装靠近跨中拱肋侧的一半，在完成墩旁拱肋和跨中拱肋的拼装后再完成另一半；

若采用汽车吊安装墩旁拱肋，墩旁拼装支架顶的分配梁需在前一节段墩旁拱肋安装就位后再进行安装；

步骤二、利用塔吊及汽车吊，先吊装两侧墩旁拱肋节段并安装相邻两个墩旁拱肋截断间的横撑；再利用汽车吊朝一个方向吊装跨中拱肋节段并安装临时横撑及相应横撑，跨中拱肋安装在主梁的跨中拼装支架上；

步骤三、利用汽车吊安装步骤一中的提升支架剩余部分，拆除影响拉索安装的跨中拼装支架；

步骤四、利用塔吊和提升支架对跨中拱肋安装吊索及拉索，拉索安装后须预拉带紧，然后安装跨中拱肋节段的两侧横撑，拆除临时横撑；

步骤五、(1)现场在拉索张拉区域合适位置，做支墩有效支撑；

(2)张拉拉索钢绞线，单拱肋拉索张拉力303t；张拉须分级同步加载，分级吨位30t，并控制横桥向两侧系杆不平衡力在20t以上；张拉过程中须同时观测拱肋变形情况；

(3)提升整体跨中拱肋节段，脱空支架，脱空支架50mm后，停顿静置lh，检查整个提升体系各重要部位有无异常现象；

步骤六、(1)拆除跨中拼装支架顶的分配梁及横向斜撑；

(2)提升吊索，使整体跨中拱肋节段提升至设计位置，提升及退索速度按4-6m/h控制；

(3)整体跨中拱肋提升过程中，为消除提升支架变形对合拢口拱肋线形的影响，可通过千斤顶调节墩旁拼装支架的分配梁鞍座，以调节墩旁整体拱肋线形；

步骤七、(1)采用倒链提升合龙段至设计位置，在提升前连续2天观测支架及拱肋结构随温度变化的位移变化，包括竖向及水平位移变化，以确定提升时间；

(2)完成合龙段焊接施工；

(3)按要求分级卸载拱肋拉索与吊索张拉力，直至拉索与吊索张拉力为0；

(4)拆除拉索与吊索；

步骤八、(1)拆除跨中拼装支架、墩旁拼装支架及提升支架；

(2)采用100t汽车吊拆除临时横撑；

(3)浇筑拱座二期混凝土；

(4)待拱座混凝土达到设计强度后，按要求泵送拱肋混凝土；

(5)安装吊杆。

优选地，所述墩旁拼装支架和跨中拼装支架均包括预埋件、钢管立柱、钢管立柱连接系和桩顶分配梁，所述钢管立柱均布设置且底部通过预埋件设置在主梁上，所述预埋件包括锚板和锚筋，若锚筋与梁体预应力管道或钢筋冲突，可适当调整锚筋位置；在梁段混凝土施工时，通过测量放样预埋点位，复核无误后将预埋件固定，防止混凝土倾倒、振捣时发生位移，固定时保持预埋件顶面水平；预埋件底部混凝土要加强振捣，1000×1000mm板中间开圆孔作为振捣口，确保板下混凝土密实；相邻两根钢管立柱间设有钢管立柱连接系，所述钢管立柱的顶部设有桩顶分配梁。在安装临时支架包括墩旁拼装支架和跨中拼装支架时应左右对称安装，同一侧先安装较低竖向支架，然后安装与其相邻的较高竖向支架，安装较高竖向支架至横向连接支架时，先安装横向支架，然后再安装竖向支架至顶端，以此类推安装完整个临时支架。

利用塔吊、25t汽车吊及100T汽车吊进行钢管支架的吊装施工，在支架顶面布置钢管拱安装定位平台。拱肋支架钢管采用竖直吊装，吊点设置在钢管柱顶部，下部设置揽风绳，人工牵引揽风绳将钢管柱缓慢对中安装在预埋钢板上，采用倒链固定。

拱肋支架采用钢管柱制作，支架所用钢管柱不得有严重变形和削弱截面损伤。支墩底和支墩顶均按设计要求设置连接钢板，用以和预埋件及分配梁相连接。为保证在施工时的稳定性不受影响，支墩不失稳，在支墩间设纵横向连接系，连接系采用钢管制作。

钢管柱顶部承重梁根据竖向荷载采用2I28b型钢，型钢上焊接组合钢板、水平千斤顶、反力座以及竖直螺旋千斤顶钢板垫座；位于拱肋下弦杆中心投影线下方设置组合钢板鞍座，以便拱肋安放，鞍座两侧设置水平及竖向千斤顶用于拱肋位置微调。为满足拱段间现场对接施工要求，在承重支架立柱顶端设置施工作业平台。在钢管支架顶部布置操作平台，在型钢支架上满铺木跳板并绑扎固定。支架侧面采用钢管搭设围栏并满挂密目安全网，确保造作人员安全。

提升支架包括提升系统，所述提升系统包括钢绞线、提升油缸集群(承重部件)、液压泵站(驱动部件)、传感检测、计算机控制(控制部件)和远程监视系统。钢绞线采用高强度低松弛预应力钢绞线，公称直径可为15.24mm，抗拉强度为1860MPa。提升油缸集群包括若干个提升油缸，所述提升油缸为穿芯式结构，每台提升油缸均在厂内进行严格的试验，试验主要包括：功能性试验和耐久性试验；每台油缸设计载荷保护，使整体提升更加可靠安全。液压泵站是提升系统的动力驱动部分，在液压系统中，采用比例同步技术，有效地提高整个系统的同步调节性能，确保工作可靠性。传感检测用于提升油缸的位置信息、载荷信息和整个被提升构件空中姿态信息，并将这些信息通过实时传输给主控计算机，分析决定提升油缸的下一步动作，同时保证整个系统的同步调节量；通过电液比例控制技术，实现液压提升中的同步控制，各点之间的同步控制精度在±1mm内。

在提升过程中需做以下准备：

①跨中拱肋及横撑在主梁桥面拼装完毕，根据提升油缸的布置图，将提升油缸安装到位；

②提升油管安装，控制设备安装；

③油缸泵站吊装和钢绞线安装需要吊车配合；

④用2吨手动葫芦拉钢绞线，使得一束钢绞线的每一根长度基本一致；

⑤所有油缸正式使用前，应经过负载试验，并检查锚具动作的工作情况；

⑥油缸就位后的安装位置应达到设计要求，否则要进行必要的调整；为了减少钢绞线预紧工作量，在切割钢绞线时，钢绞线切割长度尽量一致，穿钢绞线的过程中，注意穿出的长度要一致。

在整体的跨中拱肋提升时，包括试提升和正式提升两个阶段：

在试提升时，包括以下步骤：

①提升加载

a、在提升前需要对横向拉索按照10％的额定张拉力进行张拉；

b、预提升，将提升钢绞线进行张拉提升，确保中拱与下部支架脱离；

c、横向拉索按照100％的额定张拉力进行张拉；

②提升支撑结构的检查

a、检查结构的焊缝是否正常；

b、检查结构的变形是否在允许的范围内；

③控制方案的检查

检查同步情况，对控制参数进行必要的修改与调整。

④空中停滞

试提升结束，提升钢管拱脱离支架约50mm，空中悬停，并定时组织人员对结构进行观察；

在正式提升时，包括以下步骤：

①经过试提升，观察后若无问题，便进行正式提升；

②正式提升过程中，记录各点压力和高度；

③提升注意事项

考虑到控制系统下降的风险较大，提升结束位置应稍微低于理论标高，就位时再作进一步的精确调整；

提升前，查好天气情况，在风速小于3级时进行提升，在拱肋四个提升点设置安全绳，采用卷扬机拉紧，随拱肋提升同步放绳，防止拱肋在风力或提升过程中不同步造成的摆动。

当提升作业达到理论标高后，此时提升拱肋仅通过4根钢绞线牵引，需与吊架进行临时固定，确保提升拱肋不晃动即可。连接采用槽钢将拱肋与提升支架进行临时焊接固定，拱肋下方采用三角托架形式将拱肋支撑，托架焊接在提升支架立柱上。在立柱上焊接水平千斤顶放置平台，每个拱肋采用2个水平千斤顶进行拱肋水平位移调节。

虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本发明领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、待主梁跨中合龙后，利用塔吊和汽车吊安装墩旁拼装支架、提升支架及跨中拼装支架，所述提升支架先安装靠近跨中拱肋侧的一半；

步骤二、利用塔吊及汽车吊，先吊装两侧墩旁拱肋节段并安装相邻两个墩旁拱肋截断间的横撑；再利用汽车吊朝一个方向吊装跨中拱肋节段并安装临时横撑及相应横撑，跨中拱肋安装在主梁的跨中拼装支架上；

步骤三、利用汽车吊安装步骤一中的提升支架剩余部分，拆除影响拉索安装的跨中拼装支架；

步骤四、利用塔吊和提升支架对跨中拱肋安装吊索及拉索，拉索安装后须预拉带紧，然后安装跨中拱肋节段的两侧横撑，拆除临时横撑；

步骤五、对支墩做支撑并张拉拉索，然后提升整体跨中节段；

步骤六、拆除跨中拼装支架的分配梁及横向写成，调整墩旁拱肋的线型以配合整体的跨中拱肋；

步骤七、对跨中拱肋再次调试位置后进行合龙段焊接，拆除拉索和吊索；

步骤八、拆除跨中拼装支架、墩旁拼装支架、提升支架和临时横撑，浇筑混凝土后安装吊杆。

2.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法，其特征在于：在步骤一中，所述墩旁拼装支架的数量为至少两个，所述提升支架的数量为两个，用于提升原位拼装后的跨中拱肋，所述跨中拼装支架用于拼装跨中支架。

3.根据权利要求2所述的一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法，其特征在于：若采用汽车吊安装墩旁拱肋，墩旁拼装支架顶的分配梁需在前一节段墩旁拱肋安装就位后再进行安装。

4.根据权利要求3所述的一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法，其特征在于，在步骤五中，具体包括：(1)现场在拉索张拉区域做支墩有效支撑；

(2)张拉拉索钢绞线，张拉须分级同步加载，分级吨位可为30t，并控制横桥向两侧系杆不平衡力在20t以上；

(3)提升整体跨中拱肋节段，脱空支架，脱空支架50mm后，停顿静置大于或等于lh，检查整个提升体系各重要部位有无异常现象。

5.根据权利要求4所述的一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法，其特征在于，在步骤六中，具体包括：(1)拆除跨中拼装支架顶的分配梁及横向斜撑；

(2)提升吊索，使整体跨中拱肋节段提升至设计位置，提升及退索速度按4m/h-6m/h控制；

(3)整体跨中拱肋提升过程中，为消除提升支架变形对合拢口拱肋线形的影响，可通过千斤顶调节墩旁拼装支架的分配梁鞍座，以调节墩旁整体拱肋线形。

6.根据权利要求5所述的一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法，其特征在于，在步骤七中，具体包括：(1)采用倒链提升合龙段至设计位置，在提升前连续2天观测支架及拱肋结构随温度变化的位移变化，包括竖向及水平位移变化，用以确定提升时间；

(2)完成合龙段焊接施工；

(3)按要求分级卸载拱肋拉索与吊索张拉力，直至拉索与吊索张拉力为0；

(4)拆除拉索与吊索。

7.根据权利要求6所述的一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法，其特征在于，在步骤八中，具体包括：(1)拆除跨中拼装支架、墩旁拼装支架及提升支架；

(2)采用100t汽车吊拆除临时横撑；

(3)浇筑拱座二期混凝土；

(4)待拱座混凝土达到设计强度后，按要求泵送拱肋混凝土；

(5)安装吊杆。

8.根据权利要求7所述的一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法，其特征在于：在步骤五(3)中，提升过程包括试提升和正式提升两个阶段。

9.根据权利要求8所述的一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法，其特征在于，在试提升时，包括以下步骤：

①提升加载；

a、在提升前需要对横向拉索按照10％的额定张拉力进行张拉；

b、预提升，将提升钢绞线进行张拉提升，确保中拱与下部支架脱离；

c、横向拉索按照100％的额定张拉力进行张拉；

②对提升支撑结构和控制方案进行检查；

③试提升结束后，进行空中悬停。

10.根据权利要求9所述的一种钢管混凝土拱桥低位拼装与高位提升组合的施工方法，其特征在于，在正式提升时，包括以下步骤：①经过试提升，观察后若无问题，便进行正式提升；

②正式提升过程中，记录各点压力和高度；

③提升前，查好天气情况，在风速小于3级时进行提升，在拱肋四个提升点设置安全绳，采用卷扬机拉紧，随拱肋提升同步放绳，防止拱肋在风力或提升过程中不同步造成的摆动；

④当提升作业达到理论标高后，此时提升拱肋仅通过4根钢绞线牵引，与吊架进行临时固定，确保提升拱肋不晃动即可。