CN211596340U - 一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置 - Google Patents

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曹明明
宋腾腾
杨育满
王建斌
魏剑锋
任虹昌
尹光顺
位东升
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China Railway Major Bridge Engineering Group Co Ltd MBEC
China Railway Bridge Science Research Institute Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置,属于桥梁施工技术领域。包括:临时锁定装置用于连接待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段;压力测试系统位于待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段之间,压力测试系统用于测量待安装钢箱梁节段与已安装钢箱梁节段之间的压力;压力调节系统位于待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段之间,压力调节系统用于调节待安装钢箱梁节段与已安装钢箱梁节段之间的压力。本实用新型通过压力测试系统和压力调节系统调整翼缘板、斜腹板、底板、顶板区域的受力状态,将压力大小调整至一致,实现提升钢箱梁精匹配施工质量、大幅度减小钢箱梁正交异性板区域“精匹配次内力”、优化钢箱梁结构局部受力。

Description

一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置
技术领域
本实用新型涉及桥梁施工技术领域,具体是涉及一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置。
背景技术
超宽钢箱梁一般采用扁平式结构或流线型结构,具有抗风稳定性好、重量轻、制造安装工期短等优点,是大江大海等水运便利条件下大跨度斜拉桥首选的主梁形式,大跨度超宽钢箱梁斜拉桥主梁节段一般采用桥面吊机整体吊装悬拼施工。
但是斜拉桥宽幅钢箱梁传统精确匹配施工方案和步骤,由于桥面吊机前支腿所在梁段(已吊装施工完成的悬臂端最前端第N#已安装钢箱梁节段)与第(N+1)#待安装钢箱梁节段的受力状态不同,第(N+1)#待安装钢箱梁节段后端竖向变形比桥面吊机前支腿所在的第N#已安装钢箱梁节段前端的竖向变形小,由此在精确匹配焊缝两侧产生“精确匹配高差”,根据多座桥梁计算和实测,此高差可达到50mm。
钢箱梁节段间施焊时要求焊缝两侧不存在高差,传统的做法是采用大量的码板或反力架将这部分高差强制码平后施焊,然后前移桥面吊机到下一个节段,桥面吊机前移后,支点位置处的钢箱梁因压力释放,之前产生的局部下挠反弹,此时钢箱梁节段已经焊接成整体,焊缝将限制局部反弹,因此在此区域会产生“精匹配次内力”,“精匹配次内力”对钢箱梁正交异性板受力不利,如造成U肋焊缝疲劳开裂等问题。
以上问题一直是大跨度斜拉桥超宽钢箱梁精确匹配中的难题,函待解决。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服上述背景技术中采用桥面吊机整体吊装悬拼施工,钢箱梁节段焊接成整体后产生“精匹配次内力”的不足,提供一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置。
本实用新型提供一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置,包括:
临时锁定装置,所述临时锁定装置用于连接待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段,所述临时锁定装置将待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段连接成一体;
压力测试系统,所述压力测试系统位于待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段之间,所述压力测试系统用于测量待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段之间的压力;
压力调节系统,所述压力调节系统位于待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段之间,所述压力调节系统用于调节待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段之间的压力。
优选方案:所述临时锁定装置包括第一临时锁定装置和第二临时锁定装置,所述第一临时锁定装置连接在待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段的翼缘板和斜腹板上,所述第二临时锁定装置连接在待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段的顶板和底板上。
优选方案:所述第一临时锁定装置设有多组,所述第一临时锁定装置包括第一锚座和第一精轧螺纹钢,所述待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段的翼缘板和斜腹板上均固定所述第一锚座,所述第一锚座上开设有锚接孔,所述待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段的翼缘板和斜腹板上的第一锚座通过第一精轧螺纹钢紧固。
优选方案:所述第二临时锁定装置设有多组,所述第二临时锁定装置包括第二锚座和第二精轧螺纹钢,所述待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段的顶板和底板上均固定所述第二锚座,所述第二锚座上开设有锚接孔,所述待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段的顶板和底板上的第二锚座通过第二精轧螺纹钢紧固。
优选方案:所述压力测试系统包括压力测试元件、压力测试仪器和连接线,所述压力测试元件夹持在待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段之间,所述压力测试仪器通过连接线与压力测试元件连接,所述压力测试元件用于采集待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段之间的压力,所述压力测试仪器用于读取压力测试元件检测到的待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段之间的压力。
优选方案:所述压力测试元件为重载压力传感器,压力测试仪器为数显型压力显示器。
优选方案:所述压力调节系统包括超薄型千斤顶、千斤顶控制设备和连接管道,所述超薄型千斤顶夹持在待安装钢箱梁节段和已安装钢箱梁节段之间,所述千斤顶控制设备通过连接管道与超薄型千斤顶连接,所述千斤顶控制设备通过连接管道控制超薄型千斤顶的压力。
优选方案:所述千斤顶控制设备为同步千斤顶控制设备,所述千斤顶控制设备控制多台超薄型千斤顶同步顶升。
本实用新型另一方面提供了一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力方法,包括以下步骤:
已安装钢箱梁节段精确匹配施工完成后,桥面吊机行走行至所述已安装钢箱梁节段前端;
桥面吊机起吊待安装钢箱梁节段,并调整待安装钢箱梁节段至目标控制高程;
在已安装钢箱梁节段和待安装钢箱梁节段的翼缘板及斜腹板接缝区域均焊接第一临时锁定装置;
在已安装钢箱梁节段和待安装钢箱梁节段的翼缘板及斜腹板接缝区域间安装压力测试系统,实时采集已安装钢箱梁节段和待安装钢箱梁节段的翼缘板及斜腹板接缝区域的压力数据;
第一次张拉待安装钢箱梁节段上的斜拉索,桥面吊机松钩并退出,待安装钢箱梁节段的自重由斜拉索承重,此时压力测试系统测量数据为斜拉索水平分力;
在已安装钢箱梁节段和待安装钢箱梁节段焊缝区域的顶板及底板处均焊接第二临时锁定装置;
在已安装钢箱梁节段和待安装钢箱梁节段焊缝区域的顶板及底板间安装压力调节系统,调节已安装钢箱梁节段和待安装钢箱梁节段焊缝区域的翼缘板、斜腹板、顶板、底板的压力状态;
采用码板整平焊缝区域局部高差,将待安装钢箱梁节段与已安装钢箱梁节段焊接;
第二次张拉待安装钢箱梁节段上的斜拉索,将索力调整至目标值;
桥面吊机走行至待安装钢箱梁节段的前端,准备进行下一钢板箱梁节段吊装施工,重复上述步骤直至合龙段。
在上述技术方案的基础上,与现有技术相比,本实用新型的优点如下:
本实用新型的一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置,通过第一临时锁定装置、第二临时锁定装置结合压力测试系统、压力调节系统和斜拉索将待安装钢箱梁节段锁定在已安装钢箱梁节段,代替桥面吊机整体吊装悬拼施工,保证了宽幅钢箱梁节段焊缝施焊的过程中已安装钢箱梁节段前端与待安装钢箱梁节段后端受力状态一致,大幅度减小桥面吊机前支点产生的局部变形造成的“精匹配高差”,通过压力测试系统和压力调节系统将翼缘板、斜腹板、底板、顶板区域的受力状态,将压力大小调整至一致,最终实现提升钢箱梁精匹配施工质量、大幅度减小钢箱梁正交异性板区域“精匹配次内力”、优化钢箱梁结构局部受力。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图;
图2是图1中A处的局部放大图;
图3是本实用新型实施例的第一临时锁定装置与压力测试系统的结构示意图;
图4是图1中B处的局部放大图;
图5本实用新型实施例的第二临时锁定装置与压力调节系统的结构示意图;
图6本实用新型实施例的已安装钢箱梁节段和待安装钢箱梁节段的结构示意图。
附图标记:1-梁体,2-第一临时锁定装置,3-压力测试系统,4-第二临时锁定装置,5-压力调节系统,6-已安装钢箱梁节段,7-待安装钢箱梁节段,8-斜拉索,11-斜腹板,12-翼缘板,13-顶板,14-底板,21-第一锚座,22-第一精轧螺纹钢,31-压力测试元件,32-压力测试仪器,33-连接线,41-第二锚座,42-第二精轧螺纹钢,51-超薄型千斤顶,52-千斤顶控制设备,53-连接管道。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
实施例1
参见图1和图6所示,本实用新型实施例提供一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置,包括:
临时锁定装置,临时锁定装置用于连接待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6,临时锁定装置将待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6连接成一体,待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6连接成一体后形成梁体1。
压力测试系统3,压力测试系统3位于待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6之间,压力测试系统3用于测量待安装钢箱梁节段7与已安装钢箱梁节段6之间的压力。
压力调节系统5,压力调节系统5位于待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6之间,压力调节系统5用于调节待安装钢箱梁节段7与已安装钢箱梁节段6之间的压力。
工作原理
本实用新型的一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置,该装置通过临时锁定装置结合压力测试系统3、压力调节系统5和斜拉索8将待安装钢箱梁节段7锁定在已安装钢箱梁节段6,代替桥面吊机整体吊装悬拼施工。保证了梁体1的宽幅钢箱梁节段焊缝施焊的过程中已安装钢箱梁节段6的前端与待安装钢箱梁节段7的后端受力状态一致,大幅度减小桥面吊机前支点产生的局部变形造成的“精匹配高差”。通过压力测试系统3和压力调节系统5调整待安装钢箱梁节段7后端与已安装钢箱梁节段6前端间焊缝区域受力状态,达到焊缝区域受力一致。最终提升梁体1的钢箱梁节段精匹配施工质量、大幅度减小钢箱梁节段正交异性板区域“精匹配次内力”、优化钢箱梁结构局部受力。
实施例2
参见图1至图6所示,本实用新型实施例提供一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置,本实施例与实施例1的区别在于:临时锁定装置包括第一临时锁定装置2和第二临时锁定装置4,第一临时锁定装置2连接在待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6的翼缘板11和斜腹板12上。第二临时锁定装置4连接在待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6的顶板13和底板14上。
其中:第一临时锁定装置2设有多组,第一临时锁定装置2的具体数量根据能够承载待安装钢箱梁节段7的自重即可。第一临时锁定装置2包括第一锚座21和第一精轧螺纹钢22,一组第一临时锁定装置2设有两个第一锚座21和四根第一精轧螺纹钢22。待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6的翼缘板12和斜腹板11上均固定了第一锚座21。在第一锚座21上开设有锚接孔,待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6的翼缘板12和斜腹板11上的第一锚座21通过第一精轧螺纹钢22紧固。通过第一精轧螺纹钢22和第一锚座21之间锁紧将待安装钢箱梁节段7临时连接在已安装钢箱梁节段6上。
第二临时锁定装置4设有多组,第二临时锁定装置4的具体数量根据能够承载待安装钢箱梁节段7的自重即可。第二临时锁定装置4与第一临时锁定装置2的区别在于:第二临时锁定装置4的结构强度大于第一临时锁定装置2,第二临时锁定装置4相比第一临时锁定装置2能够承载待安装钢箱梁节段7大部分自重。当然,第二临时锁定装置4可以代替第一临时锁定装置2使用。第二临时锁定装置4包括第二锚座41和第二精轧螺纹钢42,一组第二临时锁定装置4设有两个第二锚座41和四根第二精轧螺纹钢42。待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6的顶板13和底板14上均固定第二锚座41,在第二锚座41上开设有锚接孔,待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6的顶板13和底板14上的第二锚座42通过第二精轧螺纹钢42紧固。通过第二精轧螺纹钢42和第二锚座41之间锁紧将待安装钢箱梁节段7临时连接在已安装钢箱梁节段6上。
实施例3
参见图1、图2、图3和图6所示,本实用新型实施例提供一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置,本实施例与实施例2的区别在于:压力测试系统3包括压力测试元件31、压力测试仪器32和连接线33,压力测试元件31设有多个,多个压力测试元件31夹持在待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6上第一临时锁定装置2的第一锚座21之间,压力测试仪器32通过连接线33与多个压力测试元件31建立连接。压力测试元件31优选为重载压力传感器,适应本钢箱梁节段大吨位测量。压力测试元件31用于采集斜拉索8第一次张拉后待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6之间的翼缘板12及斜腹板11区域的压力水平。压力测试元件31在斜拉索8张拉之前安装,每组第一临时锁定装置2对应安装一个压力测试元件31,压力测试元件31通过连接线33连接到压力测试仪器32,形成完整的压力测试系统3。压力测试仪器32优选为为数显型压力显示器,压力测试仪器32用于实时读取压力测试元件31检测到的待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6之间的翼缘板12和斜腹板11区域的压力数据。
实施例4
参见图1、图4、图5和图6所示,本实用新型实施例提供一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置,本实施例与实施例2的区别在于:压力调节系统5包括超薄型千斤顶51、千斤顶控制设备52和连接管道53,超薄型千斤顶51设有多个,多个超薄型千斤顶51分别对应夹持在待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6上第二临时锁定装置4的第二锚座41之间,千斤顶控制设备52通过连接管道53与多个超薄型千斤顶51建立连接。千斤顶控制设备52优选为同步千斤顶控制设备,千斤顶控制设备52通过连接管道53控制超薄型千斤顶51的压力,千斤顶控制设备52能够控制多台超薄型千斤顶51同步顶升。多个超薄型千斤顶51在斜拉索8第一次张拉之后安装,每组第二临时锁定装置4对应安装一个超薄型千斤顶51,超薄型千斤顶51通过连接管道53连接到千斤顶控制设备52,形成完整的压力调节系统5。待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6的翼缘板12、斜腹板11、顶板13、底板14区域的压力大小可由压力调节系统5控制和千斤顶油压表读取。开启压力调节系统5启动超薄型千斤顶51,调节待安装钢箱梁节段7的受力状态,将翼缘板12、斜腹板11、顶板13、底板14区域的压力大小调整至一致。
实施例5
参见图1至图6所示,本实用新型实施例的另一方面提供了一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力方法,包括以下步骤:
步骤1、已安装钢箱梁节段6精确匹配施工完成后,桥面吊机行走行至已安装钢箱梁节段6前端。
步骤2、桥面吊机起吊待安装钢箱梁节段7,并调整待安装钢箱梁节段7至目标控制高程。
步骤3、在已安装钢箱梁节段6和待安装钢箱梁节段7的翼缘板12及斜腹板11接缝区域均焊接第一临时锁定装置2的第一锚座21,待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6的翼缘板12和斜腹板11上的第一锚座21通过第一精轧螺纹钢22紧固。
步骤4、在已安装钢箱梁节段7和待安装钢箱梁节段7的翼缘板12及斜腹板11接缝区域间安装压力测试系统3,压力测试系统3的压力测试元件31夹持在待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6上第一临时锁定装置2的第一锚座21之间,压力测试元件31通过连接线33连接到压力测试仪器32,形成完整的压力测试系统3;压力测试系统3实时采集已安装钢箱梁节段6和待安装钢箱梁节段7的翼缘板12及斜腹板11接缝区域的压力数据。
步骤5、第一次张拉待安装钢箱梁节段7上的斜拉索8,桥面吊机松钩并退出,斜拉索8索力通过计算确定,待安装钢箱梁节段7的自重由斜拉索8承重,此时压力测试系统3测量压力数据为斜拉索8水平分力。
步骤6、在已安装钢箱梁节段6和待安装钢箱梁节段7焊缝区域的顶板13及底板14处均焊接第二临时锁定装置4的第二锚座41,待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6的顶板13及底板14上的第二锚座41通过第一精轧螺纹钢42紧固。
步骤7、在已安装钢箱梁节段6和待安装钢箱梁节段7焊缝区域的顶板13及底板14间安装压力调节系统5,压力调节系统5的超薄型千斤顶51夹持在待安装钢箱梁节段7和已安装钢箱梁节段6上第二临时锁定装置4的第二锚座41之间,超薄型千斤顶51通过连接管道53连接到千斤顶控制设备52,形成完整的压力调节系统5;压力调节系统5调节已安装钢箱梁节段6和待安装钢箱梁节段7焊缝区域的翼缘板12、斜腹板11、顶板13、底板14的压力状态。
步骤8、采用少量码板整平焊缝区域局部高差,将待安装钢箱梁节段7与已安装钢箱梁节段6焊接。
步骤9、第二次张拉待安装钢箱梁节段7上的斜拉索8,将斜拉索8索力调整至目标值。
步骤10、桥面吊机走行至待安装钢箱梁节段7的前端,准备进行下一钢板箱梁节段吊装施工,重复步骤1至步骤9直至合龙段。
本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种修改和变型,倘若这些修改和变型在本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内,则这些修改和变型也在本实用新型的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置,其特征在于,包括:
临时锁定装置,所述临时锁定装置用于连接待安装钢箱梁节段(7)和已安装钢箱梁节段(6),所述临时锁定装置将待安装钢箱梁节段(7)和已安装钢箱梁节段(6)连接成一体;
压力测试系统(3),所述压力测试系统(3)位于待安装钢箱梁节段(7)和已安装钢箱梁节段(6)之间,所述压力测试系统(3)用于测量待安装钢箱梁节段(7)和已安装钢箱梁节段(6)之间的压力;
压力调节系统(5),所述压力调节系统(5)位于待安装钢箱梁节段(7)和已安装钢箱梁节段(6)之间,所述压力调节系统(5)用于调节待安装钢箱梁节段(7)和已安装钢箱梁节段(6)之间的压力。
2.如权利要求1所述的一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置,其特征在于:
所述临时锁定装置包括第一临时锁定装置(2)和第二临时锁定装置(4),所述第一临时锁定装置(2)连接在待安装钢箱梁节段(7)和已安装钢箱梁节段(6)的翼缘板(12)和斜腹板(11)上,所述第二临时锁定装置(4)连接在待安装钢箱梁节段(7)和已安装钢箱梁节段(6)的顶板(13)和底板(14)上。
3.如权利要求2所述的一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置,其特征在于:
所述第一临时锁定装置(2)设有多组,所述第一临时锁定装置(2)包括第一锚座(21)和第一精轧螺纹钢(22),所述待安装钢箱梁节段(7)和已安装钢箱梁节段(6)的翼缘板(12)和斜腹板(11)上均固定所述第一锚座(21),所述第一锚座(21)上开设有锚接孔,所述待安装钢箱梁节段(7)和已安装钢箱梁节段(6)的翼缘板(12)和斜腹板(11)上的第一锚座(21)通过第一精轧螺纹钢(22)紧固。
4.如权利要求2所述的一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置,其特征在于:
所述第二临时锁定装置(4)设有多组,所述第二临时锁定装置(4)包括第二锚座(41)和第二精轧螺纹钢(42),所述待安装钢箱梁节段(7)和已安装钢箱梁节段(6)的顶板(13)和底板(14)上均固定所述第二锚座(41),所述第二锚座(41)上开设有锚接孔,所述待安装钢箱梁节段(7)和已安装钢箱梁节段(6)的顶板(13)和底板(14)上的第二锚座(41)通过第二精轧螺纹钢(42)紧固。
5.如权利要求1所述的一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置,其特征在于:
所述压力测试系统(3)包括压力测试元件(31)、压力测试仪器(32)和连接线(33),所述压力测试元件(31)夹持在待安装钢箱梁节段(7)和已安装钢箱梁节段(6)之间,所述压力测试仪器(32)通过连接线(33)与压力测试元件(31)连接,所述压力测试元件(31)用于采集待安装钢箱梁节段(7)和已安装钢箱梁节段(6)之间的压力,所述压力测试仪器(32)用于读取压力测试元件(31)检测到的待安装钢箱梁节段(7)和已安装钢箱梁节段(6)之间的压力。
6.如权利要求5所述的一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置,其特征在于:
所述压力测试元件(31)为重载压力传感器,压力测试仪器(32)为数显型压力显示器。
7.如权利要求1所述的一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置,其特征在于:
所述压力调节系统(5)包括超薄型千斤顶(51)、千斤顶控制设备(52)和连接管道(53),所述超薄型千斤顶(51)夹持在待安装钢箱梁节段(7)和已安装钢箱梁节段(6)之间,所述千斤顶控制设备(52)通过连接管道(53)与超薄型千斤顶(51)连接,所述千斤顶控制设备(52)通过连接管道(53)控制超薄型千斤顶(51)的压力。
8.如权利要求7所述的一种减小斜拉桥宽幅钢箱梁精确匹配附加应力装置,其特征在于:
所述千斤顶控制设备(52)为同步千斤顶控制设备,所述千斤顶控制设备(52)控制多台超薄型千斤顶(51)同步顶升。
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