大跨度變桁高連續鋼桁梁橋懸臂架設跨中合龍施工方法
【專利摘要】本發明公開了一種大跨度變桁高連續鋼桁梁橋懸臂架設跨中合龍施工方法，它是通過預先將鋼梁抬升一定高度，通過架設過程控制，至合龍跨后預先調整，通過邊墩落梁主墩不起頂的方法消除合龍口豎向偏差及轉角，并利用各主墩墩頂糾偏裝置調整橋中線及里程偏差的方法實現鋼梁合龍。本發明提供一種大跨度變桁高鋼桁梁橋懸臂架設跨中合龍施工方法，解決大跨度鋼桁梁跨中合龍，合龍口正下方不具備安裝起頂設備的架設跨中合龍的施工難題。
【專利說明】
大跨度變桁高連續鋼桁梁橋懸臂架設跨中合龍施工方法
技術領域
[0001]本發明涉及橋梁施工技術領域，具體屬于一種大跨度變桁高連續鋼桁梁橋懸臂架設跨中合龍施工方法。
【背景技術】
[0002]變桁高連續鋼桁梁橋作為大跨度鋼桁梁橋的一種結構型式，具有橋下凈空大，結構受力明確，設計新穎，建筑造型美觀等優點，被應用在一些跨越公路、鐵路、河流的橋梁中。目前大跨度變桁高連續鋼桁梁橋懸臂架設跨中合龍的施工方法多為溫差法、整體頂升法、合龍口起頂法。
[0003]對于一種大跨度變桁高連續鋼桁梁橋(140+224+140)m，下弦桿為變高度布置，主桁中心距14m，邊跨端部及跨中桁高16m，中支點處桁高32m，節間長度均為14m，上、下弦桿均采用焊接整體節點。上、下弦桿均采用箱型截面，腹桿根據受力大小采用箱型截面和H型截面，橋面采用縱橫梁結構體系，每一線鐵路下方設兩道縱梁，間距2.0m，縱梁腹板高1500 X20mm，下翼緣板為600X28mm。縱梁全橋連續，遇橫梁時與橫梁栓焊連接。沿橋縱向每一節點處設I道橫梁，橫梁采用箱型截面，腹板為1800mmX30mm，頂板、底板為1100X36mm。鋼梁總長506m，鋼結構總重約1.26萬噸。
[0004]由于橋址處晝夜溫差大、航道部門要求主跨頂預留140m通航凈距。通過對溫差法、主墩起頂法、合龍口起頂法方案和吊索塔架法的綜合評價，主要有以下難題:
1、通過有限元軟件對合龍工況進行計算，得到成都側合龍口燒度為373mm，貴陽側合龍口撓度為287_，合龍口偏差較大，僅通過溫度變化難以消除合龍口的偏差。
[0005]2、鋼桁梁自重較大，在最大懸臂狀態下最大支反力達到28973KN，主墩起頂法需要在主墩上布置復雜的起頂設備，此外在較大的支反力作用下部分桿件會產生較大的應力發生局部屈曲。
[0006]3、由于合龍口位于主航道正上方，對有通航要求的河道不可行，無法在合龍口下方設置起頂設備。
[0007]4、對于單側懸臂架設的鋼桁梁，采用吊索塔架法為避免塔架根部產生較大的彎矩，需在懸臂側反方向布置地錨，施工難度和費用較高。

【發明內容】

[0008]本發明的目的在于提供一種大跨度變桁高連續鋼桁梁橋施工方法，實現在大懸臂情況下在主跨跨中進行合龍的一種施工方法。
[0009]本發明解決技術問題提供如下方案:
一種大跨度變桁高連續鋼桁梁橋懸臂架設跨中合龍施工方法，包括有以下施工步驟:
1)邊跨鋼梁采用臨時支墩輔助半懸臂架設，主跨采用全懸臂拼裝架設，由兩側向跨中懸臂架設并在主跨跨中進行合龍；
2)首先在各永久墩墩頂分別布置縱橫向糾偏裝置及豎向千斤頂裝置，對鋼梁進行縱橫向及豎向調整；
3)其次根據有限元軟件計算得出的合龍工況下合龍口偏差結果，在鋼梁懸臂架設至主跨兩個節間后，利用邊墩和主墩千斤頂系統將鋼梁起頂至預設高度，以滿足邊墩有足夠的落梁空間，并將鋼梁順橋向移動以消除合龍口大部分縱向偏差，同時調整鋼梁架設線形；
4)在各永久墩上放置正式支座，不灌漿、鎖定主墩支座，利用邊墩支座的縱向活動功能，釋放溫度變形；
5)然后繼續向主跨跨中懸臂架設直至合龍工況，懸臂較大一側的架梁吊機退至邊跨處，預留另一側架梁吊機進行桿件安裝，此過程中須保證鋼梁懸臂架設的抗傾覆系數；
6)經過實時測量得到合龍口轉角、橫向偏差、豎向偏差和縱向偏差，通過降邊墩，先保證合龍口處鋼梁端截面垂直，然后通過縱橫移調整橫向偏差和縱向偏差，豎向偏差通過單側、整體降低，較高一側鋼梁調整，最終實現合龍桿件順利安裝；
7)經過步驟6)消除合龍口大部分偏差，然后連續在不同時間段對合龍口空間位置進行測量，得到溫度變化對鋼梁線形的影響統計數據，得到最佳的合龍溫度；
8)在最佳合龍溫度下對鋼梁進行合龍，鋼梁合龍順序為下弦、斜桿、上弦、下平聯、縱梁、橫聯、上平聯。
[0010]在鋼梁架設至主跨兩個節間后提前對鋼梁進行起頂至預設高度，以滿足消除合龍口轉角和豎向偏差時邊墩有足夠的落梁空間，這樣做避免了在合龍大懸臂狀態下對鋼梁進行大幅的調整，降低了施工難度和安全風險。
[0011]在鋼梁架設至主跨兩個節間后將鋼梁縱向移動，是指在縱向按照計算值預先將一側鋼梁向主跨跨中移動90%。
[0012]通過降低邊墩高度消除鋼梁轉角和豎向偏差，避免了在大懸臂狀態下對鋼梁進行起頂造成部分桿件產生較大的應力發生局部屈曲。
[0013]在對鋼梁進行精確調整時，通過調整弦桿與整體節點連接處高栓施擰順序或手拉葫蘆進行橫向調整;通過連續觀測、測量合龍口的偏差數據，對邊墩預落數值進行修正，修正后仍存在豎向高差，通過在懸臂端加減載的方式進行豎向調整;通過在合龍段設置頂拉裝置調整，在偏差小于30_以內可通過溫差調整進行縱向調整。
[0014]與現有技術相比，本發明的優點:
1、在鋼梁架設至主跨兩個節間后提前對鋼梁進行起頂至預設高度，以滿足消除合龍口轉角和豎向偏差時邊墩有足夠的落梁空間，在縱向按照計算值預先將一側鋼梁向主跨跨中移動90%，這樣做避免了在合龍大懸臂狀態下對鋼梁進行大幅的調整，降低了施工難度和風險。
[0015]2、在鋼梁架設至主跨兩個節間后在邊墩預落豎向計算值的90%，在主跨對鋼梁進行仰拼，這樣降低了懸臂下鋼梁的撓度，同時減小了在大懸臂下的調整幅度。
[0016]3、對合龍工況進行有限元分析，提前在懸臂較小的情況進行預調整，降低了施工難度和風險。
[0017]4、這種大跨度變桁高連續鋼桁梁橋懸臂架設跨中合龍施工方法技術可行，安全可靠，經濟合理，具有較大的推廣價值。
【附圖說明】
[0018]圖1為邊墩墩頂布置平面示意圖。
[0019]圖2為邊墩墩頂布置斷面圖。
[0020]圖3為邊墩墩頂布置立面圖。
[0021]圖4主墩墩頂布置平面示意圖。
[0022]圖5主墩墩頂布置立面示意圖。
[0023]圖6主墩墩頂布置斷面示意圖。
[0024]圖7施工過程示意圖。
[0025]圖8合龍工況示意圖。
[0026]圖9合龍口對頂狀態圖。
[0027]圖1O合龍口對拉狀態圖。
【具體實施方式】
[0028]參見附圖，一種大跨度變桁高連續鋼桁梁橋懸臂架設跨中合龍施工方法，包括有以下施工步驟:
1)邊跨鋼梁采用臨時支墩輔助半懸臂架設，主跨采用全懸臂拼裝架設，由兩側向跨中懸臂架設并在主跨跨中進行合龍；
2)首先在各永久墩墩頂分別布置縱橫向糾偏裝置01及豎向千斤頂裝置02，對鋼梁進行縱橫向及豎向調整；
3)其次根據有限元軟件計算得出的合龍工況下合龍口偏差結果，在鋼梁懸臂架設至主跨兩個節間后，利用邊墩和主墩千斤頂系統02將鋼梁起頂至預設高度，以滿足邊墩有足夠的落梁空間，并將鋼梁順橋向移動以消除合龍口大部分縱向偏差，同時調整鋼梁架設線形；
4)在各永久墩上放置正式支座，不灌漿、鎖定主墩支座03，利用邊墩支座04的縱向活動功能，釋放溫度變形；
5)然后繼續向主跨跨中懸臂架設直至合龍工況，懸臂較大一側的架梁吊機05退至邊跨處，預留另一側架梁吊機06進行桿件安裝，此過程中須保證鋼梁懸臂架設的抗傾覆系數；
6)經過實時測量得到合龍口轉角、橫向偏差、豎向偏差和縱向偏差，通過降邊墩，先保證合龍口處鋼梁端截面垂直，然后通過縱橫移調整橫向偏差和縱向偏差，豎向偏差通過單側、整體降低，較高一側鋼梁調整，最終實現合龍桿件順利安裝；
7)經過步驟6)消除合龍口大部分偏差，然后連續在不同時間段對合龍口空間位置進行測量，得到溫度變化對鋼梁線形的影響統計數據，得到最佳的合龍溫度；
8)在最佳合龍溫度下對鋼梁進行合龍，鋼梁合龍順序為下弦、斜桿、上弦、下平聯、縱梁、橫聯、上平聯。
[0029]在鋼梁架設至主跨兩個節間后提前對鋼梁07進行起頂至預設高度，以滿足消除合龍口轉角和豎向偏差時邊墩有足夠的落梁空間，這樣做避免了在合龍大懸臂狀態下對鋼梁進行大幅的調整，降低了施工難度和安全風險。
[0030]在鋼梁架設至主跨兩個節間后將鋼梁縱向移動，是指在縱向按照計算值預先將一側鋼梁向主跨跨中移動90%。
[0031]通過降低邊墩高度消除鋼梁轉角和豎向偏差，避免了在大懸臂狀態下對鋼梁進行起頂造成部分桿件產生較大的應力發生局部屈曲。
[0032]在對鋼梁07進行精確調整時，通過調整弦桿與整體節點連接處高栓施擰順序或手拉葫蘆進行橫向調整;通過連續觀測、測量合龍口的偏差數據，對邊墩預落數值進行修正，修正后仍存在豎向高差，通過在懸臂端加減載的方式進行豎向調整;通過在合龍段設置頂拉裝置調整，在偏差小于30_以內可通過溫差調整進行縱向調整。
[0033]根據主跨跨中合龍工況分析，39#、40#、41#和42#各墩頂分別布置縱橫向糾偏裝置01及豎向起頂裝置02，對鋼梁進行縱橫向及豎向調整，邊墩墩頂布置如圖1所示，主墩墩頂布置如圖2所示。
[0034]在懸臂架設到主跨兩個節間后，利用邊墩和主墩千斤頂系統02將鋼梁起頂至預設高度，以滿足邊墩有足夠的落梁空間，并將鋼梁順橋向移動一定值，消除合龍口大部分縱向偏差，同時調整鋼梁架設線形，如圖3所示;繼續向主跨懸臂架設鋼梁，當1#架梁吊機05向主跨懸拼8個節間、2#架梁吊機06向主跨中懸拼07個節間，進入合龍工況，I#架梁吊機5退回至39#墩旁塔吊08位置處，利用2#架梁吊機06進行合龍口桿件安裝，如圖4所示;通過邊墩落梁和縱橫移調整合龍口偏差;在合龍桿件的上下弦桿設置合龍鉸，在邊墩落梁、縱移等對合龍口粗調后，使用頂拉裝置和長圓孔進行合龍口微調，頂拉裝置包括頂拉座09、支承座10和千斤頂11，合龍鉸采用“長圓孔+圓孔”結構措施，頂拉裝置的對頂狀態見圖5，對拉狀態見圖6;依次在下弦桿、斜桿及上弦桿合龍點打入沖釘、高栓，退出鋼銷，并進行高栓替換施擰，完成主桁合龍。
【主權項】
1.一種大跨度變桁高連續鋼桁梁橋懸臂架設跨中合龍施工方法，其特征在于，包括有以下施工步驟: 1)邊跨鋼梁采用臨時支墩輔助半懸臂架設，主跨采用全懸臂拼裝架設，由兩側向跨中懸臂架設并在主跨跨中進行合龍； 2)首先在各永久墩墩頂分別布置縱橫向糾偏裝置及豎向起頂裝置，對鋼梁進行縱橫向及豎向調整； 3)其次根據有限元軟件計算得出的合龍工況下合龍口偏差結果，在鋼梁懸臂架設至主跨兩個節間后，利用邊墩和主墩千斤頂系統將鋼梁起頂至預設高度，以滿足邊墩有足夠的落梁空間，并將鋼梁順橋向移動以消除合龍口大部分縱向偏差，同時調整鋼梁架設線形； 4)在各永久墩上放置正式支座，不灌漿、鎖定主墩支座，利用邊墩支座的縱向活動功能，釋放溫度變形； 5)然后繼續向主跨跨中懸臂架設直至合龍工況，懸臂較大一側的架梁吊機退至邊跨處，預留另一側架梁吊機進行桿件安裝，此過程中須保證鋼梁懸臂架設的抗傾覆系數； 6)經過實時測量得到合龍口轉角、橫向偏差、豎向偏差和縱向偏差，通過降邊墩，先保證合龍口處鋼梁端截面垂直，然后通過縱橫移調整橫向偏差和縱向偏差，豎向偏差通過單側、整體降低，較高一側鋼梁調整，最終實現合龍桿件順利安裝； 7)經過步驟6)消除合龍口大部分偏差，然后連續在不同時間段對合龍口空間位置進行測量，得到溫度變化對鋼梁線形的影響統計數據，得到最佳的合龍溫度； 8)在最佳合龍溫度下對鋼梁進行合龍，鋼梁合龍順序為下弦、斜桿、上弦、下平聯、縱梁、橫聯、上平聯。2.根據權利要求1所述大跨度變桁高連續鋼桁梁橋懸臂架設跨中合龍施工方法，其特征在于:在鋼梁架設至主跨兩個節間后提前對鋼梁進行起頂至預設高度，以滿足消除合龍口轉角和豎向偏差時邊墩有足夠的落梁空間。3.根據權利要求1所述大跨度變桁高連續鋼桁梁橋懸臂架設跨中合龍施工方法，其特征在于:在鋼梁架設至主跨兩個節間后將鋼梁縱向移動，是指在縱向按照計算值預先將一側鋼梁向主跨跨中移動90%。4.根據權利要求1所述大跨度變桁高連續鋼桁梁橋懸臂架設跨中合龍施工方法，其特征在于:通過降低邊墩高度消除鋼梁轉角和豎向偏差，避免了在大懸臂狀態下對鋼梁進行起頂造成部分桿件產生較大的應力發生局部屈曲。5.根據權利要求1所述大跨度變桁高連續鋼桁梁橋懸臂架設跨中合龍施工方法，其特征在于:在對鋼梁進行精確調整時，通過調整弦桿與整體節點連接處高栓施擰順序或手拉葫蘆進行橫向調整;通過連續觀測、測量合龍口的偏差數據，對邊墩預落數值進行修正，修正后仍存在豎向高差，通過在懸臂端加減載的方式進行豎向調整;通過在合龍段設置頂拉裝置調整，在偏差小于30_以內可通過溫差調整進行縱向調整。
【文檔編號】E01D21/10GK105951609SQ201610176545
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月23日
【發明人】張慶發, 張建金, 聶宗泉, 李榮浩, 邢文彬, 劉歡, 齊斌
【申請人】中鐵四局集團鋼結構有限公司