曲線橋大跨度鋼管拱整體滑移施工方法

2023-06-17 23:51:26

專利名稱：曲線橋大跨度鋼管拱整體滑移施工方法
技術領域：
本發明涉及一種橋梁施工方法，特別是一種曲線橋大跨度鋼管拱整體滑移施工方 法，屬於橋梁工程建設領域。
背景技術：
目前，隨著我國橋梁建設水平的大幅提高，鋼管拱橋梁以其造型美觀、造價低廉備 受人們喜愛已得到廣泛的應用，鋼管拱的安裝技術根據橋梁的地質、環境因素而多種多樣， 主要有支架施工法、纜索吊裝法、平轉法、豎轉法，以及幾種方法綜合應用的施工方法。支架法即指在支架上現澆或拼裝結構的方法，就是在橋位處按照鋼管拱肋的設計線型加 預拱度，拼裝好膺架，在腳架上就位拼裝、焊接成拱的施工方法膺架可採用滿堂式、或者分 離式、或者兩種方式的結合。這種施工方法一般只應用於小跨徑或者不通航或通航要求不 高、水深較淺等條件，但費工費時費支架，在大跨徑的橋梁中已很少採用，且拱肋接頭較多， 焊接工作量大，工期較長；對橋下地形、地基等條件要求較高。纜索吊裝施工法即是根據纜索吊機的吊裝能力，將拱肋分段預製，由纜索吊機先將兩拱腳段吊裝 就位，並用扣索將其固定，再依次吊裝其餘各段並與先吊段對接，直至吊裝完畢但缺點是 拱肋空中對接精度較難控制，拱軸線型控制有一定難度，分段越多，質量和工期控制難度越 大。平轉施工法即是將拱圈分為兩個半拱，分別在兩岸偏離橋位的位置，利用山體、岸坡或引橋的 橋墩設置膺架，拼裝拱肋和拱上立柱，形成半拱，然後水平轉體就位，再拼裝合攏段成拱。平 轉法施工主要適合於單跨拱橋，但缺點為球鉸加工質量要求高，對多跨拱橋不適用且費用 較高。豎轉施工法即是先在拱頂附近將主拱圈一分為二，並以拱趾為旋轉中心，將設計拱軸線垂直 向下旋轉一定角度，將拱頂合攏端置於地面或浮船上，這樣即可在較低的膺架上拼裝兩個 半拱。待兩半拱拼裝完成後，由兩副墩頂扒杆分別將其拉起，在空中對接合攏。但缺點是 要求橋下具有一定的拼裝場地；若必須使用浮船時，水流不能太急，否則將增加施工難度。上述四種施工工法各有優缺點，但四種施工工法均不能與主梁或主體結構同步施 工，工期較長，安裝鋼管拱所用臨時施工設施及材料較多且需佔用一定的施工場地或者航 道。

發明內容
為了克服上述缺點，本發明提出一種曲線橋大跨度鋼管拱整體滑移施工方法。該 方法採用鋼管拱異位分段組拼、整體滑移就位的施工工藝，有效解決了鋼管拱施工工期較長，佔用場地多的問題且節約臨時施工材料用量。本發明解決其技術問題所採用的技術方案如下一種曲線橋大跨度鋼管拱整體滑移施工方法，其特徵在於首先將鋼管拱製造安 裝段現場組拼、焊接成大的吊裝段；然後在橋位縱向拼裝場地位置安裝臨時拼拱支架，在臨 時拼拱支架上安裝拱肋，鋼管拱拼裝完成後，採用拱腳約束裝置將拱腳預緊，使鋼管拱形成 受力整體；最後拆除臨時拼拱支架，採用頂推動力系統實現整個鋼管拱整體滑移就位。具體施工步驟如下步驟一、將鋼管拱主拱分為三大吊裝段，在地面組拼成型，兩邊段各為55. 47m，中 段為 33. 54m ；步驟二、在引橋150m範圍處，搭設臨時拼拱支架，安裝鋼管拱滑移系統和支撐系 統，利用大噸位吊機將三大段拱肋吊裝就位，組拼焊接成型；步驟三、鋼管拱組拼焊接完成後，整體落架，利用張拉千斤頂和鋼絞線調整拱腳和 拱軸線位置；步驟四、落架體系轉換後，拆除臨時拼拱支架，利用連續頂推千斤頂實現在曲線橋 面上鋼管拱的整體滑移；步驟五、鋼管拱整體滑移就位後，焊接拱腳調整段，完成鋼管拱整體滑移就位。所述步驟二中，在引橋簡支梁150m範圍搭設拼拱臨時支架，臨時支架立柱採用 4Φ 1020X IOmm及4Φ800*10的鋼管樁，其中四根Φ800*10πιπι鋼管樁支撐在簡支梁梁面 上，另外四根Φ 1020Χ IOmm鋼管樁支撐在橋下地面，簡支梁橋外緣四根Φ1020Χ10πιπι鋼 管樁下澆注1.5 X 2. OX 1.0m的混凝土基礎，每個基礎下插打2根Φ630*8πιπι鋼管樁，每根 鋼管樁承載力按50t設置，打入深度為12m，同時澆注混凝土基礎時，預埋錨固鋼板以便於 Φ 1020 X IOmm鋼立柱焊接，最後鋼管樁鋼立柱接高至拼拱支架的設計標高；根據鋼管樁支 架設計位置，位於簡支梁面上的鋼管樁立柱下澆築尺寸150cmX 150cmX35cm的C30混凝土 基礎，基礎下植入直徑Φ 20mm錨固鋼筋，基礎頂面預埋1200X1200 X 12mm的錨固鋼板，然 後安裝Φ800*10πιπι鋼管樁，8根鋼管樁縱向每19. 55m設計一道桁架式連接系、橫方向每隔 8. 5m設置一道桁架式連接系，並設置柔性剪刀撐和斜向纜風。所述步驟二中，鋼管拱滑移系統包括軌道基礎、軌道系統、走行輪箱以及輪箱連接 桁架梁，軌道基礎採用C50混凝土基礎，基礎寬度100cm，厚度15cm，軌道基礎預埋鋼軌連接 板，軌道系統採用P43鋼軌，每條滑移軌道設兩條鋼軌，兩條鋼軌中心間距為50cm，每側滑 移軌道設4組走行輪箱，走行輪箱可根據曲線半逕自由轉向，兩側走行輪箱組之間設置輪 箱連接桁架梁，以保證兩側拱肋同步滑移。所述步驟二中，支撐系統設置於滑移系統的輪箱連接桁架梁上，且鋼管拱與支撐 系統之間採用三角抱箍連接，將鋼管拱的軸向力轉換為豎向力，同時在三角抱箍上設置拱 腳約束裝置，將鋼管拱兩拱腳連接，傳遞因自重產生的拱腳水平張力。所述三角抱箍為鋼板焊接而成的空間組合結構，底板為厚30mm鋼板，通過M24高 強螺栓與支撐系統貝雷連接，側板為30mm鋼板，傳遞拱腳水平力，其上設置張拉鋼絞線作 業孔和貝雷連接器，通過加強勁板將鋼絞線與貝雷連接器連接，三角抱箍上部通過U形抱 箍及高強螺栓通過摩擦力克服鋼管拱的下滑力，將鋼管拱上下拱肋固結。所述的拱腳約束裝置為鋼絞線及三組貝雷片的組合結構。
所述步驟四中，連續頂推千斤頂為兩臺IOOt液壓連續頂推千斤頂，頂推行程 1. 0m，頂推速度 0. 5m/min。有益效果此技術方案臨時拼拱場地選在橋頭路基或橋梁均可，場地佔用小，大節段整體吊 裝、吊裝分段少，拼拱支架數量少，因此造價經濟。同時高空焊接量少，焊接質量有保證，拱 軸線線型控制容易，鋼管拱拼裝可與混凝土梁同步施工，在異橋位拼拱，不影響橋下通航， 施工安全且可加快施工進度。


圖1為本發明的曲線橋大跨度鋼管拱整體滑移平面圖；圖中1_拼拱臨時支架中基礎鋼管樁；2-拼拱臨時支架外側鋼管立柱；6-鋼管拱 拱肋；7-桁架式橫向連接系；9-桁架式縱向連接系；10-橫向下連接系；11-混凝土基礎； 13-柔性剪刀撐；14-吊杆；17-走行輪箱；19-支撐系統；20-三角抱箍；26-鋼管拱拱腳連 接貝雷。
具體實施例方式下面結合具體附圖1及實施例對本發明做進一步的說明。1、工程概況京滬高鐵跨婁江(70+136+70) m連續梁拱橋715# 718#墩上部結構為 (70+136+70)m的預應力混凝土連續梁與鋼管混凝土拱組合結構。橋兩端為30m的簡支箱 梁。鋼管拱計算跨徑136m，矢跨比1/5，矢高27. 2m，拱軸線為二次拋物線(設計拱軸線方程
Y= -1/170X2+0. 8X)，拱肋6設置最大預拱度為0. 15m，施工矢高27. 35m (施工拱軸線方程
Y= -0. 005915X2+0. 804412X)。施工時按施工拱軸線製作和拼裝，拱肋弦管採用2m長的直 管折線對接起拱。拱肋6為全焊鋼管混凝土結構，採用等高度tt鈴形截面，截面高2. 8m，每 肋由2根弦管組成，弦管豎向中心距2.0m，弦杆為Φ800鋼管，由16mm厚的鋼板卷制而成， 弦管之間用16mm厚鋼綴板連接，拱肋弦管及綴板內填充C55微膨脹混凝土。鋼管拱鋼結構 全重287. 86t，分為26節拱肋，9節橫撐及其它配件，拱肋最長節段為13. 74m,重13t，橫撐 不分節，每段橫撐長10. 85m，重11. 7t，全橋橫撐總重105. 3t，整體鋼管拱自重約400t。京滬高鐵跨婁江(70+136+70)m連續梁橋位於半徑R= 7000m的曲線橋段內，橋梁 的邊跨、中跨為三條直線相接，引橋為每孔跨度32m的簡支梁，均位於曲線半徑範圍內。拱肋鋼筋在工廠已製作完成，為便於運輸，每榀拱肋劃分為13個運輸節段(不含 預埋段)。運輸節段最大長度小於13. 5m，拱肋接口避開弔杆位置，製作拱肋鋼管時，可根據 運輸條件，加工材料規格調整管節長度和運輸節段長度。每榀拱肋6上下弦管分別設一處 灌注混凝土隔倉板和30道加勁鋼箍；腹板內設3處灌注混凝土隔倉板，沿拱軸線均勻設置 加勁拉筋，加勁拉筋間距為0. 5m。兩品拱肋6中心距為12. 5m，兩品拱肋之間共設9道橫撐，橫撐均採用空間桁架撐， 各橫撐由4根Φ450X 12mm主鋼管和32根Φ250Χ IOmm連接鋼管組成，鋼管內部不填充混凝土。主橋共設14對吊杆14，吊杆14間距8. Om。吊杆14採用PES(FD)型低應力防腐拉索(平行鋼絲束)fpk = 1670MPa, EP = 2. 0X105MPa,材質符合GB223-95標準。吊杆配 套採用OVMLZM(K) 7-109L.0VMLZM7-109G型冷鑄鐓頭錨。吊杆上端穿過拱肋6，錨於拱肋上 緣張拉底座，下端錨於吊杆橫梁下緣固定底座。2、施工方法一種曲線橋大跨度鋼管拱整體滑移施工方法，其特徵在於首先將鋼管拱製造安 裝段現場組拼、焊接成大的吊裝段；然後在橋位縱向拼裝場地位置安裝臨時拼拱支架，在臨 時拼拱支架上安裝拱肋6，鋼管拱拼裝完成後，採用拱腳約束裝置將拱腳預緊，使鋼管拱形 成受力整體；最後拆除臨時拼拱支架，採用頂推動力系統實現整個鋼管拱整體滑移就位。具體施工步驟如下步驟一、將鋼管拱主拱分為三大吊裝段，在地面組拼成型，兩邊段各為55. 47m，中 段為 33. 54m ；步驟二、在引橋150m範圍處，搭設臨時拼拱支架，安裝鋼管拱滑移系統和支撐系 統，利用大噸位吊機將三大段拱肋吊裝就位，組拼焊接成型；步驟三、鋼管拱組拼焊接完成後，整體落架，利用張拉千斤頂和鋼絞線調整拱腳和 拱軸線位置；步驟四、落架體系轉換後，拆除臨時拼拱支架，利用連續頂推千斤頂實現在曲線橋 面上鋼管拱的整體滑移；步驟五、鋼管拱整體滑移就位後，焊接拱腳調整段，完成鋼管拱整體滑移就位。3、鋼管拱整體滑移技術的具體構造1)、滑移系統的構造設置鋼管拱滑移系統的構造包括軌道基礎、軌道系統以及走行輪箱17、輪箱連接桁架 梁。軌道基礎採用混凝土基礎，基礎預埋鋼軌連接板，軌道採用P43鋼軌，每條滑移軌道設 兩條鋼軌，每側滑道設4組走行輪箱17，走行輪箱17可根據曲線半逕自由轉向，兩側輪箱組 之間設置連接桁架梁，以保證兩側拱肋同步滑移。2)、鋼管拱與滑移系統的連接構造鋼管拱與滑移系統的連接構造就是將鋼管拱的軸向力傳遞給滑移系統，使之形成 豎向作用力。此構造就是鋼管拱與滑移系統上支撐系統的三角抱箍20。三角抱箍20將鋼 管拱的軸向力轉換為豎向力，克服鋼管拱的下滑力，同時在三角抱箍20上設置拱腳約束連 接構造，將鋼管拱兩拱腳連接，傳遞因自重產生的拱腳水平張力。3)、滑移動力系統的構造根據鋼管拱整體自重以及摩擦力的大小，滑移動力採用兩臺IOOt液壓連續頂推 千斤頂，該液壓連續頂推千斤頂一個頂推行程1. Orn，頂推速度0. 5m/min，頂推過程中，左右 兩臺千斤頂同步、對稱頂推。4)、鋼管拱與拱腳的對接因0#塊拱腳混凝土的高度為4. 48m,且拱腳中心間距為12. 5m,左右兩側拱腳淨距 為11m，而簡支梁橋面寬只有12m，鋼管拱異地拼裝時，需懸出簡支梁橋面範圍，因此滑移系 統需設置懸臂式結構。同時因拱腳混凝土高度較高，若不採取措施，鋼管拱整體支撐結構高 度較高，穩定性較差。綜合考慮拱腳的受力以及施工需要，拱腳混凝土採取兩次澆注，第一 次澆注高度2. 13m，待滑移就位後，二次澆注拱腳混凝土，確保施工過程中結構安全。
5)、鋼管拱拱腳的約束構造鋼管拱整體落架後，因自身重力影響，兩端拱腳將產生向外的張力，因此拱腳約束 的構造非常關鍵，其關係著鋼管拱的線形控制和結構安全。拱腳約束構造需具有一定的強 度和剛度，同時必須具有可調節性，以方便拱腳位移的調整。綜合考慮鋼絞線、鋼絲繩以及 貝雷片等材料後，拱腳約束採用鋼絞線與貝雷片26組合結構，雙重保證拱腳的受力安全。4、關鍵施工技術與工藝1)、拱肋的分段劃分根據設計圖紙以及工廠製造運輸方便，每榀主拱肋共分為13段，每段長度 8. 75-13. 74m不等，運輸段運至現場後，根據現場拼裝場地以及地質條件情況，將每榀主拱 肋的13節運輸段組拼成3節大的吊裝段，具體分段為第一段長5547cm，第二段長3354cm， 第三段長5547cm。2)、臨時拼拱支架設計臨時拼拱支架是鋼管拱主拱肋6六段吊裝段拼接成型的臨時支撐結構，待鋼管拱 整體落架、體系轉換後拆除。作為鋼管拱的主要承重結構，既要滿足支架整體受力要求，也 要保證支架的變形和基礎沉降要求，支架的設計和施工需重點考慮這兩點。在引橋簡支梁150m範圍搭設拼拱臨時支架，由於主拱肋間距12. 5m大於簡支梁的 梁面寬度12m，因此有一排立柱位於簡支梁外緣。根據吊裝段的分段尺寸以及現場實際位 置，布設鋼管立柱的位置。臨時支架立柱採用4Φ1020Χ10πιπι及4Φ800*10的鋼管樁2，其 中有四根Φ800*10πιπι鋼管樁支撐在簡支梁梁面上，另外四根Φ1020Χ10πιπι鋼管樁支撐在 橋下地面。為保證支架整體穩定性和沉降的要求，簡支梁橋外緣四根Φ1020Χ10πιπι鋼管樁 下澆注1. 5X2. 0X1. Om的混凝土基礎11上，根據對臨時支架各工況下的受力計算，每個基 礎下插打2根Φ630*8πιπι鋼管樁1，每根鋼管樁1承載力按50t設置，打入深度為12m，同時 澆注混凝土基礎11時，預埋錨固鋼板以便於Φ 1020 X IOmm鋼立柱2焊接，最後鋼立柱2接 高至拼拱支架的設計標高。根據鋼管樁支架設計位置，位於簡支梁面上的支架立柱下澆築尺寸 150cmX 150cmX35cm的C30基礎，基礎下植入直徑Φ 20mm錨固鋼筋，基礎頂面預埋 1200X1200X12mm的錨固鋼板，然後安裝Φ800*10πιπι鋼管樁立柱。因臨時鋼管支架高度較 高，整體穩定性較差，最高達41. 11m，必須將8根鋼管立柱2用桁架相連接，縱向每19. 55m 設計一道桁架式連接系9、橫方向每隔8. 5m設置一道桁架式連接系7，並設置柔性剪刀撐13 和斜向纜風。3)、鋼管拱分段組拼、焊接控制技術在簡支梁橋位外側地面處，將26節拱肋製造運輸段現場組拼焊接成6大吊裝段， 現場焊接組拼時，需對拼裝臨時平臺進行硬化，然後安裝拼拱臨時支架。拼裝時必須按照各 節段拱肋的特徵點坐標，嚴格控制拱肋接頭位置處的相對坐標和高程，保證鋼管拱的線形 和成型尺寸。4)、滑道、支撐系統施工關鍵技術鋼管拱整體滑移的滑道以及支撐結構系統是整個縱移的關鍵、核心，其構造的科 學、合理性直接關係著鋼管拱整體縱移的成敗。一般情況下，滑移有兩種方式，一種為滑動 摩擦、一種為滾動摩擦，根據鋼管拱的結構及自重和橋梁曲線半徑情況，同時參考一般平移
8建築物的類似工程案例，確定鋼管拱整體滑移的滑道結構形式設置為滾動摩擦，採用鋼軌 滑移，這樣，不僅可以減小頂推時的摩擦力，而且軌道可以根據曲線半徑進行調整，使鋼管 拱在滑移中可轉彎，實現拱腳精確對接。4.1)、滑道結構滑道基礎採用C50混凝土條形基礎，其滑道基礎主要為調整梁面的平整度，控制 軌頂標高。基礎共長340m，基礎寬度100cm，厚度15cm左右，為保證鋼管拱整體滑移的穩定 性，每側滑道設置雙向鋼軌，軌中心間距為50cm，澆注軌道基礎時預埋錨固鋼板，以便將鋼 軌固定。根據設計軌頂標高，嚴格控制軌道基礎平整度和軌頂標高，在安裝軌道時，根據橋 梁的曲線半徑調整軌道的軸線，為確保整體鋼管拱與拱腳的精確對接，軌道軸線偏差控制 在IOmm以內，兩條軌道間距偏差控制在5mm以內，標高控制在IOmm以內，以確保滑移軌道 的平順和精確。4. 2)、行走系統結構行走系統包括走行輪箱17以及輪箱連接桁架梁結構，根據簡支梁、連續梁以及拱 腳位置的結構尺寸，以及對簡支梁梁體的受力計算分析，滑移行走軌道中心線需位於簡支 梁腹板根部50cm範圍，同時結合連續梁拱腳的位置關係，確定軌道中心線間距3. 95m,於兩 側豎牆之內。這樣不僅滿足簡支梁梁體受力要求，而且可滿足滑移對接的結構尺寸要求。輪 箱連接桁架梁上設置有支撐系統19。根據簡支梁翼緣板的受力分析，減小梁體所受集中力，每側軌道設置4組走行輪 箱17，每個輪箱下設置4個走行輪，最大輪壓7. 5t，將每兩個走行輪箱17採用銷軸及連接 板相連接，頂部底座位置設置轉向銷軸，銷軸與輪箱連接桁架採用軸銷鉸結，故輪箱及其滑 移系統即可根據曲線半逕自由轉向，鋼管拱滑移時，可由轉向輪箱的軸銷自由轉動，實現曲 線橋鋼管拱整體滑移。兩側走行輪箱17組的連接桁架梁由型鋼根據軌道以及鋼管拱支撐系統19的尺寸 加工而成，其為下部軌道輪箱和上部鋼管拱支撐橫梁19的中間連接構造，其作用就是將鋼 管拱的重力荷載由支撐系統19傳遞至輪箱軌道，同時還保證兩側拱肋在整體滑移時保持 同步、對稱。4. 3)、支撐系統鋼管拱整體滑移的支撐系統19為支撐鋼管拱自重的主要承重結構，因鋼管拱兩 拱肋的中心間距大於簡支梁寬且滑移軌道的中心位置等因素，支撐鋼管拱重力橫梁需設置 為懸臂式結構，最大懸臂2. 3m,因此，支撐橫梁必須具有一定的強度和剛度要求，以防止鋼 管拱落架後，變形較大，影響拱軸線形。根據整體鋼管拱的重量以及臨時荷載分析，支撐橫 梁懸臂端最大受120t荷載，因貝雷片抗彎能力強，且安裝拆除方便，綜合考慮支撐橫梁的 強度和撓度控制因素，支撐系統梁採用組合貝雷梁結構，根據計算分析，橫梁採用8組上下 加強貝雷梁，採用橫向支撐架將8組貝雷梁連接成整體，共同受力，8組支撐橫梁與下部輪 箱連接桁架梁採用32個M24高強螺栓連接，將貝雷橫梁與下部輪箱走行結構連接成整體。 經計算分析，鋼管拱落架後，支撐貝雷橫梁最大懸臂3mm，滿足撓度變形要求。4. 4)、鋼管拱與支撐結構的連接抱箍鋼管拱與支撐結構的連接構造就是將鋼管拱的拱軸向力傳遞給支撐系統19，使之 轉換為豎向作用力。此構造即為鋼管拱與滑移系統的三角抱箍20。其一方面將鋼管拱的軸向力轉換為豎向力，克服鋼管拱的下滑力，同時拱腳連接系通過此拱腳抱箍，傳遞鋼管拱整 體落架後因自重產生的拱腳水平張力。因此，三角抱箍20不僅要承受鋼管拱的下滑力而且 要受拱腳水平力，此連接抱箍構造受力及結構複雜，為鋼管拱實現滑移的關鍵構造。三角抱箍20為鋼板焊接而成的空間組合結構，底板為厚30mm鋼板，通過M24高強 螺栓與支撐貝雷連接，側板為30mm鋼板，傳遞拱腳水平力，其上設置張拉鋼絞線作業孔和 貝雷連接器，通過加強勁板將鋼絞線與貝雷26連接。上部通過U形抱箍及高強螺栓通過摩 擦力克服鋼管拱的下滑力，將鋼管拱上下拱肋固結。5)、鋼管拱大節段整體吊裝施工技術鋼管拱在地面組拼成三大對稱吊裝段後，即第一段長55. 47m,重55T第二段長 33. 54m,重約33T，第三段長55. 47m,重約55T。因地面至拼拱支架頂高度為44. Im,高度 較高，根據現場施工環境及地質情況，結裝吊施工機械手冊，進行吊機選型，確定採用兩臺 300t汽車吊機聯合吊裝。汽車吊將鋼管拱節段吊至鋼管支架上固定的同時將拱肋6與滑移系統連接。為保 證吊裝到位後拱肋的穩定性，每個吊裝段吊裝到位後在其對應的位置安裝橫撐。吊裝順序按照左右、前後對稱的原則進行，吊裝過程中，為確保兩臺汽車吊機同步 操作，由一人統一指揮，吊裝前檢查拱肋的吊耳的焊接質量以及鋼絲繩的質量，詳細順序如 下1)、吊裝上海方向左側55. 47m吊裝段。2)、吊裝上海方向右側55. 47m吊裝段。3)、安裝上、下橫撐，將兩片鋼管拱連接成整體。4)、吊裝北京方向左側55. 47m吊裝段。5)、吊裝北京方向右側55. 47m吊裝段。6)、安裝上、下橫撐，將兩片鋼管拱連接成整體。7)、安裝中跨33. 54m合攏吊裝段。在吊裝左側或右側第一節鋼管拱肋時，因左右不對稱吊裝，不平衡荷載的作用，防 止滑移承重貝雷橫梁傾覆，需在簡支梁翼緣板左右兩側鑽孔，採用4根直徑Φ 32mm精軋螺 紋鋼及雙拼工25反壓橫梁將貝雷橫梁與梁體錨固。6)、鋼管拱整體落架、體系轉換關鍵施工技術鋼管拱吊裝組拼、主拱肋以及橫撐焊接完成後，即進行鋼管拱整體落架，使鋼管拱 由拼拱鋼管支架和支撐貝雷橫梁26共同受力轉換為支撐貝雷橫梁受力，即由6點支撐受力 體系，轉換為4點支撐受力體系，為整體鋼管拱的滑移做準備。6.1)、落架前準備工作6. 1. 1)、拱腳水平張力計算分析根據鋼管拱及橫撐的結構自重，採用midas結構分析軟體建立整體結構模型進行計算。計算結果臨時拉索採用Φ 15. 24mm鋼絞線施工，每榀拱肋拱腳張拉力為P = 1150kN。6. 1. 2)、安裝拱腳約束鋼絞線及貝雷片經過對鋼管拱受力計算分析，其拱腳水平張力為115t，每榀拱肋採用16束直徑Φ 15. 24mm鋼絞線和3組貝雷26連接。拱腳約束鋼絞線通過張拉錨具與拱腳抱箍連接，利 用抱箍側板預留作業張拉孔，安裝千斤頂和張拉錨具、夾片。根據落架後拱腳的位移變化， 利用千斤頂張拉鋼絞線來調節拱腳坐標。貝雷片與拱腳抱箍採用貝雷連接器和精軋螺紋鋼 連接，一個拱腳的3組貝雷26採用6根Φ 32mm精軋螺紋鋼連接，通過調節精軋螺紋鋼螺母， 調節拱腳位移。拱腳約束16束鋼絞線和3組貝雷26單獨均能承受拱腳的水平張力，在施 工中，鋼絞線與貝雷片26共同受力，雙重保險。同時，鋼管拱拱腳連接貝雷片26跨度126m，共252片，重68t，每隔8m在鋼管拱吊 杆孔位置採用鋼絞線作吊杆，與主拱肋連接成整體，這樣不僅可以減小貝雷片的撓度，而且 可有效降低整體鋼管拱的重心位置。在整體鋼管拱滑移過程中，增強結構的整體穩定性。6. 2)、落架、體系轉換拱腳約束鋼絞線及貝雷26安裝完成後，採用兩臺200t千斤頂、兩端同步、對稱張 拉拱腳鋼絞線，張拉時分五級(10%、20%、50%、80%、100% )緩慢進行，直至張拉至115 噸，拱腳張拉過程中，採用全站儀全過程測量監控拱腳的位移變化，並通過拱肋6的應力應 變片監控鋼管拱肋的應力變化情況。為保證在體系轉換過程中，鋼管拱的全部重量均轉換 為支撐貝雷來承受，為保證支撐貝雷橫梁的結構安全，在貝雷懸臂端設置應力應變監控片， 隨時監控貝雷的應力變化情況和變形情況。拱腳張拉至設計噸位後，及時調節、拎緊貝雷片端頭精軋螺紋鋼螺母將貝雷組與 拱腳抱箍連接，使之形成整體，鋼絞線與貝雷片26共同受力。鋼絞線張拉後，拱腳將向內收 縮位移。為監控理論拱腳張拉力與實際拱腳的張力是否一致，防止因內力不平衡導致輪箱 前後位移過大，在前後四個輪箱17支撐貝雷橫梁處，安裝8臺30t電子吊稱，電子吊秤與梁 面錨固，呈八字形布置，以便測量監控在鋼管拱體系轉換過程中，內力的平衡情況，同時採 用30t導鏈葫蘆來調節內力的平衡。拱腳張拉完成後，採用四臺200t千斤頂在原拱肋支點位置將拱肋頂住，拆除安裝 用拱肋支座，四臺千斤頂同步、緩慢下落，同時觀察拱腳水平位移，此時拱腳將向外張移，如 與鋼管拱理論線型誤差較大，則可通過再次張拉鋼絞線來控制鋼管拱的拱腳坐標，調節拱 肋整體線型。在實際施工中，鋼絞線張拉至115t後，拱腳往內位移12mm，當落架完成後，拱 腳往外位移10mm，與拱腳設計位置基本一致，完全滿足鋼管拱線型要求。7)、鋼管拱整體滑移動力系統施工技術鋼管拱整體落架、完成體系轉換後，即可進行整體滑移，鋼管拱動力系統的選擇是 實現滑移的關鍵。根據鋼管拱整體自重以及摩擦力的大小，滑移動力採用兩臺IOOt液壓連 續頂推千斤頂，布置在前進方向兩端，該液壓連續頂推千斤頂一個頂推行程1. Orn，頂推速度 0. 5m/min,頂推過程中，左右兩臺千斤頂同步、對稱頂推。該頂推千斤頂通過夾軌器利用鋼軌提供反力，千斤頂推器在鋼軌上爬行，鋼軌既 承受頂推反力，又為頂推導向，軌道鋼軌起反力和導向作用。液壓頂推千斤頂的滑移裝置由100噸級液壓千斤頂和自動夾軌器組成。液壓千斤 頂的前端與滑移輪箱連接，後端與夾軌器連接，夾軌器騎在鋼軌上。液壓千斤頂伸缸時，夾 軌器自動夾住鋼軌提供頂推反力，液壓千斤頂的後端頂著夾軌器，前端就徐徐伸出推動鋼 管拱整體向前滑移。液壓千斤頂縮缸時，夾軌器自動鬆開鋼軌，隨千斤頂縮回，到達下一個 行程位置。因此在頂推作業中，液壓頂推千斤頂是自動在鋼軌上爬行的。液壓泵站為提供動力，兩臺千斤頂配置一臺泵站，保證兩端千斤頂同步滑移。8)、鋼管拱整體滑移精確對接關鍵施工技術鋼管拱整體滑移到位後，能否與拱腳預埋鋼管精確對接，能否保證橋面預埋吊杆 孔與鋼管拱吊杆孔的位置準確，是鋼管拱能否滑移成功的關鍵。因此在鋼管拱還尚未滑移 到位前，就必須精確測量鋼管拱的軸線位置和吊杆孔的孔位坐標，以便在滑移過程中及時 調整。鋼管拱軸線的調整通過滑移軌道的位置來調整，標高的調整通過調節軌道的標高和 千斤頂來調整。鋼管拱整體滑移至拱腳後，測量鋼管拱以及拱腳預埋鋼管的軸線位置是否滿足鋼 管拱對接要求，拱的橫向軸線偏差不大於10mm，拱肋接縫錯臺不大於0. 2壁厚，即3. 2mm,如 偏差過大，則及時調整。同時測量鋼管拱的矢高以及各吊杆孔位高程以便控制拱的軸線方 程及吊杆索的安裝精度，測量鋼管拱各吊杆孔的孔位坐標是否與橋面預埋吊杆孔相符合， 如有誤差，則通過平差的方法將吊杆孔的誤差分配至各個吊杆孔上，嚴格控制將誤差累計 集中在一根吊杆之上。按著鋼管拱整體滑移的設計構造尺寸，鋼管拱滑移至拱腳後，拱腳調 節段為1. 22m，通過實際測量後，準確確定拱腳調節段的實際長度，實現整體鋼管拱滑移後 與拱腳精確對接、就位。在實際滑移過程中，鋼管拱穩步前進，用時48h，滑移210m，將鋼管拱6整體滑移就 位，與拱腳預埋拱肋橫向誤差8mm，與橋面預埋吊杆孔位置相差10mm，實現了鋼管拱6的精 確對接。以上是本發明的一個具體實施例，本發明的實施不限於此。
權利要求
一種曲線橋大跨度鋼管拱整體滑移施工方法，其特徵在於首先將鋼管拱製造安裝段現場組拼、焊接成大的吊裝段；然後在橋位縱向拼裝場地位置安裝臨時拼拱支架，在臨時拼拱支架上安裝拱肋，鋼管拱拼裝完成後，採用拱腳約束裝置將拱腳預緊，使鋼管拱形成受力整體；最後拆除臨時拼拱支架，採用頂推動力系統實現整個鋼管拱整體滑移就位。
2.根據權利要求1所述的曲線橋大跨度鋼管拱整體滑移施工方法，其特徵在於具體 施工步驟如下步驟一、將鋼管拱主拱分為三大吊裝段，在地面組拼成型，兩邊段各為55. 47m,中段為 33. 54m ；步驟二、在引橋150m範圍處，搭設臨時拼拱支架，安裝鋼管拱滑移系統和支撐系統，利 用大噸位吊機將三大段拱肋吊裝就位，組拼焊接成型；步驟三、鋼管拱組拼焊接完成後，整體落架，利用張拉千斤頂和鋼絞線調整拱腳和拱軸 線位置；步驟四、落架體系轉換後，拆除臨時拼拱支架，利用連續頂推千斤頂實現在曲線橋面上 鋼管拱的整體滑移；步驟五、鋼管拱整體滑移就位後，焊接拱腳調整段，完成鋼管拱整體滑移就位。
3.根據權利要求2所述的曲線橋大跨度鋼管拱整體滑移施工方法，其特徵在於所述 步驟二中，在引橋簡支梁150m範圍搭設拼拱臨時支架，臨時支架立柱採用401020X10mm 及40 800*10的鋼管樁，其中四根O800*10mm鋼管樁支撐在簡支梁梁面上，另外四根 01020X 10mm鋼管樁支撐在橋下地面，簡支梁橋外緣四根①1020X 10mm鋼管樁下澆注 1. 5X2.0X1. 0m的混凝土基礎，每個基礎下插打2根①630*8mm鋼管樁，每根鋼管樁承載力 按50t設置，打入深度為12m，同時澆注混凝土基礎時，預埋錨固鋼板以便於①1020 X 10mm 鋼立柱焊接，最後鋼管樁鋼立柱接高至拼拱支架的設計標高；根據鋼管樁支架設計位置， 位於簡支梁面上的鋼管樁立柱下澆築尺寸150CmX150CmX35Cm的C30混凝土基礎，基礎 下植入直徑O20mm錨固鋼筋，基礎頂面預埋1200X 1200X 12mm的錨固鋼板，然後安裝 0 800*10mm鋼管樁，8根鋼管樁縱向每19. 55m設計一道桁架式連接系、橫方向每隔8. 5m設 置一道桁架式連接系，並設置柔性剪刀撐和斜向纜風。
4.根據權利要求2所述的曲線橋大跨度鋼管拱整體滑移施工方法，其特徵在於所述 步驟二中，鋼管拱滑移系統包括軌道基礎、軌道系統、走行輪箱以及輪箱連接桁架梁，軌道 基礎採用C50混凝土基礎，基礎寬度100cm，厚度15cm，軌道基礎預埋鋼軌連接板，軌道系統 採用P43鋼軌，每條滑移軌道設兩條鋼軌，兩條鋼軌中心間距為50cm，每側滑移軌道設4組 走行輪箱，走行輪箱可根據曲線半逕自由轉向，兩側走行輪箱組之間設置輪箱連接桁架梁， 以保證兩側拱肋同步滑移。
5.根據權利要求2所述的曲線橋大跨度鋼管拱整體滑移施工方法，其特徵在於所述 步驟二中，支撐系統設置於滑移系統的輪箱連接桁架梁上，且鋼管拱與支撐系統之間採用 三角抱箍連接，將鋼管拱的軸向力轉換為豎向力，同時在三角抱箍上設置拱腳約束裝置，將 鋼管拱兩拱腳連接，傳遞因自重產生的拱腳水平張力。
6.根據權利要求5所述的曲線橋大跨度鋼管拱整體滑移施工方法，其特徵在於所述 三角抱箍為鋼板焊接而成的空間組合結構，底板為厚30mm鋼板，通過M24高強螺栓與支撐 系統貝雷連接，側板為30mm鋼板，傳遞拱腳水平力，其上設置張拉鋼絞線作業孔和貝雷連接器，通過加強勁板將鋼絞線與貝雷連接器連接，三角抱箍上部通過U形抱箍及高強螺栓 通過摩擦力克服鋼管拱的下滑力，將鋼管拱上下拱肋固結。
7.根據權利要求1或5所述的曲線橋大跨度鋼管拱整體滑移施工方法，其特徵在於 所述的拱腳約束裝置為鋼絞線及三組貝雷片的組合結構。
8.根據權利要求2所述的曲線橋大跨度鋼管拱整體滑移施工方法，其特徵在於所 述步驟四中，連續頂推千斤頂為兩臺100t液壓連續頂推千斤頂，頂推行程1. 0m，頂推速度 0. 5m/min。
全文摘要
本發明涉及一種曲線橋大跨度鋼管拱整體滑移施工方法，屬於橋梁工程建設領域，該方法首先將鋼管拱製造安裝段現場組拼、焊接成大的吊裝段；然後在橋位縱向拼裝場地位置安裝臨時拼拱支架，在臨時拼拱支架上安裝拱肋，鋼管拱拼裝完成後，採用拱腳約束裝置將拱腳預緊，使鋼管拱形成受力整體；最後拆除臨時拼拱支架，採用頂推動力系統實現整個鋼管拱整體滑移就位。本發明的施工方法，場地佔用小，大節段整體吊裝、吊裝分段少，拼拱支架數量少，因此造價經濟，同時高空焊接量少，焊接質量有保證，拱軸線線型控制容易，鋼管拱拼裝可與混凝土梁同步施工，在異橋位拼拱，不影響橋下通航，施工安全且可加快施工進度。
文檔編號E01D21/06GK101935987SQ201010263769
公開日2011年1月5日 申請日期2010年8月27日 優先權日2010年8月27日
發明者吳文明, 周思鋒, 尹玉林, 黎儒國 申請人:中交一公局橋隧工程有限公司