矮塔斜拉橋鋼混混合y形塔施工工法的製作方法

2023-07-05 19:25:36 2

專利名稱：矮塔斜拉橋鋼混混合y形塔施工工法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種橋梁結構建築細部的施工工法，還涉及此工法中使用的提升裝置。
背景技術：
在大跨徑橋梁中，其墩(或塔)柱以往主要採用的形式為H形。隨著建橋技術的發展，特別是城市特大橋梁的外形設計與環境協調已成為城市橋梁的發展方向，目前墩(或塔)設計也有可能會選用A字形、人字形、Y字形、倒Y形結構形式。一方面，這些結構增加了建築物的美感，而另一方面也增加了施工難度。在目前典型的工法中，斜拉橋鋼結構與混凝土結構混合斜塔多採用超大噸位塔式吊機進行起吊安裝，但由於起重機械的特殊性，超大噸位塔式吊機不但造價高昂，而且市面上很少，尤其針對鋼塔節段數量較少，外傾角度大的鋼塔，採用多臺超大噸位塔式吊機就顯得十分浪費。而且普通的桅杆或扒杆吊在小構件吊裝施工上使用較普遍，起吊能力不大，不適用於高空作業。

發明內容
本發明意在提供一種矮塔斜拉橋鋼混混合Y形塔施工工法，以解決現有工法中因採用超大噸位塔式吊機而帶來的浪費等問題。本發明的目的可以通過以下措施來達到本方案中的矮塔斜拉橋鋼混混合Y形塔施工工法，其特徵是包括以下步驟
(1)製造節段鋼錨箱，同時在Y形塔上塔柱根部的主梁上設杆件支架吊裝系統；
(2)使用所述的杆件支架吊裝系統進行節段鋼錨箱的吊裝固定，對吊裝固定完成的節段鋼錨箱進行混凝土施工；
(3)杆件支架吊裝系統的拆除。上述技術方案的特點是與現有技術採用超大噸位塔式吊機不同的是，採用了杆件支架
吊裝系統來進行鋼箱梁的吊裝，通過普通的萬能杆件就可以搭架，避免了使用大噸位塔式吊機而帶來的資源上的浪費，具有很強的適應性和靈活性，社會與經濟效益明顯，具有廣闊的應用前景，適用於斜拉橋鋼結構與混凝土結構矮斜塔施工。進一步，在所述步驟(1)中節段鋼錨箱的構件的製造在鋼平臺上進行，所述節段鋼錨箱的構件的製造包括以下步驟節段鋼錨箱體內錨固結構的拼配；所述錨固結構與節段鋼錨箱體及斜拉索套管的整體拼配，然後在鋼平臺上進行節段鋼錨箱預拼配。節段鋼錨箱在規範的場地製造可以以保證焊接質量，特別是厚板焊接質量和外觀幾何尺寸。鋼平臺上進行預拼裝可以保證節段鋼錨箱線形、栓孔精確對位和整體質量。進一步，在所述步驟(3)中在節段鋼錨箱的吊裝前，先對杆件支架吊裝系統進行預吊裝荷載試驗。所述預吊裝荷載試驗可以檢查杆件支架吊裝系統的操作性、穩定性，杆件支架吊裝系統中卷揚機制動器的可靠性，荷載的平衡性，吊點綁紮的安全性，同時測量杆件支架吊裝系統的變形情況等各種安全要素是否在設計允許的範圍內，上述檢查確認無誤後方可保證正式使用時的安全。進一步，在所述步驟(3)中在首次吊裝過程中，首節段鋼錨箱起吊至型鋼平臺標定位置安裝就位後，使用鏈條葫蘆吊或千斤頂微調首節段鋼錨箱準確定位，然後測量首節段鋼錨箱的軸線、平面位置及高程，在所述測量滿足設計及監控指令要求後，安裝鎖定型鋼支架和節段鋼錨箱底側擋板；
在所述首次吊裝之後的節段鋼錨箱的吊裝過程中，在吊裝第N節段鋼錨箱時，同時做好第N節段鋼錨箱和第N-I節段鋼錨箱之間的定位連接，當N為奇數時，即進行第N-I節段鋼錨箱高度的上塔柱混凝土施工，末節段鋼錨箱吊裝固定後，即進行末節段鋼錨箱高度的上塔柱混凝土施工。所述N為節段鋼錨箱安裝順序的編號，所述N從1開始依次編號。下面舉例說明 第一節段鋼錨箱(即首節段鋼錨箱)吊裝固定後，吊裝第二節段鋼錨箱並將其與第一節段鋼錨箱定位連接，然後吊裝第三節段鋼錨箱並將其與第二節段鋼錨箱定位連接，此時澆築第二節段鋼錨箱高度的Y塔混凝土。然後再吊裝第四、五節段鋼錨箱並將其分別與第三、四節段鋼錨箱定位連接，然後澆築第四節段鋼錨箱高度的Y塔混凝土，以此類推，最後進行最後節段鋼錨箱高度的混凝土澆築。所述的技術方案始終保持1個節段鋼錨箱處於未澆築狀態，以便於對下一節段鋼錨箱安裝起控制導向、調整和方便高強螺栓連接的作用，避免澆築的混凝土對節段鋼錨箱的準確定位安裝造成幹擾，所述混凝土施工包括了對混凝土進行養護的工序。進一步，在所述步驟(3)中對應的上塔柱間設有預應力水平對拉索，此特徵有助於控制施工過程中上塔柱根部混凝土應力，減少水平分力的影響，以減少懸臂施工的變形量，從而便於控制上塔柱線型，使施工附加應力控制在設計允許範圍內，確保結構安全。進一步所述杆件支架吊裝系統包括分別設在主梁上下遊兩側的上遊杆件支架和下遊槓桿支架，上下遊兩側橫向各設兩籠杆件支架，所述上遊杆件支架和下遊槓桿支架均與Y形塔上塔柱根部的主梁上設的預埋件連接，上遊杆件支架、下遊槓桿支架和塔座縱橫向均設有橫聯梁；上遊杆件支架和下遊槓桿支架均上各設有一套桅杆吊裝系統。所述桅杆吊裝系統的吊臂為型鋼組焊成的四肢格構式變截面魚腹形結構，每套桅杆吊裝系統各設一臺提升卷揚機和一臺變幅卷揚機。上述技術方案的特點在於本方案中杆件支架吊裝系統製造使用的成本較大噸位塔式吊機而言要低很多，且不需要特殊材料和設備，通用性強，使用萬能杆件就可以拼裝搭成，可回收重複使用，節約了整個工程的造價，適宜於鋼與混凝土結構的矮斜塔施工。進一步所述上遊杆件支架和下遊槓桿支架上設有後纜風繩，所述後纜風繩加強了吊裝系統的整體穩定性。進一步所述橫聯梁上設有軌道平車，便於在桅杆吊裝系統上進行物料的轉運。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明 圖1為本發明實施例中Y形塔的正位示意圖；圖2為本發明實施例中Y形塔的側位示意圖。
具體實施例方式下述方案中公知的具體結構及特性在此不再闡述，按下述步驟進行。一、吊裝系統安裝及試驗
(1)杆件支架吊裝系統設計與安裝
吊裝塔架與桅杆吊裝系統如圖1和圖2所示杆件支架吊裝系統在Y形塔上塔柱1根部的主梁2零號塊件上設預埋件，採用萬能杆件拼裝塔架，上下遊兩側橫向分別設有上遊杆件支架31和下遊槓桿支架32，上下遊兩側橫向各設兩籠萬能杆件支架(如圖2所示)，上下遊兩側吊裝塔架和塔座縱橫向設置有橫聯梁33，下方的橫聯梁上設有軌道平車34。塔架總長32m，淨跨度為16m ；吊裝塔架高度為3細，寬度為Sm。在上遊杆件支架31和下遊槓桿支架32上各安裝一套桅杆吊裝系統，用於鋼錨箱的起吊和安裝。吊臂4採用四肢格構式變截面魚腹形結構，由型鋼組焊而成，其長度為 22. 6m，每套桅杆吊裝系統各設一臺提升卷揚機和一臺變幅卷揚機，設置後纜風繩35以加強吊裝系統的整體穩定性。吊臂設計承載力按最大鋼錨箱重量加30%衝擊力考慮，其強度、剛度和穩定性計算均滿足相關規範要求。(2)預吊裝荷載試驗
在首節段鋼錨箱吊裝前，先進行預吊裝荷載試驗，現場利用鋼筋作為試驗荷載。試驗前應對杆件支架吊裝系統進行全面檢查，然後準備滿足試驗荷載加載條件的17t鋼筋。吊裝試驗加載分為三級，分別為50%、100%、120%進行分級試吊。吊裝試驗前，將鋼筋分批綑紮好，檢查其安全性，並運送至起吊點。吊臂將試驗荷載緩慢起吊離開平臺0. ail後，再緩慢落下，反覆4 5次。檢查杆件支架吊裝系統的操作性、穩定性、卷揚機制動器的可靠性、荷載的平衡性、吊點綁紮的安全性，同時測量萬能杆件塔架的變形情況是否在設計允許的範圍內；檢查吊臂變幅角度是否符合設計要求，吊臂的變幅指示器以及各種行程限位開關等安全保護裝置的靈敏性、可靠性，確認無誤後方可正式使用。二、鋼錨箱製造
(1)鋼錨箱製造
鋼錨箱在工廠製造以保證焊接質量，特別是厚板焊接質量和外觀幾何尺寸。(2)鋼錨箱預拼配
鋼錨箱所有構件和鋼錨箱的預拼裝均在經過精平的鋼平臺上進行，以保證鋼錨箱的線形、栓孔精確對位和整體質量。分三個步驟進行
①鋼錨箱體內錨固結構的拼配；
②錨固結構與箱體及斜拉索套管的整體拼配；
③鋼錨箱拼配。(3)鋼錨箱外觀幾何控制精度
根據單節段製造與預拼裝測量成果，鋼錨箱製造外觀幾何控制精度 鋼錨箱的錨點坐標(Δ χ、Δ y、Δ z)最大偏差小於5mm ；鋼錨箱預拼裝軸線(包括縱、橫軸線)偏差小於10mm。三、鋼錨箱吊裝及定位 (1)安裝準備
首節段鋼錨箱就位平臺布置在塔柱主鋼筋和鋼錨箱剪力釘的空隙範圍內，安裝首節段鋼錨箱與混凝土結合部就位型鋼平臺，並與Y形塔混凝土預埋件焊接牢固，測量並準確標定首節段鋼錨箱就位位置。現場檢查節段鋼錨箱外觀尺寸並滿足設計要求和工廠預拼裝要求。(2)鋼錨箱吊裝
鋼錨箱通過陸上運輸，由橫聯梁上的軌道平車運至起吊點位置。吊臂起吊時，採取在塔柱上設轉向滑輪，利用棧橋上的5t卷揚機進行牽引導向，使起吊纜繩垂直後，桅杆吊裝系統將鋼錨箱精確安裝就位，拆除導向牽引繩。(3)首節段鋼錨箱精確定位與鎖定。首節段鋼錨箱起吊到型鋼平臺標定位置安裝就位後，使用鏈條葫蘆吊與千斤頂微調首節段鋼錨箱準確定位，測量首節段鋼錨箱的軸線、平面位置及高程，在檢查滿足設計及監控指令要求後，立即安裝焊接防位移、防傾覆鎖定型鋼支架和鋼錨箱底側擋板。(4)鋼錨箱就位 1)節段鋼錨箱就位
相鄰節段鋼錨箱上頂面栓孔對位，精確測量鋼錨箱軸線、平面位置及高程，使用桅杆吊裝系統、千斤頂微調節段鋼錨箱準確定位，其平面偏差控制在5mm以內，上下鋼錨箱之間通過高強螺栓栓接。採用塞尺檢驗連接面之間的密貼率，保證其有> 50%的面積密貼率；在不滿足50%密貼率的情況下，採用薄鋼片塞墊空隙，以保證面積密貼率設計要求。在鋼錨箱就位後，再進行一次複測，若發現鋼錨箱存在偏移等現象，鬆開高強螺栓，利用桅杆吊裝系統、千斤頂進行微調，並填塞薄鋼片，在反覆精確測量並滿足設計要求後，重新擰緊高強螺栓。根據塞墊情況和實際控制測量情況，為下節段鋼錨箱安裝提供測量控制參數。2)高強螺栓連接
鋼錨箱安裝時檢查高強螺栓外觀質量，合格後方可使用；高強螺栓嚴格按設計規定的長度取用，其墊圈、螺母嚴格按規定取用，並注意墊圈的正反面。只準在高強螺栓螺母上施加扭力，施扭分初擰和終擰兩個階段進行。使用定扭矩扳手對鋼錨箱連接的高強螺栓進行初擰，其扭矩約為施工扭矩的50%，採用電動扭力扳手進行終擰。3)鋼錨箱的安裝順序
本工法鋼錨箱安裝採取與有索區對應塔柱段混凝土同步交替施工，塔柱有索區第一節段混凝土施工時，採取吊裝定位3個節段鋼錨箱後，澆筑前2個節段鋼錨箱高度的Y塔混凝土，預留1個節段鋼錨箱作為下一循環安裝鋼錨箱的初始定位平臺；以後塔柱每個節段混凝土施工，採取先吊裝2個節段鋼錨箱後，再澆築2個節段鋼錨箱高度Y塔混凝土。始終保持1個節段鋼錨箱處於未澆築狀態，以便於對下一節段鋼錨箱安裝起控制導向、調整和方便高強螺栓連接的作用。四、Y塔施工監控
(1)為實現鋼錨箱的精確定位和Y形塔塔柱混凝土施工線形控制，控制塔柱懸臂施工的變形量，防止塔柱根部內側混凝土出現較大的拉應力而引起可能的開裂，保證鋼混結構施工質量和安全，實施期間必須對鋼錨箱安裝和Y形塔混凝土施工進行監控。(2)根據鋼錨箱定位和塔柱混凝土施工引起已澆築的Y形塔懸臂結構的彈性變形、模板變形、收縮徐變等影響，以及日照、溫差和施工荷載等控制參數，並結合設計文件及相關施工方案提供的橋梁主要結構狀態、施工工況、施工荷載等數據進行控制分析，結合測量鋼錨箱安裝和塔柱混凝土施工的控制參數和監控結果，對下節段鋼錨箱安裝和塔柱混凝土施工控制提出必要的調整以滿足施工後的預期。五、塔柱模板及混凝土澆築 (1)塔柱模板
Y形塔柱上下遊對稱進行，採用大塊定型無支架翻模(鋼模)施工工藝，每層模板配帶操作平臺。模板的設計需綜合考慮Y形塔柱為懸臂結構以及施工荷載等諸多因素的影響，其強度、剛度和穩定性應滿足規範要求。對於「Y」形塔模板採取了模板長邊扣短邊，縱橫向設置拉杆固結，將四面模板聯結成整體。為防止模板外傾，採取了將塔柱內外模拉杆聯結、上下遊塔柱模板對拉等措施，確保了 「Y」塔施工的安全、線形和質量。(2)塔柱混凝土
1)混凝土配合比混凝土具有和易性、可泵性以及緩凝早強等性能，摻入外加劑降低單位水泥用量降低水化熱。2)混凝土澆築工藝塔柱混凝土施工時，由混凝土泵泵送混凝土入倉，分層布料、 分層澆築，分層厚度為40cm，插入式與附著式振搗器振搗密實。3)塔柱混凝土養護和施工縫處理根據氣候採用相應的保溼保溫養護。施工縫採用人工方法鑿毛，用高壓水衝洗。 六、Y形塔施工水平對拉措施
(1)為控制施工過程中上塔柱1根部混凝土應力、塔柱線形及結構穩定、安全，在Y形塔施工時必須設置預應力對拉措施。對拉預應力索的設置需根據Y形塔懸臂結構自重、施工荷載、設計要求、施工工藝、溫度等因素分析計算確定。(2)本工法在「Y」形塔柱結構施工時設置了兩道預應力水平對拉索。第一道在上塔柱1鋼與混凝土的結合部位下方，第二道設置在鋼與混凝土組合段中部，對拉索採用預應力鋼絞線。在上塔柱1每道預應力水平對拉索設置四條對拉索，第一道對拉索每條索預拉力為12. 5t，共計50t ；第二道水平對拉索每條預拉力為27. 5t，共計110t。水平對拉索的安全係數K不小於3. 5。在施工完畢後，進行吊裝設備的拆除。以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本領域的技術人員來說， 在不脫離本發明結構的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些也應該視為本發明的保護範圍，這些都不會影響本發明實施的效果和專利的實用性。
權利要求
1.矮塔斜拉橋鋼混混合Y形塔施工工法，其特徵是包括以下步驟(1)製造節段鋼錨箱，同時在Y形塔上塔柱根部的主梁上設杆件支架吊裝系統；(2)使用所述的杆件支架吊裝系統進行節段鋼錨箱的吊裝固定，對吊裝固定完成的節段鋼錨箱進行混凝土施工；(3)杆件支架吊裝系統的拆除。
2.根據權利要求1所述的矮塔斜拉橋鋼混混合Y形塔施工工法，其特徵是在所述步驟(1)中節段鋼錨箱的構件的製造在鋼平臺上進行，所述節段鋼錨箱的構件的製造包括以下步驟節段鋼錨箱體內錨固結構的拼配；所述錨固結構與節段鋼錨箱體及斜拉索套管的整體拼配，然後在鋼平臺上進行節段鋼錨箱預拼配。
3.根據權利要求2所述的矮塔斜拉橋鋼混混合Y形塔施工工法，其特徵是在所述步驟(2)中在節段鋼錨箱的吊裝前，先對桅杆吊裝系統進行預吊裝荷載試驗。
4.根據權利要求3所述的矮塔斜拉橋鋼混混合Y形塔施工工法，其特徵是在所述步驟(2)中在首次吊裝過程中，首節段鋼錨箱起吊至型鋼平臺標定位置安裝就位後，使用鏈條葫蘆吊或千斤頂微調首節段鋼錨箱準確定位，然後測量首節段鋼錨箱的軸線、平面位置及高程，在所述測量滿足設計及監控指令要求後，安裝鎖定型鋼支架和節段鋼錨箱底側擋板；在所述首次吊裝之後的節段鋼錨箱的吊裝過程中，在吊裝第N節段鋼錨箱時，同時做好第N節段鋼錨箱和第N-I節段鋼錨箱之間的定位連接，當N為奇數時，即進行第N-I節段鋼錨箱高度的上塔柱混凝土施工，末節段鋼錨箱吊裝固定後，即進行末節段鋼錨箱高度的上塔柱混凝土施工。
5.根據權利要求1-4中任一所述的矮塔斜拉橋鋼混混合Y形塔施工工法，其特徵是在所述步驟(2)中對應的上塔柱間設有預應力水平對拉索。
6.根據權利要求5所述的矮塔斜拉橋鋼混混合Y形塔施工工法，其特徵是所述的杆件支架吊裝系統包括分別設在主梁上下遊兩側的上遊杆件支架和下遊槓桿支架，上下遊兩側橫向各設兩籠杆件支架，所述上遊杆件支架和下遊槓桿支架均與Y形塔上塔柱根部的主梁上設的預埋件連接，上遊杆件支架、下遊槓桿支架和塔座縱橫向均設有橫聯梁；上遊杆件支架和下遊槓桿支架均上各設有一套桅杆吊裝系統，所述桅杆吊裝系統的吊臂為型鋼組焊成的四肢格構式變截面魚腹形結構，每套桅杆吊裝系統各設一臺提升卷揚機和一臺變幅卷揚機。
7.根據權利要求6所述的矮塔斜拉橋鋼混混合Y形塔施工工法，其特徵是所述上遊杆件支架和下遊槓桿支架上設有後纜風繩。
8.根據權利要求7所述的矮塔斜拉橋鋼混混合Y形塔施工工法，其特徵是所述橫聯梁上設有軌道平車。
全文摘要
矮塔斜拉橋鋼混混合Y形塔施工工法。本發明涉及一種橋梁結構建築細部的施工工法，還涉及此工法中使用的提升裝置。以解決現有工法中因採用超大噸位塔式吊機而帶來的浪費等問題。本方案包括以下步驟製造節段鋼錨箱，同時在Y形塔上塔柱根部的主梁上設杆件支架吊裝系統；使用所述的杆件支架吊裝系統進行節段鋼錨箱的吊裝固定，對吊裝固定完成的節段鋼錨箱進行混凝土施工；杆件支架吊裝系統的拆除。與現有技術不同的是，採用了杆件支架吊裝系統來進行鋼箱梁的吊裝，避免了使用大噸位塔式吊機而帶來的浪費，具有很強的適應性和靈活性。
文檔編號E01D21/00GK102168405SQ201110065318
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月18日 優先權日2011年3月18日
發明者危接來, 楊壽忠, 潘波, 趙志軍 申請人:重慶城建控股(集團)有限責任公司, 重慶建工集團股份有限公司