用於寬幅PK組合箱梁斜拉橋拼裝錯臺的糾偏裝置及方法與流程
2023-05-29 07:33:16
本發明涉及寬幅pk組合箱梁的施工技術領域，具體涉及一種用於寬幅pk組合箱梁斜拉橋拼裝錯臺的糾偏裝置及方法。
背景技術：
寬幅pk(pasco-kennewick，帕斯科-肯納威克)組合箱梁拼裝的精確匹配是橋梁施工的質量控制要點。寬幅pk組合箱梁的一個標準梁段是通過兩個半開口邊箱的鋼結構部分和混凝土製成的第一橋面板1組合而成的一個整體節段箱梁。參見圖1所示，bn梁段整體沿縱向中心線對稱，包括覆蓋在頂端的一個第一橋面板41、位於兩側的兩個第一邊腹板42、兩個第一中腹板43、位於第一橋面板41底面和第一中腹板43頂端之間的兩個第一頂板44。
寬幅pk組合箱梁斜拉橋已吊裝的梁段為bn梁段，新吊裝的梁段為bn+1梁段。參見圖2所示，bn+1梁段與bn梁段相鄰並且結構相同，包括一個第二橋面板51、兩個第二邊腹板52、兩個第二中腹板53、兩個第二頂板54。梁段拼裝時，bn梁段的第一邊腹板42與bn+1梁段的第二邊腹板52通過高強螺栓或焊接連接，bn梁段的第一中腹板43與和bn+1梁段的第二中腹板53通過焊接連接。bn+1梁段與bn梁段連接匹配精度要求很高，兩者的匹配精度直接影響斜拉橋軸向力的傳遞。
參見圖3、圖4所示，當橋面吊機將新吊裝的bn+1梁段吊裝至預定位置與已經安裝完成的bn梁段通過第一中腹板43和第二中腹板53進行無應力連接；安裝bn+1梁段對應的cn+1斜拉索並第1次張拉至預定索力，卸載橋面吊機100％的吊裝力。參見圖5所示，此時，由於已經安裝完成的bn梁段在橋面吊機自重的作用及bn梁段與bn+1梁段受力不同發生一定的橫向變形，致使bn梁段的第一中腹板43與新吊bn+1梁段的第二中腹板53相接處發生錯臺δ1、δ3。
傳統的錯臺糾偏做法是採用在兩個梁段對接的中腹板局部施加千斤頂糾偏，然而，由於中腹板的剛度較小，容易發生變形，使得無法施加較大的力糾偏。參見圖6、7所示，另外一種做法是在中腹板頂板頂面採用l字形反力架施加千斤頂，參見圖8所示，由於l字形反力架與鋼梁中腹板頂板頂面連接的部分在施加頂升力時產生較大的彎矩，往往該錯臺的糾偏還未達到精確匹配的效果，反力架與鋼梁中腹板頂板頂面的連接處就會撕裂，導致無法實現糾偏精確匹配。
技術實現要素：
本發明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供一種用於寬幅pk組合箱梁斜拉橋拼裝錯臺的糾偏裝置及方法，本發明的糾偏t字形反力架裝置能夠消除bn梁段與bn+1梁段之間的錯臺，使bn梁段與bn+1梁段能精確的匹配連接。
本發明提供一種用於寬幅pk組合箱梁斜拉橋拼裝錯臺的糾偏裝置，該糾偏裝置包括反力架、第一千斤頂、第二千斤頂，所述反力架的立面呈t字形，所述反力架包括橫向鋼構件、豎向鋼構件，橫向鋼構件、豎向鋼構件均為柱體且具有一定的抗彎剛度，豎向鋼構件的頂端與橫向鋼構件的底面固定連接，豎向鋼構件的軸向中心線與橫向鋼構件的軸向中心線位於同一平面且相互垂直；
所述第一千斤頂、第二千斤頂布置於橫向鋼構件的兩側，且第一千斤頂的頂面、第二千斤頂頂面均與橫向鋼構件的底面相接觸，橫向鋼構件底面包括第一支點、第二支點，第一支點位於橫向鋼構件與第一千斤頂的接觸面上，第二支點位於橫向鋼構件與第二千斤頂的接觸面上，所述第一支點與豎向鋼構件的軸向中心線的距離為x1，所述第二支點與豎向鋼構件的軸向中心線的距離為x2，且x2＞x1。
在上述技術方案的基礎上，所述x2：x1＝2～3。
在上述技術方案的基礎上，所述橫向鋼構件的軸向中心線平行於所述組合箱梁的頂面，所述豎向鋼構件的軸向中心線垂直於所述組合箱梁的頂面。
在上述技術方案的基礎上，所述橫向鋼構件為工字型柱或者箱型柱。
在上述技術方案的基礎上，所述豎向鋼構件為工字型柱或者箱型柱。
在上述技術方案的基礎上，所述反力架還包括固定板，所述固定板頂面面積大於豎向鋼構件的底面面積，固定板的頂面中部與豎向鋼構件的底面相連接。
在上述技術方案的基礎上，所述橫向鋼構件的底面與豎向鋼構件的頂面焊接連接、栓接連接或者一體成型。
本發明還提供一種基於上述裝置的寬幅pk組合箱梁斜拉橋拼裝錯臺的糾偏方法，包括以下步驟：
s1、採用橋面吊機將寬幅pk組合箱梁的一個梁段bn起吊並安裝到預定位置，此時橋面吊機處於bn梁段；b為梁段的代號，n為正整數，bn梁段為已吊裝的梁段，新吊裝的梁段為bn+1梁段；bn+1梁段與bn梁段相鄰並且結構相同，bn梁段整體沿縱向中心線對稱，包括覆蓋在頂端的一個第一橋面板、位於兩側的兩個第一邊腹板、兩個第一中腹板，以及位於第一橋面板底面和第一中腹板頂端之間的兩個第一頂板；bn+1梁段包括一個第二橋面板、兩個第二邊腹板、兩個第二中腹板、兩個第二頂板；
採用橋面吊機起吊bn+1梁段並吊裝至預定位置，將bn梁段的第一邊腹板與bn+1梁段的第二邊腹板進行無應力永久連接；
s2、安裝bn+1梁段對應的斜拉索cn+1並第1次張拉至預定索力，c為斜拉索的代號，卸載橋面吊機100％的吊裝力，此時bn梁段與bn+1梁段之間產生錯臺；
s3、將反力架的豎向鋼構件底端與bn梁段的第一頂板的頂面連接，第一千斤頂的底端固定於bn+1梁段的第二橋面板頂面或者第二頂板頂面，第二千斤頂的底端固定於bn梁段的第一橋面板頂面或者第一頂板頂面，第一支點、第二支點的連線與橫向鋼構件的軸向中心線平行；
s4、對第一千斤頂施加頂升力f1，對第二千斤頂施加頂升力f2，使f1：f2＝x2：x1，bn梁段與bn+1梁段之間的錯臺逐漸糾偏，直至達到一定的匹配精度。
在上述技術方案的基礎上，步驟s3之前還包括以下過程：根據bn梁段和bn+1梁段之間錯臺位置的數量，同時布置多個糾偏裝置。
在上述技術方案的基礎上，所述糾偏裝置的個數為1～4個。
與現有技術相比，本發明的優點如下：
t字形反力架和本發明l字形反力架的合力矩m0相比，l字形反力架的m0在f1的作用下不能為0，致使反力架與鋼梁中腹板頂板頂面的連接處就會撕裂，導致無法實現糾偏精確匹配。t字形反力架底端受到的彎矩由頂升力f1、f2和兩側力臂x1、x2確定，調整頂升力f1、f2和兩側力臂x1、x2的大小比例，可使得f1x1＝f2x2，m0＝0，這樣就避免了反力架的固定板與鋼梁中腹板頂板頂面的連接的撕裂，使得新吊bn+1梁段與已經施工完成的bn梁段精度匹配。本發明的糾偏反力架裝置能夠消除bn梁段與bn+1梁段之間的錯臺，使bn梁段與bn+1梁段能精確的匹配連接。
附圖說明
圖1是背景技術中寬幅pk組合箱梁bn梁段的結構示意圖；
圖2是背景技術中寬幅pk組合箱梁bn+1梁段的結構示意圖；
圖3是背景技術中橋面吊機吊裝bn+1梁段時的立面結構示意圖；
圖4是圖3的1-1剖面圖；
圖5是背景技術中寬幅pk組合箱梁bn梁段在橋面吊機自重作用下的橫向變形示意圖；
圖6是背景技術中傳統l字形反力架的使用狀態示意圖；
圖7是圖6的局部放大圖；
圖8是背景技術中傳統l字形反力架的結構及受力示意圖；
圖9是本發明實施例中t字形反力架的使用狀態示意圖；
圖10是圖9的局部放大圖；
圖11是本發明實施例中t字形反力架的結構及受力示意圖。
附圖標記：1—反力架，11—橫向鋼構件，12—豎向鋼構件，13—固定板，2—第一千斤頂，3—第二千斤頂，41—第一橋面板，42—第一邊腹板，43—第一中腹板，44—第一頂板，51—第二橋面板，52—第二邊腹板，53—第二中腹板，54—第二頂板。
具體實施方式
下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。
參見圖9、圖10所示，本發明實施例提供一種用於寬幅pk組合箱梁斜拉橋拼裝錯臺的糾偏裝置，該糾偏裝置包括反力架1、第一千斤頂2、第二千斤頂3，其中，
反力架1的立面呈不對稱的t字形，反力架1包括橫向鋼構件11、豎向鋼構件12，橫向鋼構件11、豎向鋼構件12均為柱體且具有一定的抗彎剛度，具體的，橫向鋼構件11可以為工字型柱或者箱型柱，豎向鋼構件12也可以為工字型柱或者箱型柱；
豎向鋼構件12的頂端與橫向鋼構件11的底面固定連接，且豎向鋼構件12的軸向中心線與橫向鋼構件11的軸向中心線位於同一平面且相互垂直；具體的，橫向鋼構件11的底面與豎向鋼構件12的頂面焊接連接、栓接連接或者一體成型；
反力架1還包括固定板13，固定板13頂面面積大於豎向鋼構件12的底面面積，固定板13的頂面中部與豎向鋼構件12的底面相連接；具體的，固定板13的頂面中部與豎向鋼構件12的底面焊接連接、栓接連接或者一體成型；
參見圖10、圖11所示，第一千斤頂2、第二千斤頂3布置於橫向鋼構件11的兩側，且第一千斤頂2的頂面、第二千斤頂3頂面均與橫向鋼構件11的底面相接觸，橫向鋼構件11底面包括第一支點、第二支點，第一支點位於橫向鋼構件11與第一千斤頂2的接觸面上，第二支點位於橫向鋼構件11與第二千斤頂3的接觸面上；具體的，橫向鋼構件11與第一千斤頂2接觸面的中心點為第一支點，橫向鋼構件11與第二千斤頂3接觸面的中心點為第二支點；第一支點與豎向鋼構件12的軸向中心線的距離為x1，第二支點與豎向鋼構件12的軸向中心線的距離為x2，且x2＞x1，優選的，x2：x1＝2～3。
該糾偏裝置使用時，橫向鋼構件11的軸向中心線平行於組合箱梁的頂面，豎向鋼構件12的軸向中心線垂直於組合箱梁的頂面；固定板13底面與bn梁段的第一頂板44頂面焊接連接或者栓接連接，栓接連接時，固定板13開有若干螺栓孔，螺栓孔環繞在豎向鋼構件12的底端周圍。
本發明實施例還提供一種基於上述裝置的寬幅pk組合箱梁斜拉橋拼裝錯臺的糾偏方法，包括以下步驟：
s1、採用橋面吊機將寬幅pk組合箱梁的一個梁段bn起吊並安裝到預定位置，此時橋面吊機處於bn梁段；b為梁段的代號，n為正整數，bn梁段表示第n個梁段；bn梁段為已吊裝的梁段，新吊裝的梁段為bn+1梁段；bn+1梁段與bn梁段相鄰並且結構相同，bn梁段整體沿縱向中心線對稱，包括覆蓋在頂端的一個第一橋面板41、位於兩側的兩個第一邊腹板42、兩個第一中腹板43，以及位於第一橋面板41底面和第一中腹板43頂端之間的兩個第一頂板44；bn+1梁段包括一個第二橋面板51、兩個第二邊腹板52、兩個第二中腹板53、兩個第二頂板54；
採用橋面吊機起吊bn+1梁段並吊裝至預定位置，將bn梁段的第一邊腹板42與bn+1梁段的第二邊腹板52進行無應力永久連接；
s2、安裝bn+1梁段對應的斜拉索cn+1並第1次張拉至預定索力，c為斜拉索的代號，卸載橋面吊機100％的吊裝力，此時bn梁段與bn+1梁段之間產生錯臺；
由於橋面吊機的自重以及bn梁段與bn+1梁段受力不同，致使bn梁段的第一中腹板43與新吊裝的bn+1梁段第二中腹板53之間產生錯臺，參見圖5中標示的δ1、δ2和δ3；
s3、根據bn梁段和bn+1梁段之間錯臺位置的數量，同時布置多個糾偏裝置，糾偏裝置的個數可以為1～4個；每個糾偏裝置的安裝過程為：將反力架1的豎向鋼構件12底端與bn梁段的第一頂板44的頂面連接，第一千斤頂2的底端固定於bn+1梁段的第二橋面板51頂面或者第二頂板54頂面，第二千斤頂3的底端固定於bn梁段的第一橋面板41頂面或者第一頂板44頂面，第一支點、第二支點的連線與橫向鋼構件11的軸向中心線平行；
參見圖9、圖10，bn梁段的第一橋面板41與bn+1梁段的第二橋面板51之間的形成的凹槽為梁段之間的溼接縫，溼接縫通常在拼裝完成後澆築；實際使用中，根據溼接縫寬度的不同，第一千斤頂2、第二千斤頂3的安裝位置有所調整：當溼接縫較窄時，第一千斤頂2安裝在第二橋面板51上，第二千斤頂3安裝在第一橋面板41上；溼接縫較寬時，可以有兩種情況：第一千斤頂2安裝在第二頂板54上，第二千斤頂3安裝在第一橋面板41上；第一千斤頂2安裝在第二頂板54上，第二千斤頂3安裝在第一頂板44上；
s4、對第一千斤頂2施加頂升力f1，對第二千斤頂3施加頂升力f2，使f1：f2＝x2：x1，bn梁段與bn+1梁段之間的錯臺逐漸糾偏，直至達到一定的匹配精度。
本發明的原理闡述如下：
t字形反力架其受力情況參見圖11所示：合力矩m0＝f1x1-f2x2，合力f0＝f1+f2，傳統l字形反力架受力：合力矩m0＝f1x1，合力f0＝f1。l字形反力架和t字形反力架的m0相比，l字形反力架的m0在f1的作用下不能為0，而新型t字形反力架底端受到的彎矩由頂升力f1、f2和兩側力臂x1、x2確定。調整頂升力f1、f2和兩側力臂x1、x2的大小比例，可使得f1x1＝f2x2，m0＝0，這樣就避免了反力架的固定板與鋼梁中腹板頂板的連接撕裂。使得新吊bn+1梁段與已經施工完成的bn梁段精度匹配。
橫向鋼構件和豎向鋼構件相對於頂升力f1和f2應具有一定抗彎剛度，在頂升糾偏過程中，t字形反力架不發生較大的變形或者破壞。這裡的抗彎剛度是相對於頂升力f1和f2來說的，如果抗彎剛度小，頂升力較大，t字形反力架就會較大的變形，完不成糾偏的目的。
本領域的技術人員可以對本發明實施例進行各種修改和變型，倘若這些修改和變型在本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則這些修改和變型也在本發明的保護範圍之內。
說明書中未詳細描述的內容為本領域技術人員公知的現有技術。