專利名稱：鋼桁梁柔性拱橋帶拱頂推施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明具體涉及一種鋼桁梁柔性拱橋帶拱頂推施工方法，特別適用于跨越公路、 鐵路、河流的大跨度連續(xù)鋼桁梁柔性拱橋的架設(shè)施工，屬于橋梁施工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋼桁梁柔性拱橋作為大跨度鋼桁橋的一種結(jié)構(gòu)型式，具有豎向剛度大，結(jié)構(gòu)受力明確，設(shè)計新穎，建筑造型美觀等優(yōu)點，被應(yīng)用在一些跨越公路、鐵路、河流的橋梁中。目前大跨度鋼桁梁柔性拱橋的施工方法多為雙向懸臂拼裝、中間合攏和先梁后拱法，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點、環(huán)境因素、邊界條件，選擇施工輔助設(shè)施和安裝設(shè)備。對于一種大跨度鋼桁梁柔性拱橋(114. 75m+229. 5m+114. 75m)，其主跨229. 5m跨越高速公路，線路夾角26°，橋型采用下承式、等高度、連續(xù)、剛性桁梁柔性拱結(jié)構(gòu)，橋面系由參與主桁共同受力的正交異性橋面板等組成。鋼桁梁采用空間兩桁結(jié)構(gòu)，桁間距15m，主桁立面采用帶豎桿的N型三角桁架，桁高15. 0m，節(jié)間長度12. 75m。柔性拱肋采用圓曲線， 矢高45m，矢跨比為1/4. 5，拱肋采用箱型截面，桿件內(nèi)高1460 1860mm，內(nèi)寬1100mm，設(shè)縱向平聯(lián)，交叉形布置。吊桿采用箱型截面，桿件內(nèi)寬800mm，內(nèi)高1100mm，與主桁節(jié)點采用四面對接的方式連接，中間不設(shè)置橫撐，全橋共設(shè)置15對吊桿。鋼橋材質(zhì)主要為Q370qD和 Q370qE，總重約 11500t。由于高速公路不能全封閉施工，在道路中間設(shè)置臨時墩，因小角度斜交特殊地形條件也無法實施。通過對吊索塔架雙向輔助懸拼、臨時墩雙向輔助懸拼以及臨時墩單向懸拼架設(shè)方案的綜合評價，最終都要采用先梁后拱法，在高速公路上方安裝大跨度柔性拱，技術(shù)復(fù)雜，施工難度大，安全風(fēng)險高，主要有以下難題
1、臨時墩輔助懸拼單向架設(shè)鋼桁梁是一種施工工況與設(shè)計工況完全吻合，技術(shù)方案簡單，設(shè)備投入少，最經(jīng)濟的方案。但在高速公路中間連續(xù)設(shè)置臨時墩，不能通過交通安全評估。2、臨時墩輔助雙向懸拼跨中合攏，需要在高速公路兩側(cè)路肩施工臨時支架大型基礎(chǔ)，道路和行車安全無法保證。3、吊索塔架輔助雙向懸拼跨中合攏，在高速公路限界內(nèi)不需要設(shè)置臨時墩，但吊索塔架是一種龐大的專用設(shè)備，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本費用高。4、以上三種方案需要在高速公路上方懸拼桿件，涉路施工安全防護復(fù)雜多變，難以保證高速公路的運營安全。對于一種大跨度鋼桁梁柔性拱采用頂推法架設(shè)和先梁后拱的施工方案也存在以下難題
1、由于鋼橋跨度大，鋼桁梁自重引起的下?lián)线_，既要通過頂落梁調(diào)整鋼梁線形，又必須防止鋼桁梁桿件失穩(wěn)和局部超應(yīng)力，加強措施復(fù)雜。2、先梁后拱跨中合攏方案，需要在高速公路上方75m高空作業(yè)，操作難度大，安全風(fēng)險尚。
3、選擇先梁后拱拱腳合攏方案，由于拱腳結(jié)構(gòu)剛性大，滿足合攏條件需要的頂力大，會引起鋼梁部分桿件超應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種帶拱頂推鋼桁梁柔性拱施工方法，實現(xiàn)在高速公路運營限界外架設(shè)鋼桁梁及柔性拱，解決跨越高速公路的施工難題。本發(fā)明解決技術(shù)問題提供如下方案
一種鋼桁梁柔性拱橋帶拱頂推施工方法，其特征在于
(1)首先在邊跨主墩的拼裝場設(shè)置多跨鋼桁架式拼裝支架，再在中跨主墩及另一邊跨主墩旁設(shè)置墩旁托架，再在中跨主墩與邊跨主墩之間再設(shè)置臨時墩支架；
(2)其次在拼裝支架、墩旁托架、臨時墩支架上安裝滑道梁和滑塊，同時在拼裝支架、墩旁托架、臨時墩支架上安裝有水平連續(xù)千斤頂、頂推系統(tǒng)、滑塊系統(tǒng)及機電液壓控制系統(tǒng)， 將導(dǎo)梁和鋼桁梁拼裝成整體節(jié)間，
(3)在拼裝支架上安裝鋼桁梁導(dǎo)梁，鋼桁梁導(dǎo)梁完成后再在拼裝支架上安裝一個輪次的鋼桁梁，并與鋼導(dǎo)梁連成整體；
(4)再利用鋼桁梁上多點水平千斤頂同步頂推將一個輪次間鋼桁梁頂推前移，再進行線形調(diào)整，每頂推前進一個輪次，在后部拼裝支架上繼續(xù)下一輪次的拼裝作業(yè)；
(5)重復(fù)3 5步驟，直至鋼桁梁拱腳到達主跨跨中臨時墩支架位置，當鋼桁梁拱腳頂推至臨時墩支架上方時，在臨時墩支架上方安裝架梁吊機，當架梁吊機安裝調(diào)試后自行行駛至架拱位置架設(shè)柔性拱桿件，同時安裝柔性拱臨時支撐，形成穩(wěn)定體系；
(6)在一個輪次柔性拱安裝的同時，在拼裝支架平行安裝一個輪次的鋼桁梁，在柔性拱體系未閉合時，鋼桁梁帶拱頂推一個輪次，進行線形調(diào)整；
(7)重復(fù)6步驟，直至當柔性拱施工到塊與鋼桁梁相連接的時候，利用安裝在臨時墩支架上的豎向千斤頂在邊主墩上向上頂起鋼桁梁，以減小柔性拱與鋼桁梁之間的合攏口的開口值，在拱腳處實現(xiàn)拱合攏；
(8)繼續(xù)安裝剩余節(jié)間的鋼桁梁，直至全橋帶拱頂推就位；
所述柔性拱的架設(shè)采用單向退步法，所述單向退步法為先將一個拱節(jié)間的吊桿、臨時支撐體系、拱肋、拱平聯(lián)架設(shè)完畢、閉合后，架梁吊機后退一個節(jié)間進行后一個拱節(jié)間的架設(shè)方法。所述柔性拱架設(shè)，還包括柔性拱臨時支撐體系的同步架設(shè)，即先安裝吊桿和臨時撐桿，再安裝拱肋和拱肋平聯(lián)；吊桿上下兩端分別與拱肋和鋼桁梁剛性連接，臨時支撐體系與吊桿剛性連接。所述拼裝支架、墩旁托架和臨時墩支架上設(shè)有滑道梁和滑塊，滑道梁頂面設(shè)置不銹鋼滑道，滑塊底部安裝聚四氟乙烯板，采用水平千斤頂拖拉鋼絞線實現(xiàn)鋼桁梁前移，采用豎向千斤頂起落梁進行頂推前后的滑塊置換。本發(fā)明的優(yōu)點
1、在高速公路運營限界外架設(shè)鋼桁梁及柔性拱，解決了跨越高速公路的施工難題，保證了高速公路的行車安全。2、鋼桁梁與柔性拱可以同步頂推架設(shè)，減少了占用高速公路運營時間，對保證工期和控制成本更加有利。3、在主墩起頂實現(xiàn)柔性拱拱腳合攏，起頂力和起頂位移值小，充分利用已有的輔助設(shè)施來調(diào)整鋼桁梁的線形，合攏口開口值可實現(xiàn)預(yù)控，化解了合攏技術(shù)復(fù)雜、精度要求高、高空作業(yè)難度大等技術(shù)難題。4、利用loan長導(dǎo)梁提前沖跨，使懸臂工況變?yōu)楹喼ЫY(jié)構(gòu)體系，實現(xiàn)鋼桁梁整體受力穩(wěn)定，為帶拱頂推創(chuàng)造了有利條件。5、拼裝作業(yè)地點集中，實現(xiàn)了工廠化拼裝，簡化了工藝，有利于施工生產(chǎn)的最佳組織，對保證質(zhì)量、提高工效、降低成本非常有利。6、帶拱頂推鋼桁梁柔性拱施工方法技術(shù)可行，安全可靠，經(jīng)濟合理，具有較大的推廣價值。


圖1拼裝支架結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2墩旁托架結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3主跨跨中臨時墩支架結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4水平頂推系統(tǒng)示意圖。
圖5頂推裝置、滑塊系統(tǒng)及糾偏裝置布置示意圖I。
圖6頂推裝置、滑塊系統(tǒng)及糾偏裝置布置示意圖II。
圖7導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)示意8鋼桁梁頂推至最大懸臂示意圖。
圖9拱腳頂推至跨中臨時墩時，開始架設(shè)柔性拱示意圖。
圖10柔性拱未成體系鋼桁梁帶拱頂推示意圖。
圖11實現(xiàn)柔性拱拱腳合攏示意圖。
圖12柔性拱成體系鋼桁梁帶拱頂推示意圖。
圖13鋼桁梁帶拱頂推就位示意圖。
具體實施例方式參見附圖，根據(jù)帶拱頂推工況計算分析，必須設(shè)置鋼橋架設(shè)及頂推施工的臨時支架，在邊跨主墩200拼裝場設(shè)置多跨拼裝支架410，中跨主墩300及另一邊跨主墩200處設(shè)置墩旁托架420，跨中設(shè)置一個臨時墩支架430。拼裝支架410結(jié)構(gòu)如圖1所示，墩旁托架420結(jié)構(gòu)如圖2所示，主跨跨中臨時墩支架430結(jié)構(gòu)如圖3所示。鋼管立柱402下部為樁基礎(chǔ)承臺401，立柱之間用管桁架403連接，支架頂面安裝鋼箱結(jié)構(gòu)滑道梁405，滑道梁端部焊接水平千斤頂支座404。在拼裝支架410、墩旁支架420和跨中臨時墩支架430共設(shè)置三套水平頂推系統(tǒng) 510，根據(jù)需要布置滑塊系統(tǒng)520、橫向糾偏裝置530和豎向千斤頂M0。水平頂推系統(tǒng)510由連續(xù)水平千斤頂511、鋼絞線512、控制平臺513、液壓泵站 514、C型反力座515組成。液壓泵站514、連續(xù)水平千斤頂511提供水平頂推力，拖動鋼絞線512，通過與鋼梁連接的C型反力座515將水平推力傳遞至鋼梁，實現(xiàn)鋼梁的前移。滑塊系統(tǒng)520的組成如圖5所示，滑塊521頂部采用鋼墊板522與鋼梁抄實，實現(xiàn)鋼梁的拱度及傳遞豎向力。滑塊521在滑道梁405頂面的不銹鋼滑道5M上移動，實現(xiàn)鋼梁的前移。滑塊底部設(shè)聚四氟乙烯板523與不銹鋼滑道5M接觸。橫向糾偏裝置530通過橫向糾偏水平頂531及液壓泵站提供橫向糾偏頂推力，橫向糾偏水平頂531設(shè)置在滑塊521及糾偏底座532之間，糾偏水平頂531反頂糾偏底座532 實現(xiàn)鋼梁橫向糾偏。為解決吊桿130及柔性拱肋120的自重及頂推時的外力的變形及傳力體系，確保柔性拱的安全性及穩(wěn)定性，柔性拱架設(shè)及帶拱頂推過程中，在吊桿130縱橫向之間設(shè)置臨時支撐體系125。
權(quán)利要求
1.一種鋼桁梁柔性拱橋帶拱頂推施工方法，其特征在于(1)首先在邊跨主墩的拼裝場設(shè)置多跨鋼桁架式拼裝支架，再在中跨主墩及另一邊跨主墩旁設(shè)置墩旁托架，再在中跨主墩與邊跨主墩之間再設(shè)置臨時墩支架；(2)其次在拼裝支架、墩旁托架、臨時墩支架上安裝滑道梁和滑塊，同時在拼裝支架、墩旁托架、臨時墩支架上安裝有水平連續(xù)千斤頂、頂推系統(tǒng)、滑塊系統(tǒng)及機電液壓控制系統(tǒng)， 將導(dǎo)梁和鋼桁梁拼裝成整體節(jié)間；(3)在拼裝支架上安裝鋼桁梁導(dǎo)梁，鋼桁梁導(dǎo)梁完成后再在拼裝支架上安裝一個輪次的鋼桁梁，并與鋼導(dǎo)梁連成整體；(4)再利用鋼桁梁上多點水平千斤頂同步頂推將一個輪次間鋼桁梁頂推前移，再進行線形調(diào)整，每頂推前進一個輪次，在后部拼裝支架上繼續(xù)下一輪次的拼裝作業(yè)；(5)重復(fù)3 5步驟，直至鋼桁梁拱腳到達主跨跨中臨時墩支架位置，當鋼桁梁拱腳頂推至臨時墩支架上方時，在臨時墩支架上方安裝架梁吊機，當架梁吊機安裝調(diào)試后自行行駛至架拱位置架設(shè)柔性拱桿件，同時安裝柔性拱臨時支撐，形成穩(wěn)定體系；(6)在一個輪次柔性拱安裝的同時，在拼裝支架平行安裝一個輪次的鋼桁梁，在柔性拱體系未閉合時，鋼桁梁帶拱頂推一個輪次，進行線形調(diào)整；(7)重復(fù)6步驟，直至當柔性拱施工到塊與鋼桁梁相連接的時候，利用安裝在臨時墩支架上的豎向千斤頂在邊主墩上向上頂起鋼桁梁，以減小柔性拱與鋼桁梁之間的合攏口的開口值，在拱腳處實現(xiàn)拱合攏；(8)繼續(xù)安裝剩余節(jié)間的鋼桁梁，直至全橋帶拱頂推就位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼桁梁柔性拱橋帶拱頂推施工方法，其特征在于所述柔性拱的架設(shè)采用單向退步法，所述單向退步法為先將一個拱節(jié)間的吊桿、臨時支撐體系、拱肋、 拱平聯(lián)架設(shè)完畢、閉合后，架梁吊機后退一個節(jié)間進行后一個拱節(jié)間的架設(shè)方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼桁梁柔性拱橋帶拱頂推施工方法，其特征在于所述柔性拱架設(shè)，還包括柔性拱臨時支撐體系的同步架設(shè)，即先安裝吊桿和臨時撐桿，再安裝拱肋和拱肋平聯(lián)；吊桿上下兩端分別與拱肋和鋼桁梁剛性連接，臨時支撐體系與吊桿剛性連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼桁梁柔性拱橋帶拱頂推施工方法，其特征在于所述拼裝支架、墩旁托架和臨時墩支架上設(shè)有滑道梁和滑塊，滑道梁頂面設(shè)置不銹鋼滑道，滑塊底部安裝聚四氟乙烯板，采用水平千斤頂拖拉鋼絞線實現(xiàn)鋼桁梁前移，采用豎向千斤頂起落梁進行頂推前后的滑塊置換。
全文摘要
本發(fā)明公開了帶拱頂推鋼桁梁柔性拱施工方法，它是在鋼桁梁邊跨內(nèi)搭設(shè)拼裝支架，在拼裝支架上將導(dǎo)梁和鋼桁梁拼裝成整體節(jié)間，拼裝支架上設(shè)置有水平連續(xù)千斤頂及機電液控制系統(tǒng)，利用水平千斤頂將鋼桁梁頂推前移，每頂推前進一個輪次，在后部拼裝支架上繼續(xù)下一輪次的拼裝作業(yè)。本發(fā)明提供一種帶拱頂推鋼桁梁柔性拱施工方法，實現(xiàn)在高速公路運營限界外架設(shè)鋼桁梁及柔性拱，解決跨越高速公路的施工難題。
文檔編號E01D21/06GK102373671SQ20111036603
公開日2012年3月14日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者劉瑜, 史綱, 夏陽, 張慶發(fā), 張時利, 張雪松, 方繼, 楊慧豐, 陳寶民 申請人:中鐵四局集團有限公司, 中鐵四局集團鋼結(jié)構(gòu)有限公司