大型橋梁拱肋無支架施工方法

專利名稱：大型橋梁拱肋無支架施工方法
技術領域：
本發明方法涉及一種大型橋梁(鋼管混凝土拱橋)的施工方法，尤其是指一種用于 大型橋梁拱肋吊裝的施工方法。
背景技術：
傳統鋼管拱肋安裝采用以下技術-
(1) 扣塔、吊塔分開無支架天線吊裝或豎轉結合平轉；
(2) 纜索吊吊裝吊塔基礎方式設計為復雜的鉸結構(鋼結構)；
(3) 吊塔、扣塔抗風纜單獨設計；
(4) 扣掛施工采用扣索與拱肋節段數一一對應；
(5) 拱肋合攏前，進行拱肋線形調整工序煩瑣；
(6) 扣索空間角度設計基本一至，扣掛施工工作面多，扣塔受力復雜；
(7) 扣索采用鋼絲繩，非彈性變形難于控制；
(8) 扣掛塔多采用萬能桿件拼裝，施工周期長，節點多，安裝質量難于保障。 鋼管混凝土拱橋拱肋無支架吊裝安裝施工方法，工序多，操作困難，施工周期長，而且
各工序的施工質量難于保證。采用常規的扣、掛分開的施工方法施工復雜，投入材料多，造 價高，是造成拱肋安裝施工的造價居高不下的重要原因之一，直接制約了大型鋼管拱橋的推 廣應用。

發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種結構簡單、施工操作簡便、造價低、 施工質量安全更便于保證的大型鋼管拱橋拱肋安裝的施工方法。 為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案是
一種大型橋梁拱肋無支架施工方法，其特點是①扣、掛塔合一，扣掛錨合一；②塔鉸 (鋼結構)采用橡膠支座；③吊、扣塔抗風繩(壓塔索)采用鋼絞線；④扣掛采用集中工作 面；⑤扣掛索采用鋼鉸線；⑥塔架采用鋼管支架；⑦扣掛采用少扣索法。 它包括下述步驟
(1)安裝纜索吊纜索吊按錨碇、索塔、抗風索、承重繩、牽引系統、起吊系統的順序 進行安裝，錨碇按地下大體積混凝土結構施工，分層澆筑，索塔安裝以塔吊配合，逐節安裝， 最上三節設臨時抗風繩固定，索塔塔腳先固結，待抗風索安裝完畢再轉換成鉸接，抗風索用 巻揚機輔助安裝，用液壓千斤頂張緊，承重繩采用往復式牽引系統布設，牽引繩用先導索拽拉渡江，牽引系統和起吊系統由塔吊輔助，在近塔處安裝成型；纜索吊構件安裝完畢后，進 行超載20%試吊，取得相關參數并作相應改善后投入使用；
(2) 拱肋節段抬吊翻轉及吊裝就位拱肋節段平放運輸到纜索吊下方，先用與拱肋同側 的吊具掛住上弦管，同時用另一側吊具掛住下弦管，在將拱肋節段抬離運具后，通過調整兩 側吊具的起升速度，使拱肋節段翻轉到對接姿態，然后解除另一側吊具，用同側吊具將拱肋 節段吊到對接位置；
(3) 拱肋節段連接扣掛在每個節段吊裝前，先將該節段扣索的后錨索掛好，同時前扣 索也掛到索塔錨箱上，并裝好張緊千斤頂，拱肋節段與己相鄰拱肋剛結(或與鉸座鉸接)后， 用工作吊籃將扣索前端牽引到拱肋節段上，與拱肋扣點銷接，然后分級張緊前扣索和后錨索， 將拱肋節段調整到預期位置，最后解開纜索吊吊具；
(4) 拱肋橫聯吊裝就位并固結拱肋橫聯用纜索吊兩側吊具同時抬吊，待接口臨時固結 后解開纜索吊吊具；
(5) 拱肋合龍拱肋合龍采用單肋合龍施工方式，合龍前對拱肋的線型，主要是標高方 面及扣錨索力進行觀測并分析，調整好合龍前拱肋的線型及索力，合龍在氣溫穩定時進行， 先將合龍段吊入空檔內，并與一端拱肋固結，再用千斤頂調整剩余的空檔，使其達到設計寬 度，接著鎖緊臨時連接，最后焊接圍箍板將剩余的空檔補齊。
本發明相對于現有技術的有益效果是本發明采用上述施工方法后，減少了拱肋拼裝場 地及安裝支架，加快了施工進度；同時利用纜索吊的桅桿式塔架進行拱肋安裝的斜拉扣索施 工，減少了一組塔架及錨碇的施工；采用少扣索施工方法，減少了塔架錨箱段的位置，同時 減少錨索數量；采用一次成形的監控、測量方法，減少了拱肋安裝施工過程，煩瑣的調索施 工工程，提高了生產效率、加快了施工進度，保證了拱肋安裝質量。


下面結合附圖及實施例對本發明作進一步地詳細說明，但不構成對本發明的任何限制。
圖1掛扣體系總體布置平面圖2掛扣體系總體布置立面圖3錨碇構造立面圖4錨碇構造平面圖5索塔拼裝圖6起吊滑車組穿線方案圖7拱肋起吊示意圖8試吊加載示意圖；圖9拱肋翻轉示意圖。
圖中，1、 19主錨錠，2 、 16、 18承重繩，3 、 17后抗風索，4扣索錨索，5、 15索塔， 6 、 12前扣索，7、 IO拱肋，8承重繩，9前抗風索，ll牽引繩，13起重繩，14拱肋節段， 20塔側抗風索，21側抗風錨錠，22拱肋側抗風，23側抗風錨錠，24塔側抗風索，25拱肋側 抗風，26承重繩，27抗風索，28抗風索預埋管，29抗風索張拉端，30扣索后錨索，31扣索 預埋管，32后錨索錨頭，33主錨錠基礎，34塔吊，35索塔拼裝架，36主管，37鉸箱，38 索塔基礎，39臨時固結，40吊塔基礎，41鉸座(橡膠支座)，42環形操作平臺，43牽引繩， 44跑車，45承重繩，46跑車連接繩，47導向輪，48定滑車，49起重繩，50動滑車，51起 重繩，52定滑輪，53動滑輪，54千斤繩，55吊架，56混凝土配重塊。
具體實施例方式
本發明實施實例為南寧市永和大橋拱肋吊裝施工。
南寧市永和大橋為市區跨越邕江的一橋梁工程，主橋為8 13.293m變桁高的下承式鋼管 混凝土有推力無鉸拱結構。其全長398.72m，凈跨徑335.4m，凈失高76.83m,單側拱肋等寬 度3m。拱肋上、下弦桿截面為平放的啞鈴形，主管外徑1220mmxi6(20)mm，通過綴管(綴板) 連接。腹桿鋼管為610mmxl0mm(510x10)。兩條拱肋之間布設16道鋼管撐橫向聯系。本橋 鋼管拱空管重量(包括橫撐)達3600t。設計上將每條拱肋空管分為14段，以便于制造和安裝。 節段吊裝重量95t 121.5t，節段長度18.02m 37.13m。
拱肋于主橋南岸引道拼裝成吊裝段，用臺車運送，直接穿過南塔到達南塔與拱座頂部之 間的吊裝位置內。拱肋節段先由上下游兩側吊具抬吊裝船，再由纜索吊協調操作，在空中實 施拱肋節段的豎置翻轉,然后利用牽引體系將拱肋牽引到位進行安裝就位。
纜索吊機由纜塔、纜索系統、牽引系統和起重組成；扣掛系統由前錨系統、扣塔、扣索 系統、扣錨及張拉配套設備組成。纜索吊機和扣掛系統的索塔和扣塔合一 (合稱索塔)，且纜 錨和扣錨合一 (合稱主錨)，其布置如圖l、圖2所示。
索塔由兩個塔柱和6組橫聯組成，塔柱由4根塔身鋼管和萬能桿件米字撐組成共13節， 橫聯由鋼管桁片和萬能桿件連接桿組成。索塔與基礎間為鉸接；錨碇結構為重力式，其布置 如圖3、圖4所示。主抗風為cpjl5.24鋼絞線，布設時前端錨固在索塔上，后端錨固在主錨上。 承重繩為2組8x(p56鋼芯鋼絲繩，8臺跑車，每臺跑車設計吊重45t。牽引吊具用巻揚機為 10t慢速巻揚機，兩岸各4臺；起重巻揚機為8T摩擦式恒力巻揚機，共使用8臺；巻揚機統 一布置在北岸錨碇后面靠近1#墩位置。
索塔安裝包括塔鉸施工、塔身施工、臨時抗風索施工和橫聯施工。塔身安裝采用塔吊和 拼裝架配合施工，塔吊規格為160t,m，拼裝架用鋼管加工而成。其布置如圖5所示。塔身第
5一節的安裝與塔鉸安裝交叉進行，安裝完成后安裝拼裝架，再按順序安裝其余節段。在索塔 拼裝到安裝了第一道橫聯后，焊接臨時支撐鋼管到塔鉸預埋鋼板上，以實現索塔的臨時固結， 之后再將臨時支撐鋼管上的限位裝置焊上，以限制塔鉸鋼箱的順橋向和橫橋向位移。索塔橫 聯安裝采用塔吊起吊，索塔拼裝超過60m時即設置過河前抗風，每上升24m再布置一道前后 抗風。索塔拼裝時兩層抗風交替設置，至少保留一組。橫聯安裝時采用單桁片起吊安裝，待 每道橫聯的兩桁片安裝完成，再安裝水平方向萬能桿件連接，最后安裝斜桿。抗風鋼絞線的 架設通過牽引系統牽引完成。在正式抗風索安裝完畢，塔鉸臨時約束去除后，對索塔進行調 整，使其達到設計要求的狀態。
本橋在進行承重繩布置前，設021.5鋼繩二根作牽引繩，上下游各一條，牽引繩單條總 長不小于2200m,從錨碇出發經承重繩鞍輪槽后錨于另一主錨上，作為承重繩架設的牽引繩。 牽引繩的過江用船牽引，在封航4 6小時內完成，牽引繩岸上部分采用人工布設到江邊。
承重繩架設過江時保持通航，承重繩離江面保證至少在30米以上高度。主繩繩盤放置在 南北兩錨碇，牽引繩南北往返牽引，帶動承重繩從一錨碇向另一錨碇移動，牽引繩行走一趟， 架設一條承重繩。承重繩布設順序為兩個塔頂基本對稱布置， 一個塔頂鋼絲繩從一側向另 一側依次架設布繩。每個塔柱頂上的第一條承重繩的矢度標高測量采用全站儀測定，其它承 重繩的矢度標高采用與第一條繩的相對標高來度量，通過水平儀、鋼尺、人工坐吊籃到跨中 量測。首先初步測量中跨跨中標高，根據測量結果調整，直到與設計標高基本一致后固定， 固定后再次測量中跨跨中標高，直到比較接近設計時為止。鋼絲繩全部架設完畢后，統一調 整鋼絲繩標高。吊籃工作繩架設在承重繩架設后完成。工作繩矢度只控制吊籃承重鋼絲繩矢 度，矢度標高測量采用全站儀測量。工作繩矢度調整只在錨碇處進行，測量中跨跨中標高符 合規定后即可將錨碇處錨固。
牽引系統和起重系統安裝時，先用塔吊將吊具及吊具滑車組分別吊到塔頂待安裝位置， 打開滑車拉板，由人工配合安裝到承重繩上。同時將牽引鋼繩線一端入巻揚機，另一端送上 塔頂備用。然后將己拉在塔頂的起吊鋼絲繩逐輪地將滑車組定、動滑輪穿繩完畢。起吊滑車 組穿線方法如圖7所示。起吊鋼絲繩穿好后，將滑車組上"活頭"鋼絲繩通過牽引繩牽至固定 端的地錨錨固，將吊具從塔頂拉下至下吊點需要的位置，至此該吊點穿線完畢。同法穿完其 他的吊點，先穿靠跨中的滑車組，再穿其后的滑車組。工作天線吊籃穿法與主吊點滑車組基 本相同。吊具分配梁置于吊每節段梁的每組吊點的上下游吊點之間，前后吊點各設置一個分 配梁，其配重配在下吊點上，各由3.5t的砼塊來實現。工作天線下設吊籃，因無承索器，其 跨度大，考慮配重為3t。
為檢驗系統在各種工況下的結構受力以及機具設備的運行情況，確保系統在拱肋吊裝過程中絕對安全和正常運行，在吊裝前進行試吊工作及收集各種技術參數指導以后的吊裝施工 工作。纜索系統試吊采用預制鋼筋砼梁分級加載的方案，加載分級為實際吊重的 60%—100%—120%—卸載。加載試吊試驗要達到完全或基本模擬拱肋吊裝過程中的各種工況 下的受力狀態。本系統上下游吊具應分別試吊。纜索系統試吊方案如圖8所示。 試吊完畢即可進行拱肋吊裝。拱肋起吊方式如圖7所示。
首先準備扣索，扣索錨固端系于節段上端，張拉端錨在塔頂鋼錨箱，通過250T穿心式千 斤頂調節受力，扣索準備依序進行，接著轉運拱肋節段。南岸拱肋節段先由兩內側纜索吊吊 點，逐段起吊裝入駁船，再由駁船運輸至吊裝點水面翻轉、起吊。北岸拱肋節段，逐段經南 岸拱肋2#、 3#節段內側起吊空間起吊裝入駁船，再由駁船運輸至吊裝點水面翻轉、起吊。
拱肋的吊裝方法先在駁船上采用四點抬吊，再由相鄰內側吊點輔助翻轉空中交接吊點、 最后垂直起吊就位。吊點的捆綁由起吊落位組和八字抗風組共同完成。拱肋翻身步驟圖9所 示。具體操作時，拱肋起吊到距駁船面20米時，先起上游外側吊點，至上游內側吊點受力小 于外側吊點時，出現內側吊點有軟繩現象(微小)時松下游內側吊點，至上游兩組吊點受力 大致均勻；重復以上起松吊點的步驟直至拱肋于上游兩組吊點正下方，方可松取下游內側吊 點。
在每一節段吊裝就位后即進行扣索安裝、錨固及張拉。每半跨單邊拱肋設四道正式扣索。 至拱座向跨中依次為第三節段(3#扣索)、第五節段(5#扣索)、第六節段(6紂口索)、第七 節段(7#扣索)。每半跨拱肋設三道臨時扣索，至拱座向跨中依次為第一節段("臨時扣索)、 第二節段(2#臨時扣索)、第四節段(4#臨時扣索)。臨時扣索拆除應保證至少有三段以上扣 索，扣索的扣掛順序及拆除順序見扣索設置順序表。
扣索設置順序表(留3#、 5#、 6#、 7#扣索)
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后錨索的索力根據前后扣索力的水平分力相等進行控制，因此每半跨單邊拱肋設置四組 后錨索。在拱肋吊裝前，先進行四組后錨索的安裝、錨固，當第一段拱肋扣掛好后相對應的 后錨索與前扣索同步張拉，同理第二段拱肋扣掛好后張拉相對應的錨索。
吊裝期間，對索塔和承重繩進行控制監測，控制索塔最大相對位移為10cm、承重繩的工 作垂度為35.9m。
每條拱肋共分15個節段，當兩拱肋節段及相應橫向聯系吊裝完成后，進入拱肋合攏階段， 根據當時的溫度、標高、軸線及監控要求，調整需調的索力(線型)，經設計代表同意后，進 行合攏，具體操作是對拱頂合攏接頭的間距進行調整，到位后鎖定。
權利要求
1. 一種大型橋梁拱肋無支架施工方法，其特征在于扣、掛塔合一，扣掛錨合一，塔鉸(鋼結構)采用橡膠支座，吊、扣塔抗風繩(壓塔索)采用鋼絞線，扣掛采用集中工作面，扣掛索采用鋼鉸線，塔架采用鋼管支架，扣掛采用少扣索法，該方法包括下述步驟(1)安裝纜索吊纜索吊按錨碇、索塔、抗風索、承重繩、牽引系統、起吊系統的順序進行安裝，錨碇按地下大體積混凝土結構施工，分層澆筑，索塔安裝以塔吊配合，逐節安裝，最上三節設臨時抗風繩固定，索塔塔腳先固結，待抗風索安裝完畢再轉換成鉸接，抗風索用卷揚機輔助安裝，用液壓千斤頂張緊，承重繩采用往復式牽引系統布設，牽引繩用先導索拽拉渡江，牽引系統和起吊系統由塔吊輔助，在近塔處安裝成型；纜索吊構件安裝完畢后，進行超載20％試吊，取得相關參數并作相應改善后投入使用；(2)拱肋節段抬吊翻轉及吊裝就位拱肋節段平放運輸到纜索吊下方，先用與拱肋同側的吊具掛住上弦管，同時用另一側吊具掛住下弦管，在將拱肋節段抬離運具后，通過調整兩側吊具的起升速度，使拱肋節段翻轉到對接姿態，然后解除另一側吊具，用同側吊具將拱肋節段吊到對接位置；(3)拱肋節段連接扣掛在每個節段吊裝前，先將該節段扣索的后錨索掛好，同時前扣索也掛到索塔錨箱上，并裝好張緊千斤頂，拱肋節段與已相鄰拱肋剛結(或與鉸座鉸接)后，用工作吊籃將扣索前端牽引到拱肋節段上，與拱肋扣點銷接，然后分級張緊前扣索和后錨索，將拱肋節段調整到預期位置，最后解開纜索吊吊具；(4)拱肋橫聯吊裝就位并固結拱肋橫聯用纜索吊兩側吊具同時抬吊，待接口臨時固結后解開纜索吊吊具；(5)拱肋合龍拱肋合龍采用單肋合龍施工方式，合龍前對拱肋的線型，主要是標高方面及扣錨索力進行觀測并分析，調整好合龍前拱肋的線型及索力，合龍在氣溫穩定時進行，先將合龍段吊入空檔內，并與一端拱肋固結，再用千斤頂調整剩余的空檔，使其達到設計寬度，接著鎖緊臨時連接，最后焊接圍箍板將剩余的空檔補齊。
全文摘要
本發明涉及一種大型橋梁(鋼管混凝土拱橋)拱肋無支架施工方法，該方法的特點是扣、掛塔合一，扣掛錨合一，塔鉸(鋼結構)采用橡膠支座，吊、扣塔抗風繩(壓塔索)采用鋼絞線，扣掛采用集中工作面，扣掛索采用鋼鉸線，塔架采用鋼管支架，扣掛采用少扣索，采用該施工方法后，減少了拱肋拼裝場地及安裝支架，加快了施工進度，同時利用纜索吊的桅桿式塔架進行拱肋安裝的斜拉扣索施工，減少了一組塔架及錨碇的施工；采用少扣索施工方法，減少了塔架錨箱段的位置，同時減少錨索數量；采用一次成形的監控、測量方法，簡化了拱肋安裝施工過程、調索施工工程，提高了生產效率、加快了施工進度，保證了拱肋安裝質量。
文檔編號E01D21/00GK101476293SQ200910036700
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月16日 優先權日2009年1月16日
發明者甦 余, 馮炳生, 劉宏波, 卓文澤, 李彥軍, 毛志堅, 王中文, 程建陽, 謝希凡, 譚立心, 鐘建鋒, 亮 錢 申請人:廣東省長大公路工程有限公司