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大跨度超宽箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法

申请号 CN202311852174.6 申请日 2023-12-29 公开(公告)号 CN117888455A 公开(公告)日 2024-04-16
申请人 中交第二航务工程局有限公司; 发明人 封江东; 曾瑞祥; 董正午; 王利新; 胡波; 王伟; 周长松; 任思言;
摘要 本 发明 涉及 桥梁 工程施工技术领域,公开了一种大跨度超宽 钢 箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法,包括如下步骤:建立顶推施工数值模型,根据受 力 情况分析数据进行图纸绘制和结构设计,同时计划安装流程;按照图纸进行钢箱梁的节段划分,在工厂加工制作成节段;将制作好的钢箱梁的节段运输至施工现场;安装顶推设备,连接控制系统并调试;将钢箱梁节段通过龙 门 吊吊装至拼装平台组装;钢箱梁节段验收合格后按照安装流程采用步履式顶推法顶推至合适 位置 ,重复主梁组装、顶推步骤,至所有钢主梁顶推完成。本发明大跨度超宽钢箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法,能够适应梁体线形的变化,有效控制桥墩 水 平力,施工效率快,施工 质量 高,具有很高的安全性。
权利要求

1.一种大跨度超宽箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法,其特征在于:包括如下步骤:
A)建立顶推施工数值模型,对顶推施工工况以及临时支架情况进行模拟分析,根据受力情况分析数据进行图纸绘制和结构设计,同时计划安装流程;
B)按照图纸进行钢箱梁的节段划分,在工厂加工制作成节段;
C)将制作好的钢箱梁的节段运输至施工现场;
D)安装顶推设备,连接控制系统并调试;
E)将钢箱梁节段通过龙吊吊装至拼装平台组装;
F)钢箱梁节段验收合格后按照安装流程采用步履式顶推法顶推至合适位置,重复主梁组装、顶推步骤,至所有钢主梁顶推完成,并在顶推时通过纠偏位移传感器对钢箱梁进行自动纠偏。
2.根据权利要求1所述大跨度超宽钢箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法,其特征在于:所述步骤A)中,利用Midas Civil软件建立顶推施工数值模型,建立顶推施工数值模型时,主梁建模的钢主梁选取Q345钢材,弹性模量取2.06×108kN/m2,截面类型为一般截面,泊松比取0.31,混凝土主梁选取C50混凝土,弹性模量取3.45×107kN/m2,截面类型为一般截面,泊松比取0.3,张拉混凝土主梁预应力筋,截面采用迈达斯截面特性计算器SPC进行等效,钢箱梁与支承采用弹性连接,钢导梁与钢箱梁之间采用刚性连接模拟,边界条件考虑流带来的水压力,用四个方向的三形梁单元荷载模拟,桩底土压力采用M法模拟,桩的计算宽度为1.53m,高度按0.5m为一个单元计算。
3.根据权利要求1所述大跨度超宽钢箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法,其特征在于:所述步骤A)中,进行模拟分析时,在最不利工况下,根据建立的顶推施工数值模型对钢箱梁步履式顶推施工的各施工阶段进行计算分析,得到各施工阶段下钢导梁竖向位移和最大组合应力,钢箱梁竖向位移和最大组合应力、临时墩支反力、最大压应力和最大竖向位移,使钢导梁最大竖向位移和最大组合应力、钢箱梁最大竖向位移和最大组合应力、临时墩最大支反力、最大压应力和最大竖向位移均处于安全范围以内,顶推施工过程合理保证钢箱梁在施工中受力安全以及拼装线形、结构安全。
4.根据权利要求3所述大跨度超宽钢箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法,其特征在于:临时支架属细长杆件,以轴压为主,横桥向几片梁同时落梁时为最不利工况,最不利工况包括钢箱梁和钢导梁吊装就位时、处于最大悬臂且接近临时墩时及钢导梁处于临时墩时。
5.根据权利要求1所述大跨度超宽钢箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法,其特征在于:所述步骤A)中,顶推施工数值模型中桥塔、纵梁和横梁均采用梁单元来模拟,主梁与桥墩、主梁与临时墩、桥塔间连接均为一般弹性连接,在钢导梁的仿真中采用分离式工字钢断面。
6.根据权利要求3所述大跨度超宽钢箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法,其特征在于:所述步骤A)中,给每个工况建立一个独立的顶推施工数值模型来实现顶推法过程,根据施工步骤给每一个工况施加独立的自重荷载。
7.根据权利要求3所述大跨度超宽钢箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法,其特征在于:所述步骤A)中,通过多次计算分析,寻找对顶推施工期与受力状态具有实际意义的计算结果。
8.根据权利要求1所述大跨度超宽钢箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法,其特征在于:所述步骤D)中,顶推设备中的顶推液压系统中安设用于监控每个受力点荷载的压力传感器,墩身两边压力差控制在10%范围内;滑箱上安装有控制主梁平衡度的水平倾角传感器,当水平倾角传感器在X轴或Y轴方向的倾斜角度超出设定值,系统即停机报警,并启动水平倾角标定程序,待标定调整后完成后,继续进行顶推动作。
9.根据权利要求1所述大跨度超宽钢箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法,其特征在于:所述步骤F)中,吊装与顶推交替进行,拼装1~3个节段后顶推一段距离,空出拼装平台后,继续拼装顶推,依次循环直至完成全桥钢箱梁吊装,主梁吊装顺序为先吊装靠塔侧节段,依次吊装远离塔侧节段,吊装时,横桥向从中间往两边吊装,吊装完成一个全断面后再开始下一节段吊装。
10.根据权利要求1所述大跨度超宽钢箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法,其特征在于:所述步骤F)中,采用步履式顶推法施工时,包括如下步骤:
F1)吊装靠近主塔的钢混段及其紧邻节段;
F2)将上述节段与导梁完成连接并调整好线型;
F3)往主塔方向顶推;
F4)继续在拼装平台上拼装后续1~3个节段;
F5)继续往主塔方向顶推;
F6)循环步骤F4)~步骤F5),直至顶推到位。

说明书全文

大跨度超宽箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及桥梁工程施工技术领域,具体涉及一种大跨度超宽钢箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法。

背景技术

[0002] 自锚式悬索桥因其美观、适应性强以及令人满意的经济性能,近几年在国内得到迅速发展。不同于传统的地锚式悬索桥,自锚式悬索桥的主缆不再“扎根”于地下,而是锚固于主梁,主缆在上部主梁施工完成后才能施工,一般采用先梁后缆的方法施工。由于超宽钢箱梁自锚式悬索桥是近几年发展起来的桥型,在国内诸多研究中关于这方面的研究成果较少,在施工方面的研究就更加少。自锚式悬索桥不同于一般地锚式悬索桥,由于主缆锚固于主梁上的特殊性,导致主梁受不同于一般地锚式悬索桥,在施工顺序上与其完全相反,主梁要先于主缆完成施工,且通常采用满堂支架施工,在安装主缆、吊杆后,通过分级张拉吊杆,逐步拆除支架,在线形控制上一直是自锚式悬索桥施工的难点。
[0003] 由于跨越主河道需要常年保持通航,所以钢主梁采用步履式顶推施工工艺,搭设临时墩辅助施工,主梁采用双向顶推工艺,既在两岸各布置1处顶推平台进行主梁节段拼装与顶推施工。在每个拼装平台上布设1台50t跨墩龙吊,并布设临时墩支架及顶推设备。该桥属于大跨径桥梁,结构形式复杂、施工周期较长、在施工过程中易受到力和力等环境影响,施工过程中若采用传统手段控制其线型难以保证成桥线型满足设计要求。

发明内容

[0004] 本发明的目的就是针对上述技术的不足,提供一种大跨度超宽钢箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法,能够适应梁体线形的变化,有效控制桥墩水平力,施工效率快,施工质量高,具有很高的安全性。
[0005] 为实现上述目的,本发明所设计的大跨度超宽钢箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法,包括如下步骤:
[0006] A)建立顶推施工数值模型,对顶推施工工况以及临时支架受力情况进行模拟分析,根据受力情况分析数据进行图纸绘制和结构设计,同时计划安装流程;
[0007] B)按照图纸进行钢箱梁的节段划分,在工厂加工制作成节段;
[0008] C)将制作好的钢箱梁的节段运输至施工现场;
[0009] D)安装顶推设备,连接控制系统并调试;
[0010] E)将钢箱梁节段通过龙门吊吊装至拼装平台组装;
[0011] F)钢箱梁节段验收合格后按照安装流程采用步履式顶推法顶推至合适位置,重复主梁组装、顶推步骤,至所有钢主梁顶推完成,并在顶推时通过纠偏位移传感器对钢箱梁进行自动纠偏。
[0012] 优选地,所述步骤A)中,利用Midas Civil软件建立顶推施工数值模型,建立顶推施工数值模型时,主梁建模的钢主梁选取Q345钢材,弹性模量取2.06×108kN/m2,截面类型为一般截面,泊松比取0.31,混凝土主梁选取C50混凝土,弹性模量取3.45×107kN/m2,截面类型为一般截面,泊松比取0.3,张拉混凝土主梁预应力筋,截面采用迈达斯截面特性计算器SPC进行等效,钢箱梁与支承采用弹性连接,钢导梁与钢箱梁之间采用刚性连接模拟,边界条件考虑水流带来的水压力,用四个方向的三形梁单元荷载模拟,桩底土压力采用M法模拟,桩的计算宽度为1.53m,高度按0.5m为一个单元计算。
[0013] 优选地,所述步骤A)中,进行模拟分析时,在最不利工况下,根据建立的顶推施工数值模型对钢箱梁步履式顶推施工的各施工阶段进行计算分析,得到各施工阶段下钢导梁竖向位移和最大组合应力,钢箱梁竖向位移和最大组合应力、临时墩支反力、最大压应力和最大竖向位移,使钢导梁最大竖向位移和最大组合应力、钢箱梁最大竖向位移和最大组合应力、临时墩最大支反力、最大压应力和最大竖向位移均处于安全范围以内,顶推施工过程合理保证钢箱梁在施工中受力安全以及拼装线形、结构安全。
[0014] 优选地,临时支架属细长杆件,以轴压为主,横桥向几片梁同时落梁时为最不利工况,最不利工况包括钢箱梁和钢导梁吊装就位时、处于最大悬臂且接近临时墩时及钢导梁处于临时墩时。
[0015] 优选地,所述步骤A)中,顶推施工数值模型中桥塔、纵梁和横梁均采用梁单元来模拟,主梁与桥墩、主梁与临时墩、桥塔间连接均为一般弹性连接,在钢导梁的仿真中采用分离式工字钢断面。
[0016] 优选地,所述步骤A)中,给每个工况建立一个独立的顶推施工数值模型来实现顶推法过程,根据施工步骤给每一个工况施加独立的自重荷载。
[0017] 优选地,所述步骤A)中,通过多次计算分析,寻找对顶推施工期与受力状态具有实际意义的计算结果。
[0018] 优选地,所述步骤D)中,顶推设备中的顶推液压系统中安设用于监控每个受力点荷载的压力传感器,墩身两边压力差控制在10%范围内;滑箱上安装有控制主梁平衡度的水平倾角传感器,当水平倾角传感器在X轴或Y轴方向的倾斜角度超出设定值,系统即停机报警,并启动水平倾角标定程序,待标定调整后完成后,继续进行顶推动作。
[0019] 优选地,所述步骤F)中,吊装与顶推交替进行,拼装1~3个节段后顶推一段距离,空出拼装平台后,继续拼装顶推,依次循环直至完成全桥钢箱梁吊装,主梁吊装顺序为先吊装靠塔侧节段,依次吊装远离塔侧节段,吊装时,横桥向从中间往两边吊装,吊装完成一个全断面后再开始下一节段吊装。
[0020] 优选地,所述步骤F)中,采用步履式顶推法施工时,包括如下步骤:
[0021] F1)吊装靠近主塔的钢混段及其紧邻节段;
[0022] F2)将上述节段与导梁完成连接并调整好线型;
[0023] F3)往主塔方向顶推;
[0024] F4)继续在拼装平台上拼装后续1~3个节段;
[0025] F5)继续往主塔方向顶推;
[0026] F6)循环步骤F4)~步骤F5),直至顶推到位。
[0027] 本发明与现有技术相比,具有以下优点:
[0028] 1、建立了超宽钢箱梁自锚式悬索桥顶推施工精细化有限元模型,对顶推施工过程中临时墩受到的支反力以及钢箱梁钢导梁受到的应力与变形进行了精细化数值分析,通过数值分析得到顶推施工过程中钢导梁钢箱梁的应力以及变形规律,以便为后续施工作为依据;
[0029] 2、在顶推设备中,顶推力和摩擦力都是顶推设备内力,这样二者能够相互抵消,所以该顶推方法对临时墩的水平力很小,能够适应梁体线形的变化,并且支点反力可调,可以使各墩处反力相对均匀;
[0030] 3、步履式顶推可以有效的控制桥墩的水平力,可以适用于柔性墩,竖向调整便捷,可以有效的控制支反力,施工效率快,施工质量高,具有很高的安全性。附图说明
[0031] 图1是本发明大跨度超宽钢箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法的流程图
[0032] 图2是本发明实施例提供的顶推装置布置第一步示意图;
[0033] 图3是本发明实施例提供的顶推装置布置第二步示意图;
[0034] 图4是本发明实施例提供的顶推装置布置第三步示意图;
[0035] 图5是本发明实施例提供的顶推装置布置第四步示意图;
[0036] 图6是本发明实施例提供的钢箱梁标准段横截面示意图;
[0037] 图7是本发明实施例提供的桥梁总体结构布置图;
[0038] 图8是本发明实施例提供的拼装平台以及临时墩布置图;
[0039] 图9是本发明实施例提供的钢主梁顶推施工过程总体模型;
[0040] 图10是本发明实施例提供的钢箱梁最大竖向位移图;
[0041] 图11是本发明实施例提供的临时墩最大竖向位移图;
[0042] 图12是本发明实施例提供的完成顶推图;
[0043] 图13是本发明实施例提供的钢梁分段图;
[0044] 图14是本发明实施例提供的顶推步骤1的参考图;
[0045] 图15是本发明实施例提供的顶推步骤2的参考图;
[0046] 图16是本发明实施例提供的顶推步骤3的参考图;
[0047] 图17是本发明实施例提供的顶推步骤4的参考图;
[0048] 图18是本发明实施例提供的顶推步骤5的参考图;
[0049] 图19是本发明实施例提供的顶推步骤6的参考图;
[0050] 图20是本发明实施例提供的顶推步骤7的参考图;
[0051] 图21是本发明实施例提供的顶推步骤8的参考图;
[0052] 图22是本发明实施例提供的顶推步骤9的参考图。

具体实施方式

[0053] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0054] 如图1所示,一种大跨度超宽钢箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法,包括如下步骤:
[0055] A)建立顶推施工数值模型,对顶推施工工况以及临时支架受力情况进行模拟分析,根据受力情况分析数据进行图纸绘制和结构设计,同时计划安装流程;
[0056] B)按照图纸进行钢箱梁的节段划分,在工厂加工制作成节段;
[0057] C)将制作好的钢箱梁的节段运输至施工现场;
[0058] D)安装顶推设备,连接控制系统并调试;
[0059] E)将钢箱梁节段通过龙门吊吊装至拼装平台组装;
[0060] F)钢箱梁节段验收合格后按照安装流程采用步履式顶推法顶推至合适位置,重复主梁组装、顶推步骤,至所有钢主梁顶推完成,并在顶推时通过纠偏位移传感器对钢箱梁进行自动纠偏。
[0061] 其中,步骤A)中,利用Midas Civil软件建立顶推施工数值模型,建立顶推施工数值模型时,参考图6、图7、图8及图9,主梁建模的钢主梁选取Q345钢材,弹性模量取2.06×108kN/m2,截面类型为一般截面,泊松比取0.31,混凝土主梁选取C50混凝土,弹性模量取
3.45×107kN/m2,截面类型为一般截面,泊松比取0.3,张拉混凝土主梁预应力筋,截面采用迈达斯截面特性计算器SPC进行等效,钢箱梁与支承采用弹性连接,钢导梁与钢箱梁之间采用刚性连接模拟,边界条件考虑水流带来的水压力,用四个方向的三角形梁单元荷载模拟,桩底土压力采用M法模拟,桩的计算宽度为1.53m,高度按0.5m为一个单元计算。
[0062] 另外,在步骤A)中,进行模拟分析时,在最不利工况下,根据建立的顶推施工数值模型对钢箱梁步履式顶推施工的各施工阶段进行计算分析,得到各施工阶段下钢导梁竖向位移和最大组合应力,钢箱梁竖向位移和最大组合应力、临时墩支反力、最大压应力和最大竖向位移,使钢导梁最大竖向位移和最大组合应力、钢箱梁最大竖向位移和最大组合应力、临时墩最大支反力、最大压应力和最大竖向位移均处于安全范围以内,顶推施工过程合理保证钢箱梁在施工中受力安全以及拼装线形、结构安全。
[0063] 如图10和11所示,可以得到该顶推过程中一些构件(钢箱梁、钢导梁)的受力规律,钢箱梁顶推施工过程中钢导梁前竖向位移呈规律性变化,钢导梁接近临时墩与到达临时墩时位移相差19cm,竖向位移的最大值通常发生在前钢导梁将要达到临时墩或顶推临时墩一定距离之后,而最小值则出现在前钢导梁刚上临时墩时;钢箱梁顶推的最大组合应力分析可知,最大组合应力随着顶推进行呈周期性变化,最大组合应力呈现一个先上升后下降最后趋于平稳的变化,通过对超宽钢箱梁步履式顶推施工过程进行有限元数值模拟分析并指导实际顶推施工可以保证钢箱梁在施工中受力安全以及拼装线形、结构安全等,同时也保证超宽钢箱梁采用步履式顶推法的合理性。
[0064] 其中,顶推施工数值模型中桥塔、纵梁和横梁均采用梁单元来模拟,主梁与桥墩、主梁与临时墩、桥塔间连接均为一般弹性连接,由于在双钢导梁之间布置了可靠的横向联系,在钢导梁的仿真中采用分离式工字钢断面。
[0065] 在本实施例中,临时支架属细长杆件,以轴压为主,横桥向几片梁同时落梁时为最不利工况,最不利工况包括钢箱梁和钢导梁吊装就位时、处于最大悬臂且接近临时墩时及钢导梁处于临时墩时。给每个工况建立一个独立的顶推施工数值模型来实现顶推法过程,根据施工步骤给每一个工况施加独立的自重荷载,本实施例中,考虑到钢箱梁为超宽钢箱梁,所以自重荷载以1.3倍计算,用以模拟顶推法所施加的荷载。
[0066] 另外,由于在各种工况下,钢箱梁与钢导梁内力,变形以及临时墩支反力均不断发生变化,因此需要通过多次计算分析,寻找对顶推施工期与受力状态具有实际意义的计算结果。
[0067] 具体地,在本实施例中,钢箱梁采用整体断面,钢箱梁中心处高度为3.0m,节段标准长度9.0m,钢箱梁顶板厚16mm,斜腹板底板厚14mm,钢箱梁顶板、斜腹板、底板主要采用U肋闭合加劲,顶板U肋厚度8mm、斜腹板、底板U肋厚度6mm,中纵腹板采用实腹式,板厚24mm,设5道I形肋加劲,钢箱梁主体结构及节段间永久连接构造采用Q355MC、Q420MD材质钢材,钢箱梁采用工厂制作加工,主要加工工序包括放样、板材下料、零件加工、钻孔、组装、焊接、杆件制造、修整、试拼装、工厂涂装、成品包装等,钢箱梁标准梁段全宽36m,为两侧带风嘴的扁平流线全焊钢箱梁,单箱三室正交异性板结构,中心梁高3.0m,宽高比B/H=12,梁顶设有双向2%的横坡,底面为平坡;梁端锚固采用钢结构锚固方式,综合考虑钢箱梁结构特点、工艺装备、供料、运输及批量生产等因素。
[0068] 结合图13所示,全桥共分为钢主梁、钢混结合段、砼主梁三个部分,其中钢主梁总长184m,对称布置于主塔两侧,单侧92m。钢箱梁按结构类型分为四种:D节段为钢混结合段,A、B、C节段为吊索区钢主梁。主塔两侧钢梁分段一致:顺桥向分为10个节段;每个节段横桥向再细分为9个小节段,全桥总计20个大节段,180个小节段。钢箱梁均集中在厂内加工成节段,厂内制造时将依据监控单位提供的制造线型,搭设胎架多节段整体匹配制造,保证线型和各个节段端口匹配性。
[0069] 钢箱梁在加工厂制造、预拼装验收合格以后,按照现场施工顺序采用陆运方式运输至现场进行吊装。钢箱梁纵桥向节段标准长度9m,横桥向划分为3~3.9m每节段,单片运输最大尺寸9m×3.9m×3m(纵桥向长×横桥向长×梁高),重约14.4t,如图7所示。
[0070] 钢箱梁在运输允许的条件下应尽可能减少分段,采用大节段,“三超件”运输需重点关注,分段主要考虑交通运输限制,另外兼顾减少现场安装焊接工作量、安装期间对交通影响;另一方面运输经济性则要求在满足现场要求的基础上尽量选择常规,且经济的运输方式。综合考虑上述因素,陆运运力较强,且较为常用,性价比较高的运输方式:大平板挂车运输。钢梁采用17.5m平板挂车进行运输。
[0071] 在本实施例中,顶推设备主要包括滑动面结构、上部滑移结构、下部支撑结构、支撑油缸、横向调整油缸、顶推油缸,通过计算机控制和液压驱动来实现组合和顺序动作,以满足施工要求。其中顶推设备作为顶推动作的执行部分,每台顶推设备都有一台独立的站提供液压动力,可以同时工作也可以单独工作,增加了系统的可靠性,流体控制均集中安装在泵站出口处,与设备之间通过高压油管相连接。控制系统包括主控、分控、通讯线以及各种位移、角度、压力传感器等组成,分控集成安装在泵站上,主要负责进行信号采集和油缸动作控制,分控与主控之间通过通讯线相连,主控对各个分控进行统一协调控制,以达到多点同步与远程集控的要求。
[0072] 顶推过程中通过控制泵站的变频器频率以及各比例阀的流量,使得水平顶推千斤顶同步精度各墩之间可控制在5mm之内,同墩两侧控制在1mm之内,顶升及下落同步精度可控制在4mm之内,顶推设备中的顶推液压系统中安设用于监控每个受力点荷载的压力传感器,墩身两边压力差控制在10%范围内;滑箱上安装有控制主梁平衡度的水平倾角传感器,当水平倾角传感器在X轴或Y轴方向的倾斜角度超出设定值,系统即停机报警,并启动水平倾角标定程序,待标定调整后完成后,继续进行顶推动作。
[0073] 本实施例中,顶升千斤顶顶部加工成球铰形式,可以少量的调节转角,保证在竖曲线变坡时均为轴向受力。
[0074] 在本实施例的步骤F)中,吊装与顶推交替进行,拼装1~3个节段后顶推一段距离,空出拼装平台后,继续拼装顶推,依次循环直至完成全桥钢箱梁吊装,主梁吊装顺序为先吊装靠塔侧节段,依次吊装远离塔侧节段,吊装时,横桥向从中间往两边吊装,吊装完成一个全断面后再开始下一节段吊装。
[0075] 如图2、图3、图4、图5所示,本实施例中,钢混结合段JH1、JH2钢梁在现浇支架上采用龙门吊散拼成整体,调位后进行混凝土梁施工。其他节段钢箱梁采用步履式顶推工艺,由两侧岸边向主塔顶推。在主桥边墩与主塔之间设置临时钢支墩,同时在主桥边墩旁边布置钢梁拼装支架平台,在拼装支架平台和临时墩上安装顶推设备。钢箱梁节段运至现场后,通过龙门吊吊装至拼装平台组装,验收合格后顶推至合适位置,重复主梁组装、顶推步骤,至所有钢主梁顶推完成,拆除顶推装备。
[0076] 根据钢箱梁节段提升、安装及顶推的施工需要,钢箱梁节段提升、吊装拟采用50t龙门吊来完成。龙门吊顺桥向工作范围满足一跨钢箱梁的拼装要求,其横桥向跨度初步拟定41m,覆盖钢箱梁宽度,同时留有空间进行微调。龙门吊起升高度包括墩高度、支座垫石高度、钢箱梁高度、钢箱梁转体高度、吊具高度等,拟定29m。本实施例中,龙门吊横跨整幅钢箱梁布置,中原侧、文昌侧岸边各布置一台。门机配合顶推法施工的工艺流程为:基础施工→支架安装→钢箱梁运输就位→门机吊装节段→顶推已拼装好的梁段→节段吊装→落梁就位。
[0077] 步骤F)中,采用步履式顶推法施工时,包括如下步骤:
[0078] F1)吊装靠近主塔的钢混段及其紧邻节段;
[0079] F2)将上述节段与导梁完成连接并调整好线型;
[0080] F3)往主塔方向顶推;
[0081] F4)继续在拼装平台上拼装后续1~3个节段;
[0082] F5)继续往主塔方向顶推;
[0083] F6)循环步骤F4)~步骤F5),如图12所示,直至顶推到位。
[0084] 总的原则是主塔两侧同时施工,顶推从锚固段往主塔方向顶推,因此吊装时先吊装靠近主塔的节段,后续节段随顶推进行依次吊装。每次吊装1~3个节段后即开始顶推,空出拼装平台后循环以上步骤。
[0085] 首个吊装的节段是后续节段定位之基准,其精确定位至关重要。首先通过前期测量返到分配梁上的基准点对齐箱梁上的基准点,为便于操作,根据梁宽,利用基准点返出箱梁边沿参考点,吊装时大致定位后吊车松钩,箱梁落到调节钢管上完成初步定位,再通过千斤顶完成微调精确定位,后续节段小节段横桥向定位以此基准,完成初步定位,后续节段精确调位可在面板上采用螺杆紧涨器调节,调准到位后采用定位码板定位的方法,在已吊装节段接缝处安装定位码板,保证节段间6mm间隙,每间隔0.5m左右设置一块码板。顺桥向则已以吊装的大节段为基准,依次吊装定位。
[0086] 具体到本实施例,采用步履式顶推法施工时,包括如下步骤:
[0087] 1)参考图14,安装龙门吊、拼装支架和临时墩,在拼装支架和临时墩上安装顶推设备并调试,钢混结合段JH1/JH2在现浇支架拼装并调位,然后施工混凝土主梁;
[0088] 2)参考图15,安装导梁,导梁在地面拼装好单根后整体吊装至拼装支架;
[0089] 3)参考图16,拼装钢箱梁GL11节段;
[0090] 4)参考图17,顶推钢箱梁GL11节段,拼装钢箱梁GL10节段;
[0091] 5)参考图18,顶推钢箱梁GL11节段和GL10节段,拼装钢箱梁GL09节段;
[0092] 6)参考图19,重复步骤5),完成钢箱梁GL08~GL02节段的拼装及顶推施工;
[0093] 7)参考图20,继续顶推钢箱梁,导梁过4#临时墩后,分节段拆除前导梁,同步安装后导梁;
[0094] 8)参考图21,将钢箱梁顶推至设计位置,进行标高、轴线调整;
[0095] 9)参考图22,在地面散拼“Y”型钢结构,整体进行吊装,按设计位置散拼钢箱梁GL01节段,连接钢箱梁GL11节段与钢混结合段。
[0096] 最后,在本实施例中,顶推施工主要采用以下方法:
[0097] ①顶推设备安装
[0098] 顶推装置布置原则是在需要布置顶推设备的拼装支架及临时墩上每墩两套为一组,在墩顶的上、下游对称布置,拼装平台处有1个顶推墩,且顶推墩兼作拼装时的支撑墩作用;
[0099] ②、顶推设备调试
[0100] 顶推设备安装完成后,连接好系统的油路及电路,进行调试以保证在手动、自动模式运行下,执行元件按设定的运动方式运行,联机调试时,启动泵站,选择手动运行模式,在主控台操作面板上控制执行元件伸缸或缩缸动作,检查其进行的动作是否正确,调节行程检测装置的检测元件,使检测装置的接触及检测正常,系统手动试机完成后,选择自动模式系统,检查系统各千斤顶的动作协调性及同步性,如不满足设计要求,应认真查找原因,排除故障,待系统的动作完全协调后方表明系统调试正常合格;
[0101] ③、顶推施工
[0102] 本桥单侧顶推总长度101m,首先选择手动模式,检查油泵,顶升顶,纠偏顶、顶推顶,压力表,传感器等是否异常;
[0103] 启动各墩上的顶推设备,由配在顶升系统上的压力传感器检测到的压力值转换成支反力值,然后由该值的换算值给顶推油缸设定压力,顶推油缸在要求的压力下提供顶推力,并且控制临时墩上两侧顶推油缸同步顶推。完成推进一个行程之后,所有顶推油缸缩回至下一个行程的起点,随后可以进行下一个行程的顶推;
[0104] 手动操作顶推系统牵引主梁滑移启动后,转换至自动运行模式,进行主梁的自动连续顶推。自动顶推过程中,应注意记录顶推过程中的油压最大、最小值;
[0105] 为避免顶推过程中钢梁的横向偏移超差,控制系统结构上集成了主动式中轴线监控系统,顶推过程中对钢梁的中轴线进行实时监控及时调整限位装置使钢梁的偏移始终被限制在误差范围内;
[0106] ④、竖向调整
[0107] 顶推过程中钢箱梁的受力状态与成桥时受力状态完全不同,整个顶推过程的监控应以支反力控制为主,标高控制为辅的原则进行;因此每轮顶推前依据监控指令,明确该轮顶推钢箱梁所经墩台的竖曲线变化范围(即标高变化值)及钢箱梁许用支反力(即墩台的许用压应力)变化范围;
[0108] ⑤、导梁拆除
[0109] 钢箱梁顶推至导梁过最后一个临时墩后,采用吊车对导梁分段拆除;
[0110] ⑥、合拢
[0111] 钢混结合段JH1/JH2在现浇支架散拼并调整至设计位置,然后施工混凝土主梁;GL02~GL11(GL12~GL21)节段钢箱梁顶推到位,调整至设计位置,然后吊装边墩9#墩(11#)“Y”型钢结构,分节段拼装GL01(GL22)梁段,全部梁段安装完成后,连接GL11(GL12)梁段和钢混结合段钢箱梁。
[0112] 本发明大跨度超宽钢箱梁自锚式悬索桥线型控制施工方法,建立了超宽钢箱梁自锚式悬索桥顶推施工精细化有限元模型,对顶推施工过程中临时墩受到的支反力以及钢箱梁钢导梁受到的应力与变形进行了精细化数值分析,通过数值分析得到顶推施工过程中钢导梁钢箱梁的应力以及变形规律,以便为后续施工作为依据;在顶推设备中,顶推力和摩擦力都是顶推设备内力,这样二者能够相互抵消,所以该顶推方法对临时墩的水平力很小,能够适应梁体线形的变化,并且支点反力可调,可以使各墩处反力相对均匀;步履式顶推可以有效的控制桥墩的水平力,可以适用于柔性墩,竖向调整便捷,可以有效的控制支反力,施工效率快,施工质量高,具有很高的安全性。
[0113] 在此,需要说明的是,上述技术方案的描述是示例性的,本说明书可以以不同形式来体现,并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反,提供这些说明将使得本发明公开将是彻底和完整的,并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外,本发明的技术方案仅由权利要求的范围限定。
[0114] 用于描述本说明书和权利要求的各方面公开的仅仅是示例,因此,本说明书和权利要求的不限于所示出的细节。在上述描述中,当相关的已知功能或配置的详细描述被确定为不必要地模糊本说明书和权利要求的重点时,将省略详细描述。
[0115] 最后,应当指出,以上内容是结合具体实施方式对发明所做的进一步详细说明,不能认为本发明的具体实施只局限于这些说明,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,所做出的简单替换,都应当视为属于本本发明的保护范围。以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然,本发明不限于上述实施例,还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均应认为属于本发明的保护范围。
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