一种桁架-单边悬挂悬索人行桥施工方法 |
|||||||
| 申请号 | CN202111579575.X | 申请日 | 2021-12-22 | 公开(公告)号 | CN114182638A | 公开(公告)日 | 2022-03-15 |
| 申请人 | 浙江精工钢结构集团有限公司; | 发明人 | 杨林; 赵志海; 王海明; 邹春林; 郑锐恒; 邢遵胜; 贾尚瑞; 王强; 胡广龙; 王超杰; 卢福生; 万涛平; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种桁架‑单边悬挂悬索人行桥施工方法，桥整体呈“Y”字形布局，采用一跨过河的方式分别连接三岸，包括桁架桥段和悬索桥段，具体实施步骤包括：1）桁架桥段安装；2）悬索桥段安装；3）安装桅杆柱，安装拉索并调整拉索张拉。本发能够控制跨河桁架河上段接装时产生的悬挑 变形 ，实现大跨度跨河桁架的接装施工；较好地实现跨河桁架在河中无 支撑 接装安装，避免了常规跨河桁架在河道内设置 钢 管桩带来的措施成本高、施工繁琐、工期长等弊端。本发明施工方法工序科学合理，具有安全性高、可操作性强、成本低等优点，利于实际工程采用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种桁架‑单边悬挂悬索人行桥施工方法，其特征在于：桥整体呈“Y”字形布局，采用一跨过河的方式分别连接三岸，包括桁架桥段和悬索桥段，具体实施步骤如下， |
||||||
| 说明书全文 | 一种桁架‑单边悬挂悬索人行桥施工方法技术领域背景技术[0002] 桁架‑单边悬挂悬索人行桥，多建设于河道相交处，以轻巧的观感与雕塑一般的形态平衡了周边的建筑体量，对周边整个建筑景观空间起到画龙点睛的效果。人行桥中的悬索桥段与桁架桥段在河道中央相交，形成三岔Y形布局，同时三岔另一端分别通往三岔河面周围的三个河岸，方便人员通行。该结构受力体系复杂、传力巧妙、结构轻盈，由于跨河道施工，施工难度大，国内尚无可借鉴的类似工程经验可参考。部分河上人行桥采用桁架结构一跨过河，对于桁架桥身的施工多采用设置临时支撑的方式分段安装。但由于河道有通航要求，无法通过在河道中打设钢管桩的方式设置临时支撑，如采用整段吊装方法，则因作业距离远、桥身重，需要大吨位吊机，经济性差。 发明内容[0003] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种桁架‑单边悬挂悬索人行桥施工方法，工序上科学合理，具有安全性高、可操作性强、成本低等优点，利于实际工程采用。 [0004] 为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种桁架‑单边悬挂悬索人行桥施工方法，桥整体呈“Y”字形布局，采用一跨过河的方式分别连接三岸，包括桁架桥段和悬索桥段，具体实施步骤如下：1）桁架桥段安装，桁架桥段包括陆上桁架桥段和河上桁架桥段，使用吊机进行整段或分段吊装，桁架桥段桥墩施工后先分段安装陆上桁架桥段，再拼接河上桁架桥段。具体包括，a、安装柱脚预埋段，b、安装树杈柱段，c、安装树杈柱顶桁架桥段，d、安装陆上连接段，e、安装可调节背拉系统，f、接装河面悬挑段。 [0005] 树杈柱作为桁架桥段的竖向支承构件，分成若干段，采用吊机分段吊装，树枝端部采用支撑架临时支撑；在桁架桥陆上连接段端部设置背拉系统，随河上桁架桥段接装距离的加长调节长度，平衡桁架桥河内悬挑段接装时产生的弯矩和变形。 [0006] 2）悬索桥段安装，所述悬索桥段的安装具体包括两种：（1）当河道宽度较窄时，在河道中打设钢管桩，吊机在两岸吊装，步骤如下， a、河道内打设钢管桩，b、设置桩顶托梁、连梁和桩间斜撑，c、吊装悬索段； （2）当河道较宽时，靠近河岸的分段打设钢管桩，由吊机在两岸吊装，中间分段采用船运并提升安装，步骤如下，a、河道内打设钢管桩，b、设置桩顶托梁、连梁和桩间斜撑，c、吊装临岸边悬索段，d、临岸边悬索段上安装提升系统，e、使用机动驳船运输桥体中间段至安装位置，f、提升安装桥体中间段。 [0007] 钢管桩对称设置在悬索桥段分段的两侧，桩顶设置托梁托住悬索桥分段，桩间设置斜撑和连梁。 [0008] 3）悬索桥段的一侧设置有桅杆柱，采用旋转吊装的方法将桅杆柱安装固定后，安装拉索并调整拉索张拉。 [0009] 进一步，所述陆上桁架桥段端部设置有可调节背拉系统，随着河面悬挑段的不断接长，分阶段调节可调节背拉系统的长度，使河上桁架桥段的悬挑端部精度满足变形要求。 [0010] 进一步，所述可调节背拉系统包括拉杆基础、下耳板、上耳板和调节拉杆，所述拉杆基础设置桁架弦杆的端部正下方，所述拉杆基础的顶部设置有预埋板，所述预埋板上焊接有下耳板，所述上耳板设置在桁架下弦杆端部节点部位，所述调节拉杆安装在所述上耳板和所述下耳板之间。 [0011] 桥墩结构可为钢结构或钢筋混凝土结构或混合结构，拉杆基础需满足拉杆抗拔要求，背拉拉杆抗拉强度需满足施工过程中产生的拉力，其调节量需满足接装段变形量要求，河上桁架段拆分为若干接装段，河上段分别由两岸向河中安装，在河中间对接，随河上桁架段接装距离的加长调节拉杆的长度，控制河上桁架段接装时产生的下挠变形。 [0012] 进一步，所述桅杆柱采用旋转安装法，底部设置有可旋转的底座结构，桅杆柱为倾斜布置，柱底与基础通过成品铰支座连接，柱顶与主缆、背索连接，现场拆分为先装段、旋转起吊段和后补段，具体安装方法如下，a、安装柱脚预埋件，b、安装柱底支座，c、安装桅杆柱先装段，d、安装限位机构，保证先装段在桅杆柱旋转起吊过程中不发生位移，e、安装桅杆柱底双销轴旋转节点，f、桅杆柱地面拼接，g、桅杆柱旋转起吊，h、设置桅杆柱临时支撑系统，保证整体的侧向刚度，i、安装桅杆柱后补段。 [0013] 进一步，所述限位机构采用若干“7”字形”支座设置在桅杆柱底端的先装段的周围，将先装段进行固定限位。 [0014] 进一步，桅杆柱临时支撑系统包括若干组格构式支撑架，组成“T”字形组合式支撑结构，并与桅杆柱之间通过八字撑连接。 [0016] 进一步，拉索包括主缆、背索、吊索、索夹以及索体两端的调节端和固定端，具体安装顺序为，a、安装背索，b、安装溜索主索系统，c、安装主缆，d、安装索夹和吊索，e、调整吊索至设计长度。 [0017] 溜索主索系统包括溜索中耳板、溜索上耳板、溜索主索、卷扬机、临时立柱、牵引钢丝绳、滑车和吊框。背索、主缆、吊索需按顺序进行安装。首先，使用吊机安装背索和主缆上锚点。预先在桅杆柱中部和顶部设置溜索中耳板和上耳板，在主缆下锚点处设置临时立柱和卷扬机，然后在溜索中耳板和临时立柱之间利用吊机安装钢丝绳作为溜索主索。然后在溜索主索与卷扬机之间设置滑车和牵引钢丝绳。然后利用溜索主索、牵引钢丝绳、卷扬机和滑车跨河安装主缆下锚点。随后使用吊机将溜索主索锚点从溜索中耳板移至上耳板，另外在主缆上设置吊框，利用吊框和溜索主索安装索夹和吊索。 [0018] 进一步，拉索张拉采用多级被动张拉法，张拉端设置在背索处，吊索预先按被动索方式固定好长度，背索张拉后，使主缆产生变形和索力，同时带动吊索产生变形和索力，最后根据索力监测结果微调吊索达到设计索力，具体包括，a、同时张拉两根背索，b、微调第一根吊索索力，c、微调第二根吊索索力，d、依次微调其余吊索索力，e、复测两根背索索力。 [0019] 综上所述，本发明具有如下有益效果：（1）利于钢管桩作为悬索桥段支撑系统的竖向承重构件，与桩间连梁、托梁和斜撑共同组成临时支撑系统，所选材料均可循环利用，降低措施成本投入。当河道宽度较窄时，可使用吊机在两岸直接吊装，当河道较宽时，靠近河岸的分段打设钢管桩，由吊机在两岸吊装，中间分段采用船运并提升安装，方案适应性强，可根据实际情况调整； （2）本发明中倾斜布置的桅杆柱总长57.4m，若采用常规分段吊装高空对接方案，则需搭设8组竖向支撑，施工周期长达5天。本方法桅杆柱采用地面对接、旋转吊装、补装后补段的安装方案，仅需搭设4组竖向支撑，旋转过程简单快捷、易于操作，成本较低，施工周期降为3天； （3）本发明中桅杆柱校正、焊接工作均在地面进行，减少了高空作业量，利于保证安装精度和焊接质量，提高了施工安全性； （4）本发明中桅杆柱底部设置双销轴旋转节点，增强了桅杆柱在旋转起吊过程中的侧向稳定性，利于保证桅杆柱整体的直线度； （5）桅杆柱为独立设置的倾斜钢柱，柱周围除拉索外没有结构与之相连，在拉索连接之前无法保证其侧向的稳定性，旋转到位后需搭设临时支撑。本发明中采用4组高42m的格构式支撑架组合成“T”字形组合式支撑系统，并与桅杆柱之间通过八字撑连接，增强了临时支撑和桅杆柱的整体性和侧向刚度。同时及时安装两根背索，保证了桅杆的平面外稳定； （6）本发明中在结构之间设置溜索系统，利用结构自身安装主缆、吊索和索夹，减少了大型吊车的费用，降低了机械成本投入； （7）桁架桥河内悬挑段悬挑距离较长，河内打桩成本较高，河内悬挑端部采用接装法安装。由于整体结构尚未成形，较大的悬挑距离使悬挑端部产生竖向弯矩和变形，对控制安装精度和保证结构安全不利。本发明中在桁架桥陆地端部设置可调节的背拉钢拉杆，以平衡悬挑端安装后产生的弯矩，减小变形，提高安装精度。 附图说明 [0020] 图1为本发明跨三岔河道的桁架‑单边悬挂悬索人行桥平面示意图；图2为本发明施工方法的流程图； 图3为本发明桁架桥段立面图； 图4为本发明悬索桥段安装第一种情况河中支撑系统立面图； 图5为本发明悬索桥段安装第二种情况河中提升系统立面图； 图6为本发明桅杆柱旋转吊装节点详图； 图7为本发明桅杆柱支撑系统立面图； 图8为本发明主缆溜索安装系统立面图； 图9为本发明索夹及吊索牵引安装系统立面图。 具体实施方式[0021] 参照图1至图对本发明一种桁架‑单边悬挂悬索人行桥施工方法的具体实施方式作进一步的说明。 [0022] 一种桁架‑单边悬挂悬索人行桥施工方法，桥整体呈“Y”字形布局，采用一跨过河的方式分别连接三岸，包括桁架桥段和悬索桥段，具体实施步骤如下：一、桁架桥段安装： （1）安装柱脚预埋段7。首先根据轴线控制点及标高控制点测放出每一个埋件的中心十字交叉线和一个标高控制点。安装时使用采用角钢作为固定支架，并与基础钢筋进行焊接固定。支架全部在工厂进行加工制作。预埋段使用吊机进行安装，然后浇筑混凝土。浇筑振捣过程中对预埋段进行测量检测，随时纠偏。 [0023] （2）安装树杈柱8。树杈柱分段安装，分段处搭设临时支撑。 [0024] （3）拼装桁架桥段1吊装单元。拼装位置位于吊装站位四周，避免二次搬运。吊装单元采用卧拼的方式进行分段拼装，拼装胎架采用马凳。杆件出厂前采用激光三维扫描进行虚拟预拼装，保证现场拼装进度。拼装场地较少时，可采用叠拼的方式进行多个吊装单元的拼装。 [0025] （4）吊机分段吊装陆上桁架桥段吊装单元。吊机站位需考虑与河岸边的距离，并验算地基承载力。每段吊装单元安装后，使用揽风绳保持侧向稳定。 [0026] （5）在陆上桁架桥段的端部设置可调节背拉系统9，以平衡悬挑端安装后产生的弯矩，减小变形，提高安装精度。可调节背拉系统包括拉杆基础30、下耳板31、上耳板33和调节拉杆32，所述拉杆基础1设置桁架弦杆的端部正下方，所述拉杆基础的顶部设置有预埋板，所述预埋板上焊接有下耳板31，所述上耳板33设置在桁架下弦杆端部节点部位，所述调节拉杆32安装在所述上耳板和所述下耳板之间。可调节背拉系统利用跷跷板原理，采用调节钢拉杆的方式来控制跨河桁架河上桁架桥段段接装时产生的悬挑变形，实现大跨度跨河桁架的接装施工。此方法较好地实现跨河桁架在河中无支撑接装安装，避免了常规跨河桁架在河道内设置钢管桩带来的措施成本高、施工繁琐、工期长等弊端。 [0027] 陆上桁架桥段分段位置和端部设置有临时支撑胎架34，每段陆上桁架桥段安装后，使用揽风绳保持侧向稳定，当陆上桁架桥段安装完成后，拆除临时支撑胎架34。 [0028] （6）桁架桥段在河道中心对接。对接杆件采用接装的方式，即一根弦杆带一根斜腹杆和辅助杆件35，以保证立面和侧面上的稳定，安装时吊机配合手拉葫芦等工具进行安装。 [0029] 二、悬索段安装：第一种情况： （1）河道内打设钢管桩10。桩的数量、间距需同时满足悬索桥段2的分段长度和预留航道宽度的要求，钢管桩在桥身两侧对称设置。桩身直径和壁厚需根据悬索桥段反力确定，并验算钢管桩的强度、刚度和稳定性；钢管桩入土深度根据河床地基承载力进行验算。 钢管桩使用吊机和振动锤锤击打设，当吊机将钢管支撑竖起后，利用全站仪配合辅助船调整船位，使钢管桩的平面位置到达设计桩位处。平面位置及垂直度满足设计要求后，在测量引导下依靠钢管桩和桩锤的自重下桩、稳桩、压锤，复测桩位和倾斜度，直到满足设计及规范要求后，开始振动锤击。振动锤打设钢支撑顶部至河面约0.6m时停止振动，对接上节钢管，直至达到悬索桥底标高。 [0030] （2）每根钢管桩打设完成后，设置桩间支撑系统11，包括托梁、桩间连梁和斜撑，作为钢管桩的抗侧力构件，保证钢管桩的侧向稳定。 [0031] （3）依次分别在河道两岸吊装悬索桥段分段。分段之间对接时采用全站仪定位，并使用卡码进行临时固定。对接后设置挂篮方便工人焊接。 [0032] 第二种情况：（1）河道内打设钢管桩10。桩的数量、间距需同时满足悬索桥临岸边分段25的长度和预留航道宽度的要求，钢管桩在桥身两侧对称设置。桩身直径和壁厚需根据悬索桥段反力确定，并验算钢管桩的强度、刚度和稳定性；钢管桩入土深度根据河床地基承载力进行验算。钢管桩使用吊机和振动锤锤击打设，当吊机将钢管支撑竖起后，利用全站仪配合辅助船调整船位，使钢管桩的平面位置到达设计桩位处。平面位置及垂直度满足设计要求后，在测量引导下依靠钢管桩和桩锤的自重下桩、稳桩、压锤，复测桩位和倾斜度，直到满足设计及规范要求后，开始振动锤击。振动锤打设钢支撑顶部至河面约0.6m时停止振动，对接上节钢管，直至达到悬索桥底标高。 [0033] （2）每根钢管桩打设完成后，设置桩间支撑系统11，包括托梁、桩间连梁和斜撑，作为钢管桩的抗侧力构件，保证钢管桩的侧向稳定。 [0034] （3）依次分别在河道两岸吊装悬索桥临岸边分段25。分段之间对接时采用全站仪定位，并使用卡码进行临时固定。对接后设置挂篮方便工人焊接。 [0035] （4）临岸边悬索段上安装提升系统24。 [0036] （5）使用机动驳船运输悬索桥中间段26至安装位置。 [0037] （6）提升安装悬索桥中间段26。 [0038] 三、桅杆柱安装：（1）安装桅杆柱脚预埋件11。预埋件安装时，除使用全站仪定位中心线外，还要定位预埋件表面相互垂直的两条中心线端部共4个点坐标，保证其方向和角度正确。安装完成后与承台钢筋点焊固定，承台混凝土浇筑过程中注意精度监测，随时纠偏。 [0040] （3）安装桅杆柱先装段13和限位机构15。限位机构15与先装段13、预埋件11之间均采用焊接连接，保证先装段在桅杆柱旋转起吊过程中不发生位移。 [0041] （4）桅杆柱安装双销轴旋转节点16。节点采用双销轴形式，增强旋转吊装段在旋转起吊过程中的侧向稳定。节点耳板均在工厂与柱体焊接完成，现场插入销轴即可。安装前，使用经纬仪保证桅杆柱先装段与旋转吊装段的直线度。 [0042] （5）桅杆柱旋转吊装段14地面拼装。桅杆柱旋转吊装段分成若干段分别加工、运输，现场在地面对接。对接采用经纬仪保证整体的直线度偏差不大于25mm。 [0043] （6）桅杆柱旋转吊装段14旋转起吊。桅杆柱拼装对接后，使用吊机将其从水平状态旋转至设计角度。在起吊的过程中应慢速升降重物，吊车的行走、起升、回转及变幅四种动作中，严禁超过两种动作的复合操作和下降起重臂。在重物起升过程中，操作人员应把脚放在制动踏板上，控制起升高度，防止吊钩冒顶。当重物悬停空中时，即使制动踏板被固定，仍应脚踩在制动踏板上。在旋转过程中使用经纬仪和全站仪检监测，保证桅杆柱旋转吊装段14和先装段13之间的直线度。 [0044] （7）设置桅杆柱临时支撑系统18。临时支撑系统由4组四边形格构式支撑架组合成“T”字形，除顶部与桅杆柱连接外，支撑系统中部与桅杆柱之间通过八字撑19连接，保证整体的侧向刚度。其中一组四边形格构式支撑架向上延伸至桅杆与拉索连接节点，用作工人上下拉索安装平台的通道。每组支撑架在桅杆柱旋转吊装段地面拼装时同步拼装组合，在旋转吊装段就位后吊机不松钩，另外使用辅助吊机立刻安装临时支撑系统和八字撑。 [0045] （8）安装桅杆柱脚后补段17。桅杆柱旋转吊装段就位后吊机不松钩，另外使用机械安装桅杆柱脚后补段17。后补段与相邻柱段之间设置卡板，方便其现场定位。后补段与相邻柱段之间采用全熔透对接焊缝，焊完后需经超声波探伤检测合格。 [0046] 四、拉索安装：（1）安装背索4并张紧。使用吊机分别安装背索4，安装完成后张紧锚固端，可为桅杆柱提供侧向稳定。 [0047] （2）安装溜索主索24。在桅杆柱3的中间位置焊接溜索中耳板22，在两桁架桥交汇处主缆下锚点的后方设置卷扬机20和临时立柱21。用吊车和卷扬机20先牵引一根临时先导索，连接溜索中耳板22和临时立柱21。再通过先导索牵引一根较大直径的钢丝绳作为主溜索主索24，用手拉葫芦拉紧溜索主索24，并在溜索主索上布置滑车26。 [0048] （3）安装主缆5。首先使用吊车和手拉葫芦配合安装主缆5上锚头。随后使用吊车将主缆的下锚头慢慢提起至溜索主索24上的滑车26处。将滑车26与主缆5下锚头连接，并将滑车26通过牵引钢丝绳25连接卷扬机20。缓慢启动卷扬机20，主缆5下锚头将随牵引钢丝绳25和滑车26在溜索主索上移动至下锚点。当接近下锚点锚固耳板时，改为手拉葫芦调整下锚头的角度，再结合卷扬机20牵引，实现主缆下端的锚固。 [0049] （4）调整溜索主索24位置，安装吊框27。主缆5安装好后，在桅杆柱上端焊接溜索上耳板23，使用吊车将溜索主索24由溜索中耳板22位置改吊至溜索上耳板23处并固定。再使用吊车将吊框27挂在主缆上，吊框27的前、后端通过牵引钢丝绳分别连接河岸上和主缆下锚点处的卷扬机20。这样通过两台卷扬机的牵引，吊框27可以在主缆上上下来回移动。 [0050] （5）安装索夹28和吊索6。使用溜索主索24上布置的滑车26来运输索夹28，按事先在主缆5生产厂家做好记号的位置由下至上安装索夹28。在安装索夹同时将吊索6带在吊框27上，将吊索6调节至最长状态，吊索的下端使用钢丝绳连接好布置在悬索桥段上的卷扬机。吊框由上至下行走，随着吊框的下移，牵引吊索6下锚头的卷扬机也慢慢收紧，始终保持下锚头在河面之上。当吊索6的上端与索夹28连接好后，将吊框27收回桅杆顶部主缆5上端，再将连接吊索6下端的卷扬机慢慢收紧，直到接近吊索6下锚点附近，采用手拉葫芦连接吊索6下端来调整角度，最终实现吊索6下锚点的销接锚固。 [0051] 五、拉索张拉：（1）张拉准备：索张拉前，需对拉索张拉调节装置涂适量黄油润滑，以便于拧动。为方便工人张拉操作，事先搭设好安全可靠的操作平台、挂篮等。拉索张拉时应确保足够人手，操作人员正式上岗前进行技术培训与交底。设备正式使用前需进行检验、校核并调试，确保使用过程中万无一失。拉索张拉设备须配套标定，标定须在有资质的试验单位进行。根据标定记录和施工张拉力，计算出相应的油压表值。现场按照油压表读数精确控制张拉力。 索张拉前，应严格检查临时通道以及安全维护设施是否到位，保证张拉操作人员的安全。索张拉前应清理场地，禁止无关人员进入。 [0052] （2）张拉前，拆除悬索桥段2与钢管桩支撑系统10之间、桅杆柱先装段13与“7”字形限位机构15之间的连接，以及柱脚球铰支座12的临时固卡板，保证主体结构变形自由，不受胎架约束。 [0053] （3）吊索6预先按被动索方式固定好长度。 [0054] （4）同时张拉背索4。背索的张拉通过调节拉索螺杆长度并辅助油压表数据控制拉索的张拉力。张拉端设置在背索4的下锚固节点。首先，将背索4预紧，然后按照50%张拉力→90张拉力→100%张拉力值并超张拉5%→张拉完成。两根背索同步分级张拉。 [0055] （5）吊索索力调整。背索4张拉后带动主缆5产生变形，与主缆连接的吊索6自动产生索力。使用千斤顶和油压表依次检测吊索6索力是否达到设计要求，达不到要求则进行补张拉。 [0056] （6）悬索桥施工完成，拆除临时支撑系统。 [0057] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈