专利名称：门式吊机半拱整体吊装钢管拱工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于桥梁施工技术领域，涉及钢管混凝土拱桥的架设施工，特别是门式吊机半拱整体吊装钢管拱工艺。
背景技术：
钢管混凝土拱桥施工中最主要的工序之一就是拱肋安装，安装的方法有无支架缆索吊装；少支架缆索吊装；整片拱肋或少支架浮吊安装；吊桥式缆索吊装；转体施工；支架上组装；千斤顶斜拉扣挂悬拼等。
以较为常用的千斤顶斜拉扣挂悬拼方法和转体施工方法作简单介绍。千斤顶斜拉扣挂悬拼安装就是利用在吊装时用于扣挂钢管的斜拉索的索力调整来控制吊装标高和调整管内混凝土浇注时拱肋轴线变形。需吊运、扣挂两套系统，设备投入大；施工周期长；施工安全性差；吊装能力有限；需设置庞大的锚锭系统；成拱线形误差大；拆除困难。
转体施工法一般适用于各类单孔拱桥的施工，其基本原理是将拱圈或整个上部结构分为两个半跨，分别在河流两岸利用地形或简单支架装配成半拱，然后利用动力系统将其两半跨拱体转动至桥轴线位置(或设计标高)合龙成拱。拱桥转体施工法根据其转动方位的不同分为平面转体、竖向转体两种。平面转体分为有平衡重转体施工和无平衡重转体施工两种。有平衡重转体转体施工只适用于单孔桥；平衡重过大不经济；施工跨度较小(跨度不大于160m)，无平衡重转体施工只适用于单孔桥；只适用于地质条件较好的V形河床施工；锚固体系复杂；缆索吊装施工工期长；施工设备投入大；需设置庞大的锚锭系统；施工安全性差；吊装能力有限；成拱线形误差较大，拱内应力较大；拆除困难。
发明内容
本发明提出一种门式吊机半拱整体吊装钢管拱工艺，这是一种全新的拱肋安装模式，其安装钢管拱的跨度可以达到300米以上，其安装的钢管拱重量可达2000吨以上。
本发明的技术方案是门式吊机半拱整体吊装钢管拱工艺，包括如下步骤1.1 门式吊机设置及钢管拱浮运就位每跨下在跨径1/3和2/3处各设有一台固定门式吊机，作为1/2跨钢管拱前端起吊设备，两拱脚处各设一台活动门式吊机，作为1/2跨钢管拱后端起吊设备，整跨钢管拱分为四段在工厂内加工，拼装焊接并检查合格后，用铁驳船在水上浮运至桥位处事先设好的两台固定门式吊机下；1.2 1/4拱顶升及对接在铁驳船上两个1/4拱合龙端旁边搭设支架并使用两台油顶同时顶升钢管拱，并逐层加高支垫至设计高度，1/4钢管拱顶升到位后将两艘船牵引对接，调整船体位置，使两片1/4拱轴线符合设计要求，将两艘船上的固定桁架连接，使两艘船形成整体；1.3 1/4拱合龙为1/2拱通过油顶微调钢管拱立面线型，使钢管拱精确对位，其轴线和合拢点标高满足规范要求，将拱端外法兰按厂内预拼时的位置对齐，安装连接板，再次进行复测，完全符合要求后将其按要求焊接，形成1/2拱圈，焊接完后对焊缝进行100％超声波探伤检查合格后半幅主拱肋成型待吊；1.4 1/2拱段提升船体平移到位后，在钢管拱上装好前、后吊具，首先固定门式吊机和活动门式吊机上连续提升油顶通过钢绞线两点同时水平起吊焊接好的1/2钢管拱，待钢管拱刚脱离支架后，仅启动固定门式吊机前吊点连续油顶，通过钢绞线缓慢提升钢管拱；待1/2拱起吊到轴线与理论轴线基本平行时，启动活动门式吊机后吊点连续油顶，前后吊点同步提升钢管拱；1.5 拱脚销接钢管拱拱脚临时铰到达设计高度时，调整拱脚位置，穿入临时铰销轴，缓慢提升前吊点并随时测量标高，使拱轴线与理论轴线重合，完成半拱安装；1.6 同理完成另1/2拱安装；1.7 拱顶合拢通过固定门式吊机提升油顶精确调整拱顶标高及线形，实测当时气温，加上温度修正值，根据拱顶尺寸，切割预留钢管并安装就位进行焊接，完成拱圈合拢；1.8 缆风绳布设拱圈合拢后，为了防止桥位处风力影响，在拱圈每侧设置4道缆风绳；1.9 门式吊机和拱圈缆风绳拆除同理完成另外一面钢管拱安装，并安装横风撑，两面钢管拱稳定后，拆除门式吊机和拱圈缆风绳。
所述的门式吊机采用固定门式吊机和活动门式吊机，门式吊机总高度为拱顶高度+10米起吊空间，门式吊机宽度为桥宽+4～6米，一个门式吊机起吊重量可达600～800吨，即采用四台门式吊机半拱整体吊装可以安装重达2000～3000吨左右的钢管拱；活动门式吊机起吊重量300～400吨；门式吊机提升设备使用连续提升千斤顶，其最大提升重量可以达到1000吨以上，工作时，通过两台油顶油缸往复运动带动工具锚夹持钢绞线连续提升钢管拱。
本发明适用于无支架法施工的下承式、中承式、上承式拱桥施工。对于跨度较大的拱桥，其优越性更明显，并适用于工期较短的公路、市政桥梁施工。采用本发明施工不影响通航；可用于单跨或多跨施工；吊装安全性更高；吊装受风力影响小；现场焊缝少，拱轴线线形好；起吊能力远大于缆索吊；施工设备投入远小于缆索吊；施工工期短；不需设置庞大的锚锭系统；适用于各类拱桥。
附图是本发明安装步骤示意图。
具体实施例方式
施工总体布置及吊装设备1施工总体布置门式吊机半拱整体吊装钢管拱是将每片拱肋分为两个吊装单元，每1/2拱采用两台门吊进行起吊。固定门式吊机作为1/2拱跨中起吊设备，活动门式吊机做为1/2拱拱脚起吊设备。
2吊装设备2.1固定门式吊机固定门式吊机由门式吊机、桩基承台基础及缆风绳三部分组成。
①、门式吊机门式吊机总高度根据钢管拱拱顶高度和起吊空间确定，一般为拱顶高度+10米起吊空间(包括吊具高度)。门式吊机宽度根据桥梁宽度确定，一般为桥宽+4～6米。
门式吊机由立柱、横梁两部分组成。门式吊机立柱和横梁可以由万能杆件拼装而成，也可以采用成形空间桁架结构。其断面形式根据起吊重量计算确定。
一个门式吊机起吊重量可达600～800吨。即采用四台门式吊机半拱整体吊装可以安装重达2000吨左右的钢管拱。
②、门式吊机基础门式吊机基础根据吊装重量和地质情况，可以采用明挖基础或桩基承台结构形式。对于起吊重量较小的可以采用明挖基础，对于起吊重量较大的则采用桩基承台结构形式。
③、门式吊机缆风绳缆风绳设置在门式吊机两侧，分为顺桥向和横桥向两种方向。顺桥向缆风绳锚固于主墩承台。横桥向缆风绳锚固于门架两侧合适距离水中锚上。
根据吊装过程中的受力大小，确定缆风绳的数量。
2.2活动门式吊机活动门式吊机除了在吊装钢管拱拱肋时做为后吊点外，还兼作三角区物资起吊设备。
活动门式吊机起吊重量按固定门式吊机起吊重量1/2设计，即其起吊重量按300～400吨设计。
2.3连续提升千斤顶门式吊机提升设备使用连续提升千斤顶，其最大提升重量可以达到1000吨以上。工作时，通过两台油顶油缸往复运动带动工具锚夹持钢绞线连续提升钢管拱。
门式吊机半拱整体吊装钢管拱施工工艺流程如下厂内制作1/4钢管拱拱节段—→施工架拱临时门吊—→1/4拱节段运输就位—→1/4钢管拱节段顶升—→两片1/4拱节段对接形成1/2拱—→1/2拱节段提升—→1/2拱节段拱脚临时铰销接—→两片1/2拱合龙—→另半幅拱圈合龙—→安装风撑—→拱脚浇筑钢管拱架设具体施工步骤1.1 门式吊机设置及钢管拱浮运就位每跨下在跨径1/3和2/3处各设有一台固定门式吊机，作为1/2跨钢管拱前端起吊设备，两拱脚处各设一台活动门式吊机，作为1/2跨钢管拱后端起吊设备，整跨钢管拱分为四段在工厂内加工，拼装焊接并检查合格后，用铁驳船在水上浮运至桥位处事先设好的两台固定门式吊机下；1.2 1/4拱顶升及对接在铁驳船上两个1/4拱合龙端旁边搭设支架并使用两台油顶同时顶升钢管拱，并逐层加高支垫至设计高度，1/4钢管拱顶升到位后将两艘船牵引对接，调整船体位置，使两片1/4拱轴线符合设计要求，将两艘船上的固定桁架连接，使两艘船形成整体；1.3 1/4拱合龙为1/2拱通过油顶微调钢管拱立面线型，使钢管拱精确对位，其轴线和合拢点标高满足规范要求，将拱端外法兰按厂内预拼时的位置对齐，安装连接板，再次进行复测，完全符合要求后将其按要求焊接，形成1/2拱圈，焊接包括腹杆相贯线、主弦管对接环缝、缀板嵌补段焊接。焊接完后对焊缝进行100％超声波探伤检查合格后半幅主拱肋成型待吊。
1.4 1/2拱段提升船体平移到位后，在钢管拱上装好前、后吊具，首先固定门式吊机和活动门式吊机上连续提升油顶通过钢绞线两点同时水平起吊焊接好的1/2钢管拱，待钢管拱刚脱离支架后，仅启动固定门式吊机前吊点连续油顶，通过钢绞线缓慢提升钢管拱；待1/2拱起吊到轴线与理论轴线基本平行时，启动活动门式吊机后吊点连续油顶，前后吊点同步提升钢管拱；1.5 拱脚销接钢管拱拱脚临时铰到达设计高度时，调整拱脚位置，穿入临时铰销轴，缓慢提升前吊点并随时测量标高，使拱轴线与理论轴线重合，完成半拱安装；1.6 同理完成另1/2拱安装；1.7 拱顶合拢通过固定门式吊机提升油顶精确调整拱顶标高及线形，实测当时气温，加上温度修正值，根据拱顶尺寸，切割预留钢管并安装就位进行焊接，完成拱圈合拢；1.8 缆风绳布设拱圈合拢后，为了防止桥位处风力影响，在拱圈每侧设置4道缆风绳；1.9 门式吊机和拱圈缆风绳拆除同理完成另外一面钢管拱安装，并安装横风撑，两面钢管拱稳定后，拆除门式吊机和拱圈缆风绳。
权利要求
1.门式吊机半拱整体吊装钢管拱工艺，其特征是所述工艺包括如下步骤1.1 门式吊机设置及钢管拱浮运就位每跨下在跨径1/3和2/3处各设有一台固定门式吊机，作为1/2跨钢管拱前端起吊设备，两拱脚处各设一台活动门式吊机，作为1/2跨钢管拱后端起吊设备，整跨钢管拱分为四段在工厂内加工，拼装焊接并检查合格后，用铁驳船在水上浮运至桥位处事先设好的两台固定门式吊机下；1.2 1/4拱顶升及对接在铁驳船上两个1/4拱合龙端旁边搭设支架并使用两台油顶同时顶升钢管拱，并逐层加高支垫至设计高度，1/4钢管拱顶升到位后将两艘船牵引对接，调整船体位置，使两片1/4拱轴线符合设计要求，将两艘船上的固定桁架连接，使两艘船形成整体；1.3 1/4拱合龙为1/2拱通过油顶微调钢管拱立面线型，使钢管拱精确对位，其轴线和合拢点标高满足规范要求，将拱端外法兰按厂内预拼时的位置对齐，安装连接板，再次进行复测，完全符合要求后将其按要求焊接，形成1/2拱圈，焊接完后对焊缝进行100％超声波探伤检查合格后半幅主拱肋成型待吊；1.4 1/2拱段提升船体平移到位后，在钢管拱上装好前、后吊具，首先固定门式吊机和活动门式吊机上连续提升油顶通过钢绞线两点同时水平起吊焊接好的1/2钢管拱，待钢管拱刚脱离支架后，仅启动固定门式吊机前吊点连续油顶，通过钢绞线缓慢提升钢管拱；待1/2拱起吊到轴线与理论轴线基本平行时，启动活动门式吊机后吊点连续油顶，前后吊点同步提升钢管拱；1.5 拱脚销接钢管拱拱脚临时铰到达设计高度时，调整拱脚位置，穿入临时铰销轴，缓慢提升前吊点并随时测量标高，使拱轴线与理论轴线重合，完成半拱安装；1.6 同理完成另1/2拱安装；1.7 拱顶合拢通过固定门式吊机提升油顶精确调整拱顶标高及线形，实测当时气温，加上温度修正值，根据拱顶尺寸，切割预留钢管并安装就位进行焊接，完成拱圈合拢；1.8 缆风绳布设拱圈合拢后，为了防止桥位处风力影响，在拱圈每侧设置4道缆风绳；1.9 门式吊机和拱圈缆风绳拆除同理完成另外一面钢管拱安装，并安装横风撑，两面钢管拱稳定后，拆除门式吊机和拱圈缆风绳。
2.如权利要求1所述的门式吊机半拱整体吊装钢管拱工艺，其特征是所述的门式吊机采用固定门式吊机和活动门式吊机，门式吊机总高度为拱顶高度+10米起吊空间，门式吊机宽度为桥宽+4～6米，一个门式吊机起吊重量可达600～800吨，即采用四台门式吊机半拱整体吊装可以安装重达2000～3000吨左右的钢管拱；活动门式吊机起吊重量300～400吨；门式吊机提升设备使用连续提升千斤顶，其最大提升重量可以达到1000吨以上，工作时，通过两台油顶油缸往复运动带动工具锚夹持钢绞线连续提升钢管拱。
全文摘要
本发明属于桥梁施工技术领域，涉及钢管混凝土拱桥的架设施工，特别是门式吊机半拱整体吊装钢管拱工艺。本发明是将每片拱肋分为两个吊装单元，每1/2拱采用两台门吊进行起吊。固定门式吊机作为1/2拱跨中起吊设备，活动门式吊机做为1/2拱拱脚起吊设备。本发明适用于无支架法施工的下承式、中承式、上承式拱桥施工。本发明安装钢管拱的跨度可以达到300米以上，其安装的钢管拱重量可达2000吨以上。采用本发明施工不影响通航；可用于单跨或多跨施工；吊装安全性更高；吊装受风力影响小；现场焊缝少，拱轴线线形好；起吊能力远大于缆索吊；施工设备投入远小于缆索吊；施工工期短；不需设置庞大的锚锭系统；适用于各类拱桥。
文档编号E01D4/00GK1851137SQ200610042740
公开日2006年10月25日 申请日期2006年4月27日 优先权日2006年4月27日
发明者孙永刚, 李世清, 张金灵, 郝良秋, 李宏涛 申请人:中铁一局集团有限公司