应用于钢混混合梁斜拉桥钢箱梁架设方法
【专利摘要】本发明公开了一种钢箱梁架设方法，适用于钢混混合梁斜拉桥，边跨混凝土主梁先施工完成，中跨钢箱梁分节段安装，本发明通过桥尾提梁门架将节段钢箱梁提升至已施工边跨梁面运梁小车上，小车通过梁面轨道将钢箱梁运送至悬臂架桥机内部，悬臂架桥机完成钢箱梁起吊、前移、转体、后移及安装；本发明合理利用已施工完成边跨混凝土梁作为中跨钢箱梁运输通道，进行梁上运梁，钢箱梁提、运、架的过程不受地面施工限制，不影响通航；解决了多个施工环境制约难题，对架设钢箱梁涉及的多项施工设备进行创新设计，研发并成功应用；本发明经过现场实践，各环节施工时间紧凑可控、安全可靠、适用性强，弥补了传统施工方法的不足，促进了钢箱梁架设施工技术发展。
【专利说明】应用于钢混混合梁斜拉桥钢箱梁架设方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢箱梁架设领域，具体涉及一种适用于钢混混合梁斜拉桥钢箱梁架设方法。
【背景技术】
[0002]斜拉桥钢箱梁常规架设一般有两种:一种是悬臂拼装法，主要特点是将钢箱梁通过施工便道(栈桥)、航道(海上)等运输至桥位待架处下方，利用桥面吊机逐段提升并架设成桥；此方法需要在桥位处有运输通道且长期影响桥下既有交通运输。另一种是纵向顶推法，主要特点是在桥梁一侧(或两侧)设置顶推施工平台，设置临时支墩、滑道、导梁等，依靠顶推装置，单点或多点顶推将梁体沿桥梁纵轴方向逐步顶进到位，安装斜拉索并成桥；此方法需设置较大顶推作业平台，需要地面运输通道，且临时支墩跨径有限，影响桥下既有交通运输。
[0003]以上常规施工方法不能满足地面运输不便、既有交通运输不受影响等环境情况下钢混混合梁斜拉桥钢箱梁架设要求。必须另辟蹊径，开发对环境依赖和影响均较小的钢箱梁架设新方法，以解决钢箱梁架设施工中复杂的施工环境制约难题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服上述【背景技术】的缺点，提供一种钢混混合梁斜拉桥钢箱梁架设新方法，适用于地面运输不便、既有交通运输不受影响等环境情况，丰富斜拉桥钢箱梁架设施工方法。
[0005]本发明的技术方案是:一种应用于钢混混合梁斜拉桥钢箱梁架设方法，包括以下步骤:
(1)依次进行桩基、承台、墩身、索塔、边跨混凝土箱梁及钢混结合段施工，混凝土箱梁采用现浇支架施工完成，含全梁预应力；
(2)在桥尾利用已施工承台基础，安装可将钢箱梁分节提升至边跨混凝土梁面的提梁门架，期间逐对安装第I?3对斜拉索，并依次序逐对对称张拉；
(3)在混凝土主梁靠中跨端拼装悬臂架桥机并锚固，同步在梁面铺设运梁轨道、安装运梁小车；
(4)地面运梁台车将钢箱梁运送至提升指定位置，利用提梁门架将钢箱梁提升并沿桥向载重纵移，将钢箱梁搁置于梁面运梁小车上，运梁小车将钢箱梁运送至悬臂架桥机内部;
(5)悬臂架桥机起升天车将钢箱梁提升并载重前移至前端，利用旋转吊具将钢箱梁在空中旋转90°，起升天车后退，吊具钢丝绳下放，将钢箱梁与既有钢箱梁端口精确匹配连接，钢箱梁接头环缝焊接过程中进行该拼装梁段对应斜拉索安装，钢箱梁焊接完成后，对称、同步张拉斜拉索，完成该梁段施工；
(6)悬臂架桥机解除后锚，起升天车后移至悬臂架桥机尾端并固定，悬臂架桥机在液压油缸动力作用下，沿走行轨道前移至下一节段钢箱梁架设位置并锚固，期间完成运梁小车轨道接长、下一节段钢箱梁提升和运输，重复架设工序；
(7)两岸按上述方法重复进行钢箱梁和斜拉索安装施工，直至全桥合龙。
[0006]所述的边跨混凝土主梁提前施工完成；中跨钢箱梁在地面加工场分节段制作，钢箱梁顶面设置临时吊耳，吊耳与提梁门架提升吊具和悬臂架桥机吊具匹配设计，用于吊装并兼作悬臂架桥机后锚点。
[0007]所述的钢箱梁分节段提升上梁、梁上运梁、桥位架梁，其主要由提梁门架、运梁小车及悬臂架桥机等机械设备来完成；提梁门架将节段钢箱梁提升至边跨梁面运梁小车上，运梁小车将钢箱梁经梁面运输至中跨悬臂架桥机内部，悬臂架桥机完成钢箱梁架设。
[0008]所述的提梁门架，由钢管支架、纵向贝雷桁架、横向贝雷桁架、轨道系统、走行系统、起升设备、电气系统和吊具组成；所述纵向贝雷桁架固定在钢管支架顶部，轨道系统固定在纵向贝雷桁架顶部；所述起升设备固定在横向贝雷桁架中部，横向贝雷桁架两端安装走行系统；所述起升设备在电气驱动下，利用吊具提升钢箱梁；所述走行系统在电气驱动下，可在轨道上往返运行；所述吊具设置可伸缩钢丝杠，可调节钢箱梁重心从而控制吊装姿态。
[0009]由主框架、起升天车、旋转吊具、走行轨道、走行液压油缸、后锚及可调支撑组成；所述主框架由底框架、立杆、主梁、斜杆、连接杆组成框架结构；所述可调支撑位于底框架四角，悬臂架桥机锚固时支撑在钢箱梁面，悬臂架桥机走行时收起；所述走行轨道和液压油缸均设置于底框架底部，通过液压油缸提供动力，悬臂架桥机在轨道上整体前移；所述旋转吊具自带电气系统和可伸缩钢丝杠，吊具与钢箱梁吊耳匹配连接，可伸缩钢丝杠调节钢箱梁重心从而控制吊装姿态，电气系统可带动钢箱梁做360°自由旋转；所述起升天车在电气系统作用下，通过天车轨道在主梁上前后纵向移动，起升天车还设置液压油缸，可横向移动；所述后锚与钢箱梁吊耳匹配设计，使用销轴与已安装梁段吊耳连接，从而锚固悬臂架桥机；所述走行轨道为分段制作、螺栓连接、循环安拆使用。
[0010]所述的运梁小车，为轮轨式运梁设备，由主承重梁、连接杆、走行轮组、电气系统、电缆盘组成；所述主承重梁两端利用螺栓固定在走行轮组顶部，两根主承重梁与两根连接杆组成矩形框架结构，主承重梁顶面与钢箱梁接触面斜率一致，安装橡胶垫后直接承受钢箱梁重量；所述连接杆两端采用销轴与主承重梁连接；所述走行轮组共4个，安装在梁面轨道上；运行小车在电气系统驱动下，走行轮组在梁面轨道往返运行，电缆盘同步收、放电缆线；梁面轨道由钢轨和枕木组成，固定于梁面上，随钢箱梁拼接而接长，配备调整节。
[0011]本发明的有益效果是:本发明不受地面交通运输条件限制，对既有环境的影响降到最小程度，尤其是不影响桥下既有交通运输。本发明突破常规，另辟蹊径，钢箱梁采用桥尾提升、梁上运输、桥位架设的方法，技术方案自主性强，对环境干扰小，省去了航道运输、施工栈桥等费用投入，大大降低施工成本，不受交通运输制约的同时，不影响其正常运行。
[0012]本发明涉及一种钢箱梁架设新方法的同时，对该领域施工设备进行创新设计、自主研发并应用于工程实际，不但有效地解决施工技术难题，而且经济和社会效益明显。本发明弥补了传统施工方法的不足，促进了钢箱梁施工技术发展，其钢箱梁架设方法和施工设备均具有广阔的推广价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明整体布置结构示意图；
图2为提梁门架侧立面结构示意图；
图3为提梁门架正立面结构示意图；
图4为悬臂架桥机侧立面结构示意图；
图5为悬臂架桥机正立面结构意图；
图6为运梁小车侧立面结构示意图；
图7为运梁小车正立面结构示意图；
图8为运梁小车平面结构示意图；
图9为运梁小车走行轮对与梁面断面结构示意图；
其中:Z1、提梁门架，Z2、运梁小车，Z3、悬臂架桥机，Z4、钢箱梁；1、桩基，2、承台，3、墩身，4、索塔，5、边跨混凝土箱梁，6、钢混结合段，7、吊耳，8、轨道，9、斜拉索，10、运梁台车，
11、钢管支架，12、纵向贝雷桁架，13、轨道系统，14、走行系统，15、横向贝雷桁架，16、起升设备，17、吊具，18、主框架，19、起升天车，20、旋转吊具，21、走行轨道，22、后锚，23、天车轨道，24、天车液压油缸，25、可伸缩钢丝杠，26、撑脚，27、走行液压油缸，28、主承重梁，29、连接杆，30、走行轮组，31、电气系统，32、电缆盘。
【具体实施方式】
[0014]本发明应用于工程实例，提供了一种新的钢箱梁架设方法，结合附图对本发明【具体实施方式】进行如下说明:
A、依次进行桩基(I)、承台(2)、墩身(3)、索塔(4)、边跨混凝土箱梁(5)及钢混结合段
(6)施工，混凝土箱梁(5)采用现浇支架施工完成；
B、在桥尾利用已施工承台(2)基础，安装可将钢箱梁(Z4)分节提升至边跨混凝土梁面的提梁门架(Zl)，期间逐对安装第I?3对斜拉索(9)，并依次序逐对对称张拉；
C、在混凝土主梁(5)靠中跨端拼装悬臂架桥机(Z3)并锚固，同步在梁面铺设运梁轨道
(8)、安装运梁小车(Z2)；
D、地面运梁台车(10)将钢箱梁(Z4)运送至提升指定位置，利用提梁门架(Zl)专用吊具(17)将钢箱梁(Z4)提升并沿桥向载重纵移，将钢箱梁(Z4)搁置于梁面运梁小车(Z2)上，运梁小车(Z2)将钢箱梁(Z4)运送至悬臂架桥机(Z3)内部；
E、悬臂架桥机(Z3)起升天车(19)将钢箱梁(Z4)提升并载重前移至前端，利用旋转吊具(20)将钢箱梁(Z4)在空中旋转90°，起升天车(19)后退，吊具(20)钢丝绳下放，将钢箱梁(Z4)与既有钢箱梁端口精确匹配连接，钢箱梁(Z4)接头环缝焊接过程中进行该拼装梁段对应斜拉索(9)安装，钢箱梁焊接完成后，对称、同步张拉斜拉索(9)，完成该梁段施工；
F、悬臂架桥机(Z3)解除后锚(22)，起升天车(19)后移至悬臂架桥机(Z3)尾端并固定，悬臂架桥机(Z3)在液压油缸(27)动力作用下，沿走行轨道(23)前移至下一节段钢箱梁架设位置并锚固，期间完成运梁小车轨道接长(8)、下一节段钢箱梁提升和运输，重复架设工序；
G、两岸按上述方法重复进行钢箱梁(Z4)和斜拉索(9)安装施工，直至全桥合龙； H、拆除梁面临时设备，进行斜拉索(9)索力调整，直至索力和全桥线型满足设计要求，完成全桥施工。
[0015]所述的钢箱梁架设方法，其主要特征在于:
(1)边跨混凝土主梁(5)提前施工完成，中跨钢箱梁(Z4)在地面加工场分节段制作，钢箱梁(Z4)顶面设置临时吊耳(7)，吊耳(7)与提梁门架提升吊具(17)和悬臂架桥机吊具(20)匹配设计，用于吊装并兼作悬臂架桥机后锚点；
(2)钢箱梁(Z4)分节段提升上梁、梁上运梁、桥位架梁，其主要由提梁门架(Zl)、运梁小车(Z2)及悬臂架桥机(Z3)等机械设备来完成。提梁门架(Zl)将节段钢箱梁(Z4)提升至边跨梁面运梁小车(Z2)上，运梁小车(Z2)将钢箱梁(Z4)经梁面运输至中跨悬臂架桥机(Z3)内部，悬臂架桥机(Z3)完成钢箱梁(Z4)架设。
[0016]所述的提梁门架(Zl)，其特征在于:由钢管支架(11)、纵向贝雷桁架(12)、横向贝雷桁架(15)、轨道系统(13)、走行系统(14)、起升设备(16)、电气系统和吊具(17)组成；所述纵向贝雷桁架(12)固定在钢管支架顶部，轨道系统(13)固定在纵向贝雷桁架(12)顶部；所述起升设备(16)固定在横向贝雷桁架(15)中部，横向贝雷桁架(15)两端安装走行系统(14);所述起升设备(16)在电气驱动下，利用吊具(17)提升钢箱梁(Z4);所述走行系统(14)在电气驱动下，可在轨道上往返运行；所述吊具(17)设置可伸缩钢丝杠，可调节钢箱梁重心从而控制吊装姿态。
[0017]所述的悬臂架桥机(Z3)，其特征在于:由主框架(18)、起升天车(19)、旋转吊具
(20)、走行轨道(21)、走行液压油缸(24)、后锚(22)及可调支撑(26)组成；所述主框架
[18]由底框架、立杆、主梁、斜杆、连接杆组成框架结构；所述可调支撑(26)位于底框架四角，悬臂架桥机锚固时支撑在钢箱梁面，悬臂架桥机走行时收起；所述走行轨道(21)和液压油缸(27)均设置于底框架底部，通过液压油缸(27)提供动力，悬臂架桥机(Z3)在轨道
(21)上整体前移；所述旋转吊具(20)自带电气系统和可伸缩钢丝杠(25)，吊具(20)与钢箱梁吊耳(7)匹配连接，可伸缩钢丝杠(25)调节钢箱梁(Z4)重心从而控制吊装姿态，电气系统可带动钢箱梁(Z4)做360°自由旋转；所述起升天车(19)在电气系统作用下，通过天车轨道(23)在主梁上前后纵向移动，起升天车(19)还设置液压油缸(24)，可横向移动；所述后锚(19)与钢箱梁吊耳(7)匹配设计，使用销轴与已安装梁段吊耳连接，从而锚固悬臂架桥机(Z3);所述走行轨道(21)为分段制作、螺栓连接、循环安拆使用。
[0018]所述的运梁小车(Z2)，其特征在于:为轮轨式运梁设备，由主承重梁(28)、连接杆
(29)、走行轮组(30)、电气系统(31)、电缆盘(32)等组成；所述主承重梁(28)两端利用螺栓固定在走行轮组(30)顶部，两根主承重梁(28)与两根连接杆(29)组成矩形框架结构，主承重梁(28)顶面与钢箱梁接触面斜率一致，安装橡胶垫后直接承受钢箱梁重量；所述连接杆(29)两端采用销轴与主承重梁(28)连接；所述走行轮组(30)共4个，安装在梁面轨道上；运行小车在电气系统(30)驱动下，走行轮组(30)在梁面轨道往返运行，电缆盘(32)同步收、放电缆线；梁面轨道由钢轨(8)和枕木组成，固定于梁面上，随钢箱梁拼接而接长，配备调整节。
【权利要求】
1.一种应用于钢混混合梁斜拉桥钢箱梁架设方法，其特征是包括以下步骤: (1)依次进行桩基、承台、墩身、索塔、边跨混凝土箱梁及钢混结合段施工，混凝土箱梁采用现浇支架施工完成，含全梁预应力； (2)在桥尾利用已施工承台基础，安装可将钢箱梁分节提升至边跨混凝土梁面的提梁门架，期间逐对安装第I?3对斜拉索，并依次序逐对对称张拉； (3)在已施工梁体中跨端梁面拼装悬臂架桥机并锚固，同步在梁面铺设运梁轨道、安装运梁小车，运梁小车在电气驱动下，可在梁面轨道便捷往返运梁； (4)地面运梁台车将钢箱梁运送至提梁门架下方起吊位置，利用提梁门架将钢箱梁提升并沿桥向载重纵移，将钢箱梁搁置于梁面运梁小车上，运梁小车将钢箱梁运送至悬臂架桥机内部； (5)悬臂架桥机起升天车将钢箱梁提升并载重前移至前端，利用旋转吊具将钢箱梁在空中旋转90°，起升天车后退，吊具钢丝绳下放，将钢箱梁与既有钢箱梁端口精确匹配连接，钢箱梁接头环缝焊接过程中进行该拼装梁段对应斜拉索安装，钢箱梁焊接完成后，对称、同步张拉斜拉索，完成该梁段施工； (6)悬臂架桥机解除后锚，起升天车后移至悬臂架桥机尾端并固定，悬臂架桥机在液压油缸动力作用下，沿走行轨道前移至下一节段钢箱梁架设位置并锚固，期间完成运梁小车轨道接长、下一节段钢箱梁提升和运输，重复架设工序； (7)两岸按上述方法重复进行钢箱梁和斜拉索施工，直至全桥合龙。
2.根据权利要求1所述的应用于钢混混合梁斜拉桥钢箱梁架设方法，其特征在于:所述的边跨混凝土主梁提前施工完成；中跨钢箱梁在地面加工场分节段制作，钢箱梁顶面设置临时吊耳，吊耳与提梁门架提升吊具和悬臂架桥机吊具匹配设计，用于吊装并兼作悬臂架桥机后锚点。
3.根据权利要求1所述的应用于钢混混合梁斜拉桥钢箱梁架设方法，其特征在于:所述的提梁门架将节段钢箱梁提升至边跨梁面运梁小车上，运梁小车将钢箱梁经梁面运输至中跨悬臂架桥机内部，悬臂架桥机完成钢箱梁架设。
4.根据权利要求1所述的应用于钢混混合梁斜拉桥钢箱梁架设方法，其特征在于:所述的提梁门架，由钢管支架、纵向贝雷桁架、横向贝雷桁架、轨道系统、走行系统、起升设备、电气系统和吊具组成；所述纵向贝雷桁架固定在钢管支架顶部，轨道系统固定在纵向贝雷桁架顶部；所述起升设备固定在横向贝雷桁架中部，横向贝雷桁架两端安装走行系统；所述起升设备在电气驱动下，利用吊具提升钢箱梁；所述走行系统在电气驱动下，可在轨道上往返运行；所述吊具设置可伸缩钢丝杠，可调节钢箱梁重心从而控制吊装姿态。
5.根据权利要求1所述的应用于钢混混合梁斜拉桥钢箱梁架设方法，其特征在于:所述悬臂架桥机，由主框架、起升天车、旋转吊具、走行轨道、走行液压油缸、后锚及可调支撑组成；所述主框架由底框架、立杆、主梁、斜杆、连接杆组成框架结构；所述可调支撑位于底框架四角，悬臂架桥机锚固时支撑在钢箱梁面，悬臂架桥机走行时收起；所述走行轨道和液压油缸均设置于底框架底部，通过液压油缸提供动力，悬臂架桥机在轨道上整体前移；所述旋转吊具自带电气系统和可伸缩钢丝杠，吊具与钢箱梁吊耳匹配连接，可伸缩钢丝杠调节钢箱梁重心从而控制吊装姿态，电气系统可带动钢箱梁做360°自由旋转；所述起升天车在电气系统作用下，通过天车轨道在主梁上前后纵向移动，起升天车还设置液压油缸，可横向移动；所述后锚与钢箱梁吊耳为匹配设计，使用销轴与已安装梁段吊耳连接，从而锚固悬臂架桥机；所述走行轨道为分段制作、螺栓连接、循环安拆使用。
6.根据权利要求1所述的应用于钢混混合梁斜拉桥钢箱梁架设方法，其特征在于:所述的运梁小车，为轮轨式运梁设备，由主承重梁、连接杆、走行轮组、电气系统、电缆盘组成；所述主承重梁两端利用螺栓固定在走行轮组顶部，两根主承重梁与两根连接杆组成矩形框架结构，主承重梁顶面与钢箱梁接触面斜率一致，安装橡胶垫后直接承受钢箱梁重量；所述连接杆两端采用销轴与主承重梁连接；所述走行轮组共4个，安装在梁面轨道上；运行小车在电气系统驱动下，走行轮组在梁面轨道往返运行，电缆盘同步收、放电缆线；梁面轨道由钢轨和枕木组成，固定于梁面上，随钢箱梁拼接而接长，配备调整节。
【文档编号】E01D21/00GK104195952SQ201410411081
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】李世铭, 胡晓东, 伍军 申请人:中铁四局集团第二工程有限公司