一种钢箱拱肋扣挂法安装施工方法与流程

本发明涉及桥梁施工领域，特别是一种钢箱拱肋扣挂法安装施工方法。

背景技术：

以往的钢箱拱肋扣挂法安装施工，在单节拱肋安装时，通常是通过吊机将拱肋安装节段吊运至待安装位置，通过码板、千斤顶、吊机等对拱肋安装节段的姿态、位置进行调整，此时有可能已经通过码板对两段拱肋进行了连接，调整好后通常也是通过码板或卡具对两段拱肋进行连接。为了保证施工安全，安装拱肋与目标拱肋它们二者之间的连接力一般会大于吊扣转换过程所需要的力，连接方式一般采用焊接，操作时间较长；但此时由于温度变化、日照方向强弱变化，会不可避免地导致钢拱肋轴线产生变化，也就是说在焊接连接操作结束后，安装拱肋与目标拱肋之间已经不是刚才调整好的条件和状态了，实际上可以认为之前调整好的安装拱肋的位置已经没有意义了。

这时，就需要对安装段拱肋坐标再次调整，但是此时两段拱肋间已经通过足够强的码板建立了固结连接，调整安装拱肋的同时也会对已安装好的拱肋线形进行了调整，因此就会导致已安装的拱肋产生未知有利或不利的多余应力。也就是说，整个调整安装段拱肋坐标的过程中，从一开始的码板随意连接到连接后再次调整，两拱肋节段间的连接究竟处于何种状态均不确定，不便于分析在调整过程中究竟是给拱肋带来了有利的还是不利的应力，为实现理想的目标成桥状态设定了不利条件。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出了一种明确划分各个阶段及其结构特点，使各阶段结构受力明确，便于分析整个扣挂法安装施工过程，为实现理想的目标成桥状态奠定基础的钢箱拱肋扣挂法安装施工方法。

本发明的技术解决方案是：一种钢箱拱肋扣挂法安装施工方法，其特征在于：所述的施工方法分为三个阶段，即起吊、调位阶段，吊扣转换阶段和二次张拉阶段，

所述起吊、调位阶段的施工过程为：通过第一吊机12和第二吊机13将单个钢箱的安装拱肋11起吊至安装位置，并通过千斤顶、码板20、侧向风缆、第一吊机12和第二吊机13配合调整拱肋姿态，此时安装拱肋11与前一节段已安装好的目标拱肋15间为铰接，具体方式为在目标拱肋15的箱口底板外侧对应腹板的位置处设置两块码板20，将安装拱肋11的箱口底板外侧对应的腹板位置搭在码板20上，此时安装拱肋11能够在竖向上摆动，采用这种方式连接后，第一吊机12、第二吊机13分别与安装拱肋11连接，当安装拱肋11在该状态下初步完成位置调整后，将第一吊机12的吊钩拆卸摘钩，此时通过安装拱肋11的重心所处的位置、第二吊机13上吊点的位置、安装拱肋11的空中姿态以及铰接点17的位置等参数，计算出安装拱肋11施加在目标拱肋15上的力；由于第一吊机12的摘钩，粗调好的安装拱肋11的安装位置会有少许变化，此时再通过千斤顶、第二吊机13和侧向风缆进行精调，

所述吊扣转换阶段的施工过程为：通过钢箱拱肋临时固结锁定装置将安装拱肋11与目标拱肋15快速固结，完成后逐步、交替拉紧扣索21和放松吊钩，上述的拉紧扣索21、放松吊钩的过程分阶次进行，即首先进行第一个阶次的扣索21拉紧，然后第二吊机13放松，然后进行第二个阶次的扣索21拉紧，然后第二吊机13再次放松，按照上述拉紧扣索21、放松吊钩的步骤反复进行不超过6个阶次，并在上述过程中让安装拱肋11回到拉紧与放松步骤之前的位置，且每个阶次中安装拱肋11前端的位移不得超过容许的最大位移值，最后一个阶次结束后，完成第二吊机13与扣索21间的力的转换，然后将第二吊机13的吊点拆卸摘钩，

所述二次张拉阶段的施工过程为：吊扣转换完成后，进行安装拱肋11与目标拱肋15之间箱口环缝18的焊接，焊接完成后，两段拱肋间为强固结连接，然后对拱肋安装拱肋11上的扣索21再次进行张拉，使安装拱肋11通过扣索21的二次张拉抵消掉因拱肋安装而产生的施工应力，在此过程中，通过对于拱肋线形的观测来进行控制，千斤顶油表的读数作为张拉力的控制指标。

所述的临时固结锁定装置包括多块临时拼接板5，所述临时拼接板5上分为左半区和右半区，其左半区上开设有多个呈阵列式分布的大圆孔，其右半区上设置有多个阵列式分布的连接长孔，相邻的连接圆孔行之间相互错开，相邻的连接长孔行之间相互错开，每两块临时拼接板5共同连接在连接拱肋11与目标拱肋15上对应的加劲肋6的两个侧面上，即通过多个临时拼接板5和多个加劲肋6将目标拱肋15与安装拱肋11连接为一体结构，所述大圆孔的直径比加劲肋6上的连接孔直径大2mm，

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

本发明所公开的钢箱拱肋扣挂法安装施工方法，其各阶段划分明晰，扣挂体系结构各阶段受力明确，各种操作便于施工控制，为保证理想的目标成桥状态奠定了基础。同时，该施工方法中所使用的、可进行临时固结的快速锁定装置，操作简单方便，连接快速，并且连接强度有保证，简单处理后可循环使用，且具备一定的安装偏差适应能力。因此可以说本发明所设计的施工方法，从技术、质量、安全、经济上都有较为突出的体现，特别适合于在本领域中推广应用，其市场前景十分广阔。

附图说明

图1为本发明实施例中临时固结锁定装置的连接状态示意图一。

图2为本发明实施例中临时固结锁定装置的连接状态示意图二。

图3为本发明实施例中临时拼接板部分的结构示意图。

图4为本发明实施例的施工顺序图（步骤一）。

图5为本发明实施例的施工顺序图（步骤二）。

图6为本发明实施例的施工顺序图（步骤三）。

图7为本发明实施例的施工顺序图（步骤四）。

图8为本发明实施例的施工顺序图（步骤五）。

图9为本发明实施例的施工顺序图（步骤六）。

图10为本发明实施例中码板部分的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1至图10所示：一种钢箱拱肋扣挂法安装施工方法，分为三个阶段，即起吊、调位阶段，吊扣转换阶段和二次张拉阶段，

其中起吊、调位阶段的施工过程为：通过第一吊机12和第二吊机13将单个钢箱的安装拱肋11起吊至安装位置，并通过千斤顶、码板20、侧向风缆、第一吊机12和第二吊机13配合调整拱肋姿态，为方便安装拱肋11姿态的调整，此时安装拱肋11与前一节段已安装好的目标拱肋15间为铰接关系，具体方式为在目标拱肋15的箱口底板外侧对应腹板的位置处设置两块码板20，将安装拱肋11的箱口底板外侧对应的腹板位置搭在码板20上，此时安装拱肋11能够在竖向上摆动，实际上这是一种铰接关系；采用这种方式连接后，第一吊机12、第二吊机13分别与安装拱肋11连接，当安装拱肋11在该状态下初步完成位置调整后（粗调），不需要第一吊机12参与拱肋位置精调，为使结构受力更加明确，将第一吊机12的吊钩拆卸摘钩，此时通过安装拱肋11的重心所处的位置、第二吊机13上吊点的位置、安装拱肋11的空中姿态以及铰接点17的位置等参数，准确地计算出安装拱肋11施加在目标拱肋15上的力；由于第一吊机12的摘钩，会导致粗调好的拱肋安装位置会有少许变化，此时再通过千斤顶、第二吊机13和侧向风缆进行精调。

所述吊扣转换阶段的施工过程为：通过钢箱拱肋临时固结锁定装置将安装拱肋11与目标拱肋15快速固结，完成后逐步、交替拉紧扣索21和放松吊钩，上述的拉紧扣索21、放松吊钩的过程分阶次进行，即首先进行第一个阶次的扣索21拉紧，然后第二吊机13放松，然后进行第二个阶次的扣索21拉紧，然后第二吊机13再次放松，按照上述拉紧扣索21、放松吊钩的步骤反复进行不超过6个阶次，并在上述过程中让安装拱肋11回到拉紧与放松步骤之前的位置，且每个阶次中安装拱肋11前端的位移不得超过容许的最大位移值，最后一个阶次结束后，完成第二吊机13与扣索21间的力的转换，然后将第二吊机13的吊点拆卸摘钩，

此阶段中各部分的受力特点是：两个拱肋之间通过临时固结锁定装置进行临时的固定连接，然后第二吊机13逐步地部分解除对于安装拱肋11的竖向悬吊，在此过程中利用扣索21的拉紧来对安装拱肋11施加一定的力，来维持安装拱肋11在上述过程中的力平衡状态；

在实际操作中，由于卸载第二吊机13的力量是不可能与张拉扣索21的力完全同步进行，因此为整个吊扣转换阶段的安全考虑，拟定结构容许的第二吊机13向下卸载最大的力和扣索21向上拉紧最大的力，具体体现为设定安装拱肋11在第二吊机13卸载或扣索21张拉时产生向下或向上的最大位移，此时认为结构处于只进行第二吊机13卸载或扣索21张拉的状态，两项工作没有同时、同步进行的不利状态；

这样，在整个受力体系中其他构件的受力都满足吊扣转换过程的最大容许位移的前提下，通过临时固结锁定装置将两节段钢箱拱肋（安装拱肋11和目标拱肋15）进行临时固结，固结的强度同样需满足最大容许位移的要求。

所述二次张拉阶段的施工过程为：吊扣转换完成后，进行安装拱肋11与目标拱肋15之间箱口环缝18的焊接，焊接完成后，两段拱肋间为强固结连接，然后对拱肋安装拱肋11上的扣索21再次进行张拉，使安装拱肋11通过扣索21的二次张拉抵消掉因拱肋安装而产生的施工应力，在此过程中，通过对于拱肋线形的观测来进行控制，千斤顶油表的读数作为张拉力的控制指标。

上述临时固结锁定装置包括多块临时拼接板5，所述临时拼接板5上分为左半区和右半区，其左半区上开设有多个呈阵列式分布的大圆孔，其右半区上设置有多个阵列式分布的连接长孔，相邻的连接圆孔行之间相互错开，相邻的连接长孔行之间相互错开，每两块临时拼接板5共同连接在连接拱肋11与目标拱肋15上对应的加劲肋6的两个侧面上，这里的加劲肋是连接拱肋11和目标拱肋15的顶板2、底板4、腹板3上原本就具备的，即通过多个临时拼接板5和多个加劲肋6将目标拱肋15与安装拱肋11连接为一体结构（临时拼接板5与加劲肋6之间通过多个高强螺栓10连接）；按照上述方式连接后，顶板2与底板4上设置的临时拼接板5所提供的摩擦力能够承受临时固结阶段中两个拱肋之间传递的最大力（包括此阶段中产生的弯矩、轴力和剪力），而腹板3处的加劲肋6和临时拼接板5则作为安全储备使用；

由于拼接板5的左半区设置的大圆孔的直径比加劲肋6上的连接孔直径大2mm，而右半区则设置有长孔，因此让安装拱肋11与目标拱肋15之间具备一定的安装调整能力；

在本工程实例中，考虑到临时拼接板5安装重量，其尺寸选定为240mm×960mm，板厚采用20mm，材质q345qe，单件重量36.2kg，板间相互接触部位进行摩擦面处理，具体要求为：摩擦系数不小于0.45，摩擦面均采用热喷铝，膜厚100μm。连接采用m22×100mm-10.9s高强螺栓连接副10，需符合《钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件》（gb/t1231-2006）技术标准要求。

其中临时连接用的高强螺栓10不可重复使用，而临时拼接板5可重复使用，但摩擦面需根据实际情况采用涂刷专用摩擦防滑涂料或重新进行喷砂打磨、再喷铝的方式进行处理，保证其摩擦系数在每次使用时满足施工要求。

本种施工方法按照以下步骤进行：

步骤一：

将临时拼接板5临时连接在已安装的目标拱肋15端头的纵向加劲肋6上。同时在膜表拱肋箱口底板外侧对应的腹板位置焊接码板20，码板尺寸为300×600×30mm，焊缝采用熔透焊缝，端头外露150mm准备与安装拱肋11铰接。

通过前后两台吊机（第一吊机12和第二吊机13）起吊在地面胎架上卧拼好的钢箱拱肋安装段（即安装拱肋11），并完成立位转体。转体后，通过调整前吊点及后吊点的左右两吊装钢丝绳14长度的方式来调整安装拱肋11的内倾转角转到设计角度。侧向风缆随安装拱肋11一起吊装。

步骤二：

通过两台吊机配合将安装拱肋11吊运至设计安装位置，并将安装拱肋11缓慢靠近目标拱肋15的端口，使其底板搭在预先设置好的码板20上。

步骤三：

通过吊机、侧向风缆、拱箱内设置的千斤顶、码板20等，粗调安装拱肋11前端控制点坐标与设计坐标的偏差在10mm范围内。然后将临时拼接板5安装到正确位置，并带上几个高强螺栓10，但不拧紧。

步骤四：

逐步放松后端的第一吊机12，同时进行观测保证安全，使整个安装拱肋11的自重全部由前端的第二吊机13和码板20承担。然后精调安装拱肋11前端控制点坐标到设计坐标。

调整好安装拱肋11的坐标后，将临时拼接板5上的所有螺栓孔（包括连接圆孔和连接长孔）都穿上高强螺栓10，按照高强螺栓施工工艺完成螺栓终拧，工艺符合《钢结构高强度螺栓连接技术规范》（jgj82-2011）相关技术要求。

步骤五：

固结完成后，进行吊扣转换。吊扣转换分阶段进行，首先进行第一个阶次的扣索张拉，然后是第二吊机13的卸载；再进行第二个阶次的扣索21张拉，然后是第二吊机13的卸载……最多不超过6个阶次完成吊扣转换，最后使安装拱肋11线形基本回到转换前的位置，且过程中每个阶次的拱肋安装段前端位移不得超过容许最大位移值。

进行安装拱肋11与目标拱肋15之间连接处环缝18的焊接施工。

步骤六：

对安装拱肋11上的扣索21进行再次张拉。张拉前，对安装拱肋11前端控制点进行观测，此时观测值做为二次张拉阶段的拱肋坐标初始值。通过控制油缸伸出长度分级张拉扣索，油表读数也作为张拉力控制的一个指标，每张拉一个级次观测安装拱肋11前端控制点坐标，核对扣索21张拉力的施加对拱肋标高的影响，最终以安装拱肋11端部的标高观测值与初始值的差来判定二次张拉减小安装多余应力的效果。