专利名称：钢桁梁柔性拱桥带拱顶推施工方法
技术领域：
本发明具体涉及一种钢桁梁柔性拱桥带拱顶推施工方法，特别适用于跨越公路、 铁路、河流的大跨度连续钢桁梁柔性拱桥的架设施工，属于桥梁施工技术领域。
背景技术：
钢桁梁柔性拱桥作为大跨度钢桁桥的一种结构型式，具有竖向刚度大，结构受力明确，设计新颖，建筑造型美观等优点，被应用在一些跨越公路、铁路、河流的桥梁中。目前大跨度钢桁梁柔性拱桥的施工方法多为双向悬臂拼装、中间合拢和先梁后拱法，根据其结构特点、环境因素、边界条件，选择施工辅助设施和安装设备。对于一种大跨度钢桁梁柔性拱桥(114. 75m+229. 5m+114. 75m)，其主跨229. 5m跨越高速公路，线路夹角26°，桥型采用下承式、等高度、连续、刚性桁梁柔性拱结构，桥面系由参与主桁共同受力的正交异性桥面板等组成。钢桁梁采用空间两桁结构，桁间距15m，主桁立面采用带竖杆的N型三角桁架，桁高15. 0m，节间长度12. 75m。柔性拱肋采用圆曲线， 矢高45m，矢跨比为1/4. 5，拱肋采用箱型截面，杆件内高1460 1860mm，内宽1100mm，设纵向平联，交叉形布置。吊杆采用箱型截面，杆件内宽800mm，内高1100mm，与主桁节点采用四面对接的方式连接，中间不设置横撑，全桥共设置15对吊杆。钢桥材质主要为Q370qD和 Q370qE，总重约 11500t。由于高速公路不能全封闭施工，在道路中间设置临时墩，因小角度斜交特殊地形条件也无法实施。通过对吊索塔架双向辅助悬拼、临时墩双向辅助悬拼以及临时墩单向悬拼架设方案的综合评价，最终都要采用先梁后拱法，在高速公路上方安装大跨度柔性拱，技术复杂，施工难度大，安全风险高，主要有以下难题
1、临时墩辅助悬拼单向架设钢桁梁是一种施工工况与设计工况完全吻合，技术方案简单，设备投入少，最经济的方案。但在高速公路中间连续设置临时墩，不能通过交通安全评估。2、临时墩辅助双向悬拼跨中合拢，需要在高速公路两侧路肩施工临时支架大型基础，道路和行车安全无法保证。3、吊索塔架辅助双向悬拼跨中合拢，在高速公路限界内不需要设置临时墩，但吊索塔架是一种庞大的专用设备，结构复杂，成本费用高。4、以上三种方案需要在高速公路上方悬拼杆件，涉路施工安全防护复杂多变，难以保证高速公路的运营安全。对于一种大跨度钢桁梁柔性拱采用顶推法架设和先梁后拱的施工方案也存在以下难题
1、由于钢桥跨度大，钢桁梁自重引起的下挠达，既要通过顶落梁调整钢梁线形，又必须防止钢桁梁杆件失稳和局部超应力，加强措施复杂。2、先梁后拱跨中合拢方案，需要在高速公路上方75m高空作业，操作难度大，安全风险尚。
3、选择先梁后拱拱脚合拢方案，由于拱脚结构刚性大，满足合拢条件需要的顶力大，会引起钢梁部分杆件超应力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带拱顶推钢桁梁柔性拱施工方法，实现在高速公路运营限界外架设钢桁梁及柔性拱，解决跨越高速公路的施工难题。本发明解决技术问题提供如下方案
一种钢桁梁柔性拱桥带拱顶推施工方法，其特征在于
(1)首先在边跨主墩的拼装场设置多跨钢桁架式拼装支架，再在中跨主墩及另一边跨主墩旁设置墩旁托架，再在中跨主墩与边跨主墩之间再设置临时墩支架；
(2)其次在拼装支架、墩旁托架、临时墩支架上安装滑道梁和滑块，同时在拼装支架、墩旁托架、临时墩支架上安装有水平连续千斤顶、顶推系统、滑块系统及机电液压控制系统， 将导梁和钢桁梁拼装成整体节间，
(3)在拼装支架上安装钢桁梁导梁，钢桁梁导梁完成后再在拼装支架上安装一个轮次的钢桁梁，并与钢导梁连成整体；
(4)再利用钢桁梁上多点水平千斤顶同步顶推将一个轮次间钢桁梁顶推前移，再进行线形调整，每顶推前进一个轮次，在后部拼装支架上继续下一轮次的拼装作业；
(5)重复3 5步骤，直至钢桁梁拱脚到达主跨跨中临时墩支架位置，当钢桁梁拱脚顶推至临时墩支架上方时，在临时墩支架上方安装架梁吊机，当架梁吊机安装调试后自行行驶至架拱位置架设柔性拱杆件，同时安装柔性拱临时支撑，形成稳定体系；
(6)在一个轮次柔性拱安装的同时，在拼装支架平行安装一个轮次的钢桁梁，在柔性拱体系未闭合时，钢桁梁带拱顶推一个轮次，进行线形调整；
(7)重复6步骤，直至当柔性拱施工到块与钢桁梁相连接的时候，利用安装在临时墩支架上的竖向千斤顶在边主墩上向上顶起钢桁梁，以减小柔性拱与钢桁梁之间的合拢口的开口值，在拱脚处实现拱合拢；
(8)继续安装剩余节间的钢桁梁，直至全桥带拱顶推就位；
所述柔性拱的架设采用单向退步法，所述单向退步法为先将一个拱节间的吊杆、临时支撑体系、拱肋、拱平联架设完毕、闭合后，架梁吊机后退一个节间进行后一个拱节间的架设方法。所述柔性拱架设，还包括柔性拱临时支撑体系的同步架设，即先安装吊杆和临时撑杆，再安装拱肋和拱肋平联；吊杆上下两端分别与拱肋和钢桁梁刚性连接，临时支撑体系与吊杆刚性连接。所述拼装支架、墩旁托架和临时墩支架上设有滑道梁和滑块，滑道梁顶面设置不锈钢滑道，滑块底部安装聚四氟乙烯板，采用水平千斤顶拖拉钢绞线实现钢桁梁前移，采用竖向千斤顶起落梁进行顶推前后的滑块置换。本发明的优点
1、在高速公路运营限界外架设钢桁梁及柔性拱，解决了跨越高速公路的施工难题，保证了高速公路的行车安全。2、钢桁梁与柔性拱可以同步顶推架设，减少了占用高速公路运营时间，对保证工期和控制成本更加有利。3、在主墩起顶实现柔性拱拱脚合拢，起顶力和起顶位移值小，充分利用已有的辅助设施来调整钢桁梁的线形，合拢口开口值可实现预控，化解了合拢技术复杂、精度要求高、高空作业难度大等技术难题。4、利用loan长导梁提前冲跨，使悬臂工况变为简支结构体系，实现钢桁梁整体受力稳定，为带拱顶推创造了有利条件。5、拼装作业地点集中，实现了工厂化拼装，简化了工艺，有利于施工生产的最佳组织，对保证质量、提高工效、降低成本非常有利。6、带拱顶推钢桁梁柔性拱施工方法技术可行，安全可靠，经济合理，具有较大的推广价值。
图1拼装支架结构示意图。
图2墩旁托架结构示意图。
图3主跨跨中临时墩支架结构示意图。
图4水平顶推系统示意图。
图5顶推装置、滑块系统及纠偏装置布置示意图I。
图6顶推装置、滑块系统及纠偏装置布置示意图II。
图7导梁结构示意8钢桁梁顶推至最大悬臂示意图。
图9拱脚顶推至跨中临时墩时，开始架设柔性拱示意图。
图10柔性拱未成体系钢桁梁带拱顶推示意图。
图11实现柔性拱拱脚合拢示意图。
图12柔性拱成体系钢桁梁带拱顶推示意图。
图13钢桁梁带拱顶推就位示意图。
具体实施例方式参见附图，根据带拱顶推工况计算分析，必须设置钢桥架设及顶推施工的临时支架，在边跨主墩200拼装场设置多跨拼装支架410，中跨主墩300及另一边跨主墩200处设置墩旁托架420，跨中设置一个临时墩支架430。拼装支架410结构如图1所示，墩旁托架420结构如图2所示，主跨跨中临时墩支架430结构如图3所示。钢管立柱402下部为桩基础承台401，立柱之间用管桁架403连接，支架顶面安装钢箱结构滑道梁405，滑道梁端部焊接水平千斤顶支座404。在拼装支架410、墩旁支架420和跨中临时墩支架430共设置三套水平顶推系统 510，根据需要布置滑块系统520、横向纠偏装置530和竖向千斤顶M0。水平顶推系统510由连续水平千斤顶511、钢绞线512、控制平台513、液压泵站 514、C型反力座515组成。液压泵站514、连续水平千斤顶511提供水平顶推力，拖动钢绞线512，通过与钢梁连接的C型反力座515将水平推力传递至钢梁，实现钢梁的前移。滑块系统520的组成如图5所示，滑块521顶部采用钢垫板522与钢梁抄实，实现钢梁的拱度及传递竖向力。滑块521在滑道梁405顶面的不锈钢滑道5M上移动，实现钢梁的前移。滑块底部设聚四氟乙烯板523与不锈钢滑道5M接触。横向纠偏装置530通过横向纠偏水平顶531及液压泵站提供横向纠偏顶推力，横向纠偏水平顶531设置在滑块521及纠偏底座532之间，纠偏水平顶531反顶纠偏底座532 实现钢梁横向纠偏。为解决吊杆130及柔性拱肋120的自重及顶推时的外力的变形及传力体系，确保柔性拱的安全性及稳定性，柔性拱架设及带拱顶推过程中，在吊杆130纵横向之间设置临时支撑体系125。
权利要求
1.一种钢桁梁柔性拱桥带拱顶推施工方法，其特征在于(1)首先在边跨主墩的拼装场设置多跨钢桁架式拼装支架，再在中跨主墩及另一边跨主墩旁设置墩旁托架，再在中跨主墩与边跨主墩之间再设置临时墩支架；(2)其次在拼装支架、墩旁托架、临时墩支架上安装滑道梁和滑块，同时在拼装支架、墩旁托架、临时墩支架上安装有水平连续千斤顶、顶推系统、滑块系统及机电液压控制系统， 将导梁和钢桁梁拼装成整体节间；(3)在拼装支架上安装钢桁梁导梁，钢桁梁导梁完成后再在拼装支架上安装一个轮次的钢桁梁，并与钢导梁连成整体；(4)再利用钢桁梁上多点水平千斤顶同步顶推将一个轮次间钢桁梁顶推前移，再进行线形调整，每顶推前进一个轮次，在后部拼装支架上继续下一轮次的拼装作业；(5)重复3 5步骤，直至钢桁梁拱脚到达主跨跨中临时墩支架位置，当钢桁梁拱脚顶推至临时墩支架上方时，在临时墩支架上方安装架梁吊机，当架梁吊机安装调试后自行行驶至架拱位置架设柔性拱杆件，同时安装柔性拱临时支撑，形成稳定体系；(6)在一个轮次柔性拱安装的同时，在拼装支架平行安装一个轮次的钢桁梁，在柔性拱体系未闭合时，钢桁梁带拱顶推一个轮次，进行线形调整；(7)重复6步骤，直至当柔性拱施工到块与钢桁梁相连接的时候，利用安装在临时墩支架上的竖向千斤顶在边主墩上向上顶起钢桁梁，以减小柔性拱与钢桁梁之间的合拢口的开口值，在拱脚处实现拱合拢；(8)继续安装剩余节间的钢桁梁，直至全桥带拱顶推就位。
2.根据权利要求1所述钢桁梁柔性拱桥带拱顶推施工方法，其特征在于所述柔性拱的架设采用单向退步法，所述单向退步法为先将一个拱节间的吊杆、临时支撑体系、拱肋、 拱平联架设完毕、闭合后，架梁吊机后退一个节间进行后一个拱节间的架设方法。
3.根据权利要求1所述钢桁梁柔性拱桥带拱顶推施工方法，其特征在于所述柔性拱架设，还包括柔性拱临时支撑体系的同步架设，即先安装吊杆和临时撑杆，再安装拱肋和拱肋平联；吊杆上下两端分别与拱肋和钢桁梁刚性连接，临时支撑体系与吊杆刚性连接。
4.根据权利要求1所述钢桁梁柔性拱桥带拱顶推施工方法，其特征在于所述拼装支架、墩旁托架和临时墩支架上设有滑道梁和滑块，滑道梁顶面设置不锈钢滑道，滑块底部安装聚四氟乙烯板，采用水平千斤顶拖拉钢绞线实现钢桁梁前移，采用竖向千斤顶起落梁进行顶推前后的滑块置换。
全文摘要
本发明公开了带拱顶推钢桁梁柔性拱施工方法，它是在钢桁梁边跨内搭设拼装支架，在拼装支架上将导梁和钢桁梁拼装成整体节间，拼装支架上设置有水平连续千斤顶及机电液控制系统，利用水平千斤顶将钢桁梁顶推前移，每顶推前进一个轮次，在后部拼装支架上继续下一轮次的拼装作业。本发明提供一种带拱顶推钢桁梁柔性拱施工方法，实现在高速公路运营限界外架设钢桁梁及柔性拱，解决跨越高速公路的施工难题。
文档编号E01D21/06GK102373671SQ20111036603
公开日2012年3月14日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者刘瑜, 史纲, 夏阳, 张庆发, 张时利, 张雪松, 方继, 杨慧丰, 陈宝民 申请人:中铁四局集团有限公司, 中铁四局集团钢结构有限公司