一种自锚式悬索桥钢箱梁合拢的施工方法与流程

本发明涉及一种自锚式悬索桥的钢箱梁合拢的施工方法，适用于桥梁施工领域。

背景技术：

目前，自锚式悬索桥钢箱梁多由标准节段与两端用于主缆锚固的钢锚梁组成。其中钢箱梁标准节段多采用顶推法施工。钢锚梁因受力与结构特点，其同钢箱梁标准节段梁高、梁宽等结构差异大，不能与标准节段一起采用顶推法进行安装，需要在原位设置拼装支架，进行钢锚梁的安装。钢箱梁标准节段顶推到位后与拼装的钢锚梁之间设合龙段，通过测量截面线形对合龙段精确配切，然后大吨位吊机整体安装钢箱梁合龙段到位，完成钢箱梁合拢施工。

此方案在国内自锚式悬索桥钢箱梁施工中经常采用，工艺成熟，但对于大跨度钢箱梁，其合拢口受温度变形影响大，需要对合龙段进行精确配切导致施工周期长，施工设备投入大，合拢段钢箱梁拼装线形保证困难。

为此，发明了一种钢锚梁提前安装条件下，无需合龙段精确配切即可实现钢锚梁与顶推梁段端部精确匹配合拢的新工艺。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种自锚式悬索桥的钢箱梁合拢的施工方法，是在钢箱梁标准节段顶推施工同时拼装钢锚梁，并预留钢锚梁的一个节段，在钢箱梁标准节段顶推到合拢里程前预留足够的温度变形余量，然后预留钢锚梁节段采用钢板单元与钢箱梁标准节段端部精确匹配拼焊，最后在日最低温度下将钢箱梁顶推到合拢里程，临时锁定后对合拢口进行连接，实现合拢。该发明能够降低施工成本，降低施工难度，减少施工工序，缩短施工周期，比较安全，且减少了钢箱梁合拢过程中的温度应力。

本发明的技术解决方案包括以下步骤：

1、钢箱梁标准节段采用顶推法施工，钢导梁顶推至钢锚梁拼装支架前端。

2、钢锚梁在钢锚梁拼装支架上拼焊，保留钢锚梁与钢箱梁标准节段相接的一个预留钢锚梁节段不拼装，作为钢导梁的拆除空间。钢锚梁拼装支架上设置拼装胎架，拼装胎架可以调整钢锚梁拼装线形与精度。钢锚梁可以在钢箱梁标准节段顶推期间在钢锚梁拼装支架上进行拼焊，以节省工期。

3、利用吊机在钢锚梁拼装支架顶部拆除一节钢导梁，然后顶推该长度的钢箱梁标准节段。依次循环逐步将钢导梁拆除完毕，将钢箱梁标准节段顶推至距合拢里程约0.2m(该距离应大于合拢施工期间温度变化下钢箱梁产生的变形，该距离可以近似采用钢箱梁长度乘以钢材温度变形系数计算)处。在钢箱梁标准节段端部断面沿箱梁断面设一定数量的定位板，然后采用钢板拼焊的方式拼装预留钢锚梁节段，通过定位板使预留钢锚梁节段顶板、底板和腹板断面拼装过程中能与钢箱梁标准节段端部精确匹配，保证后续合拢精度。

4、在钢锚梁拼装支架上设竖向支承装置，竖向支撑装置主要由钢管、分配梁与第二竖向千斤顶组成，其支撑在预留钢锚梁节段腹板位置。利用第二竖向千斤顶将钢锚梁顶起、拆除拼装胎架，将钢锚梁支承转换至前端的竖向支撑装置和边墩墩顶的永久支座上，并解除钢锚梁的纵向约束，以减少锁定后合拢口温度应力。在钢锚梁拼装支架靠近钢箱梁标准节段侧顶部设第一竖向千斤顶，用于合拢前调整钢箱梁合拢口转角线形。

5、选择当日最低温度，将标准节段钢箱梁顶推到合拢里程。其中横桥向通过滑道侧面与钢箱梁标准节段间的限位轮使合拢口钢箱梁断面在横向居中，高程方向利用第二竖向千斤顶和第一竖向千斤顶将合拢口断面线形调整到位，然后将合拢口采用临时锁定装置锁定，临时锁定装置可采用在钢箱梁顶底板上焊接型钢或安装部分连接高强螺栓的方式。

6、完成合拢口的高强螺栓与焊缝连接，完成钢箱梁标准节段与钢锚梁合拢施工。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明中钢箱梁标准节段顶推安装与钢锚梁拼装可同步进行，钢箱梁标准节段与钢锚梁合拢施工时不设置合龙段，仅增加部分竖向千斤顶、定位板等小型设备和钢结构，施工方便，较现有技术中采用大吨位吊机整体安装钢箱梁合龙段到位的合拢技术相比，能有效的降低施工成本和施工难度。

2、本发明中钢锚梁合拢前通过体系转换，直接支撑在前端的竖向支撑装置和边墩墩顶的永久支座上，并解除钢锚梁纵向约束，支撑受力简单明确，钢锚梁在温度变化下纵向可自由收缩。较现有技术中钢锚梁拼装胎架整体支撑，钢锚梁在温度变化下纵向无法自由收缩的情况下，减少了锁定后合拢口温度应力。

3、本发明中，预留的钢锚梁节段采用钢板拼焊，拼焊的过程中一端通过定位板与钢箱梁标准节段断面进行了精确匹配，另一端直接同拼装完成钢锚梁节段焊接，保证了合拢口断面的精度。且在钢锚梁拼装支架顶部设置千斤顶和竖向支撑装置，可分别对钢箱梁标准节段和钢锚梁的合拢口标高与转角进行调整。通过这些措施，有效的保证了钢箱梁标准节段与钢锚梁合拢精度。较现有技术的对合龙段进行测量配切后安装的方法，减少了施工工序，缩短了施工周期。

附图说明

图1是钢箱梁顶推与钢锚梁支架拼装示意图。

图2是钢锚梁最后一节匹配拼焊示意图。

图3是合拢口锁定并连接合拢示意图。

图4是图1的平面投影示意图。

图5是图2沿a-a方向的剖视图。

图6是图3沿a-a方向的剖视图。

图中：1-钢锚梁拼装支架，2-钢导梁，3-钢箱梁标准节段，4-钢锚梁，5-预留钢锚梁节段，6-拼装胎架，7-定位板，8-第一竖向千斤顶，9-竖向支承装置，10-钢管，11-第二竖向千斤顶，12-边墩，13-永久支座，14-临时锁定装置，15-分配梁，16-滑道，17-限位滚轮。

具体实施方式

一种自锚式悬索桥的钢箱梁合拢的施工方法，包括以下步骤：

s1：钢箱梁标准节段3采用顶推法施工，钢导梁2顶推至钢锚梁拼装支架1前端。

s2：钢锚梁4在钢锚梁拼装支架1上拼焊，保留钢锚梁4与钢箱梁标准节段3相接的一个预留钢锚梁节段5不拼装，作为钢导梁2的拆除空间。钢锚梁拼装支架1上设置拼装胎架6，拼装胎架6可以调整钢锚梁4拼装线形与精度。钢锚梁4可以在钢箱梁标准节段3顶推期间在钢锚梁拼装支架1上进行拼焊，以节省工期。

s3：利用吊机在钢锚梁拼装支架1顶部拆除一节钢导梁2，然后顶推该长度的钢箱梁标准节段3。依次循环逐步将钢导梁2拆除完毕，将钢箱梁标准节段3顶推至距合拢里程约0.2m(该距离应大于合拢施工期间温度变化下钢箱梁产生的变形，该距离可以近似采用钢箱梁长度乘以钢材温度变形系数计算)处。在钢箱梁标准节段3端部断面沿箱梁断面设一定数量的定位板7，然后采用钢板拼焊的方式拼装预留钢锚梁节段5，通过定位板7使预留钢锚梁节段5顶板、底板和腹板断面拼装过程中能与钢箱梁标准节段3端部精确匹配，保证后续合拢精度。

s4：在钢锚梁拼装支架1上设竖向支承装置9，竖向支撑装置9主要由钢管10、分配梁15与第二竖向千斤顶11组成，其支撑在预留钢锚梁节段5腹板位置。利用第二竖向千斤顶11将钢锚梁4顶起、拆除拼装胎架6，将钢锚梁4支承转换至前端的竖向支撑装置9和边墩12墩顶的永久支座13上，并解除钢锚梁4的纵向约束，以减少锁定后合拢口温度应力。在钢锚梁拼装支架1靠近钢箱梁标准节段3侧顶部设第一竖向千斤顶8，用于合拢前调整钢箱梁合拢口转角线形。

s5：选择当日最低温度，将标准节段钢箱梁3顶推到合拢里程。其中横桥向通过滑道16侧面与钢箱梁标准节段3间的限位滚轮17使合拢口钢箱梁断面在横向居中，高程方向利用第二竖向千斤顶11和第一竖向千斤顶8将合拢口断面线形调整到位，然后将合拢口采用临时锁定装置14锁定，临时锁定装置14可采用在钢箱梁顶底板上焊接型钢或安装部分连接高强螺栓的方式。

s6：完成合拢口的高强螺栓与焊缝连接，完成钢箱梁标准节段3与钢锚梁4的合拢。

本发明不局限于上述实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。