一种主塔横撑结构及其安装方法与流程

本发明涉及桥梁主塔横撑施工技术领域，具体涉及一种主塔横撑结构及其安装方法。

背景技术：

目前，在斜拉桥主塔施工过程中，需要在主塔上设置临时横撑，而常规斜拉桥主塔施工临时横撑的设置多采用钢管支撑结构，分为两段吊装，两段中间内设衬管对接，外贴加劲板补强，安装精度要求低，受力较小，需要设置多道临时钢管横向支撑结构(以下简称横撑)以满足主塔变形控制要求。相关的钢框架支撑结构是在钢框架结构的基础上，通过在部分框架柱之间布置支撑来提高结构承载力及侧向刚度。支撑体系与框架体系共同作用形成双重抗侧力结构体系，不但为结构在正常受力情况下提供了一定的刚度，而且为结构在水平地震作用及较大风荷载作用下，提供了两道受力防线，形成了人们较理想的防护机制。

由于桥梁施工的特殊环境影响，对斜拉桥主塔横撑的施工往往需要在大风环境下进行。在大风环境下，常规的钢管支撑结构安装技术具有以下缺点：

①采用内衬管对接的安装方式，需要在横撑衬管对接位置搭设拼装支架，搭建临时设施的投入较大；

②钢管上需设置走道，以便进行钢管对接安装，高空作业时间长、风险大；

③钢管与塔壁预埋件采用焊接形式进行连接，参与主塔整体抗弯，且需承受主塔传递的弯矩，受力较大；

④内衬管与主管之间采用焊缝连接，外贴加劲板进行补强，焊接作业量大，且焊缝质量要求高；

⑤单管受力较小，需设置多道钢管临时横撑以满足塔柱变形控制要求，吊装次数多，占用主塔施工资源。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种主塔横撑结构及其安装方法，其可缓解施工现场吊装作业压力，减少海上高空作业，达到在恶劣环境条件下安全、高效、快速施工的目的。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种主塔横撑安装方法，包括以下步骤：

预制加工横撑结构；安装横撑操作平台和横撑边支点结构；塔吊整体抬吊横撑桁架至边支点，将边支点张拉压浆；安装横撑连接系。

在上述技术方案的基础上，预制加工时，设置节点板尺寸较匹配处增加2cm。

在上述技术方案的基础上，所述横撑桁架的桁片与所述边支点之间采用销轴铰接。

在上述技术方案的基础上，所述安装横撑操作平台具体包括：在主塔塔柱对应横撑操作平台高度的节段施工时，预埋横撑操作平台预埋件；塔柱施工完成后安装横撑操作平台。

在上述技术方案的基础上，所述安装横撑边支点结构具体包括：

在主塔塔柱对应节段施工时埋设边支点预留孔道、加强钢筋网片、塔内撑杆爬锥和边支点悬挂预埋件；在所述塔柱节段混凝土施工完成后，依次安装边支点悬挂预埋件和边支点结构。

在上述技术方案的基础上，所述将边支点张拉压浆具体包括：

安装横撑边支点锚座及精轧螺纹钢对拉拉杆；张拉精轧螺纹钢拉杆至设计吨位；按设计要求，采用强度等级不低于m50的支座灌浆料对边支点预留孔道及塔壁间隙进行压浆。

本发明还提供一种桥梁主塔横撑结构，包括：

横撑桁架，所述横撑桁架包括横梁钢管柱和连接系，同一水平高度上的所述横梁钢管柱之间通过所述连接系相连；

与所述横撑桁架相连的横撑预埋件，包括拉杆、撑杆、牛腿、爬锥和固定设置于桥梁主塔外表面的锚座、钢筋网，所述爬锥预埋设置在桥梁主塔中，所述撑杆内注有混凝土，设置在所述牛腿上，所述牛腿固设于所述爬锥，所述拉杆穿设于所述钢筋网和锚座的间隙中；所述撑杆位于所述桥梁主塔内腔空心处；

边支点，包括设于桥梁主塔表面的压浆刻槽、耳座和剪力键，所述耳座与所述桥梁主塔表面连接的部分设有第一连接孔和第二连接孔，所述剪力键一端穿过所述钢筋网间隙，另一端穿过所述第一连接孔固定于所述耳座；所述拉杆穿过所述第二连接孔与所述耳座固定连接；

所述横撑预埋件与所述横撑桁架通过所述边支点销轴连接。

在上述技术方案的基础上，所述拉杆、撑杆与所述耳座/锚座的连接处通过双螺母固定。

在上述技术方案的基础上，所述拉杆为精轧螺纹钢筋，通过桥梁主塔内部的无缝钢管孔道安装；所述边支点与所述桥梁主塔的连接处设有压浆处理层。

在上述技术方案的基础上，还包括与所述压浆刻槽连通的无缝钢管，所述无缝钢管通过出浆管与桥梁主塔内撑杆连通。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的主塔横撑结构安装方法使用工厂化预拼件，精度高、整体化安装时可采用塔吊垂直起升，通过塔身锚座后，采用销轴连接，安装便捷，降低高空施工风险；同时相对于传统钢管支撑，现场机械设备以及辅助结构的投入少，只需要主塔自带塔吊即可完成全部操作，不需要设置支架。

(2)本发明的主塔横撑结构安装方法通过设置导链结构来调整边支点锚座位置，使边支点锚座位置控制简单，定位更精确，从而降低了横撑整体安装难度，提高大风环境下主塔横撑安装工效。

(3)本发明的主塔横撑结构中，结构边支点采用“钢棒承受剪应力、精轧螺纹钢受拉”的结构形式，受力简单明确；同时，由于边支点结构的变化，桁片与边支点之间采用销轴铰接，将主塔弯矩转换为轴力，显著提高了横撑的受力性能；因此，在实际工序中，使用本发明主塔横撑结构施工的单座主塔只需设置一道横撑，大大减小施工工作量及施工风险。

附图说明

图1为本发明实施例中主塔横撑施工方法的流程图；

图2为本发明实施例中横撑桁架墩位吊装浮吊步骤的结构示意图；

图3为本发明实施例中横撑桁架临时存放平台布置图；

图4为本发明实施例中横撑操作平台与连接系布置图；

图5为本发明实施例中横撑边支点安装示意图；

图6为本发明实施例中塔吊整体抬吊横撑桁架立面布置图；

图7为本发明实施例中主塔横撑与边支点连接处的结构剖视图；

图8为本发明实施例中主塔横撑结构的结构俯视图。

图中：1-桁架单元，2-浮吊，3-临时存放平台，4-边支点，5-导链，6-预埋件，7-横撑操作平台，8-连接系，9-塔吊，10-横撑桁架，11-横梁钢管柱，12-拉杆，13-撑杆，14-锚座，15-钢筋网，16-牛腿，17-压浆刻槽，18-耳座，19-剪力键，20-固定螺母，21-压浆处理层，22-无缝钢管，23-出浆管，24-混凝土灌注区，27-桥梁主塔。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例提供一种主塔横撑安装方法，包括以下步骤：

预制加工横撑结构；安装横撑操作平台和横撑边支点结构；塔吊整体抬吊横撑桁架至边支点，将边支点张拉压浆；安装横撑连接系。

与现有技术相比，本发明通过使用工厂化预拼件，精度高、整体化安装时可采用塔吊垂直起升，通过塔身锚座后，采用销轴连接，安装便捷，降低高空施工风险；同时相对于传统钢管支撑，现场机械设备以及辅助结构的投入少，只需要主塔自带塔吊即可完成全部操作，不需要设置支架。因此，本发明结构较现有结构更适应大风环境下的施工需求。

具体的，参见图1-图6所示，一个可行的本发明实施方式各步骤如下：

在实施主塔横撑安装前，在进行主塔塔柱节段的施工时，特别是在预计搭设横撑的主塔塔柱节段施工时，应注意进行相关主塔结构与横撑结构的匹配，如在主塔塔柱与横撑结构对应高度节段施工时，预埋横撑操作平台预埋件6；以及在主塔施工至主塔塔柱与横撑结构对应高度节段时，为横撑边支点的设置预留孔道。

在进行横撑结构安装施工前，还要提前完成横撑结构各部件的制造，即提前将横撑结构分两片桁架单元1进行整体加工制造。其中，连接系8被加工成整体，并与横撑进行匹配加工；边支点4在预制过程中与横撑匹配加工，并在加工完成后进行预拼装，在工厂预拼装过程中充分控制匹配精度，以保证边支点4和横撑匹配精度满足要求。优选的，可在下料时将节点板尺寸加大2cm，以方便现场连接系安装。

制造完成后，利用大型浮吊2将横撑分片吊装至运输驳船上，浮运至现场后，吊装至临时存放平台3，预备进行施工。

施工现场进行的横撑结构安装步骤包括以下内容：

a、操作平台安装：主塔塔柱相应节段施工时预埋横撑操作平台预埋件6，对应节段塔柱施工完成后安装横撑操作平台7。在安装过程中，需要先预留横撑范围内的操作平台7，待横撑安装就位后再行完善。

b、横撑边支点安装：主塔横撑两边均设置边支点4，边支点4加工时提前在工厂与横撑匹配加工并预拼装。

c、塔吊整体抬吊横撑桁架：主塔横撑单片桁架1重50吨左右，抬吊过程中，利用主塔左右幅的两台塔吊9将单片横撑桁架1整体抬吊至设计标高。在横撑接头过边支点4位置时，可让操作人员站在操作平台上辅助调整边支点4位置，保证横撑桁架1顺利通过边支点4。随后通过导链5调整边支点4位置，接着对位安装边支点4与桁架1的连接销轴。在桁架1安装完毕后，塔吊摘钩，采用相同方式继续完成另一片桁架的安装。

d、边支点张拉压浆：安装横撑边支点锚座及精轧螺纹钢对拉拉杆，张拉精轧螺纹钢拉杆至设计吨位。然后，按设计要求对边支点1预留孔道及塔壁间隙进行压浆。采用支座灌浆料，其强度等级不低于m50，压浆时须采取有效措施确保预留孔道压浆密实。

e、连接系安装：在两片横撑桁架1安装完成后，塔吊吊装桁架连接系8就位，根据连接系实际位置将节点板与横撑桁架1上、下弦杆焊接固定。

如图7、图8所示，本发明还提供一种主塔横撑结构，其包括：

横撑桁架10，所述横撑桁架10包括横梁钢管柱11和连接系8，同一水平高度上的横梁钢管柱11之间通过所述连接系8相连；

与横撑桁架10相连的横撑预埋件6，包括拉杆12、撑杆13、爬锥、牛腿16和固定设置于桥梁主塔27外表面的锚座14、钢筋网15，所述爬锥预埋设置在桥梁主塔27中，所述撑杆13设置在所述牛腿16上，所述牛腿16固设于爬锥，所述拉杆12穿设于所述钢筋网15和锚座14的间隙中，而所述撑杆13伸入所述桥梁主塔27内腔空心处；

边支点4，包括设于桥梁主塔27表面的压浆刻槽17、耳座18和剪力键19，耳座18与所述桥梁主塔27表面连接的部分设有第一连接孔和第二连接孔，所述剪力键19一端穿过所述钢筋网15间隙，另一端穿过第一连接孔固定于所述耳座18；所述拉杆12穿过所述第二连接孔与所述耳座18固定连接；横撑预埋件6与所述横撑桁架10通过所述边支点4销轴连接。

在一个优选的实施例中，可将拉杆12与所述耳座18/锚座14的连接处通过双固定螺母20固定，以增强横撑桁架10的固定效果。

在另一个优选的实施例中，可将拉杆12使用精轧螺纹钢筋设置，通过主塔内部的无缝钢管孔道安装；并将撑杆13穿过主塔内腔空心部，固定于牛腿16上方，撑杆13内可灌注混凝土，撑杆13的设置可增强主塔的刚度，避免塔柱架设横撑件后的变形过大；在边支点4与桥梁主塔27的连接处设置压浆处理层21，拉杆12从桥梁主塔27侧面伸出，并通过第二连接孔与耳座18固定。

可选的，可设置与压浆刻槽17连通的无缝钢管22，所述无缝钢管22通过一出浆管23与桥梁主塔27内撑杆13内部连通，撑杆13成箱型，其内部为混凝土灌注区。

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。