一种斜拉桥桥塔墩顶段钢桁梁的安装方法与流程

本发明涉及桥梁施工技术领域，特别涉及一种斜拉桥桥塔墩顶段钢桁梁的安装方法。

背景技术：

斜拉桥是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，由于斜拉桥具有跨越能力大的特点，在国内跨江跨河桥梁中占据主导地位。典型的斜拉桥主要由主梁、拉索、桥塔及基础四部分组成，目前国内已建成的斜拉桥有独塔、双塔和三塔式，其中桥塔是整个斜拉桥结构主要的承重构件，承担着将作用于主梁及其自身的各类载荷作用传至基础的功能，桥塔常见的结构形式有独柱形、h形、倒y形、a形、钻石形或花瓶形等各种形式。如图1所示，钻石型桥塔造型优美，稳定感强，横向刚度大，受力性能好，塔柱的下部分倾斜向内靠拢，大大减小承台及基础尺寸。

目前，大跨度公铁两用斜拉桥多采用钢桁梁斜拉桥的结构形式，在施工过程中，其起始施工的桥塔墩顶钢桁梁多采用杆件散拼或小节段吊装的施工方法，桥塔墩顶段架设钢桁梁通常采用设置滑道，利用同步穿心千斤顶顶推，并设多处纵向、横向调节千斤顶调整钢桁梁姿态的方式来进行钢桁梁安装，然后在架梁吊机可安装范围内拼装完整标准节段钢桁梁，再整体顶推至桥塔墩顶段目标位置。由于实际施工情况复杂多变，采用这种钢桁梁滑移方式施工实际上相当麻烦，还需配合设置大量临时结构，并占用支座安装空间。由于摩擦力偏差等无法控制因素的影响，即使采用同步穿心千斤顶顶推也会使钢桁梁位置发生偏差，推移至目标位置后，还需另设多处纵、横向千斤顶调整钢桁梁姿态，耗费大量时间，并须采用大量机械设备；同时由于钢桁梁滑移要求，须清空整个墩顶下横梁以供滑道安装，空隙处还需另设临时钢结构支承来承担钢桁梁重量，由于滑道安装需要，此时支座无法安装，在钢桁梁滑移到位后，采用大吨位同步千斤顶将钢桁梁整体顶升，以提供空间供支座安装，待支座安装完成后，采用姿态调节千斤顶微调使钢桁梁螺栓孔位对应支座螺栓孔位，精度要求极高，占用大量工期及人力物力。

钢桁梁墩顶段滑移施工时，架梁吊机跟随钢桁梁一起移动，且滑移过程存在一定的偏差，此种高空施工存在一定的安全风险，对于钻石形斜拉桥，其中塔柱为内倾倾斜形塔柱，架梁吊机在对墩顶区钢桁梁首节段吊装过程中由于塔柱的原因不能直接安装。所以，钢桁梁滑移方式施工在施工过程中具有一定局限性，因此，急需提出一种能在工程应用中切实有效的墩顶段钢桁梁的安装方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服采用架梁吊机安装墩顶段钢桁梁由于架梁吊机吊臂冲突导致的现场工作量大，施工效率和施工精度较低，存在安全风险的问题，提供一种斜拉桥桥塔墩顶段钢桁梁的安装方法，该方法采用架梁吊机、滑移装置和汽车吊相结合的方式解决了墩顶段钢桁梁安装困难的问题，提高了施工效率，减少现场施工风险。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种斜拉桥桥塔墩顶段钢桁梁的安装方法，墩顶段钢桁梁包含若干个钢桁梁单元，每个钢桁梁单元包括上弦杆、下弦杆、竖腹杆、斜腹杆、上桥面和下桥面，所述安装方法包括以下步骤：

s1、桥塔下横梁施工完成后，在桥塔墩旁架设站位支架，并在站位支架上架设架梁吊机；

s2、用架梁吊机将滑移装置吊装至下横梁上，安装滑移装置，滑移装置包括滑移轨道与滑移底座，滑移轨道架设在下横梁上，滑移底座架设在滑移轨道上；

s3、用架梁吊机将支座吊装至滑移装置上，牵引至支座设计位置，进行定位和安装支座；用架梁吊机将下弦杆吊装至滑移装置上，牵引至支座上方的下弦杆设计位置，安装下横梁上方钢桁梁单元的下弦杆；用架梁吊机吊取下桥面，安装下横梁上方钢桁梁单元下桥面，形成下桥面板；

s4、用架梁吊机吊取汽车吊至下桥面板上，用架梁吊机将下横梁上方钢桁梁单元的竖腹杆、斜腹杆和上弦杆吊装至下桥面板上，利用汽车吊安装下横梁上方钢桁梁单元的竖腹杆、斜腹杆、上弦杆；用架梁吊机将汽车吊吊离退场；

s5、用架梁吊机安装下横梁上方钢桁梁单元的上桥面，形成上桥面板；

s6、架梁吊机行走至上桥面板上，拆除站位支架，用架梁吊机进行其余墩顶段钢桁梁单元的安装。

本发明所述的安装方法采用架梁吊机、滑移装置和汽车吊相结合的施工方式，利用架梁吊机和滑移装置将与塔柱冲突的墩顶段的下弦杆牵引至离设计位置一定距离，然后安装至设计位置，下横梁上方钢桁梁单元的下弦杆安装就位后安装下横梁上方钢桁梁单元的下桥面，再利用汽车吊完成竖腹杆、斜腹杆和上弦杆的安装，直接利用汽车吊进行定位安装，无需另设各种千斤顶微调，再安装上桥面，最后通过架梁吊机完成其余墩顶段钢桁梁单元的安装，逐步拼装完成墩顶段钢桁梁的安装。本发明的安装方法节省了大量钢桁梁滑移设备及临时设施，且汽车吊吊装和定位灵活方便，安装调整设备较少，缩短调整时间，且更易调整，解决了墩顶段钢桁梁安装困难的问题，提高了施工效率，减少现场施工风险。

在本发明中，下横梁上方钢桁梁单元是指钢桁梁单元部分或全部位于上横梁的上方。

进一步，步骤s1中，在桥塔墩旁架设站位支架过程中，先在桥塔墩旁架设墩旁支架，再在墩旁托架上架设站位支架。

进一步，步骤s2的详细步骤包括：

s21、用架梁吊机在栈桥平台上将滑移装置吊装至下横梁上方；

s22、进行测量放点后将滑移装置调整至滑移装置设计位置，安装滑移装置。

进一步，步骤s3具体包括以下步骤：

s31、用架梁吊机将支座吊装至滑移装置上，牵引至支座设计位置，安装支座；

s32、在支座的两侧安装支撑柱，用于安装下横梁上方钢桁梁单元的首节段下弦杆的临时放置；

s33、用架梁吊机将下弦杆吊装至滑移装置的滑移底座上；

s34、利用穿心式千斤顶和精轧螺纹钢的反拉将下弦杆牵引至支座上方，用链条葫芦对下弦杆进行位置微调；

s35、利用竖向千斤顶对下弦杆进行顶升，取出滑移装置，竖向千斤顶回落将下弦杆放置于支撑柱上方，再利用链条葫芦进行微调至下弦杆设计位置，在支座上安装下弦杆；

s36、进行下横梁上方钢桁梁单元的下弦杆的安装；

s37、用架梁吊机吊取下桥面，并利用架梁吊机进行下桥面的定位，将下桥面与下弦杆拼装，安装下横梁上方钢桁梁单元下桥面，形成下桥面板。

更进一步，步骤s31的详细步骤为：用架梁吊机将支座吊装至滑移装置的滑移轨道上，通过精轧螺纹钢栓接固定，利用穿心式千斤顶和精轧螺纹钢的反拉将支座牵引至支座设计位置，在滑移轨道下方安装卸落千斤顶，利用卸落千斤顶取出滑移轨道，拆除固定精轧螺纹钢，安装支座。

更进一步，所述s33中，下弦杆吊装至滑移装置的滑移底座上后，下弦杆的侧面设置有限位钢板，用于下弦杆的临时固定，防止滑移过程中下弦杆移动或掉落，降低施工风险。

更进一步，所述s34中，将下弦杆牵引至支座上方中，滑移轨道上设置有定位钢板，用于下弦杆的滑动定位，定位钢板的设置可以快速地将上弦杆定位。

进一步，用架梁吊机吊取下桥面时，放置到上横梁上方前，用架梁吊机提前调整好下桥面的放在下横梁上的角度，避免撞击塔柱。

进一步，每个钢桁梁单元还包括横联，横联的两端分别与钢桁梁单元两侧的上弦杆连接，横联的上顶面与上桥面的底面连接。更进一步，下横梁上方钢桁梁单元的横联是在步骤s4中用架梁吊机将汽车吊离退场后，用架梁吊机吊装横联并安装。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明所述的安装方法采用架梁吊机、滑移装置和汽车吊相结合的施工方式，利用架梁吊机和滑移装置将与塔柱冲突的墩顶段的下弦杆牵引至离设计位置一定距离，然后安装至设计位置，下弦杆安装就位后安装下桥面，再利用汽车吊完成竖腹杆、斜腹杆和上弦杆的安装，直接利用汽车吊进行定位安装，无需另设各种千斤顶微调，最后安装上桥面，逐步拼装完成墩顶段钢桁梁的安装。本发明的安装方法节省了大量钢桁梁滑移设备及临时设施，且汽车吊吊装和定位灵活方便，安装调整设备较少，缩短调整时间，且更易调整，解决了墩顶段钢桁梁安装困难的问题，提高了施工效率，减少现场施工风险。

附图说明：

图1为本发明斜拉桥桥塔的正面图；

图2为本发明斜拉桥桥塔墩顶钢桁梁的侧面图；

图3为本发明斜拉桥桥塔墩顶钢桁梁的正面图；

图4本发明中架设架梁吊机的侧面图；

图5本发明中架设架梁吊机的正面图；

图6本发明中安装下弦杆的俯视图；

图7本发明中安装下弦杆的侧视图；

图8本发明中安装下弦杆的正视图；

图9本发明中安装下桥面的正视图；

图10本发明中吊装汽车吊的侧视图；

图11本发明中安装竖腹杆的正视图；

图12本发明中安装竖腹杆的局部示意图；

图13本发明中安装斜腹杆的局部示意图；

图14本发明中安装上弦杆的局部示意图；

图15本发明中安装上桥面的侧视图；

图16本发明中架梁吊机行走至上桥面板的示意图；

图17本发明中安装第四钢桁梁单元的示意图；

图18本发明中安装第一钢桁梁单元的示意图；

图中标记：1-桥塔，11-塔柱，12-承台，13-下横梁，2-钢桁梁单元，201-第一钢桁梁单元，202第二钢桁梁单元，203-第三钢桁梁单元，204-第四钢桁梁单元，21-上弦杆，22-下弦杆，23-竖腹杆，24-斜腹杆，25-上桥面，26-下桥面，27-横联，31-栈桥平台，32-墩旁托架，33-站位支架，4-架梁吊机，5-汽车吊，61-滑移底座，62-滑移轨道，63-穿心式千斤顶，64-限位钢板，65-定位钢板，66-牵拉钢板，67-竖向千斤顶，68-支撑柱，7-支座。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例展示斜拉桥的桥塔1为钻石形，包括下端固定连接在承台12上的两根塔柱11和位于两个塔柱11之间的下横梁13，下横梁13沿水平横桥向布置，钢桁梁安装在下横梁13上。由于钻石形塔柱11的倾斜，用架梁吊机4安装墩顶段钢桁梁过程中，安装部分钢桁梁单元2的构件时架梁吊机4吊臂与塔柱11冲突，用架梁吊机4不能直接在站位支架33上进行安装，因此，本实施采用了本发明所述的一种斜拉桥桥塔墩顶段钢桁梁的安装方法。

一种斜拉桥桥塔墩顶段钢桁梁的安装方法，墩顶段钢桁梁包含若干个钢桁梁单元2，每个钢桁梁单元2包括上弦杆21、下弦杆22、竖腹杆23、斜腹杆24、上桥面25和下桥面26，所述安装方法包括以下步骤：

s1、桥塔1下横梁13施工完成后，在桥塔1墩旁架设站位支架33，并在站位支架33上架设架梁吊机4；

s2、用架梁吊机4将滑移装置的构件吊装至下横梁13上，安装滑移装置，滑移装置包括滑移轨道62与滑移底座61，滑移轨道61架设在下横梁13上，滑移底座61架设在滑移轨道62上；

s3、用架梁吊机4将支座7吊装至滑移装置上，牵引至支座7设计位置，进行定位和安装支座7；用架梁吊机4将下弦杆22吊装至滑移装置上，牵引至支座7上方的下弦杆22设计位置，安装下横梁13上方钢桁梁单元2的下弦杆22；用架梁吊机4吊取下桥面26，安装下横梁13上方钢桁梁单元2的下桥面26，形成下桥面板；

s4、用架梁吊机4吊取汽车吊5装至下桥面板上，用架梁吊机4将下横梁13上方钢桁梁单元2的竖腹杆23、斜腹杆24和上弦杆21吊装至下桥面板上，利用汽车吊5安装竖腹杆23、斜腹杆24和上弦杆21；用架梁吊机4将汽车吊5吊离退场；

s5、用架梁吊机4安装下横梁13上方钢桁梁单元2的上桥面25，形成上桥面板；

s6、架梁吊机4行走至上桥面板上，拆除站位支架33，用架梁吊机4进行其余墩顶段钢桁梁单元2的安装。

如图2和图3所示，本实施例的墩顶段钢桁梁由四个钢桁梁单元2拼装而成，包括第一钢桁梁单元201、第二钢桁梁单元202、第三钢桁梁单元203和第四钢桁梁单元204，墩顶段钢桁梁自左到右在底面上依次形成e47、e48、e49、e50和e51节点，在顶面上依次形成a47、a48、a49、a50和a51节点，第二钢桁梁单元202和第三钢桁梁单元203位于下横梁上方，先进行第二钢桁梁单元202和第三钢桁梁单元203的安装，再安装第一钢桁梁单元201和第四钢桁梁单元204。后续的悬臂段施工时，从第一钢桁梁单元201和第四钢桁梁单元204向远离桥塔的方向拼装钢桁梁单元2，形成悬臂段钢桁梁。本实施例的每个钢桁梁单元2包括上弦杆21、下弦杆22、竖腹杆23、斜腹杆24、上桥面25、下桥面26和横联27，下弦杆22长度沿纵桥向布置，下弦杆22在钢桁梁单元2正面的左右两侧各有一组，上弦杆21位于下弦杆22正上方且长度方向相互平行，竖腹杆13长度方向竖直且两端分别与上弦杆21和下弦杆22固定连接，斜腹杆24长度方向倾斜，斜腹杆24一端与上弦杆21和竖腹杆23的连接处固定连接，另一端与下弦杆22和竖腹杆23的连接处固定连接，下桥面26连接在左右两侧的下弦杆22之间，上桥面25连接在左右两侧的上弦杆21之间，横联27的两端分别与左右两侧的上弦杆21连接，横联27的上顶面与上桥面25的底面连接。

在步骤s1中，桥塔1下横梁13施工完成后，在桥塔1墩旁架设墩旁托架32，在墩旁托架32上架设站位支架33，站位支架33的承重立柱与其下方钢箱梁采用焊接固定连接，并在站位支架33周围设加劲连接板与其加固连接；然后在站位支架33上接着利用塔吊架设架梁吊机4，如图4、图5所示。

在步骤s2中，用架梁吊机4在栈桥平台31上将滑移装置的构件吊装至下横梁13上方，由测量人员进行测量放点后将滑移装置调整至滑移装置设计位置，然后安装滑移装置。

结合图6至图9，步骤s3具体包括以下步骤：

s31、用架梁吊机4在栈桥平台31上将支座7吊装至下横梁13的滑移装置上，通过精轧螺纹钢栓接固定，利用穿心式千斤顶和精轧螺纹钢的反拉将支座7牵引至支座7设计位置，在滑移轨道62下方安装卸落千斤顶，利用卸落千斤顶取出滑移轨道62，拆除固定精轧螺纹钢，安装支座7。

s32、在支座7的左右两侧各安装两个支撑柱68，用于安装e49节点下弦杆22时作为临时放置。

s33、用架梁吊机4在栈桥平台31上将e49节点下弦杆22吊装至滑移装置的滑移底座61上，在下弦杆22的侧面设置有限位钢板64，用于下弦杆22的临时固定，防止滑移过程中下弦杆22移动或掉落。

s34、利用穿心式千斤顶63和与牵拉钢板66连接的精轧螺纹钢的反拉将下弦杆22牵引至支座7上方，滑移轨道62上设置有定位钢板65，可以在牵引过程中用于下弦杆22的定位，牵拉到位后用链条葫芦对下弦杆22进行位置微调。

s35、利用竖向千斤顶67对下弦杆22进行顶升，取出滑移装置，竖向千斤顶67回落将下弦杆22放置于支撑柱68上方，再利用链条葫芦进行微调至下弦杆22设计位置，在支座7上安装下弦杆22。

s36、进行e48节点下弦杆22和e50节点下弦杆22的安装，在e49节点下弦杆22的左侧和右侧分别完成e48节点下弦杆22和e50节点下弦杆22的拼装和焊接。

s37、用架梁吊机4在栈桥平台31上吊取e48-e50节点之间第二钢桁梁单元202和第三钢桁梁单元203的两块下桥面26，放置到上横梁13上方前，用架梁吊机提前调整好下桥面26的放在下横梁13上的角度，并利用架梁吊机4进行下桥面26的定位，将下桥面26与下弦杆22拼装，形成下桥面板，如图9所示。

在步骤s4中，用架梁吊机4在栈桥平台31上吊取汽车吊5装至下桥面板上，如图10所示，用架梁吊机4将第一钢桁梁单元201和第二钢桁梁单元202的所有竖腹杆23、斜腹杆24和上弦杆21吊装至下桥面板上，利用汽车吊安装第一钢桁梁单元201和第二钢桁梁单元202的的竖腹杆23、斜腹杆24、上弦杆21，如图11至图14所示；完成后用架梁吊机4将汽车吊5吊至栈桥平台31上，退场；然后用架梁吊机4安装e48-e50节点之间第二钢桁梁单元202和第三钢桁梁单元203的横联27。

在步骤s5中，用架梁吊机4吊装a48-a50节点之间第一钢桁梁单元201和第二钢桁梁单元202的上桥面25，利用架梁吊机4进行上桥面25的定位，将上桥面25与上弦杆21拼装，进行下横梁13正上方钢桁梁单元2的上桥面25的安装，形成上桥面板，如图15所示。

在步骤s6中，如图16所示，将架梁吊机4行走至上桥面板的a49-a50节点上，拆除站位支架33，用架梁吊机4进行第四钢桁梁单元204的安装，如图17所示；将架梁吊机4行走至上桥面板的a48-a49节点上，用架梁吊机4进行第一钢桁梁单元201的安装，如图18所示。

在后续的安装中，将架梁吊机4行走到a47-a48节点上并掉头，利用塔吊及架梁吊机4安装第二架梁吊机；用架梁吊机4和第二架梁吊机分别在第一钢桁梁单元201和第四钢桁梁单元204上各拼接两个钢桁梁单元；然后在墩顶段钢桁梁上安装第一组斜拉索，安装完成后，开始悬臂段钢桁梁的安装。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。