一种跨河钢桁架桥梁的安装方法与流程

1.本发明属于建筑施工技术领域，涉及一种跨河钢桁架桥梁的安装方法。


背景技术：

2.随着国内对桥梁建造速度和环境影响的重视，钢桥被广泛使用。钢桁架桥梁具有自重轻、建筑高度低、杆件尺寸小、运输便捷、施工质量好、架设速度快、对通航影响小、结构形式合理安全可行等优点，在使用过程中易于改造和维修，具有较好的经济、社会效益。目前国内跨河钢桁架桥梁的施工方法，大多是采用施工期间对河道进行封闭，在河道水中打桩，在桩上搭设支撑胎架，再采用浮吊进行分段吊装就位，最后拆除支架、拨桩。这种作法的优点是，钢桁架桥梁能一次性就位；缺点是影响河道正常通行；水中打柱桩位不易控制；水中拨桩工作难度较大；水上打柱作业与钢桁架桥梁安装、焊接、涂装等作业污染水质；而且水上拼装作业风险大，大型吊装设备（浮吊）投入费用高。


技术实现要素：

3.本发明提供一种跨河钢桁架桥梁的安装方法，不仅保证了钢桁架桥梁的安装质量，而且解决了河道长时间封堵问题，避免在河道中打桩、浮吊在河道中作业影响通航的问题，能缩短施工工期。
4.本发明采用如下的技术方案：一种跨河钢桁架桥梁的安装方法，将在河岸整体拼装完成的钢桁架桥梁通过陆地滑移、水陆滑移和滑移落架步骤来完成安装。
5.更为具体地，包括如下步骤：（1）搭设滑移系统；（2）搭设浮托系统；（3）预先整体拼装完成的钢桁架桥梁安装于滑移系统；（4）钢桁架桥梁滑移，包括陆地滑移、水陆滑移；（5）钢桁架桥梁滑移落架，完成安装。
6.作为优选，所述滑移系统包括钢管桩、轨道梁、滑移轨道和安装于所述滑移轨道上的滑靴以及为滑移提供动力的动力装置，所述轨道梁设置于钢管桩上，所述滑移轨道安装于所述轨道梁上。
7.作为优选，步骤（1）中，所述搭设滑移系统操作为：通过模拟仿真计算，并根据钢桁架桥梁滑线路方向确定钢管桩位置、间距、钢管桩的桩长，再根据桥的整体线型确定钢管桩头标高，然后将轨道梁置于钢管桩上，以使箱梁滑靴的移动荷载传递至钢管桩上。将轨道布置于轨道梁上，所有组件均通过焊接连接。
8.作为优选，所述浮托系统包括浮船、设置于浮船上的浮托支架和对浮船的移动偏移进行调节的浮船锚固调节结构。
9.作为优选，所述水陆滑移过程中，还包括同步滑移控制操作。
10.作为优选，步骤（2）搭设浮托系统步骤包括：根据钢桁架桥梁总重量估算选择相应吨位的浮船，并按拟定的施工方案流程进行计算机仿真模拟分析。仿真模拟分析计算主要有浮船承载力验算、重载浮船横向稳定性检算、垂直荷载及静矩计算、横向风荷载及力矩计算、浮船纵向稳定性检算（空载驳船横向稳定性检算、垂直荷载及静矩计算）、浮托支架验算、水流对浮船作用力验算等。
11.作为优选，同步滑移控制操作，具体操作为：在同步滑移过程中，设定某一滑移点为主令点，其余点为跟随点。根据滑移速度设定主令点的比例阀电流恒定，进而主令点液压泵站比例阀开度恒定，主令滑移油缸的伸缸速度恒定，主令点以一定的速度顶推滑移。其余跟随点通过主控计算机分别根据该点同主令点的滑移位移来控制滑移速度的快慢，以使该跟随点同主令点的位置跟随一致。
12.作为优选，在滑移过程中四条轨道可能会出现局部滑移偏差，为了防止出现较大偏差在滑靴底面轨道两侧设置限位挡块。
13.作为优选，所述水陆滑移过程中，包括纵桥向滑移同步性控制操作、横桥向水平偏移控制操作和浮船纵桥向稳定控制操作。
14.通过实施上述技术方案，本发明在桥梁安装过程中，采用一种跨河钢桁架桥梁浮托式同步滑移整体安装施工技术，通过在桥梁一侧搭设拼装平台，架设滑移滑道，在拼装平台将钢桁架桥梁整体拼装成型，采用浮托系统+顶推滑移的方法将钢桁架桥梁跨越河道直接架设至对岸，保证了钢桁架桥梁的安装质量，解决了河道长时间封堵问题，避免在河道中打桩、浮吊在河道中作业影响通航的问题，能缩短施工工期。
附图说明
15.附图1为钢桁架桥梁安装施工流程图；附图2为滑靴布置纵向示意图；附图3为滑靴布置横向示意图；附图4为滑移顶推器布置示意图；附图5为浮托支架布置示意图；附图6为浮托开始位置浮船锚固调节系统布置平面示意图；附图7为浮托至河中间位置浮船锚固调节系统布置平面示意图；附图8为浮托结束位置浮船锚固调节系统布置平面示意图；附图9为陆地滑移施工示意图；附图10为水陆协同滑移施工示意图；附图11为水陆协同滑移限位桩布置图；附图12为水陆协同滑移限位桩布置剖面图；附图13为浮船稳固性锚固示意图；附图14为钢桁架落架结构布置侧视图；附图15为钢桁架落架结构布置立面图；附图16为落架步骤 1（初始状态）示意图； 附图17为落架步骤2示意图； 附图18为落架步骤3示意图； 附图19为落架步骤4示意图； 附图20为落架完成示意图。
具体实施方式
16.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.在具体实施例中，通过钢桁架桥梁在河岸一侧整体拼装，钢桁架桥梁拼装完成后采用顶推滑移法将钢桁架桥梁滑移至浮托支架可以顶托到钢桁架桥梁。然后采用水陆协同滑移，即以浮船（托）为载体，继续顶推滑移，钢桁架桥梁和浮船同步沿纵桥向对岸滑移直到浮船靠近对岸河岸线，最后钢桁架桥梁滑移完成后调整水平位置并落架就位。
18.具体的施工流程如附图1。
19.下面对具体的施工步骤及其要点进行描述。
20.一、滑移系统施工滑移系统由钢管桩、轨道梁、滑移轨道、滑靴、动力装置组成。通过模拟仿真计算，并根据钢桁架桥梁滑线路方向确定钢管桩位置、间距、钢管桩的桩长，再根据桥的整体线型确定钢管桩头标高，然后将轨道梁置于钢管桩上，以使箱梁滑靴的移动荷载传递至钢管桩上。将轨道布置于轨道梁上，所有组件均通过焊接连接。
21.1、滑靴布置滑靴为钢桁架桥梁的承重转换支座，通过滑靴与滑移轨道之间进行滑动。滑靴布置如附图2和附图3所示，在钢桁架桥梁编号为
①②③④⑤⑦⑿
的主节点下方各设置一个滑靴，第
⑤
主节点处滑靴采用 h600
×
300
×
20
×
30 的双拼 h 型钢制作 ，其余主节点处滑靴采用hw488
×
300
×
11
×
18 的 h 型钢双拼制作，由于主桁架下弦呈上拱弧形，为了保证钢桁架在滑移过程中沿水平直线滑移，在每个滑靴顶面设置两个φ299
×
16钢管调节段来调节滑靴顶面与主桁架下弦间的高差，调节段上端口与主桁架接触面设置 pl20
×
500
×
800 的垫板。液压爬行器为钢桁架桥梁滑移的动力装置，液压爬行器布置在滑移顶推点位置。
22.2、顶推点布置钢桁架桥梁滑移施工共设置8个顶推点，每个顶推点布置1台 100吨的顶推器（油缸）。为了减小滑动摩擦阻力，滑移前需在轨道顶面涂抹黄油。
23.如附图4所示，滑移顶推点设置在主桁架第
⑤
、
⑿
主节点的滑靴上，在滑靴上设置两块耳板用于连接滑移顶推器。顶推器与钢轨间通过夹轨器连接。
24.二、浮托系统施工浮托系统由浮船、浮托支架、浮船锚固调节系统三大部分组成。根据钢桁架桥梁总重量估算选择相应吨位的驳船，并按拟定的施工方案流程进行计算机仿真模拟分析。仿真模拟分析计算主要有驳船承载力验算、重载驳船横向稳定性检算、垂直荷载及静矩计算、横向风荷载及力矩计算、驳船纵向稳定性检算（空载驳船横向稳定性检算、垂直荷载及静矩计算）、浮托支架验算、水流对浮船作用力验算等。
25.1. 浮托支架设置要点浮托支架采取在驳船上铺设路基箱，路基箱规格为300
×
1800
×
8000，在路基箱上设置格构式浮托支架，支架立柱及斜撑主杆采用 φ299
×
12钢管，腹杆采用φ133
×
6钢管，格构式立柱顶部设置钢平台（hw400
×
400
×
13
×
21）用于支撑钢桁架。在钢桁架下弦浮托支
撑位置前后设置限位挡块,限位挡块规格为 pl20
×
200
×
200。
26.2.浮船锚固调节结构设置钢桁架桥梁采用浮托顶推法施工，当浮船托着桁架向对岸移动时浮船本身不提供动力，完全靠顶推油缸提供动力，浮船在移动过程中如果发生横桥向的偏移必须靠外力进行调节，根据现场条件及以往类似工程施工经验，浮船在移动过程中采用卷扬机锚固和调节。调节过程示意图如附图6-8所示。
27.在浮船上设置2台10吨卷扬机（下游方向），2台3吨卷扬机（上游方向），利用p6、p7墩作为河道两侧锚固桩，每台卷扬机钢丝绳的自由端固定在一根锚固桩上，通过控制卷扬调节浮船位置，在浮托过程中钢丝绳与船身的夹角介于23
°
～71
°
。
28.为了避免钢丝绳对p6、p7墩表面混凝土造成磨损，在p6、p7墩根部1米范围内包裹橡胶层进行防护。采用普通槽钢（14a）制作卷扬机底座，再将槽钢底座与浮船间通过焊接固定。
29.三、整体拼装完成的钢桁架桥梁安装于滑移系统四、滑移施工1、陆地滑移施工1）陆地滑移施工：浮托支架顶托点选在第
③
主节点处，中途不再更换顶托点。根据计算，钢桁架从拼装位置沿纵桥向向北滑移直到第
⑤
主节点滑移到 p6墩位置时，浮托支架才能顶托到第
③
主节点区域，总滑移距离约为64米，最大悬挑4个节间，悬挑长度为30.95米。 过程如附图9所示。
30.2）陆地滑移施工过程控制陆地滑移过程中主要是控制钢桁架横桥向偏移。在滑移过程中四条轨道可能会出现局部滑移偏差，为了防止出现较大偏差在滑靴底面轨道再侧设置限位挡块，限位挡块与轨道间距为15mm，滑移过程中每条轨道安排一个专业人员随时观察记录滑移距离，尽量避免滑移出现水平偏差，如果出现限位挡块卡住的现象则采用千斤顶进行水平调节 。2、水陆协同滑移施工要点1）水陆协同滑移施工从浮托支架顶托到钢桁架开始进入水陆协同滑移阶段，直到纵桥向滑移到设计位置为止,滑移时通过顶推器和浮船上的卷扬机协同作业。陆地滑移施工结束前3小时浮船开始抽水压舱使得浮托支架顶标高低于钢桁架下弦底标高，陆地滑移到位后将压舱水抽出使浮船上浮直到仅剩第
⑿
主节点处滑靴与轨道接触，其他位置的滑靴全部脱空。
31.陆地滑移完成后，浮船压舱水开始排水时需要海事局配合封航，直到水陆协同滑移结束，钢桁架水平偏位调节完成并将钢桁架过渡到落架支撑上后才能解除封航，全过程封航时间约24小时。水陆协同滑移施工过程如附图10所示。
32.2）水陆协同滑移过程控制水陆协同滑移过程中钢桁架仅靠第
⑿
主节点处滑靴及浮托支架支撑，滑移过程中需要控制钢桁架纵桥向的滑移的同步性、横桥向水平偏移量、浮船纵桥向稳定性，具体控制措施如下： a）纵桥向滑移同步性控制措施纵桥向滑移同步性控制措施主是加强测量观测，每个顶推器位置安排专业人员进
行观测，每顶推一个行程测量一次滑移量，如果发现滑移不同步通过控制局部油缸压力来调节顶推力直到4个顶推点滑移量同步为止。
33.b）横桥向水平偏移控制措施水陆滑移过程中在滑移轨道北端头设置限位桩以防钢桁架出现过大横桥向水平偏移，根据工程结构特点，限位桩只能做成可插拔活动式的。水平限位桩采用φ219
×
10和φ180
×
10的钢管制作而成，全桥共设置2排计4根限位桩，前后2排限位桩间中为4.5米。
34.c）浮船纵桥向稳定控制措施在浮托过程中，如果浮船前进速度与钢桁架顶推速度不同步会导致浮船晃动从而影响浮船的稳定性，因此考虑在浮船南北两侧与钢桁架间加设锚固钢丝绳，锚固钢丝绳规格为φ22，钢丝绳锚固于第
②
、
④
主节点。
35.滑移过程中限位桩快到节点区域时将限位桩拔出，通过前后2排限位桩协作完成滑移。
36.滑移过程中在河道北侧架设全站仪观测钢桁架的水平位置，滑移前在钢桁架北侧端头贴两张规格为4cm
×
4cm的测量贴片。观测频率为每10分钟测一次，如果发现钢桁架北端水平位置偏离主桥中心线超过100mm时，通过浮船上布置的卷扬机调节钢桁架的水平位置直至钢桁架北端水平位置偏离主桥中心线小于20mm时为止。
37.为了保证滑移到位后钢桁架北端水平位置偏差控制在设计允许偏差范围内，在钢桁架下弦北端头设置水平导向杆，水平导向杆长度为 1.2米，在p7墩顶盖梁上相应位置布置钢埋件，在钢埋件上设置导向柱,导向柱高度为 1.5米，导向杆和导向柱均采用hw300
×
200
×8×
12的h型钢，钢埋件规格为pl20
×
300
×
400。
38.五、滑移落架施工1、滑移落架施工工装措施钢桁架沿纵桥向滑移到位后先调节水平位置，钢桁架北端通过导向装置已控制好水平位置不需再调，钢桁架南端通过千斤顶调节，调节方法前述陆地滑移水平偏位调节方法相同。
39.钢桁架南北两侧分别利用z16、z17两排钢管桩设置落架梁，南北两侧落架结构布置相同，以下以顶上桥南侧落架结构为例进行介绍。水平位置调节到位后浮船抽水压舱将钢桁架与浮托分离，钢桁架北端由浮托支撑过渡到落架梁支撑，落架前复测p6、p7墩上4个主桥抗震支座垫块标高，将主桥抗震支座垫块调节到设计标高后才能进行落架。钢桁架南北端均通过油缸落架，利用主桥抗震支座垫块作为临时转换墩。本工程总体落架高度为1.35米。
40.落架钢管桩顶标高控制为+8.885m，钢管桩顶上设置规格为878
×
520
×
22
×
40/38的箱型钢作为落架梁，每侧落架梁上布置2台 400吨的油缸,共4台油缸，全桥共设置8台油缸，油缸顶与钢桁架下弦底面垫一块30mm厚的橡胶垫，油缸底与落架梁间设置落架调节墩（采用h型钢和钢板叠放），油缸上方对应的钢桁架下弦区域需经过设计计算加固,利用钢管桩搭设操作平台。钢桁架滑移到位后先将编号为z16的钢管桩顶部滑移轨道拆除并布置好落架梁，落架油缸顶标高需低于抗震支座顶标高，落架梁与p6墩间需设置连墙杆，然后将钢桁架南端受力点由滑靴过渡到落架梁上，再拆除顶推滑靴及轨道。
41.落架梁布置完成后，将主桥抗震支座垫块顶面垫上调节墩和调节钢板，调节墩采
用h200
×
200
×
20
×
20的拼接h型钢制作而成，调节钢板采用10mm、20mm厚的钢板。
42.2、滑移落架施工落架梁和抗震支座上均布置有落架调节墩和调节钢板，所有调节钢板高度总和必须大于单个调节墩的高度。通过油缸升降逐步落架，油缸升降最大行程为110mm，每次落架高度为80mm。
43.落架步骤1（初始状态）：如附图16所示，b墩油缸升缸 100mm，a 墩垫板至距离主桁架下弦剩余 90mm 高度。
44.落架步骤2：如附图17所示，b墩油缸收缸100mm，使主桁架落到a墩上，b墩顶部抽出80mm高的垫板。
45.落架步骤 3：如附图18所示，b墩油缸升缸100mm，a墩脱空间后抽掉80mm厚的垫板。
46.落架步骤4：如附图19所示，b墩油缸收缸100mm,使主桁架落到a墩上，b墩顶部抽出80mm高的垫板。
47.落架步骤 5：如附图20所示，当落架高度超过200mm后，抽掉一节调节墩并用调节钢板代替，然后再重复步骤1—步骤4直至完全落架结束。钢桁架南北两侧采用油缸同步落架，落架过程中必须控制同步。
48.3、滑移落架施工注意要点1）落架过程中落架油缸固定在钢桁架下弦底部，在钢桁架下弦底面焊接4个小耳板，耳板规格为pl10
×
80
×
80，再利用手拉葫芦将油缸固定在钢桁架下弦底面。
49.2）为了防止在落架过程中钢桁架发生水平偏移，钢桁架南侧利用滑移轨道梁设置限位装置，钢桁架北侧利用p7墩上的钢埋件设置限位装置。限位装置采用hw300
×
200
×8×
12 的h型钢制作而成。
50.3）落架施工必须保证两端同步协调性，跟踪监测钢桁架桥梁标高及位置，并随时调整。
51.六、材料与设备1.主要材料
2.主要机具设备2.1施机械设备配备2.2顶推主要设备配置表
2.3 电焊设备配置表2.4 测量设备配置表
2.5 无损探伤设备配置表2.6 涂装设备配置表