一种连续系杆钢管拱桥施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种桥梁施工方法，具体为一种连续系杆钢管拱桥施工方法。
【背景技术】
[0002]在铁路特大桥连续系杆拱桥施工过程中，经常会遇到预应力混凝土连续梁与钢管混凝土拱的组合结构，或是梁跨较多或是跨既有线路、河流的客专连续钢管拱桥施工工况，对于此类钢管拱施工，桥梁安装方法有支架法、悬臂法、顶推法、转体法等，当采用支架法安装该钢管拱桥时，首先做出拱桥线形的拼装支架，再采用吊装设备分段安装，然后采用焊接设备焊接成整体，其中拼装支架、吊装设备、高空焊接作业均需要在连续梁梁体上部施工作业，但是梁体下方为正在运营的铁路，施工过程中的安全风险很大，一个小小的焊条头也许就会造成一起严重的铁路安全事故，而且按照施工工期来分析，从拼装支架到钢管拱安装段最后焊接完毕，再拆除拼装支架，整个施工过程最快需要1-1.5个月的时间，并且是连续作业。更重要的是，在上跨高速公路及铁路进行施工，如想保证施工安全需要采取一系列安全措施，吊车在桥上进行吊装作业时，需设专职防护人员进行监护，发现吊装过程中构件接近桥梁边沿时立即进行制止，桥边做封闭防护栏杆。为了保证施工安全，与公路管理部门事先联系，办理相关手续，按公路要求设置路标、警戒线、导路装置；吊装作业时间，当防护员发现有汽车或火车通过时，需立即通知现场负责人；现场负责人根据实际情况指挥吊车提前暂停作业或顺延作业时间；拆除现场必须设警戒区域，张挂醒目的警戒标志。警戒区域内严禁非操作人员通行或在支架，如遇强风、雨、雪等特殊气候，不应进行支架的拆除。如果为保证铁路运营安全，选择点内施工或者列车间隙施工，所需的施工周期将会更长，同时也增加了局内各站段的施工配合工作，以及相关的财力物力的支出。
[0003]总之，支架法对既有线的正常运营影响时间长，需要的天窗点作业次数多，施工周期长，安全隐患大，一旦发生铁路安全事故，对铁路运营、对社会将造成不可弥补的损失，造成恶劣的影响，容易引发社会影响比较大的群死群伤事故，可能发生因管理不到位导致的道路拥堵，高空坠落砸伤车辆及人身伤害事故，安全施工压力较大。
【发明内容】
[0004]本发明为了解决现有钢管拱桥施工采用支架法等存在施工周期长、安全隐患大、施工难度较大等问题，提供一种连续系杆钢管拱桥施工方法。
[0005]本发明是采用如下技术方案实现的:一种连续系杆钢管拱桥施工方法，包括以下步骤:
步骤一、先进行钢管拱拼装支架基础施工，然后利用桥上汽车吊将拼装支架立柱接长至设计标高，并随着拼装支架立柱的接高及时焊接纵桥向与横桥向立柱之间的桁架式连接系，然后安装拼装支架顶分配梁、垫梁、横梁、鞍座及调节钢管拱位置用的横向千斤顶、竖向千斤顶，在安装拼拱支架的同时，需进行临时拱座支架、抱箍及纵移台车的安装，对纵移台车两侧进行纵向临时锁定；最后进行纵桥向压重贝雷梁的安装，安装时间隔搭设临时支承；步骤二、首先将钢管拱分节段在工厂加工，运输至施工现场后拼装成两个拱脚预埋段、两个调节段以及若干大节段，吊装采用汽车吊机位于桥面上抬吊的作业方式，每跨拱均同时从中间向两边，左右对称抬吊钢管拱大节段，将钢管拱大节段吊至拼装支架上固定，吊装拱肋时遵循左右对称、前后对称的原则，同时将拱肋与钢管拱纵移顶推系统连接，安装时先吊装拱脚段，然后由拱脚向跨中逐段拼装至合拢段，对吊装到位的拱肋进行调整焊接；钢管拱拼装完成后，在钢管拱吊杆位置处利用钢丝绳将压重贝雷梁吊挂在钢管拱上；步骤三:安装临时拱座支架和对拉钢绞线作为拱肋临时系杆，对拉钢绞线通过张拉锚具与两端的临时拱座支架连接，并将钢管拱吊杆安装至设计位置，将其下端摆放在压重贝雷梁上，在钢绞线预拉前解除一侧纵移台车的纵向临时锁定，然后将对拉钢绞线张拉至设计吨位，使临时拱座支架预紧，使钢管拱形成“弓弦”整体受力体系；步骤四:对拉钢绞线张拉完成后，解除另一侧纵移台车纵向临时锁定，利用竖向千斤顶在纵移台车下方起顶，竖向千斤顶下方设置四氟板及不锈钢板，竖向千斤顶顶起高度以能拆除拼装支架顶鞍座及底抄垫钢板为宜，竖向千斤顶起顶到位后，拆除鞍座及底抄垫钢板，竖向千斤顶落顶，钢管拱由拼拱支架支撑转变为临时拱座支架支撑，整体拆除拼装支架，吊装至桥面；步骤五:安装钢管拱纵移顶推系统，顶推纵移台车并带动临时拱座支架及钢管拱前移，顶推设备布置在走行前方的四组走行轮箱上，顶推过程中四台长行程千斤顶顶需保持同步，使走行轮箱走行速度一致；步骤六:钢管拱顶推就位后利用竖向千斤顶将钢管拱竖向起顶精确对位，然后落顶，钢管拱重新支撑于纵移台车，拱肋纵向位移利用对拉钢绞线与纵向千斤顶修正，横向位移利用横向千斤顶修正，钢管拱修正到位后将调节段与拱脚预埋段、顶推拱肋以加劲板临时焊接锁定，然后进行钢管拱永久焊接，完成整个钢管拱安装。
[0006]本发明的另一种优选方案，若干钢管拱大节段吊装时的具体方法，是利用汽车吊机先将中间段钢管拱抬吊至中间两排拼装支架立柱顶横梁的拼拱鞍座上，然后利用鞍座下横、竖向千斤顶调整钢管拱拱肋横向位置与竖向位置标高，然后吊装两侧第二节、第三节钢管拱，将第二节钢管拱与第一节钢管拱通过鞍座下千斤顶精确对位后，进行临时连接锁定，临时连接锁定采用加劲板与上一节拱肋进行焊接牢固，安装第三节钢管拱拱肋时，将拱肋与抱箍下半部分焊接牢固，然后安装抱箍上半部分，上、下两部分抱箍之间要塞垫橡胶板，最后利用螺栓将上、下抱箍拧紧，使抱箍抱紧拱肋，以此类推，完成所有钢管拱大节段之间的拼装，拼装过程中具备焊接钢管拱K撑和一字撑条件时及时安装。
[0007]本发明的另一种优选方案，钢管拱顶推到位后，拱脚的施工步骤为拱脚在主梁施工完成后立模浇筑，主梁零号块施工时预埋拱脚钢筋及角钢劲性骨架预埋钢板，预埋拱脚钢筋中套子筋在钢管拱预埋段安装处设置成上开口状，拼装支架安装到位后利用桥上吊机吊装拱脚内钢管拱拱脚预埋段，使其支撑于角钢劲性骨架之上，并调整钢管拱的标高及位置，拱脚分两次进行浇筑，第一次浇筑高度以钢管拱纵移顶推时临时拱座支架能够通过为止，当钢管拱安装到位后将剩余部分拱脚钢筋绑扎完毕，进行第二次浇筑。
[0008]本发明的另一种优选方案，钢管拱进行顶推滑移过程防风及临时停止时锚固措施包括当风力大于6级时，需停止纵移作业，设置风缆将拱肋及钢管拱纵移顶推系统锚固牢靠；将走行轮箱纵桥向利用止轮器将走行轮与钢轨间抄垫死，止轮器与轨道预埋钢板焊接，并利用导链将支承贝雷梁横桥向两端与梁体预埋钢筋进行拉紧锚固；在钢管拱吊杆处利用钢丝绳将钢管拱肋与连续梁对应的吊点横梁预留孔进行锚固，锚固后利用导链收紧。
[0009]本发明的另一种优选方案，钢管拱在安装过程中的线性控制方法:
(I)在拼装支架顶节拆除后，每肋钢管拱两端均有向外延伸的张力，每肋钢管拱提前采用钢绞线承受其水平拉力，每个拱肋使用上、下两束钢绞线进行对拉；(2)临时拱座支架对拉钢绞线及压重贝雷梁安装完成后，采用4台200t千斤顶，两端同步、对称张拉拱脚对拉钢绞线，张拉时分五级10%，20%，50%，80%，100%缓慢进行，直至张拉至设计吨位；(3)临时拱座支架张拉过程中，采用全站仪全过程测量监控拱脚的位移变化，并通过拱肋的应力应变来监控钢管拱肋的应力变化情况；在体系转换过程中，钢管拱的全部重量均转换为临时拱座支架的压重贝雷梁来承受，在压重贝雷梁悬臂端设置应力应变监控片，随时监控压重贝雷梁的应力变化情况和变形情况；(4)临时拱座支架张拉完成后，逐步拆除安装用拼装鞍座，在落架过程中同时观察临时拱座支架水平位移，此时临时拱座支架将向外张移，如果钢管拱理论线型误差较大，则通过再次张拉对拉钢绞线来控制钢管拱的拱脚坐标，调节拱肋整体线形。
[0010]本发明的另一种优选方案，钢管拱纵移顶推系统结构包含沿钢管拱纵桥向布置的顶推纵移轨道构件、对称分布在钢管拱两端的左顶推支撑组件和右顶推支撑组件以及设置在左、右顶推支撑组件之间的压重贝雷梁和对拉钢绞线，其中顶推纵移轨道构件包括四台长行程千斤顶、与每台长行程千斤顶连接的夹轨器、轨道基础以及通过预埋钢板锚固在轨道基础上的两组平行设置的滑移轨道，每组滑移轨道由两条钢轨组成，每组滑移轨道两端、并且位于左、右顶推组件下方分别安装纵移台车及其四组走行轮箱，每条钢轨上沿纵桥向方向安装两组走行轮箱，两组走行轮箱之间通过连接桁架梁连接，位于走行前方的四组走行轮箱与四台长行程千斤顶连接；左顶推支撑组件和右顶推支撑组件均包括沿横桥向方向架设于纵移台车上方的连接桁架以及固定在连接桁架上的支承贝雷梁，支承贝雷梁两端对称固定有临时拱座支架，临时拱座支架通过U型抱箍与钢管拱上下拱肋固结。
[0011]当采用本发明所述顶推法安装钢管拱桥时，拼装支架、吊装设备、高空焊接作业均在拼装厂内完成，第一不涉及铁路的正常运营，第二、不涉及公路通行，第三可以连续施工作业，缩短工期，在钢管拱桥安装完毕后，根据批准的铁路施工计划，在I个施工点内即可完成一跨拱桥的顶推作业。按照施工工期来分析，从拼装支架到钢管拱安装段最后焊接完毕，再拆除拼装支架，整个施工过程最快需要1-1.5个月的时间，更重要的是该方法解决了顶推法施工中的三个难点，一是解决了钢管拱拼装完成后，从大里程顶推至设计位置，顶推距离较远，且要跨越既有铁路、公路，安全风险较大的难题；二是解决了拱脚安装精度的问题，保证了整个钢管拱的线性与设计一致，最终保证了钢管拱的受力状态与设计状态一致；三是解决了钢管拱线性控制的难题，使得梁体受力状态与设计一致