专利名称：大跨度钢箱叠拱桥先梁后拱的施工方法
技术领域：
本发明属于桥梁施工领域，尤其涉及一种大跨度钢箱叠拱桥“先梁后拱”的施工方法。本方法在系梁、端横梁、纵横梁安装完成并与临时支墩结构组合成一个整体受力体系后，再进行拱肋、吊杆、桥面系工程，大大缩短了箱梁架设工期，有效避免了因为钢桥拱部施工造成的工期延误。
背景技术：
在城市道路及高速公路上跨架钢箱叠拱桥，传统施工方法主要采用“先拱后梁”施工，该施工方法是先安装系梁，然后在系梁上从拱脚向拱顶按设计分段对称拼装拱肋，拱肋节段采用履带式起重机抬吊拼装，最后施工桥面二期恒载。因此，传统施工方法必须全部完成拱肋、吊杆、桥面系等重要承力结构后，方能承受运梁车等临时荷载架设箱梁。传统工法存在以下不足和缺陷1)施工工序繁复，施工周期长；2)若钢箱叠拱桥位于架梁通道上， 等拱肋、吊杆等重要承力结构完成后，再过运梁车架设箱梁，其结果是箱梁架设工期延长， 增加梁场成本；3)拱肋分段支架法、缆索吊等传统吊装方法受地形因素限制较大，不利于施工组织，且施工费用较高。
发明内容
本发明的目的是为解决上述问题而提出的一种大跨度钢箱叠拱桥“先梁后拱”的施工方法技术方案，该方法首先进行系梁、端横梁、纵横梁安装，将多段拱肋重新组合成两个第一连接段和一个第二连接段的中段合龙段，缩短了箱梁的架设工期，社会效益显著。为了实现上述目的，本发明的技术方案是大跨度钢箱叠拱桥“先梁后拱”的施工方法包括跨接两端桥墩的钢系梁以及端横梁和纵横梁结构施工、拱跨结构施工和桥面施工，其中，所述施工方法步骤的顺序包括，
a.首先在所要建的钢结构桥两侧钢系梁底部地面投影处分别修建两个临时钢筋混凝土条形基础，在所述两个条形基础外侧分别设置钢系梁拼装平台，在所述钢筋混凝土条形基础上设置有多个临时支墩，在两排钢系梁拼装平台外侧对应修建龙门吊轨道基础并安装轨道，在轨道上拼装两台走行式、横跨所要建桥桥拱的龙门吊；
b.使用龙门吊在钢系梁拼装平台上拼接钢系梁，然后将钢系梁吊起架设到支墩以及两端桥墩上，使用龙门吊在两侧钢系梁之间拼装端横梁及纵横梁；
c.在端横梁、纵横梁上铺设用于承受运箱梁车行走的临时桥面，然后在两端的桥墩上架设箱梁；
d.在条形混凝土基础两侧地面搭设临时拱肋拼装支架，在拱肋拼装支架上使用龙门吊拼装作为中段合龙段的拱肋第二连接段，在两侧钢系梁的两端分别固定安装四个拱脚并在四个拱脚上拼接拱肋第一连接段；
e.使用龙门吊将拱肋第二连接段吊起拼装到拱肋第一连接段并完成拱的安装；
f.拆除临时桥面，铺设正式桥面；g.拆除支墩、混凝土条形基础及龙门吊。所述步骤c和步骤d同步进行。所述混凝土条形基础为筏型基础。所述支墩包括至少两个钢管，两个钢管相互平行并且与地面垂直固定在钢筋混凝土条形基础上，在两个钢管的顶部设置有砂桶，在砂桶壁上设置有漏沙孔，在砂桶下侧的两个钢管之间设置有千斤顶支撑平台，砂桶的上端面放置有钢系梁支撑平板。所述步骤进一步包括，在砂桶中放入砂子，砂子的高度高过砂桶壁上端口 2厘米至4厘米，钢系梁支撑平板放置在砂顶，当钢系梁放置在系梁支撑平板后，由放置在支墩千斤顶支撑平台的千斤顶顶动系梁支撑平板和开合漏砂孔调整钢系梁的标高。所述龙门吊包括上下横梁和立柱，上横梁横跨桥拱，在上横梁上安装走行绞车，下横梁上安装有行走系，所述上下横梁和立柱是由万能杆件拼装组成。本发明与现有技术相比具有的优点是
1.施工投入少，结构受力明确，施工过程简捷方便，可以平行施工，有效地解决了大跨度、高度高的钢拱桥施工过程中，钢拱肋转运、拼装成吊装节段，并将钢拱肋节段安装就位等技术问题；
2.采取本发明施工方法，缩短了箱梁的架设工期，并确保了整体施工工期，社会效益显著，起到了良好的经济效益；
3.全部钢构件吊装采用走行式龙门吊，减少了大量高空脚手架安拆作业；
4.采取本发明施工方法，合理的利用工艺的基本特征，过运箱梁车期间可以进行钢构件桥下拼装，增加安全系数、提高结构质量。下面结合附图和实施例对本发明做一详细描述。
图1是本发明施工方法流程图2是本发明大跨度钢箱叠拱桥结构示意图； 图3是本发明大跨度钢箱叠拱桥临时辅助架平面结构示意图； 图4是本发明临时支墩结构示意图； 图5是本发明龙门吊结构示意图。
具体实施例方式大跨度钢箱叠拱桥“先梁后拱”的施工方法实施例，参见图2、图3、图4和图5，所述方法包括跨接两端桥墩25的系梁沈以及端横梁27和纵横梁观结构施工、拱跨结构施工和桥面施工，其步骤顺序包括，
a.首先在所要建的钢结构桥两侧钢系梁底部地面投影处分别修建两个临时钢筋混凝土条形基础四，在所述两个条形基础外侧分别设置钢系梁拼装平台30，平台高度低于1. 2 米，在所述钢筋混凝土条形基础上设置有多个临时支墩31，在两排钢系梁拼装平台外侧对应修建龙门吊轨道基础并安装轨道32，在轨道上拼装两台走行式、横跨所要建桥桥拱33的龙门吊；
b.使用龙门吊在钢系梁拼装平台上拼接钢系梁，然后将钢系梁吊起架设到支墩以及两端桥墩上，使用龙门吊在两侧钢系梁之间拼装端横梁及纵横梁；
c.在端横梁、纵横梁上铺设用于承受运箱梁车行走的临时桥面，然后在两端的桥墩上架设箱梁；34 ；
d.在条形混凝土基础两侧地面搭设临时拱肋拼装支架，并在拱肋拼装支架上使用龙门吊拼装作为中段合龙段的拱肋第二连接段33-1，在两侧钢系梁的两端分别固定安装四个拱脚33-2并在四个拱脚上拼接拱肋第一连接段；
e.使用龙门吊将拱肋第二连接段吊起拼装到拱肋第一连接段并完成拱的安装；
f.拆除临时桥面，铺设正式桥面；
g.拆除主副支墩、条形混凝土基础及龙门吊。在上述步骤中，所述步骤c和步骤d互不干扰因此可以同步进行，进而加快了修建的速度。在上述的步骤中，为了提高支墩的稳固性，因此所述混凝土条形基础为筏型基础。如图2所示，所述支墩包括至少两个钢管35，两个钢管相互平行并且与地面垂直固定在主支墩承台36上，在两个钢管的顶部设置有砂桶35-1，砂桶的高度一般是20厘米至30厘米，在砂桶壁上设置有漏沙孔，在砂桶下侧的两个钢管之间设置有千斤顶支撑平台 37，砂桶的上端面放置有系梁支撑平板38。为了精确地调整系梁的水平，所述步骤进一步包括，在砂桶中放入砂子，砂子的高度高过砂桶壁上端口 2厘米至4厘米，系梁支撑平板放置在砂顶，当系梁放置在系梁支撑平板后，由放置在主支墩千斤顶支撑平台的千斤顶顶动系梁支撑平板和打开砂桶壁上设置的漏沙孔，让砂子流出来调整系梁放置的水平。砂桶及千斤顶组合起来可以在系梁安装过程中，很好地控制系梁的标高，可以通过开合漏砂孔调整系梁的标高，在拆除临时支墩进行体系转换时，此砂桶等同于卸落式支座的作用。下面是一个48m拱高、138m大跨度钢箱叠拱桥的实施例，工艺流程参见图1，采取 “先梁后拱”的顺序施工法
首先进行临时支墩筏型基础施工1、临时支敦支架体系施工2、支架体系预压调整标高 3:即是在所要建的桥两侧系梁底部地面分别建立两个临时混凝土条形基础，在所述两个条形基础外侧分别设置钢系梁拼装平台，在所述条形混凝土基础上设置有多个支墩；
同时进行龙门吊基础施工4、龙门吊拼装、调试5 即是在两排钢系梁拼装平台外侧铺设龙门吊轨道并安装两台横跨所要建桥桥拱的龙门吊；此时，钢箱叠拱工厂分段制造6、并将钢结构运输至施工现场7 ；
在现场，在支架体系上分段拼装系梁及桥面纵横梁8 即使用龙门吊在钢系梁拼装平台上拼接系梁，然后将系梁吊起架设到支墩以及两端桥墩上，使用龙门吊在两侧系梁之间拼装端横梁及纵横梁；
施工临时桥面系9、临时桥面及支架预压10、作为运梁通道11 即是在端横梁、纵横梁上铺设用于承受运箱梁车行走的临时桥面，然后在两端的桥墩上架设箱梁；
临时桥面拆除12、四个拱脚安装13、搭设四个桥上临时支墩14、搭设桥下临时中间支墩15、下拱肋一号段安装焊接16、下拱肋地面装拼17、下拱肋整体吊装就位即与下拱肋一号段合龙18、上拱肋一号段安装焊接19、上拱肋地面拼装20 即是在条形混凝土基础两侧地面搭设临时拱肋拼装支架，在拱肋拼装支架上使用龙门吊拼装作为中段合龙段的拱肋第二连接段，在两侧系梁的两端分别固定安装四个拱脚并在四个拱脚上拼接拱肋第一连接段；
上拱肋整体吊装就位及与上拱肋一号段合拢21、安装拱肋横向连接、吊杆安装22:即是使用龙门吊将拱肋第二连接段吊起拼装到拱肋第一连接段并完成拱的安装；
拆除临时支架、拆除临时桥面系23、桥面系施工、钢梁涂装M 即是拆除临时桥面，铺设正式桥面；拆除主副支墩、条形混凝土基础及龙门吊。本实施例桥的临时支架体系需要承受900T重复动荷载，因此支墩用直径630mmX 壁厚8mm的钢管，墩高8 9. 5 m，单根钢管容许承载力大于100吨。参见图5，龙门吊是 200T万能杆件龙门吊设计与拼装技术方案，龙门吊上横梁39、下横梁40和立柱41由万能杆件42拼装组成。采用2台由万能杆件拼装的行走式龙门吊吊装拱肋(万能杆件是本行业的一种俗称，也可称为可拆装式杆件，是一种两端是接头中间是杆的部件)。龙门吊结构总高58m，横梁为aii>am截面，横梁下净高48m (含走行)。横梁上下弦杆四拼(内侧N3、N4 为3拼)，立柱内侧4拼(外侧3拼)，其余杆件双拼。上横梁上安装走行绞车43，底部安装横梁及走行系统44，借助此龙门吊可以将原设计多段拱肋在地面拼装成整体后一次性吊装就位，尤其实现了 88米长的第二连接段一次吊装就位。钢箱叠拱拱架设采取整体吊装方案。此方案将大幅度降低工地焊接的高度，减少了现场空中焊接及线形调整工作量，保证了钢箱叠拱施工质量，也缩短了吊装工期。待下拱肋地面拼装焊接完成后，切割加工余量并打磨，计算出合理吊点，起吊前，根据主吊点位置对龙门进行定位，采用专用轨道夹板将下走行牢牢固定在走行钢轨上，确保调整辅助吊点张力时龙门的稳定。用两台龙门吊机垂直缓缓起吊至一号段位置合龙，确定合龙时刻，准确对位，快速合龙。起吊时在拱肋跨中设置横向八字缆风，缆风绳一端与地锚连接，一端与焊接在拱肋侧面的专用吊环连接，在地锚的一端设置手拉葫芦调整，就位时调整拱肋轴线，就位完成后对拱肋整体线形及矢高进行精确测量，满足设计要求后进行焊接。本实施例桥两端是箱型端横梁、十五道工字型中横梁、四道工字型纵横梁，所述桥墩是板式桥墩，所述钢系梁是等宽变高钢箱梁。
权利要求
1.大跨度钢箱叠拱桥“先梁后拱”的施工方法，包括跨接两端桥墩的钢系梁以及端横梁和纵横梁结构施工、拱跨结构施工和桥面施工，其特征在于，所述施工方法步骤的顺序包括a.首先在所要建的钢结构桥两侧钢系梁底部地面投影处分别修建两个临时钢筋混凝土条形基础，在所述两个条形基础外侧分别设置钢系梁拼装平台，在所述钢筋混凝土条形基础上设置有多个临时支墩，在两排钢系梁拼装平台外侧对应修建龙门吊轨道基础并安装轨道，在轨道上拼装两台走行式、横跨所要建桥桥拱的龙门吊；b.使用龙门吊在钢系梁拼装平台上拼接钢系梁，然后将钢系梁吊起架设到支墩以及两端桥墩上，使用龙门吊在两侧钢系梁之间拼装端横梁及纵横梁；c.在端横梁、纵横梁上铺设用于承受运箱梁车行走的临时桥面，然后在两端的桥墩上架设箱梁；d.在条形混凝土基础两侧地面搭设临时拱肋拼装支架，在拱肋拼装支架上使用龙门吊拼装作为中段合龙段的拱肋第二连接段，在两侧钢系梁的两端分别固定安装四个拱脚并在四个拱脚上拼接拱肋第一连接段；e.使用龙门吊将拱肋第二连接段吊起拼装到拱肋第一连接段并完成拱的安装；f.拆除临时桥面，铺设正式桥面；g.拆除支墩、混凝土条形基础及龙门吊。
2.根据权利要求1所述的大跨度钢箱叠拱桥“先梁后拱”的施工方法，其特征在于，所述步骤c和步骤d同步进行。
3.根据权利要求1所述的大跨度钢箱叠拱桥“先梁后拱”的施工方法，其特征在于，所述混凝土条形基础为筏型基础。
4.根据权利要求1所述的大跨度钢箱叠拱桥“先梁后拱”的施工方法，其特征在于，所述支墩包括至少两个钢管，两个钢管相互平行并且与地面垂直固定在钢筋混凝土条形基础上，在两个钢管的顶部设置有砂桶，在砂桶壁上设置有漏沙孔，在砂桶下侧的两个钢管之间设置有千斤顶支撑平台，砂桶的上端面放置有钢系梁支撑平板。
5.根据权利要求1所述的大跨度钢箱叠拱桥“先梁后拱”的施工方法，其特征在于，所述步骤进一步包括，在砂桶中放入砂子，砂子的高度高过砂桶壁上端口 2厘米至4厘米，钢系梁支撑平板放置在砂顶，当钢系梁放置在系梁支撑平板后，由放置在支墩千斤顶支撑平台的千斤顶顶动系梁支撑平板和开合漏砂孔调整钢系梁的标高。
6.根据权利要求1所述的大跨度钢箱叠拱桥“先梁后拱”的施工方法，其特征在于，所述龙门吊包括上下横梁和立柱，上横梁横跨桥拱，在上横梁上安装走行绞车，下横梁上安装有行走系，所述上下横梁和立柱是由万能杆件拼装组成。
全文摘要
本发明涉及一种大跨度钢箱叠拱桥“先梁后拱”的施工方法。首先在所要建的钢结构桥两侧钢系梁底部地面分别修建两个临时钢筋混凝土条形基础，在钢筋混凝土条形基础上设置有多个临时支墩，在所述两个条形基础外侧分别设置钢系梁拼装平台，在钢系梁拼装平台外两侧铺设龙门吊轨道并安装两台龙门吊；本方法在系梁、端横梁、纵横梁安装完成并与临时主支墩结构组合成一个整体受力体系后，再进行拱肋、吊杆、桥面系工程，产生的有益效果是施工投入少，结构受力明确，施工过程简捷方便，可以平行施工，全部钢构件吊装采用走行式龙门吊，减少了大量高空脚手架安拆作业，缩短了箱梁的架设工期，过运箱梁车期间可以进行钢构件桥下拼装，增加安全系数、提高结构质量。
文档编号E02D27/01GK102154988SQ20111010194
公开日2011年8月17日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者傅鑫彬, 刘东宁, 刘洋, 吴全立, 周锋, 岳小东, 李路生, 林鹏凯, 谢建国, 郝良秋, 魏斌 申请人:中交隧道工程局有限公司