本發(fā)明涉及橋梁的施工工藝領域，尤其涉及大型跨度的鋼桁梁橋梁施工工藝，具體的說，是一種大跨連續(xù)鋼桁梁柔性拱橋懸臂拼裝施工工藝。
背景技術：
鋼桁梁柔性拱橋是各種橋梁類型中最具競爭力的橋梁之一，它具有跨越能力大、施工速度快、便于工業(yè)化制造等諸多優(yōu)點，同時鋼桁梁柔性拱橋還具有抗臺風性能強、通航適應能力好的特點。隨著鋼材強度、韌性、可焊性等材質性能和品質的提高，鋼桁梁柔性拱橋越來越受到橋梁設計者的青睞，應用越來越廣泛。例如：我國歷史悠久的京滬鐵路淮河大鐵橋、武漢長江大橋、南京長江大橋、鴨綠江橋等都是屬于鋼桁梁橋。
現(xiàn)有的鋼桁梁柔性拱橋施工方法大致分為以下3類：1、吊索塔架雙向懸拼架法。該方法優(yōu)點有：不需要在高速公路限界范圍內設置大型臨時設施。缺點：吊索塔架是龐大的專用設備，技術要求高，安全風險大；場地和設備投入大成本高。2、臨時墩輔助雙向懸拼架法。該方法優(yōu)點有：利用支架懸拼架設屬常規(guī)技術。缺點：在高速公路上方高空作業(yè)，安全難以保證；兩次跨中合龍，技術難度大。3、鋼桁梁多點頂推法。該方法優(yōu)點是設備投入少，缺點：1、在高速公路運營線上方架設柔性拱，涉路施工安全風險高。2、柔性拱拱頂合龍，合龍難度大。
隨著我國經(jīng)濟和交通的快速發(fā)展，高速公路和高速鐵路需求的不斷擴大，橋梁架設的需求也越來越大，由于橋梁架設需要較長周期，根據(jù)橋梁所處地理位置不同和橋梁設計的跨度、寬度等因素影響，按照現(xiàn)有施工工藝進行一座大型鋼桁梁橋梁從設計、架設到正式使用一般需要2-5年時間，為了提高橋梁架設的效率，縮短架設周期需要一種更為科學高效的方法。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種大跨連續(xù)鋼桁梁柔性拱橋懸臂拼裝施工工藝，用于解決利用現(xiàn)有技術架設大跨度鋼桁梁柔性拱橋時中合龍對位難度大、施工周期長以及存在較高安全風險的問題。
本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：
一種大跨連續(xù)鋼桁梁柔性拱橋懸臂拼裝施工工藝,包括以下步驟：
(1)依次安裝臨時支墩和中主墩墩旁托架；
(2)在安裝好的中主墩墩旁托架上安裝全回轉起重機；
(3)鋼桁梁拼裝；
(4)鋼桁梁的合龍；
(5)依次安裝拱肋及拱肋弦桿；
(6)對鋼桁梁進行調整糾偏。
優(yōu)選地，所述步驟(1)包括以下步驟：
1.1確定臨時支墩的安裝位置和結構尺寸：所述臨時支墩分別安裝在兩側邊跨中間和每段中跨中間；所述臨時支墩的結構主要由四組鋼管樁組成，所述鋼管樁上設置有樁帽，所述樁帽上放置工字鋼分配梁，所述工字鋼分配梁上設置有墊梁。
1.2對臨時支墩的強度校驗：臨時支墩的強度校驗包括對臨時支墩支撐體和墩頂?shù)某叽缧ｒ灪蛷姸刃ｒ灐?/p>
1.3安裝龍門吊機和浮吊：將兩臺龍門吊機分別安裝在邊跨靠近橋臺位置，根據(jù)邊跨鋼桁梁安裝過程的吊重需要對龍門吊的吊重和穩(wěn)定性進行1.3-1.5倍吊重試吊，試吊持續(xù)時間為30-60分鐘，所述浮吊安裝在相鄰兩個中間墩之間，根據(jù)中跨鋼桁梁安裝過程的極限吊重對浮吊進行1.2-1.3倍吊重試吊，試吊持續(xù)時間為30-60分鐘。
1.4安裝中主墩墩旁托架并校驗結構強度：在中主墩縱向相對兩側設置鋼管樁臨時墩旁托架并與預埋在中主墩內的螺栓和鋼板固定連接，根據(jù)中跨鋼桁梁的設計極限重量的1.2-1.3倍對中主墩墩旁托架進行強度校驗。
優(yōu)選地，所述步驟(2)包括以下步驟：
2.1利用塔吊將全回轉起重機安裝在步驟(1)中所述的中主墩墩旁托架上；
2.2安裝并調試所述全回轉起重機的運行軌道；
2.3對中主墩墩旁托架和全回轉起重機進行動靜載荷試驗。
優(yōu)選地，所述步驟(3)包括以下步驟：3.1上下弦桿安裝，3.2斜腹桿安裝，3.3豎桿安裝，3.4橫梁安裝，3.5橋面板安裝，3.6橫向連接系安裝，3.7橋門架安裝，3.8上平聯(lián)安裝。
優(yōu)選地，所述步驟3.2的操作方法為：斜腹桿使用一點捆綁起吊，15t以上斜桿使用千斤繩四個頭捆綁起吊，斜腹桿雙頭捆綁處的千斤繩，用卡環(huán)卡雙股千斤繩作溜繩，下端用環(huán)鉤鉤住斜桿腹板，防止起吊千斤向上滑移，斜腹桿起吊保持40～50°的傾角。
優(yōu)選地，所述步驟3.3的操作方法為：所述豎桿在上端安裝吊耳，使用千斤繩雙頭起吊，15t以上直腹桿使用千斤繩雙頭捆綁起吊，豎桿起吊前在上端掛繩梯或鋼筋梯。
優(yōu)選地，所述步驟(4)鋼桁梁的合龍按照以下順序進行依次合龍:合龍下弦桿，合龍上弦桿，合龍斜桿，安裝平聯(lián)，合龍南主跨，最后合龍北主跨。
優(yōu)選地，所述步驟(5)包括以下步驟：5.1拱肋吊桿安裝，5.2拱肋弦桿安裝，5.3拱肋合龍。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：
(1)本發(fā)明采用墩旁托架與鋼桁梁固結雙懸臂對稱拼裝，主跨采用中間臨時墩輔助合龍可保證臺風期間拼裝過程的整體穩(wěn)定性。
(2)全回轉架梁起重機進行拱橋節(jié)間拼裝，對位快，安全可靠。
(3)臨時支墩結構簡單，受力明確，施工方便，大大減小了施工難度。
(4)采用本發(fā)明施工工藝可減少施工大型設備的投入，工作面多，相互影響較小，節(jié)約成本，提高施工速度。
(5)鋼桁梁的合龍利用三向調節(jié)裝置，對位容易、方便快捷。
附圖說明
圖1為實施例1的施工工藝流程示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明所述的施工工藝作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
本發(fā)明中涉及的相關技術名稱解釋如下：
邊跨：靠近橋臺及橋梁端頭的兩個鋼桁梁單元跨段。
中跨：兩個邊跨之間的鋼桁梁跨段。
中主墩：用于支撐橋梁自重和載荷的墩柱，位于橋梁的橋臺之間，可以為單個，也可以為多個。
合龍：修筑堤壩或橋梁時從兩端開始施工，最后在中間接合，叫做合龍。
本實施例中涉及的其他技術名詞均屬本領域所屬普通技術人員熟知的通用名，在此就不再進行詳細說明。
實施例1：
結合附圖1所示，一種大跨連續(xù)鋼桁梁柔性拱橋懸臂拼裝施工工藝，包括以下步驟：
(1)依次安裝臨時支墩和中主墩墩旁托架；
(2)在安裝好的中主墩墩旁托架上安裝全回轉起重機；
(3)鋼桁梁拼裝；
(4)鋼桁梁的合龍；
(5)依次安裝拱肋及拱肋弦桿；
(6)對鋼桁梁進行調整糾偏。
本實施例中，所述步驟(1)包括以下步驟：
1.1確定臨時支墩的安裝位置和結構尺寸：所述臨時支墩分別安裝在兩側邊跨中間和每段中跨中間；所述臨時支墩的結構主要由四組鋼管樁組成，所述鋼管樁上設置有樁帽，所述樁帽上放置工字鋼分配梁，所述工字鋼分配梁上設置有墊梁。所述四根鋼管樁之間用鋼管連接，以增加臨時墩的整體穩(wěn)定性，在相鄰中跨中間位置處搭設臨時鋼管支墩，用于鋼桁梁的合龍，構造與邊跨臨時支墩基本相同。
1.2對臨時支墩的強度校驗：臨時支墩的強度校驗包括對臨時支墩支撐體和墩頂?shù)某叽缧ｒ灪蛷姸刃ｒ灐?/p>
1.3安裝龍門吊機和浮吊：將兩臺龍門吊機分別安裝在邊跨靠近橋臺位置，根據(jù)邊跨鋼桁梁安裝過程的吊重需要對龍門吊的吊重和穩(wěn)定性進行1.4倍吊重試吊，試吊持續(xù)時間為50分鐘，所述浮吊安裝在相鄰兩個中間墩之間，根據(jù)中跨鋼桁梁安裝過程的極限吊重對浮吊進行1.25倍吊重試吊，試吊持續(xù)時間為50分鐘。龍門吊機初期用于邊跨的鋼桁梁安裝，后期作為起重設備將鋼桁梁桿件提升至鋼桁梁上弦的運梁平車上，運至安裝處。浮吊用于整個中間墩對稱懸拼過程的桿件提升，吊機拼裝完成經(jīng)檢查驗收并試吊合格后才能正式使用。
1.4安裝中主墩墩旁托架并校驗結構強度：在中主墩縱向相對兩側設置鋼管樁臨時墩旁托架并與預埋在中主墩內的螺栓和鋼板固定連接，根據(jù)中跨鋼桁梁的設計極限重量的1.25倍對中主墩墩旁托架進行強度校驗。
本實施例中，所述步驟(2)包括以下步驟：
2.1利用塔吊將全回轉起重機安裝在步驟(1)中所述的中主墩墩旁托架上；
2.2安裝并調試所述全回轉起重機的運行軌道；
2.3對中主墩墩旁托架和全回轉起重機進行動靜載荷試驗。
本實施例中，所述步驟(3)包括以下步驟：3.1上下弦桿安裝，3.2斜腹桿安裝，3.3豎桿安裝，3.4橫梁安裝，3.5橋面板安裝，3.6橫向連接系安裝，3.7橋門架安裝，3.8上平聯(lián)安裝。
本實施例中，所述步驟3.1中上下弦桿采用4根千斤繩四個頭用吊耳起吊，吊耳安裝在弦桿頂面接頭拼接板的螺栓孔上。
拼裝腳手架起吊前應掛在弦桿上，拼裝接頭前后各一塊并安放腳手板，接頭對上后移向接頭位置用于拼裝。腳手架在拱桁桿陡坡上安裝時，要在弦桿頂面固定阻擋腳手架下滑。
上下弦桿采用水平插入法安裝，當?shù)跹b的后端接頭拼接板接近先裝弦桿端頭時，用小撬棍撥正對接端頭使其插入拼接板，然后將導鏈滑車前端插入上拼接板預留螺栓孔，導鏈滑車施力對拉，吊機隨之起落，弦桿插入安裝快時到位先打入對位尖沖釘其后在栓孔群四周打入四個定位沖釘，隨即安裝4～6個高強螺栓，確認板縫間無任何雜物時，即擰緊螺栓，同時安裝其余栓孔的各25％沖釘和螺栓吊機松鉤。拼裝螺栓和沖釘數(shù)量，根據(jù)拼裝圖配備，裝入螺栓桶包隨桿件一起發(fā)送起吊。
值得說明的是，若部分上弦桿因節(jié)點斜桿為□形四向內外都有拼接板，弦桿按正常水平插入有一定困難，可先將弦桿向下插入斜桿，其安裝后端弦桿接頭按散拼方法拼裝。
本實施例中，所述步驟3.2的操作方法為：斜腹桿使用一點捆綁起吊，15t以上斜桿使用千斤繩四個頭捆綁起吊，斜腹桿雙頭捆綁處的千斤繩，用卡環(huán)卡雙股千斤繩作溜繩，下端用環(huán)鉤鉤住斜桿腹板，防止起吊千斤向上滑移，斜腹桿起吊保持40-50°的傾角。
本實施例中，所述步驟3.3的操作方法為：所述豎桿在上端安裝吊耳，使用千斤繩雙頭起吊，15t以上直腹桿使用千斤繩雙頭捆綁起吊，豎桿起吊前在上端掛繩梯或鋼筋梯。
本實施例中，所述步驟3.4中橫梁每個節(jié)點1根，在頂面安裝吊耳用4點8根千斤繩平吊安裝就位，與弦桿連接的拼接板全部栓帶，桿件起吊安裝對位必須4角調平，安裝對點后迅速打入對點沖釘。
本實施例中，所述步驟3.5中所述橋面板使用千斤繩掛在橋面板安裝吊耳上起吊，采用分塊吊裝，每節(jié)間3塊，對位后由上向下放落的方法進行安裝，放落至相應位置后先對點縱梁，打入對位沖釘和一般沖釘，再把栓帶的拼接板對位，安裝螺栓。橋面板安裝應先縱梁后縱肋，邊跨利用臨時支墩平臺，作施工腳手架。主跨采用永久下弦檢查車作施工腳手架。
橋面板工地焊縫以橋面板的縱、橫向焊縫為主，采用單面焊雙面成型工藝。鋼桁梁的焊縫尤其是坡口熔透焊，應按規(guī)范的要求，經(jīng)過嚴格的探傷檢查。橋面板安裝后縱向焊縫在下一個節(jié)間鋼桁梁安裝前焊完；橫向焊縫可適當滯后1～2個節(jié)間施焊。但有運輸?shù)赖臉蛎姘蹇v橫縫的焊接，應在運輸?shù)冷佋O前焊完。焊接工作環(huán)境濕度應小于80％，焊接低合金鋼的環(huán)境溫度不應低于5℃，焊接普通碳素鋼的環(huán)境溫度不應低于0℃。橋面板施焊期間，盡量減少作用其上的動荷載。
本實施例中，所述步驟3.6-3.8采用現(xiàn)有技術進行安裝，在此就不再詳細敘述。
本實施例中，所述步驟(4)鋼桁梁的合龍按照以下順序進行依次合龍:合龍下弦桿，合龍上弦桿，合龍斜桿，安裝平聯(lián)，合龍南主跨，最后合龍北主跨。
中跨合龍是架梁過程中重要的關鍵工序，應詳細計算合龍節(jié)間由于溫度、外力、支承條件等變化因素造成的梁端變位情況，以選擇最佳的合龍方案。鋼梁計算的剛度系數(shù)應在懸臂拼裝過程中根據(jù)實測資料預以修正。
為了在合龍前需對合龍口X、Y、Z三個方向和θ進行調整，θ角定義為合龍兩端鋼桁梁之間的偏差角度。中跨合龍南、北主跨時，分別在所有邊主墩、邊墩墩頂支座處應設置鋼梁起頂及鋼梁微量縱、橫移設備，合龍的實施工藝應根據(jù)實測的各種資料結合計算綜合研究，并在監(jiān)控小組的指令下進行操作。
采取“臨時鎖定”手段控制合龍尺寸(事先周密計算配合實際觀測)，盡可能減少合龍時的其他輔助工序。
合龍階段要反復測量溫度和日照對鋼梁中線和梁端位移影響的規(guī)律，并實際丈量合龍兩端間距離、撓度、轉角(并記錄溫度)與計算數(shù)據(jù)進行校核。
合龍前，千斤頂，壓力表等必須齊備，并經(jīng)檢驗合格。合龍節(jié)間的桿件，螺栓經(jīng)過檢查備足。腳手架等安全設施、照明、通訊設備，通過檢查備齊。制定合龍前后各類觀察、測量、測試資料記錄的表格和記錄匯報制度。
與氣象部門保持聯(lián)系，盡量選擇無風、無日偏照影響、氣溫變化不大的一段時間內進行合龍。合龍工作需要一氣呵成，不停頓、不中斷、直至按規(guī)定合龍節(jié)間全部上足螺栓為止。
合龍完畢應按設計規(guī)定立即進行支點體系轉換，可以設計支座高程為準，復核支點反力。
本實施例中，所述步驟(5)包括以下步驟：5.1拱肋吊桿安裝，5.2拱肋弦桿安裝，5.3拱肋合龍。
所述5.1拱肋吊桿安裝步驟中吊桿較長一般預拼有上下拼接板，起吊時采用大小鉤起吊豎直，然后根據(jù)桿件重量使用大鉤或小鉤安裝。因此桿件在上橋裝車時，將重量小于10t用小鉤安裝的直腹桿上端朝前。用大鉤安裝的直腹桿下端朝前。
先安裝拱肋弦桿的長吊桿，用上下起吊扁擔進行起吊安裝，下扁擔安裝固定在上端拼接板下的泄水孔眼上，再用拉桿螺栓夾緊防止滑移。
拱弦安裝時短吊桿節(jié)間應先拼裝吊桿后安裝拱桁，長吊桿節(jié)間應先拼裝拱桁后安裝吊桿，起吊對點后，將上端拼接板對準接頭，吊鉤慢慢上提在對準栓孔瞬間立即打入對點沖釘和一般沖釘安裝螺栓作一般擰緊后即可松鉤。
所述5.2拱肋弦桿安裝步驟中拱肋弦桿用前后兩點4根千斤繩用吊耳起吊安裝，各桿起吊角度應與其安裝位置斜度一致(用長短千斤調整)，正式起吊前應反復試起吊，確認傾斜和左右水平后方能正式起吊。
懸掛的拼裝腳手架應用拉桿螺栓與桿件夾緊固定，腳手板捆綁牢靠。
拱肋弦桿采用插入法安裝，當?shù)跹b的后端接頭拼接板接近先裝弦桿端頭時，用小撬棍撥正對接端頭使其插入拼接板，然后將導鏈滑車前端插入上拼接板預留螺栓孔，導鏈滑車施力對拉，吊機隨之起落，弦桿插入安裝快時到位先打入對位尖沖釘其后在栓孔群四周打入四個定位沖釘，隨即安裝4～6個高強螺栓，確認板縫間無任何雜物時，即擰緊螺栓。
本實施例中，所述步驟(6)對鋼桁梁進行調整糾偏步驟中優(yōu)選按照下述方法進行操作：
在邊墩墩頂,每桁下配備兩臺500噸千斤頂,用于邊跨臨時支墩脫空,共4臺千斤頂，使用一套泵站系統(tǒng)，4臺千斤頂既可以聯(lián)動，也可以單動,液壓系統(tǒng)最大壓力70MPa,液壓系統(tǒng)使用壓力60MPa,行程150mm,頂推速度50mm/min。
在合龍口臨時支墩墩頂，每桁下配備兩臺500噸豎向千斤頂，用于合龍前鋼梁合龍口狀態(tài)調整，共4臺500噸千斤頂，使用一套泵站系統(tǒng)，4臺千斤頂既可以聯(lián)動，也可以單動，液壓系統(tǒng)最大壓力70MPa,液壓系統(tǒng)使用壓力60MPa,行程150mm,頂推速度50mm/min。
在邊主墩墩頂，每桁下配備四臺500噸豎向千斤頂，共8臺500噸豎向千斤頂，使用一套泵站系統(tǒng)，要求8臺千斤頂既可以聯(lián)動，也可以單動?？v橫移千斤頂為兩臺200噸液壓頂推千斤頂，使用一套泵站系統(tǒng)。用于邊跨臨時支墩脫空、支座的安裝和鋼梁縱橫移作業(yè)。
6.1豎向調整：鋼桁梁的豎直位移控制是通過油管并聯(lián)的同一型號多臺千斤頂?shù)捻斅鋪韺崿F(xiàn)的。油壓千斤頂、油泵、壓力表、油管長度力求一致。頂落梁時在正式支座頂進行抄墊，將正式支座作為保險支垛。同一墩的各頂點，除調整高程時分別起頂外，均同步進行。在施頂過程中，每起落5cm高度要停頓一下，測量兩桁最大高差不大于3mm時，進行下一次頂落。油泵盡量擺在兩桁中間，使油管長度大致相等；盡可能使用錠子油；千斤頂起頂時，一定要隨時旋下保險箍，頂?shù)纳?、下各墊石棉板；落梁時保險箍不能一次打到頂，亦不能頂死，需與缸體頂面保留5-10mm空隙，隨時松旋，以防將保險箍壓壞，并隨時預防萬一。
6.2橫向調整：每孔鋼桁梁拼裝完畢后，即應橫移調整鋼桁梁中線至預定位置，使下一孔鋼桁梁沿設計中線方向懸臂伸出。
鋼桁梁橫移調整偏位前，起重節(jié)點，橋門架，上、下平聯(lián)節(jié)點螺栓必須終擰完畢，以防鋼桁梁受橫向水平力的影響造成鋼桁梁軸線發(fā)生曲折。
橫移工作應在支點反力較小的情況下進行，如必須在反力較大的情況下橫移鋼桁梁，則橫移設備不宜集中一處，可分別設于下節(jié)點下方。
橫移用施加外力法，鑒于橫移量不易控制，又受日偏照影響，為了既加快進度，又避免鋼桁梁偏移，應將頂力設備對稱布置于上、下游，當一桁下的橫移千斤頂工作時，另一桁下的設備起保險作用。
6.3縱向調整：利用溫差法，起落梁法或頂推法縱移。如若偏位不大于時應優(yōu)采用溫差法或起落梁法進行調整。
起落頂法即通過起落頂使鋼桁梁變形、支點移動，然后轉換體系，進行反向操作使鋼桁梁移動，如此反復進行，直至鋼桁梁縱移到設計位置。為增加固定支點的摩擦約束，固定支點加墊石棉板，使其摩擦力大于所有活動支座的摩擦力之和。
在確定縱移方向后將鋼桁梁在墩頂頂起10-20mm啟動一個方向水平千斤頂另一方向千斤頂做保險，反復操作達到預定位置為止。鋼桁梁頂落梁和縱橫移作業(yè)不得與主桁伸臂拼裝同時進行，縱、橫移工作亦不同時進行。
本實施例中涉及到的主要機具設備如表1所示：
表1
鋼梁安裝完畢，進行縱橫移和高程調整后，質量控制如表2所示：
表2
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內。