專利名稱：鋼管拱單鉸萬噸級(jí)平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種公路、鐵路大跨度鋼管拱橋單鉸萬噸級(jí)平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工方法。
背景技術(shù)：
鋼管拱橋在我國(guó)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，其上部結(jié)構(gòu)建造方法有多種支架法、扣索塔架 懸拼法、纜索起重機(jī)拼裝法、勁性拱架法、豎轉(zhuǎn)法、平轉(zhuǎn)法等等。以上施工方法各有特點(diǎn)， 其中以轉(zhuǎn)體法更為先進(jìn)。轉(zhuǎn)體法施工是將鋼管拱肋分成兩個(gè)半跨，分別在兩岸拼裝支架上拼 裝焊接成半跨拱體，然后使用千斤頂及配重等使半跨成型鋼管拱脫空，利用轉(zhuǎn)動(dòng)體系自身平 衡，兩岸各自成一個(gè)轉(zhuǎn)體，同步勻速連續(xù)地將兩岸半跨鋼管拱按規(guī)定方向，分別水平轉(zhuǎn)動(dòng)相 應(yīng)的角度至其設(shè)計(jì)位置，適合在險(xiǎn)峻陡峭的峽谷間或繁忙的鐵道干線上修建。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種安全可靠、設(shè)備投入少、合龍精度高、施工速度快，不占用橋下凈 空，高空作業(yè)少的鋼管拱單鉸萬噸級(jí)平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工方法。
本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)方式為，鋼管拱單鉸萬噸級(jí)平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工方法，其施工步驟為
1) 將鋼管拱分成兩個(gè)半跨，分別在兩岸拼裝支架上拼裝焊接成半跨拱體；
2) 使用張拉千斤頂，按設(shè)計(jì)張拉程序通過分級(jí)、交替、對(duì)稱張拉上盤縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線 束、背索、扣索，并在交界墩后側(cè)的上盤頂面布置平衡重，直至轉(zhuǎn)體重心移至鋼管拱的另一 側(cè)，偏離球鉸中心一個(gè)微量距離e，使半跨成型鋼管拱脫架，拆除上轉(zhuǎn)盤盤尾硬支撐，此時(shí) 轉(zhuǎn)動(dòng)體系自身重量平衡，它以鋼球鉸和其后兩個(gè)保險(xiǎn)鋼支腿支承于下盤基礎(chǔ)滑道上，其余各 點(diǎn)均脫空成轉(zhuǎn)體狀態(tài)，兩岸各自成一個(gè)轉(zhuǎn)體；
3) 兩岸轉(zhuǎn)體分別以2臺(tái)套水平、同步、連續(xù)的液壓牽引張拉千斤頂，通過牽引纏繞并預(yù) 埋于轉(zhuǎn)臺(tái)圓周上的鋼絞線束，形成轉(zhuǎn)動(dòng)體系的水平轉(zhuǎn)動(dòng)純力偶，同步勻速連續(xù)地將兩岸半跨 鋼管拱按規(guī)定方向，分別水平轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度至設(shè)計(jì)位置；
4) 兩半跨拱轉(zhuǎn)體到位后，測(cè)量拱體線形及位置偏差，有偏差則于上轉(zhuǎn)盤后端及其兩側(cè)布 置相應(yīng)的大噸位千斤頂進(jìn)行橫向傾斜、軸線橫向偏位和豎向偏差微調(diào)，拱軸線型調(diào)整滿足設(shè) 計(jì)要求后即將上盤豎向、橫向、縱向鎖定固結(jié)，實(shí)施跨中合龍；
5) 安裝拱肋合龍段臨時(shí)鎖定結(jié)構(gòu)，將拱肋臨時(shí)鎖定，安裝合龍段拱肋單元件，按設(shè)計(jì)要
求進(jìn)行跨中拱體焊接和拱腳拱體嵌補(bǔ)段焊接，封填灌注拱腳混凝土和上下盤之間混凝土，依 次交替拆除扣索、背索和拆除上盤多余部分向預(yù)應(yīng)力束以及交界墩墩帽橫向預(yù)應(yīng)力束，回填 拱座直至完成拱體轉(zhuǎn)體合龍的全部工作。
本發(fā)明鋼管拱單鉸平轉(zhuǎn)施工方法是將鋼管拱一分為二，分別在兩岸拼裝支架上拼裝焊接 成半跨拱體。之后將鋼管拱半拱的一端固定在一個(gè)水平鉸座上，采取平衡措施使鋼管拱脫離 支架，支承在水平鉸座上形成一個(gè)轉(zhuǎn)體。之后驅(qū)動(dòng)該轉(zhuǎn)體水平轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩岸鋼管拱的合龍。 本發(fā)明所涉及的單個(gè)轉(zhuǎn)體重量達(dá)萬噸以上。鋼管拱單鉸萬噸平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工技術(shù)克服了扣錨懸 拼法的弱點(diǎn)，特別適用于跨越深谷或不占用橋下凈空的場(chǎng)合，具有安全可靠、施工設(shè)備少， 各工序平行作業(yè)，合龍速度快等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)可推廣應(yīng)用于T型剛構(gòu)或斜拉橋等其它橋梁結(jié) 構(gòu)的轉(zhuǎn)體施工。
安全可靠、設(shè)備投入少、合龍精度高、施工速度快，不占用橋下凈空，最大限度地減少 了高空作業(yè)，特別適合于高山深谷或航運(yùn)繁忙的橋位作業(yè)。
說明書附圖
圖1是本發(fā)明總布置圖
圖2是本發(fā)明水平轉(zhuǎn)動(dòng)拉力計(jì)算圖
圖3a是本發(fā)明關(guān)鍵部件萬噸鋼球鉸主視圖
圖3b是本發(fā)明關(guān)鍵部件萬噸鋼球鉸A-A剖面圖
圖中l(wèi)一扣索張拉調(diào)節(jié)裝置，2—扣索張拉平臺(tái)，3—鋼絞線扣索，4—扣索前錨固上支 承梁，5—交界墩，6—鋼絞線后背索，7—鋼管拱肋轉(zhuǎn)體合龍拱腳處嵌補(bǔ)段，8—平衡重，9 一轉(zhuǎn)體拽拉索，10—上盤，ll一下盤，12—鋼絞線拽拉索，13—萬噸鋼球鉸支座，14一鋼管 拱肋轉(zhuǎn)體合龍拱腳臨時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸，15—已預(yù)拼成型半跨裸拱，16—扣索前錨固下錨梁，17—鋼 管拱體合龍跨中嵌補(bǔ)段，18—轉(zhuǎn)體平臺(tái)，19—上球鉸600#砼，20—內(nèi)鋼撐腳，21—鋼球鉸定 位鋼軸，22 —下鋼球鉸定位鋼支架，23 —下球鉸600#砼，24—轉(zhuǎn)體滑道。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明總布置如圖1所示，下盤基礎(chǔ)，球鉸轉(zhuǎn)臺(tái)和后支撐施工—上轉(zhuǎn)盤施工，張拉上盤 第一批縱向預(yù)應(yīng)力筋，拆模和上盤支承體系轉(zhuǎn)換一交界墩施工及張拉上盤第二批縱向預(yù)應(yīng)力 筋，
鋼管拱預(yù)拼場(chǎng)布置及預(yù)拼支架安裝一鋼管拱于工廠內(nèi)分段單元制造并進(jìn)行預(yù)拼、涂裝、
運(yùn)輸進(jìn)場(chǎng)一安裝臨時(shí)鉸(14)，于工地支架上自下而上逐一拼裝鋼管拱單元件，測(cè)量定位并焊 接一半跨鋼管拱拼裝焊接成型，安裝前扣點(diǎn)上下錨梁(4、 16)及鞍座支承體系和交界墩(5) 施工及張拉上盤第二批縱向預(yù)應(yīng)力筋一安裝扣索(3)、背索(6)、上盤剩余縱向預(yù)應(yīng)力筋按 設(shè)計(jì)的張拉程序?qū)ΨQ交替張拉一半跨成型鋼管拱(15)脫拱、調(diào)整一安裝轉(zhuǎn)動(dòng)牽引體系、調(diào) 試，檢查轉(zhuǎn)體空間清除障礙物一拆除上盤硬支撐形成脫空狀態(tài)，靜置24小時(shí)觀測(cè)應(yīng)力內(nèi)力測(cè) 試一兩岸鋼管拱同時(shí)轉(zhuǎn)體到位一線型測(cè)量，對(duì)橫向傾斜、軸線橫向、縱向偏差進(jìn)行調(diào)整，上 下盤間(10、 11)抄墊鎖定，平面定位一安裝合龍段的臨時(shí)鎖定結(jié)構(gòu)一吊裝合龍段主鋼管、 按設(shè)計(jì)要求焊接一安裝拱腳處拱肋嵌補(bǔ)段(7)、臨時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸(14)固結(jié)一封填拱腳及灌注上 下盤之間混凝土一按設(shè)計(jì)程序交替拆除扣索(3)、背索(6)、上盤多余縱向預(yù)應(yīng)力筋和交界 墩墩帽全部橫向預(yù)應(yīng)力一回填拱座片石混凝土，完成拱體施工。
本發(fā)明的水平轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)組成為半跨鋼管拱(15);交界墩索塔(6)、扣索(3)和背索 (6)系統(tǒng)；轉(zhuǎn)體上盤(10)及平衡重(8);轉(zhuǎn)臺(tái)(18)和內(nèi)鋼撐腳(20);鋼球鉸支座(13) 和下盤(11);牽引拽拉系統(tǒng)。
本發(fā)明施工步驟為
1將鋼管拱分成兩個(gè)半跨，分別在兩岸拼裝支架上拼裝焊接成半跨拱體； 2使用張拉千斤頂，通過分級(jí)、交替、對(duì)稱張拉上盤縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線束、背索、扣索， 并在交界墩后側(cè)的上盤頂面布置平衡重，直至轉(zhuǎn)體重心移至鋼管拱的另一側(cè)，偏離球鉸中心 一個(gè)微量距離e，使半跨成型鋼管拱脫架，拆除上轉(zhuǎn)盤盤尾硬支撐；兩岸各自以鋼球鉸組成 一個(gè)轉(zhuǎn)體；
3兩岸轉(zhuǎn)體分別以兩臺(tái)水平的同步連續(xù)液壓牽引張拉千斤頂，通過牽引纏繞并預(yù)埋于轉(zhuǎn) 臺(tái)圓周上的鋼絞線束，形成轉(zhuǎn)動(dòng)體系的水平轉(zhuǎn)動(dòng)純力偶，同步勻速連續(xù)地將兩岸半跨鋼管拱 按規(guī)定方向，分別水平轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度至其設(shè)計(jì)位置；
4兩半跨拱轉(zhuǎn)體到位后，測(cè)量拱體線形及位置偏差，若有偏差則于上轉(zhuǎn)盤后端及其兩側(cè) 布置相應(yīng)的大噸位千斤頂進(jìn)行橫向傾斜、軸線橫向偏位和豎向偏差微調(diào)，拱軸線型調(diào)整滿足 設(shè)計(jì)要求后即將上盤豎向、橫向、縱向鎖定固結(jié)，實(shí)施跨中合龍；
5安裝拱肋合龍段臨時(shí)鎖定結(jié)構(gòu)，并于適宜的溫度時(shí)，將拱肋臨時(shí)鎖定；安裝合龍段拱 肋單元件，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行跨中拱體焊接和拱腳拱體嵌補(bǔ)段焊接。封填灌注拱腳混凝土和上 下盤之間混凝土，依次交替拆除扣索、背索和拆除上盤多余部分向預(yù)應(yīng)力束以及交界墩墩帽 橫向預(yù)應(yīng)力束?；靥罟白敝镣瓿晒绑w轉(zhuǎn)體合龍的全部工作。
本發(fā)明要求轉(zhuǎn)體穩(wěn)定，轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計(jì)算如下按轉(zhuǎn)體重心偏后鋼球鉸中心6=0.1~0.2111進(jìn)行計(jì)算，穩(wěn)定系數(shù)按1<:》1.5進(jìn)行控制；計(jì)算 假定條件風(fēng)力Fw=800Pa計(jì)算；鋼筋混凝土容重按25kN/m3計(jì)，素混凝土按23kN/m3計(jì)； 鋼管拱焊縫重量按其鋼結(jié)構(gòu)重量的1.5%計(jì)。
傾覆力矩Mq=EQiLi
穩(wěn)定力矩Mp=EPiLi
穩(wěn)定系數(shù) Kp=Mp/Mq>1.5
本發(fā)明的牽引力計(jì)算
鋼球鉸摩阻力的牽引計(jì)算
T1=RN li /3D
式中TH引力；
N—轉(zhuǎn)體重量； R—球平面半徑； D—轉(zhuǎn)臺(tái)直徑；
U—摩阻系數(shù)，11靜=0.1, 11動(dòng)=0.06。
支腿反力 Nl=Ne/R 牽引力 T2二Nlu靜R/D 牽引力合計(jì) T=2T1+T2 每臺(tái)千斤頂牽引力Ti=T/2;
動(dòng)力系數(shù)^Ti/Fi《0.8 (Fi為千斤頂額定牽引力)
鋼球鉸支座是施工的關(guān)鍵部位，它承擔(dān)著轉(zhuǎn)體的全部重量，其承載能力是轉(zhuǎn)體重量的1.2 倍，它的位置和精度影響全橋合龍精度和轉(zhuǎn)體的實(shí)施，其轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)面是鋼球鉸上球面和高強(qiáng) 度聚四氟乙烯板。
防傾保險(xiǎn)體系是轉(zhuǎn)體施工方法的安全保證措施，在轉(zhuǎn)體過程中，轉(zhuǎn)體的全部重量由鋼球 鉸承擔(dān)，但轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)受外界條件或施工精度的影響容易出現(xiàn)傾斜，因此必須設(shè)置保險(xiǎn)鋼支腿 承擔(dān)不平衡荷載。保險(xiǎn)鋼支腿設(shè)于轉(zhuǎn)臺(tái)底的圓周上，均勻布置六個(gè)鋼撐腳，每個(gè)鋼撐腳由兩 根填充微膨脹混凝土焊接鋼管組成。鋼撐腳走板底與滑道之間預(yù)留一定間隙S =8 12mm， 施工轉(zhuǎn)體時(shí)鋪以不銹鋼板和四氟板，將其空隙塞實(shí)。下盤混凝土面的環(huán)行滑道面打磨至光滑 平整，不平整度不大于3mm，表面清理干凈并涂以黃油。滑道面不得有任何碴粒、障礙物和 空洞。以確保轉(zhuǎn)體的安全和平穩(wěn)。
為確保轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，通過轉(zhuǎn)體上盤尾部預(yù)壓平衡重調(diào)節(jié)重心，使重心向后偏移(一
般控制在15cm左右)。轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由鋼球鉸和其后的兩個(gè)鋼支腿，形成三點(diǎn)支承。
以2臺(tái)套反對(duì)稱布置的同步牽引千斤頂提供水平轉(zhuǎn)動(dòng)力的純力偶，同步勻速連續(xù)地將兩 岸半跨鋼管拱轉(zhuǎn)體分別水平轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度至其設(shè)計(jì)位置，進(jìn)行微調(diào)合龍。
針對(duì)容易出現(xiàn)的偏差，拱體轉(zhuǎn)體到位后，通過轉(zhuǎn)體限位和微調(diào)，包括上下轉(zhuǎn)盤之間的限 位預(yù)埋件，以及各向大噸位微調(diào)千斤頂，對(duì)拱體的橫向扭轉(zhuǎn)、水平偏移、豎向位移的偏差進(jìn) 行微調(diào)，調(diào)整合格后將拱體限位鎖定。
本發(fā)明要求節(jié)點(diǎn)高程偏差±L/4000;軸線橫向偏位±L/5000。
超聲波檢驗(yàn)(UT): 100%;射線檢驗(yàn)(RT): 20%。
相對(duì)兩岸球鉸中心間距《土2mm;
球鉸頂口任兩點(diǎn)高差《limn;
順橋向頂口高差《土lmm;
橫橋向頂口高差《士1.5mm。
權(quán)利要求
1、鋼管拱單鉸萬噸級(jí)平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工方法，其特征在于施工步驟為①將鋼管拱分成兩個(gè)半跨，分別在兩岸拼裝支架上拼裝焊接成半跨拱體；②使用張拉千斤頂，按設(shè)計(jì)張拉程序通過分級(jí)、交替、對(duì)稱張拉上盤縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線束、背索、扣索，并在交界墩后側(cè)的上盤頂面布置平衡重，直至轉(zhuǎn)體重心移至鋼管拱的另一側(cè)，偏離球鉸中心一個(gè)微量距離e，使半跨成型鋼管拱脫架，拆除上轉(zhuǎn)盤盤尾硬支撐，此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)體系自身重量平衡，它以鋼球鉸和其后兩個(gè)保險(xiǎn)鋼支腿支承于下盤基礎(chǔ)滑道上，其余各點(diǎn)均脫空成轉(zhuǎn)體狀態(tài)，兩岸各自成一個(gè)轉(zhuǎn)體；③兩岸轉(zhuǎn)體分別以2臺(tái)套水平、同步、連續(xù)的液壓牽引張拉千斤頂，通過牽引纏繞并預(yù)埋于轉(zhuǎn)臺(tái)圓周上的鋼絞線束，形成轉(zhuǎn)動(dòng)體系的水平轉(zhuǎn)動(dòng)純力偶，同步勻速連續(xù)地將兩岸半跨鋼管拱按規(guī)定方向，分別水平轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度至設(shè)計(jì)位置；④兩半跨拱轉(zhuǎn)體到位后，測(cè)量拱體線形及位置偏差，有偏差則于上轉(zhuǎn)盤后端及其兩側(cè)布置相應(yīng)的大噸位千斤頂進(jìn)行橫向傾斜、軸線橫向偏位和豎向偏差微調(diào)，拱軸線型調(diào)整滿足設(shè)計(jì)要求后即將上盤豎向、橫向、縱向鎖定固結(jié)，實(shí)施跨中合龍；⑤安裝拱肋合龍段臨時(shí)鎖定結(jié)構(gòu)，將拱肋臨時(shí)鎖定，安裝合龍段拱肋單元件，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行跨中拱體焊接和拱腳拱體嵌補(bǔ)段焊接，封填灌注拱腳混凝土和上下盤之間混凝土，依次交替拆除扣索、背索和拆除上盤多余部分向預(yù)應(yīng)力束以及交界墩墩帽橫向預(yù)應(yīng)力束，回填拱座直至完成拱體轉(zhuǎn)體合龍的全部工作。
全文摘要
鋼管拱單鉸萬噸級(jí)平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工方法，其特征在于將鋼管拱一分為二，分別在兩岸拼裝支架上拼裝焊接成半跨拱體。之后將鋼管拱半拱的一端固定在一個(gè)水平鉸座上，采取平衡措施使鋼管拱脫離支架，支承在水平鉸座上形成一個(gè)轉(zhuǎn)體，之后驅(qū)動(dòng)該轉(zhuǎn)體水平轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩岸鋼管拱的合龍。涉及一種公路、鐵路大跨度鋼管拱橋單鉸萬噸級(jí)平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工方法，所涉及的單個(gè)轉(zhuǎn)體重量達(dá)萬噸以上。本發(fā)明特別適用于跨越深谷或不占用橋下凈空的場(chǎng)合，具有安全可靠、施工設(shè)備少，各工序平行作業(yè)，合龍速度快等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明可推廣應(yīng)用于T型剛構(gòu)或斜拉橋等其它橋梁結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)體施工。
文檔編號(hào)E01D21/08GK101200880SQ20071016898
公開日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2007年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月24日
發(fā)明者周永峰, 張春新, 張順義, 祝良紅, 輝 蘇, 陳國(guó)祥, 陶建山 申請(qǐng)人:中鐵大橋局股份有限公司