自锚式悬索桥体系转换施工方法 技术领域
本发明涉及一种将加劲梁的自重转换到主缆上的施工方法。
背景技术
随着国民经济的发展及桥梁技术的进步，一种不同于地锚式悬索桥的新型悬索桥——自锚式悬索桥在我国获得了较大的发展。在施工过程中自锚式悬索桥与地锚式悬索桥上部结构的施工顺序不同：地锚式悬索桥先架设主缆再安装加劲梁，自锚式悬索桥则是先架设加劲梁使其整体成型再架设主缆安装吊杆，然后进行体系转换将加劲梁的自重转换到主缆上。体系转换是自锚式悬索桥建造过程中的关键技术环节。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种能将加劲梁的自重转换到主缆上的自锚式悬索桥体系转换施工方法。
本发明的体系转换原理是：
1、体系转换指的是先将加劲梁在桥位采用顶推法或支架拼装施工形成整体、后完成主缆架设，再通过吊索、杆，将加劲梁吊挂在主缆上的过程；
2、体系转换过程是各构件应力、应变重分配的过程，最终形成主缆受拉、加劲梁受压的自锚体系；
3、体系转换过程按照自锚式悬索桥设计要求计算确定体系转换方式下对应的施工阶段、步骤；吊索、杆与加劲梁连接安装过程，应与塔顶主索鞍顶推的过程顺序相适应、匹配；
4、体系转换过程中主要构件变位大，随着主跨主缆逐渐加载，塔顶的水平位移需要控制以保证主塔安全，可通过主索鞍的预偏分级顶推来实现；主梁的压缩量大，期间各主体结构墩、临时墩、组拼平台都要克服摩擦力，有相对滑动趋势，需要采取防止滑动的安全措施
自锚式悬索桥体系转换施工方法，有先安装吊索、杆，再分批分阶段张拉吊索、杆，将加劲梁从支架支承转化为主缆悬吊方法或整体顶、提升加劲梁，在无应力的状态下安装吊索、杆方法，
1)张拉吊索方式的体系转换：
①空缆上安装索夹与吊索，将猫道吊挂在主缆上，
②体系转换吊索、杆张拉施工：
a、采用分级等张拉值法对至少3个编号以上的吊索、杆同步张拉，张拉分级进行，逐步到位。
b、主塔顶主索鞍要随着吊索张拉的同时逐步向跨中侧顶推，吊索全部安装张拉完并符合设计要求后，将索鞍座体与底板间永久锁定，
c、拆除临时墩或现浇支架，
2)整体顶、提升加劲梁后安装吊索方式的体系转换
①准备工作：安装主缆、索夹，吊索吊上主缆，猫道吊挂在主缆上，
②加劲梁的整体提升和落梁：
a、加劲梁整体提升，加劲梁提升到位后，逐根进行吊索的安装，待吊索安装完成后，再通过逐步落梁至设计标高，完成加劲梁按设计线形的完全悬吊，
b、加劲梁的起顶和下落按序进行，并及时顶移索鞍使塔顶复位，
c、在顶、落梁过程中，应及时进行抄垫或拆除抄垫，
d、在加劲梁底起顶位置布置分配梁分散顶力，
e、顶升过程中，采取各临时墩顶升点逐步、分阶段进行顶升，
f、体系转换完成后，拆除临时墩等临时设施。
本发明自锚式悬索桥体系转换是指实现桥梁主缆与加劲梁的连接、形成自锚体系的过程，本发明提供两种体系转换方法：一是整体顶升加劲梁，在无应力的状态下安装吊索、杆，精确调整吊索、杆长度后，解除加劲梁的支架支撑，使加劲梁悬吊在主缆上；二是先安装吊索、杆，再分批分阶段张拉吊索、杆，将加劲梁从支架支承转化为主缆悬吊。方法一进行体系转换其优点是一般不需要对吊杆进行张拉的设备，缺点是对于吊杆需要调整时难度较大，同时需要较多的起顶设备材料；而采用方法二进行体系转换则相反，具体施工时应根据桥梁特点及要求，结合技术经济比较确定合适方案。
具体实施方式
本发明的体系转换原理是：
1、体系转换指的是先将加劲梁在桥位采用顶推法或支架拼装施工形成整体、后完成主缆架设，再通过吊索、杆，将加劲梁吊挂在主缆上的过程；
2、体系转换过程是各构件应力、应变重分配的过程，最终形成主缆受拉、加劲梁受压的自锚体系；
3、体系转换过程按照自锚式悬索桥设计要求计算确定体系转换方式下对应的施工阶段、步骤；吊索、杆与加劲梁连接安装过程，应与塔顶主索鞍顶推的过程顺序相适应、匹配；
4、体系转换过程中主要构件变位大，随着主跨主缆逐渐加载，塔顶的水平位移需要控制以保证主塔安全，可通过主索鞍的预偏分级顶推来实现；主梁的压缩量大，期间各主体结构墩、临时墩、组拼平台都要克服摩擦力，有相对滑动趋势，需要采取防止滑动的安全措施。
本发明的体系转换有先安装吊索、杆，再分批分阶段张拉吊索、杆，将加劲梁从支架支承转化为主缆悬吊方法或整体顶、提升加劲梁，在无应力的状态下安装吊索、杆方法。
一、张拉吊索方式的体系转换：
1)准备工作：
①测量放样，空缆上安装索夹与吊索，将猫道吊挂在主缆上。
②施工平台准备
吊索、杆张拉一般在加劲梁吊点锚箱下，为方便人员下到梁底进行安装张拉设备、拆除引伸杆及张拉操作，应设置吊索、杆张拉脚手移动平台，该平台也可利用加劲梁检查设备。
吊索、杆锚头至加劲梁桥面有一定间距，需配置施工脚手架，以供施工人员拆装吊索、杆张拉引伸杆。
③张拉设备准备：合理选择张拉用千斤顶及配套精密油表，张拉设备投入使用前必须经配套标定，
④猫道吊挂：由于体系转换后，主缆自由悬挂的线型将发生接近折线的变化，因而原架设的猫道面不再与主缆架梁后的线型相吻合；为此，吊索、杆张拉体系转换前，应将猫道吊挂在主缆上，
2)体系转换吊索、杆张拉施工过程：
①吊索、杆张拉顺序执行设计规定的原则，上、下游应对称同步进行，至少3个编号以上的吊索同步张拉，两幅桥对应吊索也要求同步张拉；
②张拉用千斤顶应采取并联的方式，确保张拉吊索、杆索力的同步性，宜采用分级等张拉值法张拉使索力均匀，张拉以控制压力表读数为准，用监测传感器读数进行监测；
③主塔索鞍顶推：
在体系转换过程，为保证主塔根部不出现拉应力，主塔顶主索鞍要随着吊索张拉的同时逐步向跨中侧顶推，顶推的时机和顶推量按设计规定；
索鞍的纵向顶移是在主塔每个索鞍的边跨侧安装施顶反力架，在反力架与索鞍间安放大吨位千斤顶水平施顶使索鞍座体分次纵移，达到设计顶推量时锁定索鞍，
吊索全部安装张拉完，经测量索鞍位置符合设计要求后，将索鞍座体与底板间永久锁定；
④体系转换吊索、杆张拉完成后，方可拆除临时墩或现浇支架。
⑤体系转换施工要点
a.单根吊索张拉力在张拉调索时应力达到最大，远大于成桥状态时的受力水准，而吊索安全系数(杆)偏小，除了采用高精度张拉油表外，应分多级逐步张拉调索，在保证线形的同时，严格控制其张拉力不得大于设计规定值。
b.无论独塔或双塔自锚悬索桥，在体系转换时，主缆上任何一个吊索的变化都会影响到其它吊索的受力。故要求张拉调索时严格按照设计规定顺序同步进行，同一编号的吊索张拉必须同步，任何情况下索力相差不得大于设计规定值；相应主索鞍顶推也要求分次同步进行，不得跳跃、跨越式顶推。
c.在张拉调索过程中，以力为主，兼顾线形；在吊索安装之前，应对其无应力长度做标记，张拉过程中，如线形与索力相差较远，应立即停止此道工序，查清原因，再进行下道工序施工。
d.在张拉调索过程中，应严格控制主塔塔顶的偏位，任何情况下不得大于设计规定允许值；
e.在张拉调索过程中，由于不能一次到位，应采取临时锚固倒顶措施，以策安全。
f.张拉调索时间宜安排在夜间温度稳定的时候进行，张拉调索开始时，加劲梁上不得堆放任何杂物，梁面吊机也得移走。
g.由于体系转换过程中吊索同步张拉，张拉步骤多，为保证安全，在多根吊索同时张拉的情况下，应每张拉完一级时，要对张拉引伸杆进行临时锚固措施，再进行下一级张拉、逐步到位。
h.体系转换过程中，梁逐步脱离临时墩或现浇支架，跨中中间最大；主索鞍的顶推会使主梁标高下降，应注意超垫垫板，使加劲梁与支垫之间空隙保持在2cm左右，以备安全。
二、整体顶、提升加劲梁后安装吊索方式的体系转换
1)准备工作：
①体系转换施工前，加劲梁应按设计线型施工就位，主缆、索夹安装好，吊索吊上主缆，猫道吊挂在主缆上，
②各起顶机具设备按施工设计方案准备，
2)加劲梁的整体提升和落梁：
①整体提升加劲梁，需控制好起顶高度和起顶反力，
②加劲梁提升到位后，逐根进行吊索的安装，待吊索安装完成后，再通过逐步落梁至设计标高的方法使吊索和主缆逐步承受加劲梁荷载，完成加劲梁按设计线形的完全悬吊，
③加劲梁在落梁过程中应做好监测监控工作，按施工控制需要及时顶移索鞍使塔顶复位，
④在顶、落梁过程中，应及时进行必要的抄垫或拆除抄垫，以保证体系转换工作的顺利进行及施工过程中的安全，
⑤加劲梁起顶时临时墩反力较大，如利用千斤顶直接顶加劲梁，则局部应力过大易造成局部失稳变形，为保证起顶施工安全方便，宜在加劲梁底起顶位置采取布置分配梁等方式来分散顶力；
⑥顶梁时可采用钢板及钢垫块进行抄垫，确保落梁时方便拆除抄垫的施工；
⑦顶升控制：顶升过程中，如采用各临时墩顶升点同时顶升，需解决好同步及克服临时墩反力过大等问题，宜采取各临时墩顶升点逐步、分阶段进行顶升，应控制好每墩每次的顶升量，
3)体系转换完成后，拆除临时墩等临时设施。
4)体系转换施工要点：
①加劲梁宜采取按设计数值整体逐步同时顶高，在无应力状态下多次、逐步进行吊索安装，待吊索全部安装完成后再通过逐步落梁至设计位置的方式，使吊索和主缆逐步承受加劲梁荷载，
②用千斤顶顶升应克服局部应力过大的情况，应采取布置分配梁等方法分散顶力，
③整体顶升体系转换过程中，应适时进行监测监控，做好施工控制工作。