一种大跨度连续钢桁拱的合龙方法 【技术领域】
本发明涉及桥梁工程中大跨度连续钢桁拱的合龙施工方法。
背景技术
传统的大跨度钢桁拱合龙，对于合龙口的挠度和桁端转角的调整，主要利用墩顶布置竖向、横桥向、纵桥向液压千斤顶设备，合龙口施工需要对钢桁拱进行顶、落(竖向位置调整)。在大跨桥梁中，桁的竖向起顶量和水平调整位移很大，千斤顶的顶推力也很大，因此千斤顶等设备的配置难度及操作难度大，体系转换过程复杂，施工风险大。本发明所涉及的桥梁为三榀连续钢桁拱结构，如按传统顶、落梁方法合龙，单榀桁下支点反力达9000t，每桁需配置3000t级的千斤顶4台，全桥至少需要36台。目前国内尚无此吨位千斤顶，其研发生产的造价昂贵。
本发明摒弃传统的用大吨位液压千斤顶顶、落梁调整合龙口方法，以多层吊索塔架上的斜拉索为调整手段，结合桁段的纵移，实现钢桁拱的合龙，经济实用。
【发明内容】
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种经济实用的大跨度连续钢桁拱的一种合龙方法。
本发明的特征是利用吊索塔架密索体系和多层水平索来调整桁端位移和转角，结合桁段的纵移，从而顺利安装合龙口杆件，实现钢桁拱合龙。
钢桁拱架设过程中，墩顶两侧钢桁拱不对称时，设置吊索塔架密索体系参与主桁受力，构成类似斜拉桥的受力体系；墩顶两侧钢桁拱完全对称时，设置多层平索对拉体系，实现自平衡式的双悬臂架设。通过调整拉索索力改变合龙口桁杆的位移及转角，结合桁段的纵桥向平移，使合龙口的间隙适合于合龙杆件的无应力安装。
连续钢桁拱跨中合龙的主要施工步骤：
(1)钢桁拱两侧边跨合龙后，解除3#、5#墩墩旁托架(4)，将3#、5#墩临时固定支座释放为滑动支座。在4#墩拱顶钢梁上安装2台架梁吊机(3)，对称双悬臂安装钢桁拱。
(2)3#、5#墩钢桁向4#墩方向纵移约170mm，之后锁定3#、5#墩钢梁滑动支座。
(3)在3#、5#墩墩顶钢桁的上弦节点上安装吊索塔架(1)。
(4)3#、5#墩架梁吊机继续向前架设钢桁，随架设进度依次挂设张拉三层吊索(8)、(9)、(10)。吊索一端锚固在吊索塔架上，另一端锚固在桁的节点上。
(5)4#墩两台架梁吊机向两侧对称架设钢桁，随架设进度依次挂设并张拉三层平索(11)、(12)、(13)。平索的两端均锚固在桁的节点上。
(6)3#、4#、5#墩钢梁架设至合龙口(7)位置后，调整3#、5#墩吊索塔架三层斜拉索索力，同时调整4#墩三层平索索力，以改变主跨钢桁拱合龙口两侧位移；微调3#、5#墩顶纵桥向位移为辅助配合，先后实现4#-5#墩和3#-4#墩两主跨主桁合龙；
(7)解除4#墩墩旁托架；逐步释放3#、4#、5#墩三层拉索索力，使主跨系杆合龙口张开至设计理论长度，之后安装合龙口系杆，完成两主跨合龙。
(8)逐步释放卸除斜拉索、平索索力，并最终拆除吊索塔架，拆除架梁吊机，实现连续钢桁拱成桥状态。
本大跨度连续钢桁拱的合龙方法不采用传统的用大吨位液压千斤顶顶、落梁调整合龙口，，以多层吊索塔架上的斜拉索为调整手段，结合桁段的纵移，实现钢桁拱的合龙，该方法简便、安全，具有良好的经济效果。
【附图说明】
图1连续钢桁拱合龙方案图
图2a～图2h连续钢桁拱合龙施工步骤图
图3吊索塔架密索体系布置图
图4水平索自平衡体系布置图
图5a、图5b 3#墩、5#墩墩顶布置图
各部分名称与编号的对应关系
各部分名称 代表编号 吊索塔架 1 水平索 2 架梁吊机 3 墩旁托架 4 吊挂梁提升站 5 钢梁提升站 6 合龙口 7 第一层前索 8 第二层前索 9 第三层前索 10 第一层平索 11
第二层平索 12 第三层平索 13 正式支座 14 分配梁1 15 千斤顶 16 支撑垛 17 支承垫石 18 墩帽 19 分配梁2 20 支座上摆 21
【具体实施方式】
(1)三层吊索塔架密索体系，参见图3。
吊索塔架密索体系分别用于3#、5#墩钢桁拱架设；吊索塔架高度、索的锚固点及倾斜角度选择，均要保证钢桁拱在架设过程中的安全性，并满足合龙时调整合龙口到合适的位置。塔架立柱下端与钢桁拱上弦节点预留铰座板铰接，于边跨钢梁合龙后开始拼装。
吊索塔架斜拉索采用高强平行钢丝，外包PE保护层，上下两端用锚箱锚固，锚固采用冷铸锚，吊索下端为张拉端。冷铸锚具的长度要精心选定，以保证斜拉索有足够的调节长度。
(2)水平索自平衡体系，参见图4。
4#墩钢桁拱拼装，墩顶2个节间在墩旁托架上安装，其余节间为双悬臂对称悬拼。利用4#墩两侧钢桁拱的结构对称特点，分别于对应节点之间设置水平对拉索。该水平索既能改善悬臂钢桁拱的受力状态，又为钢桁拱合龙预留了调整手段。水平索采用高强平行钢丝，两端通过锚箱锚固于钢梁节点预留燕子板上。在主跨合龙时，4#墩钢桁拱和墩旁托架固结，依次调整第一、第二、第三层水平索索力，使合龙口梁端挠度和转角达到理想设计状态。
(3)墩顶布置，参见图5
3#、5#墩顶正式支座为活动支座，置于设计理论位置，初始为锁定状态，以止推顶架对支座上摆进行限位。边跨合龙之后，解除支座约束，边跨钢梁整体向中跨纵移并重新约束支座，悬臂拼装中跨侧钢梁直至合龙。在中跨钢桁拱合龙前，对3#、5#墩钢梁纵桥向进行微调，钢梁纵移是通过支座上摆(21)在下摆上的滑动来完成的。4#墩顶正式支座(14)为固定支座，置于设计理论位置，无需变换。钢梁施工过程中，仅在3#、5#墩顶布置纵桥向顶推装置，4#墩顶不设起顶设备。