顶推法施工刚性悬索加劲弦合龙方法技术领域
本发明涉及大跨度刚桁梁桥施工技术领域，具体属于大跨度钢桁梁桥顶推法施工刚性悬索加劲弦合龙方法，主要用于大跨度钢桁梁桥在施工阶段进行加劲弦合龙。
背景技术
随着我国铁路建设跨越式发展的深度推进，刚性悬索加劲钢桁梁桥作为新颖的大跨度公铁两用桥结构形式，因其自身刚度大、跨越能力大、全桥内力分布合理、建筑造型美观等优势在铁路桥梁建设中成为了重要发展方向。目前国内有两座该结构形式桥梁，即东莞东江大桥和济南黄河大桥。东莞东江大桥为（112+208+112）m双层公路桥，采用悬拼法架设。加劲弦线性为二次抛物线，采用原位安装。济南黄河大桥为（128+3×180+128）m双层公铁两用桥，采用顶推法架设。加劲弦线性为圆弧线，顶推过程中安装，采用多点起顶辅助合龙。
目前，钢桁梁桥加劲弦合龙常用的方法主要有三种：①合龙现场采用扩孔或冲钉强行打入的方式；②合龙节点之外设置合龙铰装置；③合龙对接口处利用螺旋合龙器强行合龙。第一种方法在一定程度上改变了钢桁架结构的几何尺寸，成桥后全桥线性及实际受力状态与理论设计存在较大差距；第二种方法中节点外合龙铰结构较为复杂，加大了施工难度，增加了整体施工量；最后一种方法适用于合龙口初始开口值较小的加劲弦合龙施工，对于大跨度加劲弦钢桁梁桥中普遍出现的较大初始开口值合龙施工不具有普遍可操作性。基于以上原因，目前急需开发一种施工便捷、不改变构件结构尺寸、安全可靠、可操作性强的大跨度钢桁梁桥刚性悬索加劲弦合龙方法。
发明内容
针对上述现状，本发明旨在提供一种顶推法施工刚性悬索加劲弦合龙方法，实现大跨度钢桁梁桥施工过程中加劲弦架设，并在加劲弦中部实现无应力合龙，解决了大跨度钢桁梁桥施工中加劲弦架设合龙的技术难题。
本发明解决技术问题提供如下方案：
顶推法施工刚性悬索加劲弦合龙方法，包括有以下施工步骤：
（1）钢桁梁推至加劲弦半弦安装工况位置后，利用龙门吊完成加劲弦前半弦辅助承重支架的安装，承重支架位于加劲弦弦杆合龙口处，并根据设计需要吊装两台汽车吊至桥面板；
（2）利用龙门吊及桥面汽车吊抬吊完成半弦加劲弦上下弦杆的安装，并预留合龙口；
（3）利用合龙口位置千斤顶调整开口值，完成加劲弦半弦合龙；
（4）钢桁梁顶推至加劲弦全弦合龙工况位置后，利用龙门吊完成加劲弦前半弦辅助承重支架的安装，并配合桥面汽车吊完成后半弦加劲弦上下弦杆的吊装，预留合龙口；
（5）利用有限元软件对加劲弦全弦合龙进行模拟，确定合龙口理论初始纵向间距及竖向、横向偏差；现场通过全站仪测量，采集合龙口实际初始纵向间距及竖向、横向偏差。对比软件模拟计算值与现场实测值，对计算模型进行调整优化，通过计算分析拟定多点起顶合龙技术方案；
（6）根据有限元计算方案，利用竖向千斤顶分级加载，依次进行各起顶位置第一步起顶操作，完成该轮次起顶高度，第一步起顶操作完成后使用全站仪准确定位，并使用钢尺校核测量结果，结果校核无误后方可进行下一步起顶操作；
（7）依次进行各起顶位置第二步起顶操作，完成理论计算起顶高度剩余量，进一步纠正合龙口的竖向偏差，起顶过程中利用全站仪准确定位，并使用钢尺校核测量结果，该轮次起顶操作完成后，若合龙口开口值大于可微调范围，制定新一步合龙方案，重复第（7）步操作，直至合龙口开口值达到可微调范围；
（8）在合龙对接口安装千斤顶组合纠偏装置进行横向纠偏，完全纠正合龙口横向偏差；
（9）在合龙对接口安装螺旋合龙器，完成合龙口最终对接，利用冲钉及普通螺栓完成合龙对接口固定；
（10）加劲弦合龙完成后，吊装加劲弦平联，全弦合龙后安装加劲弦吊杆支架，完成高强螺栓施拧，拆除辅助支架，即可实现顶推法施工刚性悬索加劲钢桁梁桥的加劲弦合龙操作。
所述临时墩为全桥后端边跨中部设置的临时支承墩，用于布置竖向千斤顶及架设拼装工作平台，每根临时墩上布置多个等距的竖向千斤顶，用于加劲弦合龙及顶推等操作过程中调整全桥线性，临时墩数量及布置根据施工设计方案确定。
所述钢桁梁加劲弦立柱顶推至临时墩上方为：在拼装平台上上安装一个轮次的钢桁梁，将一个轮次的钢桁梁顶推前移，每顶推前进一个轮次，在后部拼装支架上继续下一轮次的拼装作业，如此循环，直至钢桁梁加劲弦立柱到达临时墩支架上方。
所述预留合龙口为：单边加劲弦下半弦杆底部与钢桁梁上弦杆固定，顶部支承于辅助支架顶部，上半弦弦杆顶部与加劲弦顶部固定，底部支撑于辅助支架顶部，此时上半弦弦杆底部与下半弦弦杆顶部相距状态。
所述多点起顶为：每根临时墩的墩顶位置布置有一定数量竖向千斤顶，根据有限元模型计算结果，加劲弦合龙操作中在多处位置同时起顶，调整全桥线性，完成加劲弦合龙。
所述分级加载为：加劲弦合龙施工，多点起顶操作中各位置千斤顶起顶采用分步起顶的方式，每次起顶高度控制为总起顶高度的适当比例，每次起顶完成后方可进行下一步起顶。
所述分步起顶高度为：根据有限元理论模型计算加劲弦合龙施工中全桥多点起顶高度，第一次分步起顶操作中起顶高度控制为总起顶高度的适当比例，起顶力较大的位置分步起顶高度控制为总起顶高度的1/3，起顶力相对较小的位置分步起顶高度控制为总起顶高度的1/2。
所述合龙口微调范围为：合龙口开口值纵向距离小于5mm，竖向偏移小于3mm。
所述吊杆支架为：全弦合龙后安装的加劲弦弦杆临时支承装置，用于消除顶部弯矩，支架顶部与加劲弦底部焊接吊耳固定连接，支架底部与钢桁梁上弦杆顶部栓接吊耳固定连接。
本发明方法在石济铁路客运专线济南黄河公铁两用桥加劲弦合龙时使用，在不改变构件结构尺寸的条件下，顺利实现多跨刚性悬索加劲弦的全弦合龙。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1、多点起顶完成加劲弦合龙，千斤顶起顶力及起顶位移值较小，施工中便于实现，且操作简单。
2、顶推法施工便于选择加劲弦合龙的合理起顶位置，有利地降低了起顶力的大小，减小了加劲弦合龙的难度。
3、合龙起顶过程采用多级加载的方式，合龙口开口值可预控，且有效降低了单点起顶力的峰值，容错率高，有效提高了施工效率，确保了工程的安全性。
4、吊杆支架消除了顶部弯矩，确保成桥前加劲弦的稳定性。
5、在不改变钢桁架结构几何尺寸的前提下完成刚性悬索加劲弦合龙，技术方法可行，安全可靠，经济合理，对于大跨度桥梁加劲弦施工中具有推广意义。
附图说明
图1为第一跨加劲弦半弦吊装示意图。
图2为第一跨加劲弦半弦合龙示意图。
图3为第二跨加劲弦全弦吊装示意图。
图4为第二跨加劲弦全弦吊装示意图。
图5为带加劲弦顶推示意图。
图6为螺旋合龙器、千斤顶组合纠偏装置构造示意图。
图中标号如下：1—临时墩，2—龙门吊，3—汽车吊，4—辅助承重支架，5—加劲弦下半弦杆，6—加劲弦立柱，7—加劲弦上半弦杆，8—竖向千斤顶，9—千斤顶组合纠偏装置，10—螺旋合龙器，11—吊杆支架，12—合龙口。
具体实施方式
参见附图，顶推法施工刚性悬索加劲弦合龙方法，包括有以下施工步骤：当钢桁梁加劲弦立柱顶推至临时墩1上方时，利用龙门吊2完成加劲弦辅助承重支架4的安装，承重支架位于加劲弦弦杆合龙口处，并根据设计需要吊装两台汽车吊3至桥面板；
利用龙门吊2及汽车吊3抬吊完成半弦加劲弦上下弦杆的安装，并预留合龙口。上半弦杆上端与立柱顶端对应节点通过冲钉及普通螺栓固定，下端底部与辅助承重支架顶部贴合；下半弦杆下端与钢桁梁上弦杆对应节点通过冲钉及普通螺栓固定，上端底部与辅助承重支架顶部贴合；加劲弦立柱6通过横联固定成为一个整体。合龙口位置安装千斤顶装置，调整合龙口纵横向间距，对接合龙口，打入冲钉及螺栓固定，完成半弦加劲弦合龙；
利用有限元软件对合龙口12开口值进行模拟计算，确定合龙口12理论初始纵向间距及竖向、横向偏差；现场通过全站仪测量，采集合龙口实际初始纵向间距及竖向、横向偏差。对比软件模拟计算值与现场实测值，对计算模型进行调整优化，通过计算分析拟定多点起顶合龙技术方案；
根据有限元计算方案，利用竖向千斤顶8分级加载，在合龙口前后端各起顶位置依次进行第一步竖向起顶操作，缩小合龙口纵向间距，起顶高度为分步起顶高度。在合龙口下方进行第一步起顶操作，减小合龙口的竖向偏差，起顶高度为分步起顶高度。第一步起顶操作完成后使用全站仪准确定位，并使用钢尺校核测量结果，结果校核无误后方可进行下一步起顶操作。合龙口前后端各起顶位置依次进行第二步竖向起顶，完成理论计算起顶高度剩余量，缩小合龙口纵向间距至微调范围。合龙口下方进行第二步起顶操作，完成理论计算起顶高度剩余量，完全纠正龙口的竖向偏差。起顶过程中利用全站仪准确定位，并使用钢尺校核测量结果。该步起顶操作完成后，若合龙口竖向偏移大于1mm或纵向间距大于3mm，可通过计算模拟分析再增加一步起顶操作，重复第二步起顶操作，直到完成加劲弦初步合龙；
在合龙对接口安装千斤顶组合纠偏装置9进行横向纠偏，即可完全纠正合龙口横向偏差。在合龙对接口安装螺旋合龙器10，完成合龙口最终对接。利用冲钉及普通螺栓完成合龙对接口固定。加劲弦合龙完成后，吊装加劲弦平联。全弦合龙后安装加劲弦吊杆支架11，完成高强螺栓施拧，拆除辅助支架。