一种外倾式钢箱拱安装方法.pdf

本发明一种外倾式钢箱拱安装方法，属于桥梁施工技术领域。本发明的外倾式钢箱拱安装方法，主要包括以下步骤：在地面完成拱肋拱节的侧转翻身；拱节吊运支架顶部托架上后，通过安装在支架顶部的调整架、支架顶部托架和千斤顶对拱节精确定位进行微调；拱节位置调节到位后，焊接临时定位措施，完成拱节段定位安装。本发明的优化少支架法，将姿态调整工序移到地面进行，同时通过调整架、支架顶部托架和千斤顶对拱节精确定位，消除了高空施工的安全风险，降低了质量控制风险，施工操作方便，加快施工速度，较传统少支架法施工可节约工期30天左右。

1.  一种外倾式钢箱拱安装方法，包括以下步骤： 
（1）钢拱支架基础桩基及承台施工；
（2）支撑钢管立柱的安装及柱顶分配梁施工；
（3）在柱顶分配梁上安装可拆卸调整架，在所述调整架上安装支架顶部托架，所述支架顶部托架可在所述调整架顶面横向滑动；同时在所述支架顶部托架上设置千斤顶；安装过程中测量精确放样，确保托架立板开口夹角位置准确；
（4）地面侧转托架的加工及履带式起重机进场；
（5）拱节段姿态调整：通过履带式起重机，在地面完成拱肋拱节段的侧转翻身，使拱节段与水平面的倾斜角度α与其实际安装的设计倾斜角度β的偏差小于5°；
（6）拱节段调整就位：通过履带式起重机将拱节吊运至目标安装位置的所述支架顶部托架上，然后通过所述调整架和所述支架顶部托架调节拱节在水平面上的横向位置，通过安装在所述支架顶部托架上的千斤顶调节拱节在竖直方向上的位置；反复调整直至拱肋位置偏差在5mm内；然后焊接临时定位措施，完成拱节段定位安装。

2.  根据权利要求1所述的外倾式钢箱拱安装方法，其特征在于：所述支架顶部托架通过螺栓螺孔安装在所述调整架上，所述螺孔为长方形开孔或腰形孔。

3.  根据权利要求1或2所述的外倾式钢箱拱安装方法，其特征在于：所述调整架与所述支架顶部托架之间设有滑板。

4.  根据权利要求1所述的外倾式钢箱拱安装方法，其特征在于：步骤（5）中所述地面姿态调整按如下方法进行：（5.1）通过计算模拟钢箱拱肋每个吊装节段的重心位置，确保每个节段每个吊点位置上钢丝绳长度的准确；（5.2）横桥向布置两台履带吊吊钩位置，通过两台履带吊配合和现场测量校核，完成钢箱拱肋节段侧转翻身姿态要求，将侧转翻身就位的钢箱拱节段放至地面侧转托架上；（5.3）纵桥向前后布置1号履带吊和2号履带吊两台履带吊吊钩位置，通过1号履带吊竖向提升完成钢箱拱节段竖向姿态调整，调整到位后将预先准备在吊钩上长度经过计算的钢丝绳放入2号履带吊吊钩内；（5.4）由2号履带吊完成节段钢箱拱节段吊装到位。

5.  根据权利要求1所述的外倾式钢箱拱安装方法，其特征在于：步骤（6）中所述调整就位过程按如下方法进行：（6.1）拱节段吊装到支架顶部托架后，先将拱节段底端通过安装于前一节段顶端的限位板进行支撑，然后缓慢下放吊钩，让整个拱肋通过托架支撑；（6.2）测量按“前端控制，后端顺接”的原则对节段进行测量复核，并下达调整指令；（6.3）通过设置在支架顶部横向平移的支架顶部托架调整拱节段水平位置，通过设置在托架上的千斤顶调整拱节段的竖向位置，反复调整直至拱肋位置偏差在5mm内；（6.4）焊接临时定位措施，完成拱节段定位安装。

一种外倾式钢箱拱安装方法
    技术领域
本发明涉及一种外倾式钢箱拱安装方法，特别涉及一种大型外倾式钢箱拱安装方法，属于桥梁施工技术领域。
背景技术
伴随着桥梁设计、施工水平的逐步提高，越来越多的结构形式多样化、集使用功能观赏功能于一身的桥梁不断涌现。
南宁大桥作为世界上首座大跨度曲线梁非对称外倾式钢箱拱桥，其单孔跨度300m，由两条倾斜的钢箱拱肋、桥面曲线钢箱梁、倾斜吊杆和桥面系杆组成。其主桥总成线型采用1500m的主梁平面曲线半径，东侧拱肋倾角69.7°，西侧拱肋倾角66.5°，两侧拱肋轴线有悬链线、圆曲线和直线共同组成符合拱轴线。非对称外倾式钢箱拱桥是世界首创，打破了常规肋拱桥设计理念，两侧肋拱均向外倾斜，且倾斜角度不同，顺应了曲线梁的线型设计要求，取消了两拱肋之间的横撑，拱肋靠自身刚度和倾斜吊杆各自平衡。
外倾式钢箱拱桥的钢箱拱，对拱肋的施工方法主要有满布支架法、少支架法、缆索扣装法。几种施工方法的选择要综合考虑桥位的地形、环境、安装方法的安全性、经济性和施工速度等因素。其中，无支架缆索吊装法和转体施工法安装拱肋，这种方法主要用于跨越山谷、大江大河等不适宜搭设支架或根本无法搭设支架的场合；或在拱肋离地面不高、或桥下水位不深，通过缩窄河道可以留有足够开阔平整的场地的情况下采用。在少支架法安装拱肋的过程中，需要将拱肋截段先进行姿态调整侧转翻身至设计倾斜角度，然后对各节依次安装，完成拱肋的施工。但是，现有技术中，少支架法中的钢箱拱姿态调整均在支架上进行，主要应用于规模小、造价低的自行车桥、人行桥和景观桥。当应用于拱肋跨度大、高度高的外倾式钢箱拱桥的钢箱拱施工工程中，少支架法的施工难度极大，施工造价高且安全性差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的在拱肋跨度大、高度高的外倾式钢箱拱桥的钢箱拱施工工程中，现有少支架法施工造价高且安全性差上述不足，提供一种优化的少支架法外倾式钢箱拱安装方法，该方法施工投入低、效率高且施工安全系数高。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
（1）钢拱支架基础桩基及承台施工；
（2）支撑钢管立柱的安装及柱顶分配梁施工；
（3）在柱顶分配梁上安装可拆卸调整架，在所述调整架上安装支架顶部托架，所述支架顶部托架可在所述调整架顶面横向滑动；同时在所述支架顶部托架上设置千斤顶；安装过程中测量精确放样，确保托架立板开口夹角位置准确；
（4）地面侧转托架的加工及履带式起重机进场；
（5）拱节段姿态调整：通过履带式起重机，在地面完成拱肋拱节的侧转翻身，使拱节段与水平面的倾斜角度α与其实际安装的设计倾斜角度β的偏差小于5°；
（6）拱节段调整就位：通过履带式起重机将拱节吊运至目标安装位置的所述支架顶部托架上，然后通过所述调整架和所述支架顶部托架调节拱节在水平面上的横向位置（即横桥向位置），通过安装在所述支架顶部托架上的千斤顶调节拱节在竖直方向上的位置；反复调整直至拱肋位置偏差在5mm内；然后焊接临时定位措施，完成拱节段定位安装。
上述外倾式钢箱拱安装方法，所述支架顶部托架和所述地面侧转托架为一种上端开口呈夹角的刚性装置，用于拱节姿态调整过程的放置。拱节放置在开口内后，拱节的重量置于夹角的一边，拱节与水平面有一夹角。
本实施例外倾式钢箱拱安装方法，通过低位姿态调整技术，在地面完成拱肋拱节的侧转翻身，使拱节与水平面的倾斜角度α与其实际安装的设计倾斜角度β的偏差小于5°，完成了拱肋大幅度的侧转翻身，消除了高空施工的安全风险，降低了质量控制风险，施工操作方便。拱肋吊装到位前，先将调整架安装到位，调整好调整架和支架顶部托架的纵向位置（即纵桥向方向的位置）；拱肋吊装到位后，进一步通过支架顶部托架和千斤顶对拱肋进一步微调，使拱肋精确定位，完成拱肋的安装。通过支架顶部托架、调整架和千斤顶对拱肋进一步微调，施工操作方便，可明显减少调整次数，加快施工速度。
作为本发明的优选方案，步骤（3）中所述支架顶部托架通过螺栓螺孔安装在所述调整架上，所述螺孔为长方形开孔或腰形孔。上述结构的支架顶部托架，可以通过所述螺栓在所述长方形开孔或腰形孔长度方向移动。通过所述螺栓螺孔调节所述托架在所述调整架上的位置，施工方便，可明显减少调整次数，加快施工速度，较传统少支架法施工可节约工期30天左右。
作为本发明的优选方案，步骤（3）中所述调整架与所述支架顶部托架之间设有滑板。在所述调整架与所述支架顶部托架之间设有滑板可以减小所述调整架与所述支架顶部托架之间的相对运动摩擦，调节过程更容易实现，提高调节效率。
作为本发明的优选方案，步骤（5）中所述地面姿态调整按如下方法进行：（5.1）通过计算模拟钢箱拱肋每个吊装节段的重心位置，确保每个节段每个吊点位置上钢丝绳长度的准确；（5.2）横桥向布置两台履带吊吊钩位置，通过两台履带吊配合和现场测量校核，完成钢箱拱肋节段侧转翻身姿态要求，将侧转翻身就位的钢箱拱节段放至地面侧转托架上；（5.3）纵桥向前后布置两台履带吊吊钩位置，通过1号履带吊竖向提升完成钢箱拱节段竖向姿态调整，调整到位后将预先准备在吊钩上长度经过计算的钢丝绳放入2号履带吊吊钩内；（5.4）由2号履带吊完成节段钢箱拱节段吊装到位。
作为本发明的优选方案，步骤（6）中所述调整就位过程按如下方法进行：（6.1）拱节段吊装到支架顶部托架后，先将拱节段底端通过安装于前一节段顶端的限位板进行支撑，然后缓慢下放吊钩，让整个拱肋通过托架支撑；（6.2）测量按“前端控制，后端顺接”的原则对节段进行测量复核，并下达调整指令；（6.3）通过设置在支架顶部横向平移的支架顶部托架调整拱节段水平位置，通过设置在托架上的千斤顶调整拱节段的竖向位置，反复调整直至拱肋位置偏差在5mm内；（6.4）焊接临时定位措施，完成拱节段定位安装。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的优化少支架法，将姿态调整工序移到地面进行，消除了高空施工的安全风险，降低了质量控制风险，施工操作方便；同时，支架上通过支架顶部托架和调整架的组合形式，使支架顶部托架可以在调整架顶面横向水平滑动，以及托架上设置千斤顶进行竖向位移调整的方法，在拱肋精确定位施工中，施工操作方便，可明显减少调整次数，加快施工速度，较传统少支架法施工可节约工期30天左右。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
工程项目：成都市红星路南延线跨府河桥梁工程（以下简称府河大桥）。
府河大桥为非对称外倾式钢箱拱桥；其拱肋由南北两条独自向外倾斜的拱肋，分别位于各自的倾斜平面内，且外倾角度不同，分别为18°（南拱）、30°（北拱），拱肋间没有任何横向联系，两条拱肋于主梁下交汇，于拱顶遥相分隔，通过倾斜的吊索支承于主梁上。
为了完成上述项目，本实施例采用以下的安装方法，包括以下步骤：
（1）钢拱支架基础桩基及承台施工；
（2）支撑钢管立柱的安装及柱顶分配梁施工；
（3）在柱顶分配梁上安装可拆卸调整架，可以通过拆卸并重复安装所述调整架，调整所述调整架在所述支架顶面的位置，安装调整架时，调整好调整架在纵桥向方向的位置；所述调整架上安装有支架顶部托架，所述支架顶部托架通过螺栓螺孔安装在所述调整架上，所述螺孔为长方形孔或腰形孔；所述支架顶部托架通过所述螺栓螺孔配合可以在所述调整架顶面沿横桥向方向滑动；所述调整架和所述支架顶部托架配合可以完成所述托架在支架顶部安装平面内的横向运动；同时在所述支架顶部托架上设置千斤顶，通过所述千斤顶可以调节所述支架顶部托架在安装平面的垂直方向上的位置；在所述调整架与所述支架顶部托架之间设计滑板，保证所述支架顶部托架可在所述调整架顶面滑动；安装过程中测量精确放样，确保托架立板开口夹角位置准确；由于各拱节在水平面的安装角度不同，各拱节使用的支架顶部托架需根据拱节实际安装角度单独设计安装；
（4）地面侧转托架的加工及履带式起重机进场：两个拱肋，每个拱肋中各拱节的倾斜角度相同，故施工过程中，每个拱肋上的拱节共同使用一个底面侧转托架；
（5）拱节段姿态调整：
（5.1）通过计算模拟钢箱拱肋每个吊装节段的重心位置，确保每个节段每个吊点位置上钢丝绳长度的准确；
（5.2）横桥向布置两台履带吊吊钩位置，通过两台履带吊配合和现场测量校核，完成钢箱拱肋节段侧转翻身姿态要求，将侧转翻身就位的钢箱拱节段放至地面侧转托架上，横桥向布置完成后，拱节段与水平面的倾斜角度α与其实际安装的设计倾斜角度β的偏差要求小于5°；
（5.3）纵桥向前后布置1号履带吊和2号履带吊两台履带吊吊钩位置，通过1号履带吊竖向提升完成钢箱拱节段竖向姿态调整，调整到位后将预先准备在吊钩上长度经过计算的钢丝绳放入2号履带吊吊钩内；
（5.4）由2号履带吊完成节段钢箱拱节段吊装到位；
（6）拱节段调整就位：
（6.1）拱节段吊装到支架顶部托架后，先将拱节段底端通过安装于前一节段顶端的限位板进行支撑，然后缓慢下放吊钩，让整个拱肋通过托架支撑；
（6.2）测量按“前端控制，后端顺接”的原则对节段进行测量复核，并下达调整指令；
（6.3）通过设置在支架顶部的横向平移托架调整拱节段水平位置，通过设置在托架上的千斤顶调整拱节段的竖向位置，反复调整直至拱肋位置偏差在5mm内；
（6.4）焊接临时定位措施，完成拱节段定位安装。
本发明的外倾式钢箱拱安装新方法，通过采用的低位姿态控制调整和支架上拱肋姿态调整技术，在施工过程中取得了良好的施工效果。该方案在施工过程中具有以下突出优点：
1、钢箱拱支架、调整架和托架采用的钢管、钢板和槽钢等材料均为常规材料，通过调整架和托架的设计，在较低施工投入前提下，加快了施工效率，与传统少支架法比较，施工成本投入可节约150万元；
2、低位姿态调整技术，传统方法中拱肋姿态调整均在支架顶部进行，本工程将姿态调整工序移到地面进行，消除了高空施工的安全风险，降低了质量控制风险，施工操作方便；
3、支架上通过托架和调整架的组合形式，使托架可以在调整架顶面横向水平滑动，以及托架上设置千斤顶进行竖向位移调整的方法，在拱肋精确定位施工中，施工操作方便，可明显减少调整次数，加快施工速度，较传统少支架法施工可节约工期30天。
本实施例的优化少支架法在府河大桥钢箱拱安装中的成功运用，为类似施工环境的拱桥钢箱拱施工探索了一种新的施工方法，可有效的缩短施工工期，降低施工风险，减少施工成本投入，具有较好的推广价值。