CN108018780B - 一种栓焊结合的钢塔柱设计施工方法 - Google Patents

一种栓焊结合的钢塔柱设计施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种栓焊结合的钢塔柱设计施工方法，属于桥梁工程或其他钢结构工程领域，钢塔柱节段与节段间，先通过少量高强螺栓连接构造连接，以承担其上两到三个节段钢塔节段的自重，如此，某节段安装完成后，不用等待该节段与下一节段间接缝焊接，即可进行上一节段安装。在某节段安装完成后，先通过高强螺栓连接构造与下一节段连接，其后，在继续吊装上一节段的同时，紧接着进行该节段与下一节段间除高强螺栓连接构造以外部分接缝焊接，直至其焊接完毕。在高强螺栓连接构造以外接缝焊接完毕后，拆除高强螺栓连接构造，并将该区域接缝焊接，如此完成全断面焊缝焊接。本发明既具有极低的工程造价和维护难度，又具有极高的施工效率。

Description

一种栓焊结合的钢塔柱设计施工方法
技术领域
本发明属于桥梁工程或其他钢结构工程领域，具体是指一种钢塔柱设计施工方法。
背景技术
钢塔柱在桥梁工程中应用广泛，因钢塔柱高度高，结构重量大，目前通常采用“分节段在工厂制造、分节段在现场拼装接高”的设计施工方法。分节段现场接高时，一般有两种连接方法，一种方法为节段间焊接连接的方法，另一种方法为节段间采用高强螺栓连接的方法。
就焊接连接而言，因环缝焊接周期长，而钢结构节段吊装拼装速度相对较快，对钢塔柱安装工期形成制约，如一般情况下某钢塔柱节段安装完成后，往往需要等待4-5天或甚至更长时间，待该节段与下一节段(注：下一节段指在下面的节段)接缝焊接完成后，方能进行上一节段(注：上一节段指在上面的节段)的安装，钢塔焊接期间塔吊处于闲置状态，由焊接控制关键线路，从而制约安装速度。
就高强螺栓连接而言，其相对焊接连接而言安装进度较快，对工期制约小。但因全断面全部采用高强螺栓连接，高强螺栓连接构造投入量巨大，增加造价，增加后期维护难度，且对钢塔柱外观造成不良影响。且若等待全断面高强螺栓全部施拧完毕后，再安装上一节段，亦将一定程度上制约工期。
发明内容
本发明的目的在于：提出一种栓焊结合的钢塔柱施工方法，既具有极低的工程造价和维护难度，又具有极高的施工效率。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种栓焊结合的钢塔柱设计施工方法，其特征在于依次包括以下步骤，其中n为正整数：
步骤1：吊装第n+1节段，并通过部分高强螺栓连接构造与第n节段连接，高强螺栓连接构造的用量只需满足承担其上两到三个节段钢塔节段的自重；
步骤2：吊装第n+2节段，并通过部分高强螺栓连接构造与第n+1节段连接，高强螺栓连接构造的用量只需满足承担其上两到三个节段钢塔节段的自重；同时，进行第n节段与第n+1节段间除高强螺栓连接构造以外区域的环缝焊接；
此阶段，第n+1节段与第n+2节段的自重荷载由高强螺栓连接构造承担，正在焊接的第n节段与第n+1节段间的焊缝不承担上部荷载；
步骤3：继续吊装第n+3节段，并通过部分高强螺栓连接构造与第n+2节段连接，高强螺栓连接构造的用量只需满足承担其上两到三个节段钢塔节段的自重；同时，进行第n+1节段与第n+2节段间除高强螺栓连接构造以外区域的环缝焊接，此阶段第n节段与第n+1节段间除高强螺栓连接构造以外的焊缝将焊接完毕，或者，第n节段与第n+1节段间除高强螺栓连接构造以外的焊缝在第n+3节段吊装前即可完成；
此阶段，第n+1节段、第n+2节段、第n+3节段的自重荷载由高强螺栓连接构造承担，正在焊接的第n节段与第n+1节段间的焊缝、第n+1节段与第n+2节段间的焊缝不承担上部荷载；
步骤4：继续吊装第n+4节段，并通过部分高强螺栓连接构造与第n+3节段连接，高强螺栓连接构造的用量只需满足承担其上两到三个节段钢塔节段的自重；同时，进行第n+2节段与第n+3节段间除高强螺栓连接构造以外区域的环缝焊接，此阶段第n+1节段与第n+2节段间除高强螺栓连接构造以外的焊缝将焊接完毕，或者，第n+1节段与第n+2节段间除高强螺栓连接构造以外的焊缝在第n+4节段吊装前即可完成；
此阶段，将第n节段与n+1节段间的高强螺栓连接构造拆除，该接缝处以上节段重量转移至已焊接完成的焊缝承担；高强螺栓连接构造拆除后，进行该区域接缝焊接，直至该节段分节处接缝全部焊接完毕；
步骤5：按照前述步骤，同理推进，进行其他钢塔节段的连接施工。
作为选择，在某节段间高强螺栓连接构造解除时，该节段间已焊接接缝长度达全断面长度在80％或甚至90％以上。
本发明方法中，钢塔柱节段与节段间，先通过少量高强螺栓连接构造连接，以承担其上两到三个节段钢塔节段的自重，而无需施工全部的高强螺栓连接构造，如此，某节段安装完成后，不用等待该节段与下一节段间接缝焊接，即可进行上一节段安装。在某节段安装完成后，先通过高强螺栓连接构造与下一节段连接，其后，在继续吊装上一节段的同时，紧接着进行该节段与下一节段间除高强螺栓连接构造以外部分接缝焊接，直至其焊接完毕。在高强螺栓连接构造以外接缝焊接完毕后，拆除高强螺栓连接构造，并将该区域接缝焊接，如此完成全断面焊缝焊接。一般进度情况下，在某节段全断面焊缝焊接完毕时，其上面新安装节段在2-3节左右，因此，实际设计施工时，考虑高强螺栓连接构造承担2-3节段钢塔自重即可。而且，在高强螺栓连接构造解除时，已焊接接缝长度达全断面长度在80％或甚至90％以上，而且此时接缝处应力水平非常低，不存在高强螺栓连接构造处与其他先焊接区域因焊接不同步而造成的应力状态差异情况，不影响结构受力状态。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本发明的有益效果：既具有极低的工程造价和维护难度，又具有极高的施工效率。
附图说明
图1是本发明实施例的钢塔节段平面布置示意图；
图2是本发明实施例的钢塔节段立面布置示意图；
图3是本发明实施例的步骤1的施工状态示意图；
图4是本发明实施例的步骤2的施工状态示意图；
图5是本发明实施例的步骤3的施工状态示意图；
图6是本发明实施例的步骤4的施工状态示意图；
图7是本发明实施例的步骤5的施工状态示意图；
其中1为钢塔节段、2为高强螺栓连接构造、3为节段分节线、4为环缝焊接、5为原高强螺栓连接构造处接缝焊接。
具体实施方式
下列非限制性实施例用于说明本发明。
参考图1至6所示，一种栓焊结合的钢塔柱设计施工方法，依次包括以下步骤(本发明中n为正整数，当从第1钢塔节段和第2钢塔节段的连接即使用本发明方法时，n为1，依此类推。所述高强螺栓，是指用高强度钢制造的，或者需要施以较大预紧力的螺栓，属于一种标准件。一般情况下，高强度螺栓可承受的载荷比同规格的普通螺栓要大。通常按规定螺栓的性能等级在8.8级以上者，称为高强度螺栓)：
步骤1，参考图3所示：吊装第n+1节段，并通过部分高强螺栓连接构造2与第n节段连接，高强螺栓连接构造2的用量只需满足承担其上两到三个节段钢塔节段1的自重，而无需施工全部的高强螺栓连接构造2；
步骤2，参考图4所示：吊装第n+2节段，并通过部分高强螺栓连接构造2与第n+1节段连接，高强螺栓连接构造2的用量只需满足承担其上两到三个节段钢塔节段1的自重，而无需施工全部的高强螺栓连接构造2；同时，进行第n节段与第n+1节段间除高强螺栓连接构造2以外区域的环缝焊接4；
此阶段，第n+1节段与第n+2节段的自重荷载由高强螺栓连接构造2承担，正在焊接的第n节段与第n+1节段间的焊缝不承担上部荷载；
步骤3，参考图5所示：继续吊装第n+3节段，并通过部分高强螺栓连接构造2与第n+2节段连接，高强螺栓连接构造2的用量只需满足承担其上两到三个节段钢塔节段1的自重，而无需施工全部的高强螺栓连接构造2；同时，进行第n+1节段与第n+2节段间除高强螺栓连接构造2以外区域的环缝焊接4，此阶段第n节段与第n+1节段间除高强螺栓连接构造以外的焊缝将焊接完毕，或者，第n节段与第n+1节段间除高强螺栓连接构造以外的焊缝在第n+3节段吊装前即可完成；
此阶段，第n+1节段、第n+2节段、第n+3节段的自重荷载由高强螺栓连接构造2承担，正在焊接的第n节段与第n+1节段间的焊缝、第n+1节段与第n+2节段间的焊缝不承担上部荷载；
步骤4，参考图6所示：继续吊装第n+4节段，并通过部分高强螺栓连接构造2与第n+3节段连接，高强螺栓连接构造2的用量只需满足承担其上两到三个节段钢塔节段1的自重，而无需施工全部的高强螺栓连接构造2；同时，进行第n+2节段与第n+3节段间除高强螺栓连接构造2以外区域的环缝焊接4，此阶段第n+1节段与第n+2节段间除高强螺栓连接构造以外的焊缝将焊接完毕，或者，第n+1节段与第n+2节段间除高强螺栓连接构造以外的焊缝在第n+4节段吊装前即可完成；
此阶段，将第n节段与n+1节段间的高强螺栓连接构造2拆除，该接缝处以上节段重量转移至已焊接完成的焊缝承担；该节段间高强螺栓连接构造2解除时，该节段间已焊接接缝长度达全断面长度在90％以上。高强螺栓连接构造2拆除后，进行该区域接缝焊接，直至该节段分节处接缝全部焊接完毕；
步骤5，参考图7所示：按照前述步骤，同理推进，进行其他钢塔节段的连接施工。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种栓焊结合的钢塔柱设计施工方法，其特征在于依次包括以下步骤，其中n为正整数：
步骤1：吊装第n+1节段，并通过部分高强螺栓连接构造与第n节段连接，高强螺栓连接构造的用量只需满足承担其上两到三个节段钢塔节段的自重；
步骤2：吊装第n+2节段，并通过部分高强螺栓连接构造与第n+1节段连接，高强螺栓连接构造的用量只需满足承担其上两到三个节段钢塔节段的自重；同时，进行第n节段与第n+1节段间除高强螺栓连接构造以外区域的环缝焊接；
此阶段，第n+1节段与第n+2节段的自重荷载由高强螺栓连接构造承担，正在焊接的第n节段与第n+1节段间的焊缝不承担上部荷载；
步骤3：继续吊装第n+3节段，并通过部分高强螺栓连接构造与第n+2节段连接，高强螺栓连接构造的用量只需满足承担其上两到三个节段钢塔节段的自重；同时，进行第n+1节段与第n+2节段间除高强螺栓连接构造以外区域的环缝焊接，此阶段第n节段与第n+1节段间除高强螺栓连接构造以外的焊缝将焊接完毕，或者，第n节段与第n+1节段间除高强螺栓连接构造以外的焊缝在第n+3节段吊装前即可完成；
此阶段，第n+1节段、第n+2节段、第n+3节段的自重荷载由高强螺栓连接构造承担，正在焊接的第n节段与第n+1节段间的焊缝、第n+1节段与第n+2节段间的焊缝不承担上部荷载；
步骤4：继续吊装第n+4节段，并通过部分高强螺栓连接构造与第n+3节段连接，高强螺栓连接构造的用量只需满足承担其上两到三个节段钢塔节段的自重；同时，进行第n+2节段与第n+3节段间除高强螺栓连接构造以外区域的环缝焊接，此阶段第n+1节段与第n+2节段间除高强螺栓连接构造以外的焊缝将焊接完毕，或者，第n+1节段与第n+2节段间除高强螺栓连接构造以外的焊缝在第n+4节段吊装前即可完成；
此阶段，将第n节段与n+1节段间的高强螺栓连接构造拆除，该接缝处以上节段重量转移至已焊接完成的焊缝承担；高强螺栓连接构造拆除后，进行该区域接缝焊接，直至该节段分节处接缝全部焊接完毕；
步骤5：按照前述步骤1-4，同理推进，进行其他钢塔节段的连接施工。
2.如权利要求1所述的栓焊结合的钢塔柱设计施工方法，其特征在于：在某节段间高强螺栓连接构造解除时，该节段间已焊接接缝长度达全断面长度在80%以上。
3.如权利要求2所述的栓焊结合的钢塔柱设计施工方法，其特征在于：在某节段间高强螺栓连接构造解除时，该节段间已焊接接缝长度达全断面长度在90%以上。
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