CN113338167B - 一种桁架拱桥大节段整体合拢施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桁架拱桥大节段整体合拢施工方法，起吊大尺寸合拢节段，大尺寸合拢节段在起吊过程中出现竖向挠曲变形，大尺寸合拢节段的纵向尺寸会缩短，使得大尺寸合拢节段能够顺利进入合拢口，然后进行对位焊接，实现桁架拱桥大节段整体合拢。与传统多节段支架安装相比较，本发明方法减小了水中临时墩设置，降低了对既有航道的影响，在提升效率的同时，降低了施工风险。

Description

一种桁架拱桥大节段整体合拢施工方法

技术领域

本发明属于土木工程建设领域，尤其是涉及一种桁架拱桥大节段整体合拢施工方法。

背景技术

钢桁架拱桥具有较强的竖向刚度和横向刚度，是跨越大江大河的常用桥型之一。大跨径拱桥常用施工方法有缆索吊装悬拼拼装、转体施工、分段支架安装法等，对于内河航道地区采用“先拱后梁”法施工的大跨度钢桁架拱桥，在保持通航的同时，如何经济、快速、环保的完成钢架拱肋的安装是大桥施工的关键。

传统跨运河大跨径桁架拱的安装方法多采用少支架多节段法进行施工，通过在河道范围搭设临时支架，拱肋桁架分多节段吊装，支撑于临时支架上后进行连接成型。这种施工方法需要在河段范围内搭设较多的支架，对航道的影响明显，施工期航道较难正常通航，同时由于在河道内搭设支架，对水体也会带来一定的污染。采用何种方式能够减小航道范围内支架搭设，是内河航道地区“先拱后梁”法施工大跨径拱桥施工需要解决的主要问题之一。

已有的少支架先拱后梁法施工的大跨径拱桥施工方法为大节段提升法，需要搭设强大的提升支架，并配置大吨位提升装置，且需要在提升支架顶部设置合拢段，施工成本较高，施工周期较长，且大节段在合拢状态下的安装的附加弯矩较大，桁架的内力状态无法达到最优。

发明内容

本发明提供一种桁架拱桥大节段整体合拢施工方法。基于本发明的方法可以克服内河航道地区大跨度拱桥施工对航道的影响，在保持通航的同时，经济、快速、环保的完成钢架拱肋的安装施工。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种桁架拱桥大节段整体合拢施工方法，起吊大尺寸合拢节段，大尺寸合拢节段在起吊过程中出现竖向挠曲变形，大尺寸合拢节段的纵向尺寸会缩短，使得大尺寸合拢节段能够顺利进入合拢口，然后进行对位焊接，实现桁架拱桥大节段整体合拢。

在上述施工方法中，本发明利用了大尺寸合拢节段在起吊过程中出现竖向挠曲变形，利用杆件的变形协调特点，使得大尺寸合拢节段能够顺利进入合拢口。

在本发明的一个实施方式中，在大尺寸合拢节段进入合拢口后，将大尺寸合拢节段的下弦杆端部与腹杆交叉点处支撑于支撑垫块上，所述支撑垫块支撑在临时支架的顶部，通过调整大尺寸合拢节段吊点的高程，使得合拢口的尺寸恢复至合拢最优状态实现顺利焊接。

在本发明的一个实施方式中，所述支撑垫块包括定位底座、侧向限位块和导向块，所述定位底座构成整个支撑垫块的底部，使用时所述定位底座沿横桥向水平放置，起稳定作用，侧向限位块为一对，分别固定连接于所述定位底座两侧，所述导向块在横桥向为一对，固定于侧向限位块上方，所述导向块用于将大尺寸合拢节段的下弦杆端部与腹杆交叉点导入两个侧向限位块之间，两个侧向限位块用于对大尺寸合拢节段的下弦杆端部与腹杆交叉点进行限位。

在本发明的一个实施方式中，所述定位底座、侧向限位块和导向块均由型钢构成。

在本发明的一个实施方式中，所述侧向限位块与定位底座之间为焊接连接，所述导向块与侧向限位块之间为焊接连接。

在本发明的一个实施方式中，所述导向块的横截面为直角三角形，横截面斜边朝向大尺寸合拢节段的下弦杆端部与腹杆交叉点，较短的直角边水平在下，较长的直角边朝向外侧且竖直。

在本发明的一个实施方式中，在节段施工前，利用有限元计算，模拟吊点位置改变引起节段两端纵向缩短的变化关系，得到大尺寸合拢节段的吊点位置与端部纵向变形之间的影响矩阵S，从而确定吊点的合理位置，确保大尺寸合拢节段结构满足在起吊过程中受力安全的同时，拢节段两端在纵向相对变形达到15mm以上，使得大尺寸合拢节段顺利进入安装位置。

在本发明的一个实施方式中，在节段施工前，利用有限元计算，模拟节段两端支撑在临时垫块上，调整吊点高程，得到合拢节段梁端在纵向相对变形，建立二者之间的影响矩阵W，利用影响矩阵确定在合拢状态下大尺寸合拢节段吊点位置的理论定位高程。

以成桥形状和合拢段施工预拱度相加得到合拢节段结构的制造形状，大尺寸合拢节段按照加工形状进行加工；在大尺寸合拢节段合拢前对合拢口的几何姿态进行测量，并对合拢节段端头的尺寸与形状根据合拢口的测量结果进行切配修整，使得节段两端上、下弦杆的相对长度与合拢口实测值相同，精确修整后的大尺寸合拢节段进行整体起吊安装合拢。

定位时调整就位后通过吊杆高程调整至理论值，实现合拢口顺利对位合拢。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

(1)相较于传统支架法施工，取消了在航道范围内搭设临时支架，避免了对航道正常通航的影响，节约了施工临时措施费，同时避免了对航道范围的环境污染，降低了施工风险。

(2)相较于整体提升法施工，对取消了对大吨位提升设备的依赖，减小了临时支墩的吨位的要求，取消了墩顶合拢节段的设置，缩短了施工周期。

(3)大节段整体合拢施工方法，既适用于钢桁架拱桥吊装合拢施工，也是适应于钢箱拱桥吊证合拢施工，具有普遍适用性。

附图说明

图1为大尺寸合拢节段整体安装挠曲变形示意图；

图2为本发明桁架拱桥大节段整体合拢施工方法的总体流程图；

图3为实施例中支撑垫块的结构示意图。

图中标号所示：

1、大节段起吊状态，2、大节段对位安装状态，3、吊点，4、临时支架，5、支撑垫块，51、定位底座，52、侧向限位块，53、导向块，54、滑板，6、已安装节段，7、合拢口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例1

参考图1、图2，本发明提供一种桁架拱桥大节段整体合拢施工方法，起吊大尺寸合拢节段，大尺寸合拢节段在起吊过程中出现竖向挠曲变形，大尺寸合拢节段的纵向尺寸会缩短，使得大尺寸合拢节段能够顺利进入合拢口7，然后和已安装节段6一起进行对位焊接，实现桁架拱桥大节段整体合拢。图1中，标号1为大尺寸合拢节段起吊状态，标号2为大尺寸合拢节段对位安装状态。

利用了大尺寸合拢节段在起吊过程中出现竖向挠曲变形，利用杆件的变形协调特点，使得大尺寸合拢节段能够顺利进入合拢口。

其中，在大尺寸合拢节段进入合拢口后，将大尺寸合拢节段的下弦杆端部与腹杆交叉点处支撑于支撑垫块5上，所述支撑垫块5支撑在临时支架4的顶部，通过调整大尺寸合拢节段吊点3的高程，使得合拢口的尺寸恢复至合拢最优状态实现顺利焊接。

参考图3，本实施例中，所述支撑垫块5包括定位底座51、侧向限位块52和导向块53，所述定位底座51构成整个支撑垫块的底部，使用时所述定位底座51沿横桥向水平放置，起稳定作用，侧向限位块52为一对，分别固定连接于所述定位底座51两侧，所述导向块53在横桥向为一对，固定于侧向限位块52上方，所述导向块53用于将大尺寸合拢节段的下弦杆端部与腹杆交叉点导入两个侧向限位块52之间，两个侧向限位块52用于对大尺寸合拢节段的下弦杆端部与腹杆交叉点进行限位。所述定位底座51、侧向限位块52和导向块53均由型钢构成。所述侧向限位块52与定位底座51之间为焊接连接，所述导向块53与侧向限位块52之间为焊接连接。所述导向块53的横截面为直角三角形，横截面斜边朝向大尺寸合拢节段的下弦杆端部与腹杆交叉点，较短的直角边水平在下，较长的直角边朝向外侧且竖直。定位底座51上表面设置有滑板54，所述滑板54位于两个侧向限位块52之间。图3中，标号A表示大尺寸合拢节段的下弦杆。

本实施例中，在节段施工前，利用有限元计算，模拟吊点位置改变引起节段两端纵向缩短的变化关系，得到大尺寸合拢节段的吊点位置与端部纵向变形之间的影响矩阵S，从而确定吊点的合理位置，确保大尺寸合拢节段结构满足在起吊过程中受力安全的同时，拢节段两端在纵向相对变形达到15mm以上，使得大尺寸合拢节段顺利进入安装位置。

本实施例中，在节段施工前，利用有限元计算，模拟节段两端支撑在临时垫块上，调整吊点高程，得到合拢节段梁端在纵向相对变形，建立二者之间的影响矩阵W，利用影响矩阵确定在合拢状态下大尺寸合拢节段吊点位置的理论定位高程。

以成桥形状和合拢段施工预拱度相加得到合拢节段结构的制造形状，大尺寸合拢节段按照加工形状进行加工；在大尺寸合拢节段合拢前对合拢口的几何姿态进行测量，并对合拢节段端头的尺寸与形状根据合拢口的测量结果进行切配修整，使得节段两端上、下弦杆的相对长度与合拢口实测值相同，精确修整后的大尺寸合拢节段进行整体起吊安装合拢。定位时调整就位后通过吊杆高程调整至理论值，实现合拢口顺利对位合拢。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种桁架拱桥大节段整体合拢施工方法，其特征在于，起吊大尺寸合拢节段，大尺寸合拢节段在起吊过程中出现竖向挠曲变形，大尺寸合拢节段的纵向尺寸会缩短，使得大尺寸合拢节段能够顺利进入合拢口，然后进行对位焊接，实现桁架拱桥大节段整体合拢；

利用有限元计算，模拟吊点位置改变引起合拢节段两端纵向缩短的变化关系，得到大尺寸合拢节段的吊点位置与端部纵向变形之间的影响矩阵S，从而确定吊点的合理位置，确保大尺寸合拢节段结构满足在起吊过程中受力安全的同时，合拢节段两端在纵向相对变形达到15mm以上，使得大尺寸合拢节段顺利进入安装位置。

2.根据权利要求1所述的一种桁架拱桥大节段整体合拢施工方法，其特征在于，在大尺寸合拢节段进入合拢口后，将大尺寸合拢节段的下弦杆端部与腹杆交叉点处支撑于支撑垫块（5）上，所述支撑垫块（5）支撑在临时支架（4）的顶部，通过调整大尺寸合拢节段吊点的高程，使得合拢口的尺寸恢复至合拢最优状态实现顺利焊接。

3.根据权利要求2所述的一种桁架拱桥大节段整体合拢施工方法，其特征在于，所述支撑垫块（5）包括定位底座（51）、侧向限位块（52）和导向块（53），所述定位底座（51）构成整个支撑垫块的底部，使用时所述定位底座（51）沿横桥向水平放置，起稳定作用，侧向限位块（52）为一对，分别固定连接于所述定位底座（51）两侧，所述导向块（53）在横桥向为一对，固定于侧向限位块（52）上方，所述导向块（53）用于将大尺寸合拢节段的下弦杆端部与腹杆交叉点导入两个侧向限位块（52）之间，两个侧向限位块（52）用于对大尺寸合拢节段的下弦杆端部与腹杆交叉点进行限位。

4.根据权利要求3所述的一种桁架拱桥大节段整体合拢施工方法，其特征在于，所述定位底座（51）、侧向限位块（52）和导向块（53）均由型钢构成。

5.根据权利要求3所述的一种桁架拱桥大节段整体合拢施工方法，其特征在于，所述侧向限位块（52）与定位底座（51）之间为焊接连接，所述导向块（53）与侧向限位块（52）之间为焊接连接。

6.根据权利要求3所述的一种桁架拱桥大节段整体合拢施工方法，其特征在于，所述导向块（53）的横截面为直角三角形，横截面斜边朝向大尺寸合拢节段的下弦杆端部与腹杆交叉点，较短的直角边水平在下，较长的直角边朝向外侧且竖直。

7.根据权利要求1所述的一种桁架拱桥大节段整体合拢施工方法，其特征在于，在节段施工前，利用有限元计算，模拟节段两端支撑在临时垫块上，调整吊点高程，得到合拢节段梁端在纵向相对变形，建立二者之间的影响矩阵W，利用影响矩阵W确定在合拢状态下大尺寸合拢节段吊点位置的理论定位高程。

8.根据权利要求7所述的一种桁架拱桥大节段整体合拢施工方法，其特征在于，以成桥形状和合拢段施工预拱度相加得到合拢节段结构的制造形状，大尺寸合拢节段按照加工形状进行加工；在大尺寸合拢节段合拢前对合拢口的几何姿态进行测量，并对合拢节段端头的尺寸与形状根据合拢口的测量结果进行切配修整，使得节段两端上、下弦杆的相对长度与合拢口实测值相同，精确修整后的大尺寸合拢节段进行整体起吊安装合拢。

9.根据权利要求8所述的一种桁架拱桥大节段整体合拢施工方法，其特征在于，定位时调整就位后通过吊杆高程调整至理论值，实现合拢口顺利对位合拢。

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