CN114197315B - 一种由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法，其属于建筑施工技术领域，包括以下步骤：在螺旋坡道分段上安装有至少两个转换节；搭设胎架，胎架包括托梁，将托梁设置在指定位置，托梁的上表面设置有至少两个竖向支撑节，当托梁设置在指定位置上时转换节一一对应落在竖向支撑节上；调整螺旋坡道分段的姿态至设计姿态，将转换节与竖向支撑节通过连接件一一对应连接；完成所有螺旋坡道分段的安装后形成螺旋坡道，在每一螺旋坡道分段上安装斜拉索，对所述斜拉索进行初装预紧；将连接件拆卸；对斜拉索进行最终张拉到位。本发明能够快速、高质量地完成由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工。

Description

一种由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法。

背景技术

在斜拉桥施工领域中，最常用的施工方法是悬臂法施工。此方法是利用起重设备从塔柱两侧依次对称拼装梁体节段，拼装完一段后拉索紧随其后斜拉一段，施工期间无需使用额外的临时支撑，桥柱两侧桥体以自平衡的方式对称向外延伸，直至两岸桥体合拢。

但是，在一些非线性斜拉桥施工中，由于桥体结构本身的非对称性，现场无法利用自平衡方式进行施工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法，其能够快速、高质量地完成螺旋双曲结构的施工。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法，包括以下步骤：

S1、在螺旋坡道分段上安装有至少两个转换节；

S2、搭设胎架，所述胎架包括托梁，将所述托梁设置在指定位置，所述托梁的上表面设置有至少两个竖向支撑节，当所述托梁设置在指定位置上时所述转换节一一对应落在所述竖向支撑节上；

S3、调整所述螺旋坡道分段的姿态至设计姿态，将所述转换节与所述竖向支撑节通过连接件一一对应连接；

S4、完成所有所述螺旋坡道分段的安装后形成螺旋坡道，在每一所述螺旋坡道分段上安装斜拉索，对所述斜拉索进行初装预紧；

S5、将所述连接件拆卸；

S6、对所述斜拉索进行最终张拉到位。

可选地，所述转换节的下端设置有第一法兰，所述第一法兰沿水平方向延伸；所述竖向支撑节的上端设置有第二法兰，所述第二法兰沿水平方向延伸；

在所述步骤S3中，所述连接件将所述第二法兰和所述第一法兰一一对应连接。

可选地，在所述步骤S6中，对所述斜拉索进行最终张拉的过程中，所述第一法兰逐渐向上抬升脱离所述第二法兰。

可选地，所述第二法兰的上表面贴设有四氟乙烯垫板。

可选地，所述胎架还包括下部支撑纵梁，所述托梁的下表面间隔设置有若干个所述纵梁；

在所述步骤S2中，将所述下部支撑纵梁埋设至预埋位置，从而使得所述托梁位于所述指定位置。

可选地，在所述步骤S1前，还需要进行以下步骤：

S0、进行全过程施工模拟技术分析。

可选地，所述步骤S0包括：

S01、根据设计图纸要求，确定螺旋双曲结构的加工制作及安装精度；

S02、确定所述螺旋双曲结构的所述螺旋坡道分段的数量及各个所述螺旋坡道分段的施工顺序；

S03、对所述螺旋双曲结构整体建模，进行施工模拟分析；

S04、确定并优化施工过程中每一所述螺旋坡道分段的变形预调整数值及应力监控数值。

可选地，所述斜拉索包括：

锚杯连接板，固设于所述螺旋坡道分段上；

索体，所述索体的一端设置有锚杯式索头，所述索体的另一端设置有叉耳式索头，所述叉耳式索头被配置为与耳板连接；

在所述步骤S1中，安装所述斜拉索时，将所述锚杯式索头安装至所述锚杯连接板上。

可选地，所述锚杯式索头的自由端上套设有套筒；

在所述步骤S1中，安装所述斜拉索时，将所述套筒的轴线姿态调整至能保证所述斜拉索另一端的所述叉耳式索头能够平行对接上所述耳板为止，将所述套筒焊接至所述锚杯连接板。

可选地，所述步骤S3中，所述连接件为螺栓。

本发明提出的由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法，采用搭设临时支撑的方式完成螺旋双曲结构的施工。在需要支撑时将转换节与竖向支撑节通过连接件一一对应连接，支撑完成后将连接件拆卸即可，操作简单，施工效率高。在拆卸连接件之后对斜拉索进行最终张拉，使得桥体在张拉过程中，可以完全释放向上和水平向的反作用力，不会提前消耗设计要求的斜拉索的预应力值，满足设计对结构的受力要求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的示意图；

图2是本发明实施例提供的由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的胎架与螺旋坡道分段连接时的示意图；

图4是本发明实施例提供的第一法兰和第二法兰的连接示意图；

图5是本发明实施例提供的斜拉索安装至螺旋坡道分段上时的示意图。

图中：

1、螺旋坡道分段；11、转换节；111、第一法兰；

2、胎架；21、下部支撑纵梁；22、托梁；23、竖向支撑节；231、第二法兰；

3、斜拉索；31、锚杯连接板；32、索体；321、锚杯式索头；322、叉耳式索头；323、套筒；33、耳板；

4、连接件；

5、四氟乙烯垫板。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1-图5，本实施例提供一种由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法，其包括以下步骤：

S1、在螺旋坡道分段1上安装有至少两个转换节11；

S2、搭设胎架2，胎架2包括托梁22，将托梁22设置在指定位置，托梁22的上表面设置有至少两个竖向支撑节23，当托梁22设置在指定位置上时转换节11一一对应落在竖向支撑节23上；

S3、调整螺旋坡道分段1的姿态至设计姿态，将转换节11与竖向支撑节23通过连接件4一一对应连接；具体地，调整螺旋坡道分段1在空中的三维姿态；

S4、完成所有螺旋坡道分段1的安装后形成螺旋坡道，在每一螺旋坡道分段1上安装斜拉索3，对斜拉索3进行初装预紧；

S5、将连接件4拆卸；

S6、对斜拉索3进行最终张拉到位。

具体地，步骤S3中，连接件4为螺栓。

本实施例提供的由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法，采用搭设临时支撑的方式完成螺旋双曲结构的主体结构施工。在需要支撑时将转换节11与竖向支撑节23通过连接件4一一对应连接，支撑完成后将连接件4拆卸即可，操作简单，施工效率高。在拆卸连接件4之后对斜拉索3进行最终张拉，使得桥体在张拉过程中，可以完全释放向上和水平向的反作用力，不会提前消耗设计要求的斜拉索3的预应力值，满足设计对结构的受力要求。

本实施例中，将螺旋坡道分段1通过斜拉索3与周围建筑进行连接。

本实施例中，胎架2为临时支撑装置，通过设置多个竖向支撑节23，形成多点支撑式的临时支撑装置。具体地，在实际施工过程中，竖向支撑节23的数量和分布形式可以根据需要进行设置。

进一步地，在施工方案制定阶段，为确保螺旋坡道的安装及使用状态的安全，对螺旋坡道的主体结构及胎架2整体建模，通过全过程施工模拟技术分析，综合考虑双曲桥体结构、柔性斜拉索、楼层框架结构之间的相互作用，得出施工各个阶段的变形预调整数值和应力监控数值。具体地，在步骤S1前，还需要进行以下步骤：

S0、进行全过程施工模拟技术分析。

具体地，步骤S0包括：

S01、根据设计图纸要求，确定螺旋双曲结构的加工制作及安装精度；

S02、确定螺旋双曲结构的螺旋坡道分段1的数量及各个螺旋坡道分段1的施工顺序；

S03、对螺旋双曲结构整体建模，进行施工模拟分析；

S04、确定并优化施工过程中每一螺旋坡道分段1的变形预调整数值及应力监控数值。

具体地，在全过程施工模拟技术分析中，胎架2和转换节11同样采用数字化建模技术，实现与螺旋坡道分段1同一批次在工厂加工、装配和预拼装。待构件运抵现场后，只需要进行快速化组装即可。

具体地，本实施例中，转换节11的上端根据桥体底部轮廓造型预先在工厂进行放样制作并装配在螺旋坡道分段1上。

具体地，本实施例中，胎架2还包括下部支撑纵梁21，托梁22的下表面间隔设置有若干个纵梁21。

在步骤S2中，将下部支撑纵梁21埋设至预埋位置，从而使得托梁22位于指定位置。

参见图5，本实施例中，斜拉索3包括锚杯连接板31和索体32。

锚杯连接板31固设于螺旋坡道分段1上；索体32的一端设置有锚杯式索头321，索体32的另一端设置有叉耳式索头322，叉耳式索头322被配置为与耳板33连接。在步骤S1中，安装斜拉索3时，将锚杯式索头321安装至锚杯连接板31上。

进一步地，锚杯式索头321的自由端上套设有套筒323。在步骤S1中，安装斜拉索3时，将套筒323的轴线姿态调整至能保证斜拉索3另一端的叉耳式索头322能够平行对接上耳板33为止，将套筒323焊接至锚杯连接板31。在工装张拉斜拉索3时，锚杯式索头321也起到了张拉反力的支点作用。

进一步地，叉耳式索头322连接有耳板33。

在张拉斜拉索3时，主动张拉端布置在锚杯连接板31的底部，工装支架通过卡住锚杯连接板31即可获得稳定的反作用力点，免去了常规叉耳式索头需要通过在其周围另外焊接耳板充当临时反力架。常规叉耳式索头在张拉完毕后还需要将临时反力架割除、打磨、补漆，操作繁琐。

如图1所示，双曲螺旋结构呈螺旋形上升的结构，即为螺旋坡道。多个斜拉索3形成一个斜拉索组。图1中包括4个斜拉索组。每一斜拉索组中的多个斜拉索3以耳板33为中心呈扇形排列，索体32连接到螺旋坡道的空间角度各不相同。叉耳式索头322与耳板33的对接精度非常高。

现有技术中斜拉索索体的两端均为叉耳式索头。将现有技术中的斜拉索应用于本实施例中时，难以避免索头弯折现象。

为了避免索头弯折现象，本实施例提供了该斜拉索3，索体32的一端设置有锚杯式索头321，索体32的另一端设置有叉耳式索头322。锚杯式索头321与螺旋坡道连接，锚杯连接板31与螺旋坡道上的分仓板形成一块整板，避免了与其它隔板多次发生碰撞，提高了加工效率。

进一步地，本实施例中，转换节11的下端设置有第一法兰111，第一法兰111沿水平方向延伸；竖向支撑节23的上端设置有第二法兰231，第二法兰231沿水平方向延伸。

在步骤S3中，连接件4将第二法兰231和第一法兰111一一对应连接。

进一步地，在步骤S6中，对斜拉索3进行最终张拉的过程中，第一法兰111逐渐向上抬升脱离第二法兰231。

优选地，第二法兰231的上表面贴设有四氟乙烯垫板5。本实施例中，第二法兰231的上表面贴设有四氟乙烯垫板5，能够减少第一法兰111相对第二法兰231水平滑动时的摩擦阻力。

本实施例中，在螺旋坡道分段1通过斜拉索3与周围建筑进行连接。初步连接时，暂时不对斜拉索3的索体32进行最终张拉，当所有的连接件4拆卸完成后，胎架2与螺旋坡道分段1呈脱开状态，释放了胎架2对螺旋坡道的向上和水平方向的支座反力，同时又保留了向下的支座反力，此时再对斜拉索3进行最终张拉。

具体地，在索体32的张拉阶段，低摩擦阻力的四氟乙烯垫板5粘贴在第一法兰111的下表面，由于转换节11与螺旋坡道分段1连接为一体，因而转换节11可以在第二法兰231的上表面沿受力方向平滑移动，直至转换节11向上抬升脱离胎架2，完成临时支撑的卸载。

本实施例提供的由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法，包括三大技术，分别为施工预变形分析技术、临时支撑装置技术、斜拉索张拉技术。

施工预变形分析技术即为步骤S0，施工预变形分析技术主要解决螺旋坡道的变形控制问题，提供现场量化的理论预变形数值作为辅助参考依据。临时支撑装置技术包括步骤S1、步骤S2和步骤S3，临时支撑装置技术主要解决施工时的结构受力转换与结构卸载问题。斜拉索张拉技术包括步骤S4和步骤S6，斜拉索张拉技术主要解决柔性索体张拉阶段与螺旋坡道结构变形联动控制问题。

在斜拉索张拉技术中，斜拉索张拉控制采用以力控为主、形控为辅的原则，在预应力达到的基础上控制箱梁的竖向变形，通过拉索调节螺杆长度并辅助油压表数据控制拉索的张拉力。根据模拟结果，斜拉索3采用分批次、分阶段的张拉方法。斜拉索3采用单端张拉的方式，锚杯式索头321为主动张拉端。

在现场对螺旋坡道施工时，先从下往上逐段拼接若干个螺旋坡道分段1，从而形成螺旋坡道。在螺旋坡道整体成型后，安装就位4批次共32根斜拉索3，并对斜拉索3进行初装预紧，也即对斜拉索3进行初拧，在对斜拉索3进行初装预紧时采用单端张拉的方式，主动张拉端布置在斜拉索3下吊点位置。然后解除胎架2与螺旋坡道分段1的连接，也即解除对螺旋坡道向上的约束状态。接着分批次对斜拉索3进行最终张拉到位，在对斜拉索3进行最终张拉到位时，通过调节斜拉索3的螺杆长度并辅助油压表数据控制斜拉索3的张拉力，直至索力值达到设计初始态要求，结束终拧；在对斜拉索3进行最终张拉到位的过程中，螺旋坡道逐渐向上抬升，与胎架2形成脱离状态。最后，复测调整完毕后拆除现场所有的胎架2。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在螺旋坡道分段（1）上安装有至少两个转换节（11）；

S2、搭设胎架（2），所述胎架（2）包括托梁（22），将所述托梁（22）设置在指定位置，所述托梁（22）的上表面设置有至少两个竖向支撑节（23），当所述托梁（22）设置在指定位置上时所述转换节（11）一一对应落在所述竖向支撑节（23）上；所述胎架（2）为临时支撑装置，通过设置多个所述竖向支撑节（23），形成多点支撑式的临时支撑装置；

S3、调整所述螺旋坡道分段（1）的姿态至设计姿态，将所述转换节（11）与所述竖向支撑节（23）通过连接件（4）一一对应连接；

S4、完成所有所述螺旋坡道分段（1）的安装后形成螺旋坡道，在每一所述螺旋坡道分段（1）上安装斜拉索（3），对所述斜拉索（3）进行初装预紧；

S5、将所述连接件（4）拆卸；

S6、对所述斜拉索（3）进行最终张拉到位。

2.根据权利要求1所述的由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法，其特征在于，所述转换节（11）的下端设置有第一法兰（111），所述第一法兰（111）沿水平方向延伸；所述竖向支撑节（23）的上端设置有第二法兰（231），所述第二法兰（231）沿水平方向延伸；

在所述步骤S3中，所述连接件（4）将所述第二法兰（231）和所述第一法兰（111）一一对应连接。

3.根据权利要求2所述的由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法，其特征在于，在所述步骤S6中，对所述斜拉索（3）进行最终张拉的过程中，所述第一法兰（111）逐渐向上抬升脱离所述第二法兰（231）。

4.根据权利要求2所述的由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法，其特征在于，所述第二法兰（231）的上表面贴设有四氟乙烯垫板（5）。

5.根据权利要求1所述的由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法，其特征在于，所述胎架（2）还包括下部支撑纵梁（21），所述托梁（22）的下表面间隔设置有若干个所述纵梁（21）；

在所述步骤S2中，将所述下部支撑纵梁（21）埋设至预埋位置，从而使得所述托梁（22）位于所述指定位置。

6.根据权利要求1所述的由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法，其特征在于，在所述步骤S1前，还需要进行以下步骤：

S0、进行全过程施工模拟技术分析。

7.根据权利要求6所述的由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法，其特征在于，所述步骤S0包括：

S01、根据设计图纸要求，确定螺旋双曲结构的加工制作及安装精度；

S02、确定所述螺旋双曲结构的所述螺旋坡道分段（1）的数量及各个所述螺旋坡道分段（1）的施工顺序；

S03、对所述螺旋双曲结构整体建模，进行施工模拟分析；

S04、确定并优化施工过程中每一所述螺旋坡道分段（1）的变形预调整数值及应力监控数值。

8.根据权利要求1所述的由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法，其特征在于，所述斜拉索（3）包括：

锚杯连接板（31），固设于所述螺旋坡道分段（1）上；

索体（32），所述索体（32）的一端设置有锚杯式索头（321），所述索体（32）的另一端设置有叉耳式索头（322），所述叉耳式索头（322）被配置为与耳板（33）连接；

在所述步骤S4中，安装所述斜拉索（3）时，将所述锚杯式索头（321）安装至所述锚杯连接板（31）上。

9.根据权利要求8所述的由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法，其特征在于，所述锚杯式索头（321）的自由端上套设有套筒（323）；

在所述步骤S4中，安装所述斜拉索（3）时，将所述套筒（323）的轴线姿态调整至能保证所述斜拉索（3）另一端的所述叉耳式索头（322）能够平行对接上所述耳板（33）为止，将所述套筒（323）焊接至所述锚杯连接板（31）。

10.根据权利要求1-9任一项所述的由空间索面组合体系斜拉的螺旋双曲结构的施工方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述连接件（4）为螺栓。