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      鋼管拱單鉸萬噸級平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工方法

      文檔序號:2287939閱讀:407來源:國知局
      專利名稱:鋼管拱單鉸萬噸級平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種公路、鐵路大跨度鋼管拱橋單鉸萬噸級平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工方法。
      背景技術(shù)
      鋼管拱橋在我國已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,其上部結(jié)構(gòu)建造方法有多種支架法、扣索塔架 懸拼法、纜索起重機拼裝法、勁性拱架法、豎轉(zhuǎn)法、平轉(zhuǎn)法等等。以上施工方法各有特點, 其中以轉(zhuǎn)體法更為先進。轉(zhuǎn)體法施工是將鋼管拱肋分成兩個半跨,分別在兩岸拼裝支架上拼 裝焊接成半跨拱體,然后使用千斤頂及配重等使半跨成型鋼管拱脫空,利用轉(zhuǎn)動體系自身平 衡,兩岸各自成一個轉(zhuǎn)體,同步勻速連續(xù)地將兩岸半跨鋼管拱按規(guī)定方向,分別水平轉(zhuǎn)動相 應(yīng)的角度至其設(shè)計位置,適合在險峻陡峭的峽谷間或繁忙的鐵道干線上修建。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明旨在提供一種安全可靠、設(shè)備投入少、合龍精度高、施工速度快,不占用橋下凈 空,高空作業(yè)少的鋼管拱單鉸萬噸級平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工方法。
      本發(fā)明目的的實現(xiàn)方式為,鋼管拱單鉸萬噸級平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工方法,其施工步驟為
      1) 將鋼管拱分成兩個半跨,分別在兩岸拼裝支架上拼裝焊接成半跨拱體;
      2) 使用張拉千斤頂,按設(shè)計張拉程序通過分級、交替、對稱張拉上盤縱向預應(yīng)力鋼絞線 束、背索、扣索,并在交界墩后側(cè)的上盤頂面布置平衡重,直至轉(zhuǎn)體重心移至鋼管拱的另一 側(cè),偏離球鉸中心一個微量距離e,使半跨成型鋼管拱脫架,拆除上轉(zhuǎn)盤盤尾硬支撐,此時 轉(zhuǎn)動體系自身重量平衡,它以鋼球鉸和其后兩個保險鋼支腿支承于下盤基礎(chǔ)滑道上,其余各 點均脫空成轉(zhuǎn)體狀態(tài),兩岸各自成一個轉(zhuǎn)體;
      3) 兩岸轉(zhuǎn)體分別以2臺套水平、同步、連續(xù)的液壓牽引張拉千斤頂,通過牽引纏繞并預 埋于轉(zhuǎn)臺圓周上的鋼絞線束,形成轉(zhuǎn)動體系的水平轉(zhuǎn)動純力偶,同步勻速連續(xù)地將兩岸半跨 鋼管拱按規(guī)定方向,分別水平轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度至設(shè)計位置;
      4) 兩半跨拱轉(zhuǎn)體到位后,測量拱體線形及位置偏差,有偏差則于上轉(zhuǎn)盤后端及其兩側(cè)布 置相應(yīng)的大噸位千斤頂進行橫向傾斜、軸線橫向偏位和豎向偏差微調(diào),拱軸線型調(diào)整滿足設(shè) 計要求后即將上盤豎向、橫向、縱向鎖定固結(jié),實施跨中合龍;
      5) 安裝拱肋合龍段臨時鎖定結(jié)構(gòu),將拱肋臨時鎖定,安裝合龍段拱肋單元件,按設(shè)計要
      求進行跨中拱體焊接和拱腳拱體嵌補段焊接,封填灌注拱腳混凝土和上下盤之間混凝土,依 次交替拆除扣索、背索和拆除上盤多余部分向預應(yīng)力束以及交界墩墩帽橫向預應(yīng)力束,回填 拱座直至完成拱體轉(zhuǎn)體合龍的全部工作。
      本發(fā)明鋼管拱單鉸平轉(zhuǎn)施工方法是將鋼管拱一分為二,分別在兩岸拼裝支架上拼裝焊接 成半跨拱體。之后將鋼管拱半拱的一端固定在一個水平鉸座上,采取平衡措施使鋼管拱脫離 支架,支承在水平鉸座上形成一個轉(zhuǎn)體。之后驅(qū)動該轉(zhuǎn)體水平轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)兩岸鋼管拱的合龍。 本發(fā)明所涉及的單個轉(zhuǎn)體重量達萬噸以上。鋼管拱單鉸萬噸平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工技術(shù)克服了扣錨懸 拼法的弱點,特別適用于跨越深谷或不占用橋下凈空的場合,具有安全可靠、施工設(shè)備少, 各工序平行作業(yè),合龍速度快等優(yōu)點。該技術(shù)可推廣應(yīng)用于T型剛構(gòu)或斜拉橋等其它橋梁結(jié) 構(gòu)的轉(zhuǎn)體施工。
      安全可靠、設(shè)備投入少、合龍精度高、施工速度快,不占用橋下凈空,最大限度地減少 了高空作業(yè),特別適合于高山深谷或航運繁忙的橋位作業(yè)。
      說明書附圖


      圖1是本發(fā)明總布置圖
      圖2是本發(fā)明水平轉(zhuǎn)動拉力計算圖
      圖3a是本發(fā)明關(guān)鍵部件萬噸鋼球鉸主視圖
      圖3b是本發(fā)明關(guān)鍵部件萬噸鋼球鉸A-A剖面圖
      圖中l(wèi)一扣索張拉調(diào)節(jié)裝置,2—扣索張拉平臺,3—鋼絞線扣索,4—扣索前錨固上支 承梁,5—交界墩,6—鋼絞線后背索,7—鋼管拱肋轉(zhuǎn)體合龍拱腳處嵌補段,8—平衡重,9 一轉(zhuǎn)體拽拉索,10—上盤,ll一下盤,12—鋼絞線拽拉索,13—萬噸鋼球鉸支座,14一鋼管 拱肋轉(zhuǎn)體合龍拱腳臨時轉(zhuǎn)動鉸,15—已預拼成型半跨裸拱,16—扣索前錨固下錨梁,17—鋼 管拱體合龍跨中嵌補段,18—轉(zhuǎn)體平臺,19—上球鉸600#砼,20—內(nèi)鋼撐腳,21—鋼球鉸定 位鋼軸,22 —下鋼球鉸定位鋼支架,23 —下球鉸600#砼,24—轉(zhuǎn)體滑道。
      具體實施例方式
      本發(fā)明總布置如圖1所示,下盤基礎(chǔ),球鉸轉(zhuǎn)臺和后支撐施工—上轉(zhuǎn)盤施工,張拉上盤 第一批縱向預應(yīng)力筋,拆模和上盤支承體系轉(zhuǎn)換一交界墩施工及張拉上盤第二批縱向預應(yīng)力 筋,
      鋼管拱預拼場布置及預拼支架安裝一鋼管拱于工廠內(nèi)分段單元制造并進行預拼、涂裝、
      運輸進場一安裝臨時鉸(14),于工地支架上自下而上逐一拼裝鋼管拱單元件,測量定位并焊 接一半跨鋼管拱拼裝焊接成型,安裝前扣點上下錨梁(4、 16)及鞍座支承體系和交界墩(5) 施工及張拉上盤第二批縱向預應(yīng)力筋一安裝扣索(3)、背索(6)、上盤剩余縱向預應(yīng)力筋按 設(shè)計的張拉程序?qū)ΨQ交替張拉一半跨成型鋼管拱(15)脫拱、調(diào)整一安裝轉(zhuǎn)動牽引體系、調(diào) 試,檢查轉(zhuǎn)體空間清除障礙物一拆除上盤硬支撐形成脫空狀態(tài),靜置24小時觀測應(yīng)力內(nèi)力測 試一兩岸鋼管拱同時轉(zhuǎn)體到位一線型測量,對橫向傾斜、軸線橫向、縱向偏差進行調(diào)整,上 下盤間(10、 11)抄墊鎖定,平面定位一安裝合龍段的臨時鎖定結(jié)構(gòu)一吊裝合龍段主鋼管、 按設(shè)計要求焊接一安裝拱腳處拱肋嵌補段(7)、臨時轉(zhuǎn)動鉸(14)固結(jié)一封填拱腳及灌注上 下盤之間混凝土一按設(shè)計程序交替拆除扣索(3)、背索(6)、上盤多余縱向預應(yīng)力筋和交界 墩墩帽全部橫向預應(yīng)力一回填拱座片石混凝土,完成拱體施工。
      本發(fā)明的水平轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)組成為半跨鋼管拱(15);交界墩索塔(6)、扣索(3)和背索 (6)系統(tǒng);轉(zhuǎn)體上盤(10)及平衡重(8);轉(zhuǎn)臺(18)和內(nèi)鋼撐腳(20);鋼球鉸支座(13) 和下盤(11);牽引拽拉系統(tǒng)。
      本發(fā)明施工步驟為
      1將鋼管拱分成兩個半跨,分別在兩岸拼裝支架上拼裝焊接成半跨拱體; 2使用張拉千斤頂,通過分級、交替、對稱張拉上盤縱向預應(yīng)力鋼絞線束、背索、扣索, 并在交界墩后側(cè)的上盤頂面布置平衡重,直至轉(zhuǎn)體重心移至鋼管拱的另一側(cè),偏離球鉸中心 一個微量距離e,使半跨成型鋼管拱脫架,拆除上轉(zhuǎn)盤盤尾硬支撐;兩岸各自以鋼球鉸組成 一個轉(zhuǎn)體;
      3兩岸轉(zhuǎn)體分別以兩臺水平的同步連續(xù)液壓牽引張拉千斤頂,通過牽引纏繞并預埋于轉(zhuǎn) 臺圓周上的鋼絞線束,形成轉(zhuǎn)動體系的水平轉(zhuǎn)動純力偶,同步勻速連續(xù)地將兩岸半跨鋼管拱 按規(guī)定方向,分別水平轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度至其設(shè)計位置;
      4兩半跨拱轉(zhuǎn)體到位后,測量拱體線形及位置偏差,若有偏差則于上轉(zhuǎn)盤后端及其兩側(cè) 布置相應(yīng)的大噸位千斤頂進行橫向傾斜、軸線橫向偏位和豎向偏差微調(diào),拱軸線型調(diào)整滿足 設(shè)計要求后即將上盤豎向、橫向、縱向鎖定固結(jié),實施跨中合龍;
      5安裝拱肋合龍段臨時鎖定結(jié)構(gòu),并于適宜的溫度時,將拱肋臨時鎖定;安裝合龍段拱 肋單元件,按設(shè)計要求進行跨中拱體焊接和拱腳拱體嵌補段焊接。封填灌注拱腳混凝土和上 下盤之間混凝土,依次交替拆除扣索、背索和拆除上盤多余部分向預應(yīng)力束以及交界墩墩帽 橫向預應(yīng)力束。回填拱座直至完成拱體轉(zhuǎn)體合龍的全部工作。
      本發(fā)明要求轉(zhuǎn)體穩(wěn)定,轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計算如下按轉(zhuǎn)體重心偏后鋼球鉸中心6=0.1~0.2111進行計算,穩(wěn)定系數(shù)按1<:》1.5進行控制;計算 假定條件風力Fw=800Pa計算;鋼筋混凝土容重按25kN/m3計,素混凝土按23kN/m3計; 鋼管拱焊縫重量按其鋼結(jié)構(gòu)重量的1.5%計。
      傾覆力矩Mq=EQiLi
      穩(wěn)定力矩Mp=EPiLi
      穩(wěn)定系數(shù) Kp=Mp/Mq>1.5
      本發(fā)明的牽引力計算
      鋼球鉸摩阻力的牽引計算
      T1=RN li /3D
      式中TH引力;
      N—轉(zhuǎn)體重量; R—球平面半徑; D—轉(zhuǎn)臺直徑;
      U—摩阻系數(shù),11靜=0.1, 11動=0.06。
      支腿反力 Nl=Ne/R 牽引力 T2二Nlu靜R/D 牽引力合計 T=2T1+T2 每臺千斤頂牽引力Ti=T/2;
      動力系數(shù)^Ti/Fi《0.8 (Fi為千斤頂額定牽引力)
      鋼球鉸支座是施工的關(guān)鍵部位,它承擔著轉(zhuǎn)體的全部重量,其承載能力是轉(zhuǎn)體重量的1.2 倍,它的位置和精度影響全橋合龍精度和轉(zhuǎn)體的實施,其轉(zhuǎn)動滑動面是鋼球鉸上球面和高強 度聚四氟乙烯板。
      防傾保險體系是轉(zhuǎn)體施工方法的安全保證措施,在轉(zhuǎn)體過程中,轉(zhuǎn)體的全部重量由鋼球 鉸承擔,但轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)受外界條件或施工精度的影響容易出現(xiàn)傾斜,因此必須設(shè)置保險鋼支腿 承擔不平衡荷載。保險鋼支腿設(shè)于轉(zhuǎn)臺底的圓周上,均勻布置六個鋼撐腳,每個鋼撐腳由兩 根填充微膨脹混凝土焊接鋼管組成。鋼撐腳走板底與滑道之間預留一定間隙S =8 12mm, 施工轉(zhuǎn)體時鋪以不銹鋼板和四氟板,將其空隙塞實。下盤混凝土面的環(huán)行滑道面打磨至光滑 平整,不平整度不大于3mm,表面清理干凈并涂以黃油。滑道面不得有任何碴粒、障礙物和 空洞。以確保轉(zhuǎn)體的安全和平穩(wěn)。
      為確保轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,通過轉(zhuǎn)體上盤尾部預壓平衡重調(diào)節(jié)重心,使重心向后偏移(一
      般控制在15cm左右)。轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由鋼球鉸和其后的兩個鋼支腿,形成三點支承。
      以2臺套反對稱布置的同步牽引千斤頂提供水平轉(zhuǎn)動力的純力偶,同步勻速連續(xù)地將兩 岸半跨鋼管拱轉(zhuǎn)體分別水平轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度至其設(shè)計位置,進行微調(diào)合龍。
      針對容易出現(xiàn)的偏差,拱體轉(zhuǎn)體到位后,通過轉(zhuǎn)體限位和微調(diào),包括上下轉(zhuǎn)盤之間的限 位預埋件,以及各向大噸位微調(diào)千斤頂,對拱體的橫向扭轉(zhuǎn)、水平偏移、豎向位移的偏差進 行微調(diào),調(diào)整合格后將拱體限位鎖定。
      本發(fā)明要求節(jié)點高程偏差±L/4000;軸線橫向偏位±L/5000。
      超聲波檢驗(UT): 100%;射線檢驗(RT): 20%。
      相對兩岸球鉸中心間距《土2mm;
      球鉸頂口任兩點高差《limn;
      順橋向頂口高差《土lmm;
      橫橋向頂口高差《士1.5mm。
      權(quán)利要求
      1、鋼管拱單鉸萬噸級平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工方法,其特征在于施工步驟為①將鋼管拱分成兩個半跨,分別在兩岸拼裝支架上拼裝焊接成半跨拱體;②使用張拉千斤頂,按設(shè)計張拉程序通過分級、交替、對稱張拉上盤縱向預應(yīng)力鋼絞線束、背索、扣索,并在交界墩后側(cè)的上盤頂面布置平衡重,直至轉(zhuǎn)體重心移至鋼管拱的另一側(cè),偏離球鉸中心一個微量距離e,使半跨成型鋼管拱脫架,拆除上轉(zhuǎn)盤盤尾硬支撐,此時轉(zhuǎn)動體系自身重量平衡,它以鋼球鉸和其后兩個保險鋼支腿支承于下盤基礎(chǔ)滑道上,其余各點均脫空成轉(zhuǎn)體狀態(tài),兩岸各自成一個轉(zhuǎn)體;③兩岸轉(zhuǎn)體分別以2臺套水平、同步、連續(xù)的液壓牽引張拉千斤頂,通過牽引纏繞并預埋于轉(zhuǎn)臺圓周上的鋼絞線束,形成轉(zhuǎn)動體系的水平轉(zhuǎn)動純力偶,同步勻速連續(xù)地將兩岸半跨鋼管拱按規(guī)定方向,分別水平轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度至設(shè)計位置;④兩半跨拱轉(zhuǎn)體到位后,測量拱體線形及位置偏差,有偏差則于上轉(zhuǎn)盤后端及其兩側(cè)布置相應(yīng)的大噸位千斤頂進行橫向傾斜、軸線橫向偏位和豎向偏差微調(diào),拱軸線型調(diào)整滿足設(shè)計要求后即將上盤豎向、橫向、縱向鎖定固結(jié),實施跨中合龍;⑤安裝拱肋合龍段臨時鎖定結(jié)構(gòu),將拱肋臨時鎖定,安裝合龍段拱肋單元件,按設(shè)計要求進行跨中拱體焊接和拱腳拱體嵌補段焊接,封填灌注拱腳混凝土和上下盤之間混凝土,依次交替拆除扣索、背索和拆除上盤多余部分向預應(yīng)力束以及交界墩墩帽橫向預應(yīng)力束,回填拱座直至完成拱體轉(zhuǎn)體合龍的全部工作。
      全文摘要
      鋼管拱單鉸萬噸級平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工方法,其特征在于將鋼管拱一分為二,分別在兩岸拼裝支架上拼裝焊接成半跨拱體。之后將鋼管拱半拱的一端固定在一個水平鉸座上,采取平衡措施使鋼管拱脫離支架,支承在水平鉸座上形成一個轉(zhuǎn)體,之后驅(qū)動該轉(zhuǎn)體水平轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)兩岸鋼管拱的合龍。涉及一種公路、鐵路大跨度鋼管拱橋單鉸萬噸級平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體施工方法,所涉及的單個轉(zhuǎn)體重量達萬噸以上。本發(fā)明特別適用于跨越深谷或不占用橋下凈空的場合,具有安全可靠、施工設(shè)備少,各工序平行作業(yè),合龍速度快等優(yōu)點。本發(fā)明可推廣應(yīng)用于T型剛構(gòu)或斜拉橋等其它橋梁結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)體施工。
      文檔編號E01D21/08GK101200880SQ20071016898
      公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月24日
      發(fā)明者周永峰, 張春新, 張順義, 祝良紅, 輝 蘇, 陳國祥, 陶建山 申請人:中鐵大橋局股份有限公司
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