專利名稱：一種跨拱肋龍門吊及蝴蝶拱橋空間結(jié)構(gòu)體系的安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及龍門吊技術(shù)領(lǐng)域，還涉及龍門吊應(yīng)用于蝴蝶拱橋及其它異型拱橋如飛 鳥式空間倒三角形月亮拱橋等的鋼拱肋安裝施工技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有技術(shù)傳統(tǒng)拱橋的拱肋與行車道平行，拱肋以面內(nèi)受壓為主，結(jié)構(gòu)受力合理，經(jīng)濟實用。 拱的橫向穩(wěn)定是其結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個重要考慮的內(nèi)容，通常兩根或兩根以上的拱肋通過橫向 聯(lián)系，有時還將拱肋內(nèi)傾一定角度加上風(fēng)撐，更有利于拱肋的穩(wěn)定，從而產(chǎn)生了拱肋內(nèi)傾的 “提籃拱”，并逐漸發(fā)展成一種較為成熟的橋型。一些建筑師反其道設(shè)計一種拱結(jié)構(gòu)，兩根拱 肋不是內(nèi)傾，而是外傾且不加橫撐，形成一種非對稱拱肋的蝴蝶拱橋。此種橋型以動感的姿 態(tài)和開闊的橋面，在造型上比內(nèi)傾拱橋更具美感，滿足人們的求變心態(tài)。如國內(nèi)的天津大沽 橋、中山市長江路大橋、廣西南寧大橋。該類橋型由2條傾斜的非對稱拱肋、曲線鋼箱梁和傾斜的吊桿共同組成一個多元 的空間結(jié)構(gòu)體系，承擔(dān)著三維空間中的所有荷載，整體和局部結(jié)構(gòu)受力行為復(fù)雜。該類型橋 遠眺仿若展翅飛翔的蝴蝶，故又名蝴蝶拱橋。由于拱肋外傾且不對稱，拱肋表現(xiàn)為空間受力特性，受力非常復(fù)雜，拱肋截面上同 時存在雙向彎曲、扭轉(zhuǎn)、軸力、剪力等力素，在恒載和活載作用下，外傾拱肋的彎矩比垂直拱 大，而且外傾角越大，拱肋彎矩也越大，在自身恒載作用下就存在較大的面外彎矩，這種不 對稱結(jié)構(gòu)重心位置對結(jié)構(gòu)的變形很敏感，鋼主梁和拱肋不同的吊裝架設(shè)方式與工況，對結(jié) 構(gòu)內(nèi)力影響較大，需采取合理的施工方法與步驟，并進行嚴(yán)密施工監(jiān)控。由于拱肋的面內(nèi)剛 度較大，面外剛度小，且拱肋無風(fēng)撐，橫向迎風(fēng)面積大，向外傾斜的拱肋自重分力產(chǎn)生使拱 向外傾覆的趨勢，施工時拱肋的側(cè)向約束不多，拱肋的橫向穩(wěn)定性成為施工中的核心問題， 直接影響大橋施工安全和質(zhì)量，采取合理措施保證傾斜拱肋的面外穩(wěn)定是施工的關(guān)鍵。也 由于兩個鋼拱肋分別向外傾斜而無橫聯(lián)，拱肋節(jié)段的空間相對位置既有垂直傾角，又有平 面扭角，拱肋的節(jié)段吊裝應(yīng)有可靠的空間姿態(tài)調(diào)整和定位調(diào)整措施。這些造型奇異的外傾拱結(jié)構(gòu)，造價雖然比常規(guī)拱橋高，但該結(jié)構(gòu)一般是應(yīng)用在人 行橋、自行車橋、景觀橋或小跨徑小規(guī)模的車行橋中，由于規(guī)模小、總造價有限，因此結(jié)構(gòu)異 化所引起的構(gòu)造復(fù)雜、施工困難和費用上升都是有限的。但國內(nèi)所建造的蝴蝶拱橋均為車 行荷載較大的城市橋梁，跨度也較大，特別是300m跨徑的南寧大橋，以其寬7. 4m、高5. 6 1Om的鋼箱拱肋，加上外傾以后產(chǎn)生的陰影，拱肋顯得過于粗笨，而且外傾的無風(fēng)撐拱肋，與 傳統(tǒng)的平行拱或提籃拱的穩(wěn)重感完全相反，對橋梁穩(wěn)定的擔(dān)心將很大部分受眾對其美感大 打折扣。大跨徑的曲線蝶形拱橋花了巨大的經(jīng)濟代價所追求的美觀造型不僅引起很多受眾 的大的爭議，其獨特的受力特性也對其上部結(jié)構(gòu)的安裝施工技術(shù)提出了很高的要求。對于該類橋型的吊裝架設(shè)，國內(nèi)采取的技術(shù)有 (1)滿布支架支撐的大噸位船機“先梁后拱”拼裝法采用河道封航、搭設(shè)水上施工棧橋供大噸位吊機通行吊裝、滿布支架原位拼裝、“先梁后拱”的總體施工方案。鋼箱梁安裝施工采用分塊定位、組拼、焊接的安裝方式，由2 臺大噸位履帶吊機(如2臺200t汽車吊)以雙機抬四吊點的方式進行吊裝。鋼箱梁經(jīng)現(xiàn) 場定位、成組焊接施工后，搭設(shè)支撐鋼拱肋的滿堂支架平臺，由大噸位汽車吊機分節(jié)段吊裝 拱肋到支架平臺上對位焊接、合攏，完成體系轉(zhuǎn)換。如天津大沽橋。另外，采用此方法時，有時會根據(jù)具體情況，由大型浮吊代替大噸位吊機進行施 工。(2)橫移式纜索吊機無支架斜拉扣掛的“先拱后梁”架設(shè)法該方法是采用“先拱后梁、以拱承梁、鋼肋拱通過纜索吊機無支架吊裝”的總體施 工方案，如廣西南寧大橋。由于該橋向外傾斜的兩拱肋中心線之間最大距離達92. 577m，拱 節(jié)段最大長度21. 6m,最大重量218噸，作為斜拉扣掛-纜索吊裝系統(tǒng)中的關(guān)鍵施工設(shè)備，臨 時索塔采用了吊塔、扣塔一體化設(shè)計。索塔采用門式組合鋼塔結(jié)構(gòu)，高度為138m，橫向?qū)挾?達110m，該索塔在橫梁寬度、橫梁最大載重、索鞍橫向移動距離、塔吊高度、鋼箱拱最大吊重 等方面，均創(chuàng)下了國內(nèi)橋梁施工之最。起重設(shè)備的纜吊主跨為452m，由東西索道組成，每條 索道包含兩組主索，并各自負(fù)責(zé)對應(yīng)索區(qū)的拱肋吊裝。該橋的鋼箱拱采用“無支架纜索吊機、四點抬吊拱肋縱移、正吊正落位安裝、斜拉 扣掛”懸拼施工方案。為解決變截面箱形拱節(jié)段從起吊至安裝到位需經(jīng)多個姿態(tài)調(diào)整方能 實現(xiàn)空中就位的調(diào)整過程中，因相應(yīng)結(jié)構(gòu)重心也隨姿態(tài)調(diào)整發(fā)生變化，帶來前后吊點起重 索索力不均的難題，施工中采用以水中浮箱平臺為依托，先側(cè)轉(zhuǎn)，后豎轉(zhuǎn)的翻身工藝，通過 塔頂索鞍橫向移定位、吊帶長度調(diào)整、前后吊架橫移及臨時輔助措施，懸拼的節(jié)段通過扣索 錨固于扣塔上，施工過程及其復(fù)雜。由于鋼箱梁處于平面曲線內(nèi)，由于吊索橫向傾角不同， 在吊裝時為臨時克服橋面鋼箱梁的橫向力，采用了臨時斜向吊索的輔助措施。對鋼箱拱標(biāo) 高的調(diào)整主要 是通過纜索吊機以及扣索張拉來調(diào)整完成，并考慮一定的預(yù)抬高量；拱肋軸 線偏位主要通過側(cè)纜風(fēng)索以及橫向臨時對拉索來調(diào)整完成。滿布支架支撐的大噸位船機“先梁后拱”拼裝法適用于中小跨徑、陸上或水上不通 航或通航要求不高、水深較淺、橋位處無結(jié)構(gòu)物及交通干擾條件，也經(jīng)常用于前述條件下的 提籃拱橋，以及外傾式對稱蝶形拱橋。橫移式纜索吊機無支架斜拉扣掛的“先拱后梁”架設(shè)法比較適用于大跨徑的外傾 式非對稱拱橋，也許是一個無奈的唯一方法。該方法需要解決吊重橫移、拱肋姿態(tài)調(diào)整帶來 前后吊點起重索索力不均、無支架斜拉扣掛、吊索橫向傾角不同引起吊裝橋面箱梁的橫向 力等技術(shù)難題，這需要采用相當(dāng)大的纜索吊機系統(tǒng)，成本投入巨大。上述兩種方法的優(yōu)缺點見表1所示。表1安裝方法優(yōu)缺點比較
權(quán)利要求
1.一種跨拱肋龍門吊的安裝方法，其特征在于包括以下步驟①棧橋施工，棧橋上鋼軌鋪設(shè)安裝；②龍門吊主梁提升塔架施工，按龍門吊主梁安裝完成后的垂直投影位置兩端搭建鋼管 樁提升架，拉好風(fēng)纜，并將龍門吊的4臺起重小車安放到所述提升架頂；③按龍門吊主梁安裝完成后的垂直投影位置在地面組拼龍門吊主梁、分段組拼龍門吊 支腿，同時吊裝龍門吊大車行走臺車，然后在棧橋上安裝組拼后的龍門吊支腿，龍門吊支腿 在不斷加高時須用風(fēng)纜錨定并和提升塔架橫向臨時錨固，所述龍門吊主梁及龍門吊支腿由 萬能桿件拼裝而成；④由起重小車提升龍門吊主梁，分2 3次提升到位；⑤龍門吊主梁提升到達與龍門吊支腿對接位置后，通過手拉葫蘆和支腿風(fēng)纜調(diào)整主梁 與支腿間的水平位置并進行桿件連接；⑥將起重小車從提升架頂移到主梁上后拆除提升架。
2.一種跨拱肋龍門吊，包括吊裝系統(tǒng)、鋼結(jié)構(gòu)主體及主行走系統(tǒng)，所述鋼結(jié)構(gòu)主體由兩 個平行的連體門架構(gòu)成，每個門架由主梁及支腿通過連接架連接構(gòu)成，其特征在于采用如 權(quán)利要求1所述的方法安裝而成，所述鋼結(jié)構(gòu)主體采用萬能桿件組拼而成，每條主梁上配 置有兩輛可沿主梁方向水平移動的起重小車。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的跨拱肋龍門吊，其特征在于所述的兩個門架的軸線相距16m。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的跨拱肋龍門吊，其特征在于所述主行走系統(tǒng)包括龍門吊大 車行走臺車，行走臺車采取雙軌四輪的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)置于門架的支腿下方，支腿通過均衡梁 與行走臺車鉸接，所述行走臺車縱向相距16m。
5.一種蝴蝶拱橋空間結(jié)構(gòu)體系的安裝方法，其特征在于包括以下步驟(1)安裝如權(quán)利要求2 4所述的跨拱肋龍門吊；(2)搭設(shè)拱肋臨時支墩作為拱肋節(jié)段的接頭定位支座；(3)安裝拱腳段拱肋及鋼橫梁，把拱腳段拱肋吊裝至拱座并定位后吊裝鋼橫梁，完成鋼 橫梁與拱腳段拱肋的焊接，再進行拱腳段拱肋與拱座預(yù)埋鋼板的焊接，完成拱座的剛接；(4)鋼箱梁中間段安裝；(5)從拱腳段依次安裝拱肋各中間段，由所述龍門吊的四臺起重小車吊起中間段的拱 肋節(jié)段，將拱肋節(jié)段移至安裝點臨時支墩對位安裝，通過四個吊點的變位，進行拱肋接口初 步定位焊接；(6)安裝拱肋合攏段，由所述龍門吊的四臺起重小車吊起拱肋合攏段至合攏位置，在預(yù) 定的合攏溫度時段進行對口定位焊接；(7)拱腳段拱肋混凝土灌注；(8)鋼箱梁合攏段施工；(9)吊桿安裝張拉及索力調(diào)整。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述步驟2中的臨時支墩由鋼管樁及型 鋼搭接成樁座，樁座頂部設(shè)置有由貝雷片構(gòu)成的支架，所述貝雷片支架頂部設(shè)置有托架支 座，托架支座按拱肋底部弧形形狀放樣制作。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述步驟5中鋼拱肋節(jié)段由龍門吊的四臺起重小車通過扁擔(dān)梁轉(zhuǎn)換為兩點吊從停于通航孔的駁船吊起，移至鋼箱梁面，再改為扁 擔(dān)梁式可旋轉(zhuǎn)單鉤起吊，使拱肋節(jié)段上的兩對吊耳分別位于龍門吊兩條主梁軸線的垂直投 影線處，并落于預(yù)先準(zhǔn)備的一臨時托架上，卸掉扁擔(dān)梁，運行龍門吊的四臺起重小車分別鉤 掛起所述的拱肋節(jié)段上的兩對吊耳，運行龍門吊大車行走臺車及起重小車，將放置于所述 臨時托架上的拱肋節(jié)段移至安裝點對位安裝，拱肋節(jié)段的三維定位通過龍門吊大車行走臺 車及起重小車的變位和四個吊點的升降，實現(xiàn)其仰角、平面扭角和繞拱軸線微轉(zhuǎn)的調(diào)整，進 行對口初步定位焊接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述的拱肋節(jié)段上的吊耳的焊接位置在 所述鋼管拱肋節(jié)段在胎架上制作完成時，根據(jù)鋼拱肋節(jié)段安裝最終就位時與龍門吊2條主 梁軸線垂直投影線交點的相關(guān)位置定出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種跨拱肋龍門吊的安裝方法，包括以下步驟①棧橋施工；②龍門吊主梁提升塔架施工；③采用萬能桿件組拼龍門吊主梁、龍門吊支腿，在棧橋上安裝組拼后的龍門吊支腿；④由起重小車提升龍門吊主梁，分2～3次提升到位；⑤調(diào)整主梁與支腿間的水平位置并進行桿件連接；⑥將起重小車從提升架頂移到主梁上后拆除提升架。本發(fā)明還公開了應(yīng)用該龍門吊進行蝴蝶拱橋空間結(jié)構(gòu)體系安裝的方法。本發(fā)明采用萬能桿件組拼大跨度跨拱橋龍門吊，適用于中小跨徑、有一定通航要求的各種拱橋工程，以及具有復(fù)雜空間曲線的拱肋吊裝施工，對于中等跨徑的大傾角蝴蝶拱橋其工藝上的適用性和經(jīng)濟性更為明顯，可作為蝴蝶拱橋安裝的推薦方法。
文檔編號E01D4/00GK102146660SQ20111004539
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者周衛(wèi)國, 周翰斌, 榮勁松, 陳光宇, 陳鳴, 黃國忠 申請人:中交四航局第一工程有限公司