山区大跨度钢桁梁斜拉桥塔区梁段施工工法.docx

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1、山区大跨度钢桁梁斜拉桥塔区梁段施工工法1前言钢桁梁斜拉桥不仅顺应国内钢结构桥梁发展趋势，而且适应山区运输安装条件。具有跨越能力强、结构轻盈美观、经济性高、耐久性好、绿色环保等特点。相对于钢箱梁具有结构自重小、跨越能力强等优点，用于山区桥梁上可有效减少山区地形条件复杂、施工场地狭小对施工带来的影响，具有明显的优势。水上钢桁梁斜拉桥塔区梁段架设通常采用大型设备整节段浮运、吊装；受通航条件影响，山区钢桁梁斜拉桥塔区梁段施工中，钢桁梁只能以桁片或杆件形式进行现场拼装，塔区梁段架设的主要方法按其设备分为两种：附着式吊机+龙门吊、附着式桥式起重机。中交第二航务工程局有限公司依托忠建河特大桥主桥钢桁梁的架设

2、施工，采取空中支架加拖拉法施工塔区梁段，不设大型临时墩结构,利用“附着式桥式起重机”、“移动式存储平台”等新型设备将钢桁梁以桁片形式为单元进行拼装，并形成工法。2014年10月22日，附着式桥式起重机获得实用新型专利（专利号：Z1201420180392.X）；2015年6月5日一种用于存放钢桁片移动式存储平台获得实用新型专利（专利号：Z1201520090294.1）；2016年2月17,附着式桥式起重机及施工方法获得发明专利（专利号：Z1201410147770.9）；2015年12月14日该工法关键技术在湖北省科学技术厅组织的成果鉴定会上顺利通过,达到国际先进水平；2016年3月9日，本

3、工法评选为2015年度中交第二航务工程局有限公司企业工法。2工法特点2.0.1梁段以桁片为单元预先拼装，减少了空中匹配对接钢桁梁杆件次数与程序，施工便捷，速度快，可操作性强。2.0.2梁段以桁片为单元预先拼装，减少空中施拧高强螺栓程序，使高强螺栓施拧质量更易保障。2.0.3采用附着式桥式起重机对桁片大构件进行起吊，减少了起吊次数，提高了施工效率，缩短了工期。2.0.4移动式存储平台的应用，克服了山区场地狭小，拼装场地不足的影响,使桁片预拼和起吊工作高效衔接，提高了桁片预拼和起吊效率。2.0.5采用空中支架加拖拉法施工塔区梁段，不设大型临时墩结构，施工安全性高，且解决了设备起吊范围受限的问题。3

4、适用范围本工法适用于山区大跨度钢桁梁桥塔区梁段架设施工。4工艺原理以忠建河大桥5#主塔为例，塔区梁段共三个梁段，从边跨至中跨依次为15、16、17#梁段。首先在下横梁两侧利用型钢搭设一施工平台，平台上设置滑移轨道用以梁段平移。17#梁段杆件通过附着式桥式起重机起吊至平台上进行散拼，拼装完成后采用拖拉法整体往中跨方向进行平移。依次将16、15#梁段主桁以桁片为单元在桥下移动式存储平台上进行预拼，主桁桁片和其余杆件通过附着式桥式起重机起吊至桥面并进行拼装，拼装完成后整体拖拉至设计位置时进行临时固结，完成塔区梁段施工，塔区梁段整体结构示意图见图4-1o9边跨中跨必5施工工艺流程及操作要点5.1 施工

5、工艺流程图5.1-1钢桁梁塔区梁段安装施工工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 准备工作1、施工平台安装首先在下横梁处搭设一施工平台，然后在边跨侧将钢桁梁构件拼成整体，再将钢桁梁整体平移至跨中侧设计位置。在进行平台设计时，考虑下横梁顶面距原地面高差大，决定采用高悬空托架平台形式。如图5.2.1-1所示。高悬空托架平台左右基本对称，平台由三角支撑架、滑道、平台面支撑和平联组成，其中三角桁架由竖支撑、斜撑和主纵梁焊接而成。主梁上设置有滑道和牵引系统，可三向调位梁段。施工时在下横梁预先将三角托架的上、下支点埋件埋设固定。上支点埋件除采用常规钢板和锚筋外，两边对称埋件之间预埋4根32精轧螺纹钢，待支架

6、搭设完成后进行对称张拉；张拉采用穿心式千斤顶。图5211塔区梁段拼装平台结构示意图2、附着式桥式起重机安装附着式桥式起重机主要功能为起吊在塔底预拼成整体桁片的主桁。为保证主桁从塔下预拼平台起升至桥面时不受桥面影响，附着式桥式起重机主梁设计为悬挑结构。主桁吊装最大重量45.83考虑吊具与钢丝绳等重量及富余安全储备，附着式桥式起重机吊装能力设计为503起升高度为150m。附着式桥式起重机采用附着于主塔左右幅的三角桁架作为主要支撑结构，设置横桥向主梁作为起重机小车横移轨道，在横移小车上安装纵桥向主梁作为小车纵移轨道梁。如1图5212所7Jo起重机图5212附着式桥式起重机结构图5.2.2 首节段钢桁

7、梁杆件起吊17#梁段钢桁梁采用散拼形式，杆件通过附着式桥式起重机垂直吊至横梁平台上方。5.2.3 首节段钢桁梁拼装50t桁吊将17#节段主桁下弦杆吊至桥面，在轨道上安装临时固定支墩一在下弦杆上安装滑块，采用50t桁吊将下弦杆固定于临时支墩上一安装17#节段下平联使之与主桁下弦杆形成整体，保证17#节段稳定性T采用50t桁吊安装主桁竖腹杆、斜腹杆及上弦杆T使用塔吊和50t桁吊按照下弦杆、竖腹杆、斜腹杆、上弦杆的顺序安装17#节段横梁T使用塔吊和50t桁吊安装上平联，首节段钢桁梁拼装示意图见图5.23-1o图5.2.34首节段钢桁梁拼装示意图5.2.4首节段钢桁梁平移图5.2.4117#梁段整体拖

8、拉示意图17#节段钢桁梁高强螺栓施拧完成后即可进行钢桁梁平移。钢桁梁平移采用穿心式千斤顶及精轧螺纹钢拖拉、顶推形式。钢桁梁主桁下弦杆设置滑块，滑块分为两种型号，滑块1高度为58cm,在边跨侧使用；滑块2高度为40Cm在中跨侧使用。滑块采用3=1Cm钢板制作，单个滑块最大承载力60t。为了减小滑动时产生的摩擦阻力，滑块下表面采用贴一层不锈钢板处理，同时滑块下方设3cm高限位钢板，分别卡在滑移轨道梁两侧，防止钢桁梁平移过程中出现较大的横向偏位。如图5242所示。图5.242滑块示意图由于在钢桁梁拼装时滑块作为承重墩，并未与钢桁梁连接，所以在钢桁梁节段拼装完成后需首先采用千斤顶将钢桁梁顶起，取出滑块

9、与钢桁梁底面间的垫板，在钢桁梁底面焊接连接板，安装滑块，然后再放下千斤顶，平移钢桁梁。千斤顶安放时需注意千斤顶应放在节点处两侧具有竖向隔板的位置。滑移轨道梁采用3145工字钢，轨道梁顶面通长铺设不锈钢板作为滑板。在中跨测、边跨侧两侧设置反力座用于固定安放千斤顶，反力座安装时需与轨道焊接牢固，且需保证千斤顶安放后中心线与钢桁梁下弦杆中心线一致，千斤顶示意图见图52.4-3o图5.2.43拖拉千斤顶示意图采用32精轧螺纹钢作为钢桁梁平移主要牵引连接装置，精轧螺纹钢采用连接器接长。连接器安装前应检查内部螺纹是否完好，同时应在精轧螺纹钢端头做标记，保证精轧螺纹钢拧入连接器长度满足要求。精轧螺纹钢与钢桁

10、梁采用拖拉梁连接，拖拉梁采用一长为0.77m的2122型钢，两端各焊接一块3=1Omm厚的钢板形成一个整体，然后将拖拉梁嵌套进钢桁梁下弦杆内，并利用主桁现有栓孔与拖拉梁两端钢板连接，精轧螺纹钢的两端分别锚固与拖拉梁和千斤顶上，为防止钢桁梁平移时螺母脱扣，每侧宜安装2个螺母。平移千斤顶采用2台200t穿心式千斤顶，首先将B17节段向中跨侧拖拉平移。当B17节段钢桁梁前节点滑块靠近支座垫石，由于前支点滑块受支座垫石阻挡，钢桁梁不能进一步拖拉平移，必须拆除前支点滑块，然后将前支点受力过渡到支座垫石滑块处。首先利用现有千斤顶将钢桁梁顶起后拆除B17#节段前支点滑块1,前支点滑块拆除后，下落千斤顶，钢桁

11、梁前支点落于支座垫石上的滑块上，使钢桁梁重新处于受力平衡状态，然后继续向中跨侧牵引平移钢桁梁节段。如图5.2.44所示。钢桁梁沿轨道方向继续平移一段距离后，再次用千斤顶将钢桁梁顶起，在17#节段前支点处安装滑块2,同时拆除支座垫石处滑块；继续拖拉平移直至到达设计位置。对17#节段各支点相对标高、偏位进行调整，使其满足设计及规范要求。如图5245所示。图524517#节段平移后示意图5.2.5 后续节段钢桁梁桁片预拼由于塔底地势较陡，通过开挖、回填较难形成桁片预拼平台，故采用型钢材料搭设预拼平台。在预拼平台上增设2条型钢轨道和2台移动式存储平台；在平台上建立主桁片的拼装台座，移动式存储平台通过卷

12、扬机提供牵引动力；拼装时,其中第1台移动存储平台位置处于50t附着式桥式起重机起吊范围内，可直接进行第1片主桁片的起吊安装，待起吊完成后，将移动式存储平台前移；同时将第2台移动式存储平台通过卷扬机牵引至50t附着式桥式起重机起吊范围内，完成第2片主桁片起吊；与此同时在第1台移动存储平台上继续拼装下一片主桁片,拼装完成后移至50t附着式桥式起重机起吊范围起吊，如此循环施工。塔下预拼平台及移动式存储平台结构见图5.2.5-1所示。主提升方向图5.2.5-1塔底预拼平台及移动式存储平台结构示意图5.2.6 后续钢桁梁桁片及其余杆件起吊、安装和平移16、15#梁段主桁采用塔下预拼后整体起吊、安装，其余

13、施工步骤与17#节段类似。当16#节段拼装完成后，整体将17#、16#节段由边跨向中跨侧平移，平移过程中依次拆除16#节段前支点滑块，安装17#节段后支点滑块，然后将钢桁梁平移到位，对17#、16#节段的标高和轴线偏位进行调整直至满足设计及规范要求。在进行15#节段拼装时，由于拼装位置接近于原设计位置，直接进行原位拼装，待拼装完成后直接对塔区梁段整体进行调整。如图5.2.6-1所示。5.2.7 塔区梁段标高及轴线偏位调整待塔区梁段三个节段全部拼装完成后，对钢桁梁纵向偏位及标高进行调整至满足规范要求。由于中跨侧钢桁梁底面与轨道面间距较小，现有千斤顶最小高度为36.5cm,不满足中跨侧钢桁梁标高下

14、调使用要求。所以先割除下横梁中跨侧上方的滑移轨道，然后在下横梁顶面的中跨侧边缘与主桁下弦杆之间设置2台550t千斤顶用于调整中跨侧标高，边跨侧钢桁梁采用2台15Ot千斤顶，2台20Ot千斤顶进行标高调整，千斤顶分别位于滑块附近的隔板下方。如图5.2.7-1所示。5.2.8 临时固结安装支座安装完成后，安装梁段临时锚固。梁段临时固结包含竖向限位、横向限位及纵向限位结构，在中跨合龙前拆除。1、竖向临时固结安装竖向约束在单个支座位置上设置12根中32精轧螺纹钢并预拉以约束施工过程中因索力张拉产生的向上位移。外侧横梁腹板位置螺纹钢采用预埋横梁内部的方式锚固，内侧采用预留孔对穿方式锚固。在塔区梁段标高及

15、轴线偏位调好后，开始安装竖向临时固结。临时固结施工前需对横梁顶面的竖向临时固结张拉槽口进行清理，采用连接器将预埋精轧螺纹钢接长。连接器安装前应检查内部螺纹是否完好，同时应在精轧螺纹钢端头做标记，保证精轧钢拧入连接器长度满足要求。内侧预留孔穿精轧螺纹钢，精轧钢下放垫块应与横梁混凝土紧密稳合。弦杆两侧精轧钢采用预先加工的扁担梁锚固与主桁下弦杆的上方。精轧螺纹钢张拉采用150t穿心式千斤顶进行张拉，单根精轧螺纹钢的锚固力设计值为22.5t0张拉应以扁担梁为单位横桥向、顺桥向对称进行张拉。每个扁担梁上的两个精轧螺纹钢同时进行张拉且必须保证张拉同步，防止一端张拉力过大引起荷载偏心。张拉完成后必须将螺母扭

16、紧防止预应力损失。2、横向临时固结安装钢桁梁在横向风载的作用下会整体扭动，且随着悬臂长度的增加，扭动力矩会增加。为防止钢桁梁扭动，在塔柱施工时预埋横向限位预埋钢板，塔区梁段施工完成后在预埋钢板上安装预先加工好的限位挡块。钢桁梁平移至塔柱上的埋件之前，在埋件上安装横向临时固结挡块。横向固结挡块预先加工，待钢桁梁标高及偏位调整完毕后根据钢桁梁与塔柱间的实际间距对挡块厚度进行调整，调整完毕后，将挡块卡于钢桁梁上下弦杆与塔柱施工时预埋的横向临时固结埋件之间。3、纵向临时固结安装为防止钢桁梁因斜拉索张拉不平衡力产生纵向位移，在粘滞阻尼器的安装位置安装预先加工好的撑拉杆，撑拉杆与横梁及主桁上的阻尼器支座连接。主梁施工完成后拆除