一种钢桁架拱桥拱肋及主梁安装方法与流程

1.本公开涉及桥梁施工领域，尤其涉及一种钢桁架拱桥拱肋及主梁安装方法。


背景技术：

2.大跨度钢拱桥一般采用先拱后梁的施工方法，其中钢拱的安装可采用悬臂架设法，通常采用缆索吊机或爬拱吊机作业进行悬臂架设。
3.采用爬拱吊机进行钢拱架设一般分为以下几个步骤：
①
进行边跨施工并安装爬拱吊机。
②
爬拱吊机悬臂拼装钢拱，爬拱吊机过边跨后安装扣塔，悬臂拼装至相应位置时安装及张拉扣锚索，以保证悬臂施工的受力及稳定性。爬拱吊机拼装钢拱的同时进行吊杆施工。
③
爬拱吊机拼装至合拢段，进行钢拱合拢。
④
拆除爬拱吊机及扣塔。钢拱施工完毕后，采用桥面吊机进行中跨主梁的施工及合拢。
4.此种爬拱吊机施工方法存在以下几点弊端：
①
爬拱吊机只安装钢拱，钢拱施工完毕后需进行爬拱吊机及扣塔拆卸，再由桥面吊机从边跨向跨中安装主梁，施工工期较长。
②
安装整座大桥需要爬拱吊机及桥面吊机两种大型设备，施工成本很高。
③
爬拱吊机安装吊杆后至主梁与吊杆连接之间存在很长的时间差，此阶段吊杆处于下端自由状态且较难固定，受风荷载影响较大，且影响施工过程中结构整体稳定性，增加了安全风险。
5.根据上述现状，急需研究出一种能同时实现钢拱和主梁安装，又能节约工期、节省施工设备，且能较好地保证施工安全的爬拱吊机施工方法，对于大跨度钢桁架拱桥的施工具有重大意义。


技术实现要素：

6.本发明的实施例提供一种钢桁架拱桥拱肋及主梁安装方法，爬拱吊机能同时实现钢拱和主梁的安装，实现了“一机两用”，节省了施工设备和施工工期。
7.为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
8.一种钢桁架拱桥拱肋及主梁安装方法，包括以下步骤：
9.步骤一、施工钢桁架拱桥的两个边跨，两个边跨相对；
10.步骤二、在每个边跨安装爬拱吊机；
11.步骤三、两组爬拱吊机从各自边跨向中跨逐步吊装钢拱杆件并完成安装，直至钢拱杆件合拢；
12.步骤四、两组爬拱吊机从中跨向边跨对称施工吊杆、主梁。
13.在一种可能的实现方式中，步骤一具体为：
14.施工钢桁架拱桥每个边跨的边跨主梁及下弦杆；
15.边跨落至桥墩的主支点后安装第一节段上弦杆；
16.在第一节段上弦杆上安装爬拱吊机。
17.在一种可能的实现方式中，步骤二还包括：
18.若边跨上部杆件满足汽车吊等其他吊装设备的吊装要求，则采用汽车吊或其他吊
装设备安装边跨上部杆件，安装至主跨钢桁拱时，再在边跨最后一节段的上弦杆上安装爬拱吊机。
19.在一种可能的实现方式中，步骤三具体为：
20.爬拱吊机向跨中逐步吊装钢拱杆件并进行安装，直至钢拱杆件合拢；
21.爬拱吊机移过边跨后，开始安装扣塔；
22.钢拱拼装至相应位置时，进行扣锚索的张拉。
23.在一种可能的实现方式中，步骤三的钢拱杆件合拢后，拆除钩挂系统进行水平索的安装及张拉；
24.水平索施工完成后，从中跨开始由爬拱吊机安装吊杆、主梁。
25.在一种可能的实现方式中，所述从中跨向边跨对称施工吊杆、主梁，包括：
26.先安装吊杆，通过两侧的爬拱吊机双机抬吊安装合拢段主梁，初张拉吊杆，使合拢段主梁安装至设计标高位置，此时合拢段主梁为可转动状态；
27.在钢拱适宜位置及合拢段主梁四个角点设置临时固定锚点，通过临时固定锚索进行合拢段主梁的临时固定。
28.在一种可能的实现方式中，所述从中跨向边跨对称施工吊杆、主梁，还包括：
29.先安装跨中合拢段，跨中合拢段安装完后，爬拱吊机向两侧后退，由中跨向边跨对称施工主梁，直至与两侧边跨主梁合拢。
30.在本公开中，至少具有如下技术效果或优点：
31.本发明的实施例采用爬拱吊机能同时实现钢拱和主梁的安装，实现了“一机两用”，节省了施工设备和施工工期。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明提供的一种钢桁架拱桥拱肋及主梁安装方法的流程图；
34.图2为本发明具体实施方式提供的步骤(1)结构示意图；
35.图3为本发明具体实施方式提供的步骤(2)结构示意图；
36.图4为本发明具体实施方式提供的步骤(3)结构示意图；
37.图5为本发明具体实施方式提供的步骤(4)结构示意图；
38.图6为本发明具体实施方式提供的步骤(5)结构示意图；
39.附图标记：
①
边跨主梁；
②
下弦杆；
③
主支点；
④
上弦杆；
⑤
爬拱吊机；
⑥
扣塔；
⑦
扣锚索；
⑧
水平索；
⑨
吊杆；
⑩
主梁；合拢段主梁；临时固定锚点；临时固定锚索。
具体实施方式
40.下面结合附图所示的各实施方式对本公开进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本公开的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本公开的保护范围之内。
41.本公开的实施例提供一种钢桁架拱桥拱肋及主梁安装方法，包括以下步骤：
42.请参阅图1，步骤一、施工钢桁架拱桥的两个边跨，两个边跨相对。
43.具体地，步骤一具体为：施工钢桁架拱桥每个边跨的边跨主梁及下弦杆；边跨落至桥墩的主支点后安装第一节段上弦杆；在第一节段上弦杆上安装爬拱吊机。
44.请继续参阅图1，步骤二、在每个边跨安装爬拱吊机。
45.具体地，步骤二包括：若边跨上部杆件满足汽车吊等其他吊装设备的吊装要求，则采用汽车吊或其他吊装设备安装边跨上部杆件，安装至主跨钢桁拱时，再在边跨最后一节段的上弦杆上安装爬拱吊机。
46.请继续参阅图1，步骤三、两组爬拱吊机从各自边跨向中跨逐步吊装钢拱杆件并完成安装，直至钢拱杆件合拢。
47.具体地，步骤三具体为：
48.爬拱吊机向跨中逐步吊装钢拱杆件并进行安装，直至钢拱杆件合拢；
49.爬拱吊机移过边跨后，开始安装扣塔；
50.钢拱拼装至相应位置时，进行扣锚索的张拉。
51.具体地，步骤三的钢拱杆件合拢后，拆除钩挂系统进行水平索的安装及张拉；水平索施工完成后，从中跨开始由爬拱吊机安装吊杆、主梁。
52.请继续参阅图1，步骤四、两组爬拱吊机从中跨向边跨对称施工吊杆、主梁。
53.具体地，所述从中跨向边跨对称施工吊杆、主梁，包括：先安装吊杆，通过两侧的爬拱吊机双机抬吊安装合拢段主梁，初张拉吊杆，使合拢段主梁安装至设计标高位置，此时合拢段主梁为可转动状态；在钢拱适宜位置及合拢段主梁四个角点设置临时固定锚点，通过临时固定锚索进行合拢段主梁的临时固定。
54.具体地，所述从中跨向边跨对称施工吊杆、主梁，还包括：先安装跨中合拢段，跨中合拢段安装完后，爬拱吊机向两侧后退，由中跨向边跨对称施工主梁，直至与两侧边跨主梁合拢。
55.请参阅图2至图6，本发明实施例的一种钢桁架拱桥拱肋及主梁安装方法，包括以下几个步骤：
56.步骤(1)：先施工钢桁架拱桥边跨主梁
①
及下弦杆
②
，边跨落至主支点
③
后，开始安装第一节段上弦杆
④
，安装完毕后，开始在第一节段上弦杆上安装爬拱吊机
⑤
。若边跨上部杆件满足汽车吊等其他吊装设备的吊装要求，则可采用汽车吊或其他吊装设备安装边跨上部杆件，安装至主跨钢桁拱时，再在边跨最后一节段的上弦杆上安装爬拱吊机。
57.步骤(2)：爬拱吊机向跨中逐步吊装钢拱杆件并进行安装，爬拱吊机移过边跨后，开始安装扣塔
⑥
。钢拱拼装至相应位置时，进行扣锚索
⑦
的张拉。
58.步骤(3)：钢拱合拢。
59.步骤(4)：钢拱合拢后,拆除钩挂系统(扣塔及扣锚索)进行水平索
⑧
的安装及张拉，水平索施工完成后，从中跨开始，由爬拱吊机安装吊杆
⑨
、主梁
⑩
。
60.传统的大跨度钢拱桥施工过程中，在钢拱施工完毕后，采用桥面吊机进行中跨主梁的施工及合拢。而本技术采用爬拱吊机可在拱上实现对主跨主梁的施工。(1)传统爬拱吊机采用全回转吊机结构形式，由于全回转机构的存在，导致吊机自重较大，只能实现单点起吊，并且吊装能力有限，本技术的爬拱吊机采用整体桁架式结构形式，结构传力效率更高，
具备大吨位多点同步起吊功能，对吊装范围全覆盖，减少了全回转吊装结构，是一种结构形式更加优化，吊装能力更强的设备。(2)爬拱吊机在拱上回退的过程中，借助吊机前后锚固装置锚固在拱肋上，使吊机站位固定可靠，之后通过主钩4
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60t，分别下放至水面驳船位置，对主跨钢梁实现四点同时起吊，起吊至设计高度后，安装拱桥吊杆，并完成主梁节段之间的连接，以此实现主跨钢梁的吊装。
61.首先安装主梁跨中合拢段：先安装吊杆，通过两侧的爬拱吊机双机抬吊，安装合拢段主梁初张拉吊杆，使主梁安装至设计标高位置。此时合拢段主梁为可转动状态，因此在钢拱适宜位置及合拢段主梁四个角点设置临时固定锚点通过临时固定锚索进行主梁的临时固定。
62.步骤(5)：跨中合拢段主梁安装完后，爬拱吊机向两侧后退，由中跨向边跨对称施工主梁，直至与两侧边跨主梁合拢。
63.本发明实施例的爬拱吊机能同时实现钢拱和主梁的安装，实现了“一机两用”，节省了施工设备和施工工期。
64.本发明实施例的桥面系指的是桥梁附属设施中，直接承受车辆、人群等荷载并将其传递至主要承重构件的桥面构造系统，包括桥面铺装、桥面板、纵梁、横梁、遮板、人行道等。桥面板，加筋肋，纵梁，横梁等构件组成的直接承受车辆荷载作用的桥面构造系统。
65.本发明实施例的钢桥架拱桥采用双层桥面设计。主桁弦杆均采用箱形截面：腹杆采用h形截面和箱型截面两种类型：主桁联系件采用菱形桁架式上下平联，杆件采用螺栓连接。边跨采用支架法拼装，主跨采用新型爬拱吊机进行悬臂拼装。
66.传统钢桥架拱桥采用全回转爬拱吊机进行单根杆件悬臂拼装，根据国内爬拱吊机应用情况可知：爬拱吊机吊重的增加与品机自重呈正比相关，在吊重仅局限在100吨以内的情况下，自重达到吊重的3.2倍以上，且全回转式爬拱吊机中全回转机构占结构自重的30％左右，增加了钢桁架拱桥悬臂拼装过程的结构倾覆风险。
67.针对传统爬拱吊机自重较大，单杆起吊，吊重较轻"的现状，对爬拱吊机进行优化设计，优化机架结构形式在保证刚度的同时减轻结构自重并为多吊点和大吨位起吊提供基础，并对爬拱吊机的走行系统和锚固系统进行优化设计，使吊机的吊装走行和锚固安全可靠，并对结构计算和吊装工况分析，使吊机设计满足起重机设计规范要求，实现实现吊机结构高效、吊重增加、走行稳定和锚固可靠的目标。
68.爬拱吊机总重280t，爬拱吊机主要包含机架结构、吊装系统、走行系统和锚固系统。本发明实施例的爬拱吊机整体为悬臂式桁架结构，共设置4根主纵梁，分为左右两幅，通过上方门式刚架和下方箱型横梁组成三角桁架式结构，相较于传统爬拱品机减轻吊机自重的同时增加了结构刚度，刚度的增加是提高品机吊重的基础。爬拱吊机的机架前端设置横纵移系统用以实现杆件吊装过程中的变幅调整，提供更好的吊装适应性。
69.借助整体桁架式结构刚度大的特点，设置4
×
60t主钩 4
×
15t副钩实现多点起吊。吊装系统包含横纵移机构、吊钩和配套卷扬机组成，横纵移机构位于同侧两根主纵梁前端，通过4台8t的卷扬机和分级限位装置实现吊点精确变幅。主钩吊装采用额定起重量15t的卷扬机。卷扬机应设有高速端制动器和低速端制动器，高速端制动器带手动释放功能，结合吊装控制系统确保吊装安全可控。
70.走行机构主要由轮箱、轨道、油缸等组成。吊机通过走行油缸交替顶推轮箱使走行车轮在轨道上滚行实现前移动作，走行轨道由9节3m 梁段组成，轨道采用螺栓连接与拱肋支撑座进行连接。
71.吊机每个走行轮箱后端设置1台机械自锁式液压油缸。走行时四台油缸同步顶进，当油缸达到最大行程时，后支点油缸解除与轨道锚固，回收到位后进行锚固，前油缸解除锚固回油回收，重新在轨道上锚固后进入下一个走行行程。最终将爬拱吊机顶推到位，即前支点中心位于在拱肋杆件分段线后约2.5m的位置进行吊装作业。
72.锚固系统包括设置在4个支点的支顶和拉锚，起重机前移到位后，将前横梁上的拉杆，与桁顶预先设计的耳板用销轴联接起来，用于承担吊机的下滑分力。后部拉锚将后横梁与主体结构桁顶竖直固定在一起，承担吊机工作时的向上反力。后锚点在工作状态下受拉，非工作状态受压。
73.爬拱吊机拉锚连接完成后，利用行走轮箱下方的支顶油缸顶升爬拱吊机，使走行车轮悬空，旋紧机械螺纹锁定油缸，使吊机荷载通过主体结构传递给轮箱，最终通过支顶装置传递至钢桁拱上。
74.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本公开的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本公开的保护范围，凡未脱离本公开技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本公开的保护范围之内。
75.对于本领域技术人员而言，显然本公开不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本公开的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本公开。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本公开的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本公开内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
76.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。