一种钢结构斜拉桥的中跨合龙方法与流程

1.本发明属于桥梁施工技术领域，具体涉及一种钢结构斜拉桥的中跨合龙方法。


背景技术：

2.大跨径斜拉桥常采用钢结构主梁，一般采用悬臂施工，在中跨跨中进行合龙。中跨合龙是桥梁主体结构施工的最后一道工序，也是最重要的工序，直接影响结构的成桥状态；另外在中跨合龙时，主梁已达到最大悬臂，外界荷载、环境等因素对结构线形、内力影响大，需要制定合理的合龙方案，进行快速及高精度合龙，形成整体结构，提高安全性。
3.目前大跨度钢结构斜拉桥中跨合龙常采用以下合龙方法。(1)温度合龙，在施工现场通过连续观测合龙口间距来确定合龙段梁长，在现场进行配切。此方法依靠结构温度变化调整合龙口间距，具有一定的不确定性，当温度预测偏差过大时易导致合龙失败；(2)顶推合龙，在合龙时提前释放塔梁临时约束，在塔梁交界处设置千斤顶，人工控制合龙口间距进行合龙段安装。此方法需在合龙时设置千斤顶，工序较多，当顶推力较大时需考虑相关构件的承载能力。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种钢结构斜拉桥的中跨合龙方法，以解决受温度和张拉机具复杂影响导致斜拉桥中跨合龙操作难的问题。
5.为达到上述目的，一方面本发明所采用的技术方案是：
6.一种钢结构斜拉桥的中跨合龙方法，包括：
7.计算斜拉桥的各段钢梁在设定温度ts并且无应力状态下的长度l
无应力
；斜拉桥的各段钢梁包括0#段至n#段的钢梁以及合龙段钢梁；
8.根据施工工期确定斜拉桥中跨合龙的实际时间，并通过天气预测设备获取斜拉桥中跨合龙时的环境温度th；与长度l
无应力
对比计算在环境温度th中各段钢梁热胀冷缩的变化量l
温度
；
9.初步设定斜拉桥的0#段钢梁中心线和主塔中心线对齐，计算各段钢梁在斜拉索作用下的压缩量l
压缩
；获得0#段钢梁中心线至合龙口的设计长度l
设
和吊装合龙的操作空间l
操
；
10.基于设计长度l
设
、操作空间l
操
以及各段钢梁的长度l
无应力
、变化量l
温度
和压缩量l
压缩
计算0#段钢梁的预调整值δ
调整
；
11.以主塔中心线为基准根据预调整值δ
调整
调整0#段钢梁的安装位置；沿0#段钢梁两侧搭建其他各段钢梁，两主塔之间形成合龙口；将合龙口两侧钢梁分别记为钢梁a和钢梁b；
12.调整钢梁a和钢梁b的高程和转角；将合龙段钢梁吊装至合龙口，并对钢梁a与合龙段钢梁、钢梁b与合龙段钢梁进行合龙焊接完成合龙。
13.优选的，基于设计长度l
设
、操作空间l
操
以及各段钢梁的长度l
无应力
、变化量l
温度
和压缩量l
压缩
计算0#段钢梁的预调整值δ
调整
的方法包括：
14.根据各段钢梁的长度l
无应力
计算在无应力作用下主塔中心线至合龙口的总长度
l
无应力
；
15.根据各段钢梁的变化量l
温度
计算在环境温度th中主塔中心线至合龙口各段钢梁热胀冷缩的总变化量l
温度
；
16.根据各段钢梁的压缩量l
压缩
计算在斜拉索作用下主塔中心线至合龙口各段钢梁的总压缩量l
压缩
；
17.计算计算0#段钢梁的预调整值δ
调整
，表达公式为：δ
调整
＝l
无应力-l
设
+l
温度-l
压缩
+l
操
。
18.优选的，对钢梁b与合龙段钢梁进行合龙焊接的方法包括：
19.在钢梁b与合龙段钢梁之间安装牵引装置及限位装置；利用限位装置限制钢梁b与合龙段钢梁之间的焊缝的宽度，通过小型牵引装置对钢梁b和合龙段钢梁的高程、转角、轴线等进行辅助调整，直至钢梁b与合龙段钢梁之间的焊缝宽度满足焊接要求；对钢梁b与合龙段钢梁进行焊接完成合龙。
20.优选的，在钢梁b与合龙段钢梁之间安装牵引装置的方法包括：
21.在钢梁b上安装第一锚固块和千斤顶，所述第一锚固块为千斤顶提供受力点；在合龙段钢梁安装第二锚固块，将拉杆一端固定于所述第二锚固块，拉杆另一端连接至所述千斤顶；所述千斤顶作用于驱动拉杆运动。
22.优选的，在钢梁b与合龙段钢梁之间的焊缝宽度满足焊接要求后，对牵引装置进行拆除。
23.优选的，所述限位装置包括顶板和连接板；所述顶板中部垂直连接有连接板形成t字型的限位装置；所述顶板的宽度大于钢梁b与合龙段钢梁之间的焊缝宽度。
24.优选的，在钢梁b与合龙段钢梁之间安装限位装置的方法包括：将顶板一侧搭设于所述钢梁b上，顶板另一侧搭设于合龙段钢梁；将连接板设置于所述钢梁b与合龙段钢梁之间的焊缝内。
25.优选的，还包括：在沿0#段钢梁两侧搭建其他各段钢梁过程中，控制各段钢梁受到拉索水平分力的不平衡力往中跨方向且小于各段钢梁受到摩阻力的总和。
26.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
27.本发明基于设计长度l
设
、操作空间l
操
以及各段钢梁的长度l
无应力
、变化量l
温度
和压缩量l
压缩
计算0#段钢梁的预调整值δ
调整
；以主塔中心线为基准根据预调整值δ
调整
调整0#段钢梁的安装位置；避免了受温度和张拉机具复杂影响导致斜拉桥中跨合龙操作难的问题，本发明无需在主塔处设置顶推装置，仅在合龙口设置小型对拉装置即可完成合龙操作，保证了斜拉桥合龙效率和质量。
附图说明
28.图1是本发明提供的0#段钢梁和主塔中心线对齐时的钢结构斜拉桥主视图；
29.图2是本发明提供的0#段钢梁和主塔的结构；
30.图3是本发明提供的合龙段钢梁、钢梁a和钢梁b的位置关系图；
31.图4是本发明提供的牵引装置的结构图；
32.图5是本发明提供的限位装置的结构图。
33.图中：1为主塔，2为钢梁，21为0#段钢梁，2a为钢梁a，2b为钢梁b，3合龙段钢梁，4牵引装置，41第一锚固块，42第二锚固块，43千斤顶，44拉杆，5限位装置、51顶板、52连接板。
具体实施方式
34.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
35.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须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。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
36.如图1至图5所示，一种钢结构斜拉桥的中跨合龙方法，包括：
37.计算斜拉桥的各段钢梁2在设定温度ts并且无应力状态下的长度l
无应力
；斜拉桥的各段钢梁2包括0#段至n#段的钢梁以及合龙段钢梁3；
38.根据施工工期确定斜拉桥中跨合龙的实际时间，并通过天气预测设备获取斜拉桥中跨合龙时的环境温度th；与长度l
无应力
对比计算在环境温度th中各段钢2梁热胀冷缩的变化量l
温度
；
39.初步设定斜拉桥的0#段钢梁21中心线和主塔1中心线对齐，计算各段钢梁2在斜拉索作用下的压缩量l
压缩
；获得0#段钢梁中心线21至合龙口的设计长度l
设
和吊装合龙的操作空间l
操
；
40.基于设计长度l
设
、操作空间l
操
以及各段钢梁的长度l
无应力
、变化量l
温度
和压缩量l
压缩
计算0#段钢梁的预调整值δ
调整
，具体过程为：
41.根据各段钢梁2的长度l
无应力
计算在无应力作用下主塔1中心线至合龙口的总长度l
无应力
；
42.根据各段钢梁2的变化量l
温度
计算在环境温度th中主塔1中心线至合龙口各段钢梁热胀冷缩的总变化量l
温度
；
43.根据各段钢梁2的压缩量l
压缩
计算在斜拉索作用下主塔1中心线至合龙口各段钢梁的总压缩量l
压缩
；
44.计算计算0#段钢梁的预调整值δ
调整
，表达公式为：δ
调整
＝l
无应力-l
设
+l
温度-l
压缩
+l
操
。
45.如图2所示，以主塔1中心线为基准根据预调整值δ
调整
调整0#段钢梁21的安装位置，避免了受温度和张拉机具复杂影响导致斜拉桥中跨合龙操作难的问题，保证了斜拉桥合龙效率和质量；沿0#段钢梁两侧搭建其他各段钢梁2，两主塔1之间形成合龙口；在沿0#段钢梁两侧搭建其他各段钢梁过程中，控制各段钢梁2受到拉索水平分力的不平衡力往中跨方向且小于小于各段钢梁2受到摩阻力的总和，避免拆除塔梁临时约束后钢梁自行大幅度滑动且保证了合龙口张拉设备的小型化；将合龙口两侧钢梁2分别记为钢梁a2a和钢梁b2b；
46.调整钢梁a2a和钢梁b2b的高程和转角；如图3所示，将合龙段钢梁吊装至合龙口，并对钢梁a2a与合龙段钢梁3直接进行合龙焊接；
47.如图4所示，在钢梁b2b与合龙段钢梁3之间安装牵引装置4，所述牵引装置4包括第一锚固块41、第二锚固块42、千斤顶43、拉杆44；所述牵引装置4安装的具体方法为：
48.在钢梁b2b上安装第一锚固块41和千斤顶43，所述第一锚固块41为千斤顶43提供受力点；在合龙段钢梁3安装第二锚固块42，将拉杆44一端固定于所述第二锚固块42，拉杆44另一端连接至所述千斤顶43；所述千斤顶43作用于驱动拉杆44运动；
49.如图5所示，在钢梁b2b与合龙段钢梁3之间安装限位装置5；利用限位装置5限制钢梁b2b与合龙段钢梁3之间焊缝的宽度，确保合龙过程顺利；所述限位装置5包括顶板51和连接板52；所述顶板51中部垂直连接有连接板52形成t字型的限位装置5；所述顶板51的宽度大于钢梁b2b与合龙段钢梁3之间的焊缝宽度；将顶板51一侧搭设于所述钢梁b2b上，顶板51另一侧搭设于合龙段钢梁3；将连接板52设置于所述钢梁b2b与合龙段钢梁3之间的焊缝内，所述连接板52的宽度等于钢梁b2b与合龙段钢梁3之间的焊缝宽度。
50.通过牵引装置4对钢梁b2b和合龙段钢梁3的高程、转角和轴线进行辅助调整，直至钢梁b2b与合龙段钢梁3之间的焊缝宽度满足焊接要求；在钢梁b与合龙段钢梁之间的焊缝宽度满足焊接要求后，对牵引装置4进行拆除；对钢梁b2b与合龙段钢梁3进行焊接完成合龙；本实施的中跨合龙方法避免了合龙时需要顶推钢梁的措施，降低了合龙风险。
51.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种钢结构斜拉桥的中跨合龙方法，其特征在于，包括计算斜拉桥的各段钢梁在设定温度t
s
并且无应力状态下的长度l
无应力
；斜拉桥的各段钢梁包括0#段至n#段的钢梁以及合龙段钢梁；根据施工工期确定斜拉桥中跨合龙的实际时间，并通过天气预测设备获取斜拉桥中跨合龙时的环境温度t
h
；与长度l
无应力
对比计算在环境温度t
h
中各段钢梁热胀冷缩的变化量l
温度
；初步设定斜拉桥的0#段钢梁中心线和主塔中心线对齐，计算各段钢梁在斜拉索作用下的压缩量l
压缩
；获得0#段钢梁中心线至合龙口的设计长度l
设
和吊装合龙的操作空间l
操
；基于设计长度l
设
、操作空间l
操
以及各段钢梁的长度l
无应力
、变化量l
温度
和压缩量l
压缩
计算0#段钢梁的预调整值δ
调整
；以主塔中心线为基准根据预调整值δ
调整
调整0#段钢梁的安装位置；沿0#段钢梁两侧搭建其他各段钢梁，两主塔之间形成合龙口；将合龙口两侧钢梁分别记为钢梁a和钢梁b；调整钢梁a和钢梁b的高程和转角；将合龙段钢梁吊装至合龙口，并对钢梁a与合龙段钢梁、钢梁b与合龙段钢梁进行合龙焊接完成合龙。2.根据权利要求1所述的一种钢结构斜拉桥的中跨合龙方法，其特征在于，基于设计长度l
设
、操作空间l
操
以及各段钢梁的长度l
无应力
、变化量l
温度
和压缩量l
压缩
计算0#段钢梁的预调整值δ
调整
的方法包括：根据各段钢梁的长度l
无应力
计算在无应力作用下主塔中心线至合龙口的总长度l
无应力
；根据各段钢梁的变化量l
温度
计算在环境温度t
h
中主塔中心线至合龙口各段钢梁热胀冷缩的总变化量l
温度
；根据各段钢梁的压缩量l
压缩
计算在斜拉索作用下主塔中心线至合龙口各段钢梁的总压缩量l
压缩
；计算计算0#段钢梁的预调整值δ
调整
，表达公式为：δ
调整
＝l
无应力-l
设
+l
温度-l
压缩
+l
操
。3.根据权利要求1所述的一种钢结构斜拉桥的中跨合龙方法，其特征在于，对钢梁b与合龙段钢梁进行合龙焊接的方法包括：在钢梁b与合龙段钢梁之间安装牵引装置及限位装置；利用限位装置限制钢梁b与合龙段钢梁之间的焊缝的宽度，通过小型牵引装置对钢梁b和合龙段钢梁的高程、转角、轴线等进行辅助调整，直至钢梁b与合龙段钢梁之间的焊缝宽度满足焊接要求；对钢梁b与合龙段钢梁进行焊接完成合龙。4.根据权利要求3所述的一种钢结构斜拉桥的中跨合龙方法，其特征在于，在钢梁b与合龙段钢梁之间安装牵引装置的方法包括：在钢梁b上安装第一锚固块和千斤顶，所述第一锚固块为千斤顶提供受力点；在合龙段钢梁安装第二锚固块，将拉杆一端固定于所述第二锚固块，拉杆另一端连接至所述千斤顶；所述千斤顶作用于驱动拉杆运动。5.根据权利要求4所述的一种钢结构斜拉桥的中跨合龙方法，其特征在于，在钢梁b与合龙段钢梁之间的焊缝宽度满足焊接要求后，对牵引装置进行拆除。6.根据权利要求3所述的一种钢结构斜拉桥的中跨合龙方法，其特征在于，所述限位装置包括顶板和连接板；所述顶板中部垂直连接有连接板形成t字型的限位装置；所述顶板的宽度大于钢梁b与合龙段钢梁之间的焊缝宽度。
7.根据权利要求6所述的一种钢结构斜拉桥的中跨合龙方法，其特征在于，在钢梁b与合龙段钢梁之间安装限位装置的方法包括：将顶板一侧搭设于所述钢梁b上，顶板另一侧搭设于合龙段钢梁；将连接板设置于所述钢梁b与合龙段钢梁之间的焊缝内。8.根据权利要求1所述的一种钢结构斜拉桥的中跨合龙方法，其特征在于，还包括：在沿0#段钢梁两侧搭建其他各段钢梁过程中，控制各段钢梁受到拉索水平分力的不平衡力往中跨方向且小于各段钢梁受到摩阻力的总和。

技术总结
本发明公开了桥梁施工领域的一种钢结构斜拉桥的中跨合龙方法，包括：基于设计长度L


技术研发人员：阙水杰 杨文爽 严和仲 徐安 尹斌 楚民红 郑之万 葛路 席培培
受保护的技术使用者：中铁桥隧技术有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/7/7