一种弧形塔身超宽钢箱梁斜拉桥塔梁临时限位结构及方法技术

本发明专利技术公开了一种弧形塔身超宽钢箱梁斜拉桥塔梁临时限位结构及方法，其中，限位结构包括若干限位装置、转换支撑块，限位装置梁端设置牛腿支撑结构，牛腿支撑结构与转换支撑块间设置刚性抄垫块，转换支撑块下设置支撑托架；所述梁端牛腿包括梁端支撑面板、梁端加劲板、加强腹板与横隔板；所述转换支撑块包括弯弧衬板、塔端加劲板和塔端支撑面板。本发明专利技术通过焊接限位牛腿、转换支撑块及刚性抄垫块并留置间隙值做为塔梁限位装置，将钢箱梁与主塔曲面型塔身进行有效连接及荷载传递，以实现纵向限位的目的，优化了成桥后结构体系转换及约束释放的操作工序；具有结构简单，受力明确、制造方便、适用性好、操作简便、投入成本低、推广前景好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种弧形塔身超宽钢箱梁斜拉桥塔梁临时限位结构及方法
本专利技术属于桥梁施工
，尤其涉及一种弧形塔身超宽钢箱梁斜拉桥塔梁临时限位结构及方法，主要用于约束大跨度超宽钢箱梁斜拉桥因钢梁悬臂架设施工阶段、桥面铺装施工阶段、以及拉索调试阶段产生的不平衡水平力造成的桥梁纵向位移。
技术介绍
目前最相近的技术方案塔梁临时限位措施：1)CN104005338A_一种大跨斜拉桥塔梁三向临时固结结构，该专利技术涉及一种大跨斜拉桥塔梁三向临时固结结构，包括两个塔柱、固定在塔柱之间的横梁和固结在横梁上端面的钢箱梁，所述钢箱梁的端部设有横向固结装置和纵向固结装置，所述钢箱梁的底部设有竖向固结装置，所述竖向固结装置包括若干竖向锚固件，所述各竖向锚固件的多根预应力锚索的两端分别锚固在钢箱梁底部和横梁底部。本专利技术竖向临时固结采用预应力锚索张拉锚固钢箱梁底部和横梁底部。该技术方案中利用主塔间的横梁生根，缺点是局限于钢梁桥面宽度小于两塔肢间距的前提条件，而且对横梁的抗纵向刚度及横向宽度要求较高(且会占据到支座安装的空间和时间)，此外纵向限位在释放时，切割临时固结结构存在较大的安全风险问题。2)CN206625120U_一种半漂浮体系钢箱梁斜拉桥的塔梁临时锁定结构，包括墩柱、梁体和塔柱；塔柱沿竖直方向穿过梁体其下端固定在墩柱上，塔柱位于梁体的横桥向两侧设置有横梁；横梁与梁体之间设置有多组临时锁定装置。临时锁定装置包括锚固在梁体底板上的钢底座和固定在横梁上端面的临时垫石，钢底座通过张拉结构在竖直方向上与临时垫石固定连接，钢底座的下端面与临时垫石的上端面之间设置有使两者在横桥向方向和顺桥向方向的摩擦系数均不小于0.45的抗水平滑移结构。该技术方案中纵向限位利用竖向固定装置及竖向有效荷载，靠摩擦力来抵抗纵向不平衡效应，缺点是仅靠摩擦力限制纵向荷载值，该纵向限位荷载值要求不能过大，否则导致该纵向限位失效；通过横梁(悬臂和跨中区域)将纵向荷载传递给主塔结构，传力路径较复杂，没有直接将纵向荷载传递给主塔结构更简洁。此外纵向限位在释放时，切割临时固结结构存在较大的安全风险问题。超宽钢箱梁(桥面宽度B>塔肢间距L)斜拉桥在悬臂架设施工过程中，由于悬臂长度大、结构稳定性差，同时受到环境因素(风、温度等)以及施工荷载等因素的影响，易使得桥梁发生纵向偏位，为保证施工过程中结构安全、稳定，需要对桥梁实施纵向临时限位。钢箱梁合龙完成后，进行桥面铺装层作业，二恒荷载产生的不对称荷载导致桥塔两侧斜拉索水平分力呈现出不均匀分布的现象，主塔及主桥均发生纵向偏位，为保证主塔及主桥结构安全稳定，需要对斜拉桥在塔梁位置设置纵向临时限位。针对主塔身形状呈弧形特点，纵向限位设置若不合理，对主塔塔身结构易受不均匀集中荷载问题，为确保塔身均匀受力，需要对弧形塔身结构进行特殊转换处理。此外，纵向限位功能需要同步解决结构体系转换和限位卸载的技术难题，要规避限位荷载承担非中、边跨水平索力差值的技术难题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提供了一种弧形塔身超宽钢箱梁斜拉桥塔梁临时限位结构及方法，优化了成桥后结构体系转换及约束释放的操作工序；具有结构简单，受力明确、制造方便、适用性好、操作简便、投入成本低、推广前景好等优点。本专利技术的一个技术方案是一种弧形塔身超宽钢箱梁斜拉桥塔梁临时限位结构，其包括若干限位装置、转换支撑块，所述限位装置梁端设置牛腿支撑结构，所述牛腿支撑结构与转换支撑块间设置刚性抄垫块，所述转换支撑块下设置支撑托架；所述梁端牛腿包括梁端支撑面板、梁端加劲板、加强腹板与横隔板；所述转换支撑块包括弯弧衬板、塔端加劲板和塔端支撑面板；所述塔端加劲板和塔端支撑面板之间预留间隙，间隙处使用所述刚性抄垫块进行填充，刚性抄垫块与塔身支撑面板之间放置橡胶缓冲垫块；所述塔端加劲板和塔端支撑面板间的压缩变形量△(含非弹性压缩间隙值)满足以下公式：式中，S中i为主梁跨中第i号拉索索力值；cosθ中为主梁主跨第i号拉索与主梁的夹角；S边i为主梁边跨第i号拉索索力值；cosθ边i为主梁边跨第i号拉索与主梁的夹角；L1为沿桥跨方向前后纵向限位间距；EA为限位间距内钢梁的抗压刚度，保证纵向限位仅承受中、边跨水平分力差值。进一步，所述塔端加劲板和塔端支撑面板之间预留间隙400～500mm。进一步，所述橡胶缓冲垫块厚30～50mm。本专利技术的另一技术方案是一种弧形塔身超宽钢箱梁斜拉桥塔梁临时限位方法，使用如上所述的弧形塔身超宽钢箱梁斜拉桥塔梁临时限位结构，包括以下步骤：当钢箱梁斜拉桥架设至悬臂阶段后，在主塔纵桥向前后钢箱梁段的顶板和底板位置处安装限位装置各1个，主塔单肢一侧设置2个限位装置，且其前后限位间距离为L1；底板的限位装置在加强腹板对应位置预留一定宽度范围用于后期放置液压千斤顶使用位置，实现可控卸载的目的；在弯弧衬板与弧形塔身存在的间隙处注入高强度砂浆进行填充密实；当钢箱梁合龙，二期恒载铺装完成且斜拉索最后精调完成后，在底板限位装置预留位置处放置两台液压千斤顶，两台液压千斤顶总顶力不小于1.2启动千斤顶进行体系转换，利用所述压缩变形量△，拆除顶板位置处限位装置；钢梁支座安装就位前，通过千斤顶读取水平荷载差值N1，校核设计状态下N2与实际N1数值大小，待钢梁支座安装就位、锚固完成后，卸载千斤顶荷载，将塔梁纵向荷载逐级转化至主桥的固定支座上，解除临时限位装置，随后拆除千斤顶及底板位置处限位装置。作为优选，所述限位装置布置于纵桥向主塔前后钢箱梁处，顶底板均布置一处且上下游对称布置，单塔斜拉桥共设置4处限位装置。作为优选，所述加强腹板根据钢箱梁内既有腹板的间距进行调整，加强腹板间距为单侧塔肢宽度的3/5。作为优选，所述弯弧衬板根据弧形塔身形状设置以保证接触密贴，间隙不大于5mm。作为优选，所述千斤顶仅布置于钢箱梁下侧底板处限位装置，当主桥二期恒载施工完成，斜拉索调整完成后，启动千斤顶可拆除钢箱梁上侧顶板处限位装置。作为优选，支座安装调整、灌浆锚固后，支座完全参与全桥受力体系，缓慢释放千斤顶，拆除钢箱梁下侧底板处限位装置。作为优选，驱动千斤顶时，分段分级逐步施压或释放，以确保钢箱梁桥结构安全稳定。有益效果在于：第一、结构简单：限位结构主要由梁端牛腿、塔端转换支撑块、中间抄垫、支撑托架四部分组成；第二、安全可靠：该装置采用弹性缓冲约束限位，可适应纵向荷载总效应仅为中、边跨拉索水平分力差值ΔF，也适应了梁体温度变化产生的变形效应；转换支撑块能有效适应塔身曲面形状，确保限位装置布置于塔身与箱梁间稳固有效，使得曲面桥身表面均匀受力，保证桥梁结构安全。第三、安装拆除方便：本专利技术中的每一部分可制作成单元整体进行安装，利用液压千斤顶进行体系转换，优化了限位装置拆除工序，降低切割的施工难度，可有效缩短施工周期。第四、推广前景好：为类似结构桥梁的施工提供了一种简便、快捷的限位方法，适用性强，显示了优越的技术优点，具有良好本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弧形塔身超宽钢箱梁斜拉桥塔梁临时限位结构，其特征在于，/n包括若干限位装置、转换支撑块，所述限位装置梁端设置牛腿支撑结构，所述牛腿支撑结构与转换支撑块间设置刚性抄垫块，所述转换支撑块下设置支撑托架(10)；/n所述梁端牛腿包括梁端支撑面板(1)、梁端加劲板(2)、加强腹板(3)与横隔板(4)；/n所述转换支撑块包括弯弧衬板(5)、塔端加劲板(6)和塔端支撑面板(7)；/n所述塔端加劲板(6)和塔端支撑面板(7)之间预留间隙，间隙处使用所述刚性抄垫块(9)进行填充，刚性抄垫块(9)与塔身支撑面板(7)之间放置橡胶缓冲垫块(8)；/n所述塔端加劲板(6)和塔端支撑面板(7)间的压缩变形量△满足以下公式：/n

【技术特征摘要】
1.一种弧形塔身超宽钢箱梁斜拉桥塔梁临时限位结构，其特征在于，
包括若干限位装置、转换支撑块，所述限位装置梁端设置牛腿支撑结构，所述牛腿支撑结构与转换支撑块间设置刚性抄垫块，所述转换支撑块下设置支撑托架(10)；
所述梁端牛腿包括梁端支撑面板(1)、梁端加劲板(2)、加强腹板(3)与横隔板(4)；
所述转换支撑块包括弯弧衬板(5)、塔端加劲板(6)和塔端支撑面板(7)；
所述塔端加劲板(6)和塔端支撑面板(7)之间预留间隙，间隙处使用所述刚性抄垫块(9)进行填充，刚性抄垫块(9)与塔身支撑面板(7)之间放置橡胶缓冲垫块(8)；
所述塔端加劲板(6)和塔端支撑面板(7)间的压缩变形量△满足以下公式：



式中，S中i为主梁跨中第i号拉索索力值；cosθ中为主梁主跨第i号拉索与主梁的夹角；S边i为主梁边跨第i号拉索索力值；cosθ边i为主梁边跨第i号拉索与主梁的夹角；L1为沿桥跨方向前后纵向限位间距；EA为限位间距内钢梁的抗压刚度，保证纵向限位仅承受中、边跨水平分力差值。


2.根据权利要求1所述的弧形塔身超宽钢箱梁斜拉桥塔梁临时限位结构，其特征在于，所述塔端加劲板(6)和塔端支撑面板(7)之间预留间隙400～500mm。


3.根据权利要求1所述的弧形塔身超宽钢箱梁斜拉桥塔梁临时限位结构，其特征在于，所述橡胶缓冲垫块(8)厚30～50mm。


4.一种弧形塔身超宽钢箱梁斜拉桥塔梁临时限位方法，其特征在于：使用如权利要求1～3任一项所述的弧形塔身超宽钢箱梁斜拉桥塔梁临时限位结构，包括以下步骤：
当钢箱梁斜拉桥架设至悬臂阶段后，在主塔纵桥向前后钢箱梁段的顶板和底板位置处安装限位装置各1个，主塔单肢一侧设置2个限位装置，且其前后限位间距离为L1；
底板的限位装置在加强腹板(3)对应位置预留一定宽度范围用于后期放置液压千斤顶使用位置，实现可控卸载的目...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹孔庆，申爱华，丁仕洪，曹晗，时尚，刘志招，刘果，严俊，李亚飞，肖雄，易中楼，
申请(专利权)人：中铁四局集团有限公司，中铁四局集团钢结构建筑有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34