大跨度钢桁梁单悬臂施工方法技术

一种大跨度钢桁梁单悬臂架设施工的方法，以架设的钢桁梁自身为撬杆、部分临时支架作支点、加后锚配重系统，保证阻力端的作用力比施力端的作用力足够大实现单悬臂拼，从边桥墩单侧向跨中方向开始利用滑动走行桥面全回转桅杆吊机逐节间悬臂拼装主桥钢桁梁，悬臂长度不断增长，直至主梁架至墩上。在架设过程中，一直满足钢梁抗倾覆系数，保证钢梁架设过程中的安全系数大于1.3。

【技术实现步骤摘要】
大跨度钢桁梁单悬臂施工方法
本专利技术创造属于桥梁工程施工
，适合各种跨江、跨河的铁路钢桥，特别适合多跨结构且单跨跨径大于100m的铁路钢桥上选用。
技术介绍
近年来随着我国经济不断增长，科学技术的发展，人们为满足生活和交通上的需求，桥梁施工越来越多，对大跨度钢桥的架设工期及质量提出了更高的要求，而主桥钢桁梁的施工方法往往是影响工期和质量的重要因素。大跨度钢桁梁的架设一般采用较多的临时结构作为支撑，再配合大型机械设备进行架设，这种方法一般前期准备时间较长，架设时间也比较长，工程成本也较多，而且对安全方面的要求也比较高。而采用大跨度钢桁梁悬臂架设的方法能省去大量的临时设施及结构，大大节省了人力物力，同时缩短工期和节省工程成本。本专利技术涉及的工程为新建广州南沙港铁路5标跨洪奇沥水道特大桥钢桁柔性拱工程。在钢桁梁架设过程中架设安全质量和进度是最关键环节，但是由于架设跨度大、架设高度高、施工环境复杂等因素的影响，尤其是时间紧、任务量大的施工，一直以来如何在保证安全质量的前提下，有效提高大跨度钢桁梁的架设工期进度是施工中的难点，因此寻找一种加快大跨度钢桁梁施工架设的方法具有重要意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种施工方法，解决了现有需要在大跨度铁路钢桥架设工程中节省工期和成本的问题。为达到上述目的，本技术方案是这样实现的：一种大跨度钢桁梁单悬臂架设施工方法：包括如下步骤：①施工准备运输节间桁梁杆件、支架杆件，选择适当机械参数的履带吊和全回转架梁吊机；②前四节间钢梁及边跨支架的安装施工现场利用履带吊机进行边跨E0～E4钢梁安装施工，同步安装临时支架和钢梁，即E1、E2节点支架A（此处节点支架A指的是图11中下方的支架，也称为第一组临时支架）及E0E1节间钢梁安装完成后，每安装完成一个节间的临时支架就安装该节间的钢梁，直到E4节间钢梁完成安装；③桥面吊机的组装和调试桥面吊机行走轨道（指得是扁担横梁与纵向滑道梁）安装在钢桁梁上弦杆；之后安装桥面吊机各部件；④后锚系统的安装当架设到E4节间时，需在边墩上布置后锚系统，为此在边墩顶精轧螺纹钢以及钢绞线，对钢桁梁设计预拉力，作为后锚力荷载；⑤悬臂架设第五节间桥面吊机走行至第四节间上方，悬臂施工第五节间，安装完成后形成封闭节间；⑥桥面吊机走行至第五节间⑦悬臂拼装第六节间至下一墩通过桥面吊机在第五节间上悬臂拼装第六节间，等该节间全部完成后，桥面吊机才能走行去吊装下一个节间，循环施工直至悬臂拼装到第十节间，即到达下一墩为止；第六节间下方需要预先布置第二组临时支架。本专利技术以架设的钢桁梁自身为撬杆、部分临时支架作支点、加后锚配重系统，保证阻力端的作用力比施力端的作用力足够大实现单悬臂拼（如图1所示），从边桥墩单侧向跨中方向开始利用滑动走行桥面全回转桅杆吊机逐节间悬臂拼装主桥钢桁梁，悬臂长度不断增长，直至主梁架至墩上。在架设过程中，一直满足钢梁抗倾覆系数，保证钢梁架设过程中的安全系数大于1.3。本专利技术采用的方法省去大量临时设施的搭建与拆除，大大节省了施工时间，缩短施工周期；减少了大型设备的使用，来使用桥面吊机施工，提高了安装工效。附图说明图1本专利技术原理示意图。图2三维模型受力分析图之一（左右两侧计算模拟）。图3三维模型受力分析图之一（左右两侧反力图）。图4履带吊安装上弦杆A1A2示意图。图5履带吊安装桥面吊机时的站位平面图。图6钢桁梁杆件吊装立面简图。图7为237#墩换填区域平面布置图。图8为237#墩换填区域断面图。图9为237#墩边跨场地布置图。图10前四节间钢梁及边跨支架安装的步骤图。图11前四节间钢梁及边跨支架的安装示意图。图12桥面吊机安装流程图。图13跨洪奇沥水道特大桥主桥桥面吊机安装立面图（边跨）。图14为70t桥面吊机安装承压支座及横梁。图15为70t回转吊机安装底盘系统。图16回转机构安装图。图17为70t桥面吊机吊装转台机构示意图。图18为70t桥面吊机吊装A型架示意图。图19为70t桥面吊机吊装卷扬机示意图。图20为70t桥面吊机吊装臂架示意图。图21为70t桥面吊机吊装臂架示意图。图22钢丝绳缠绕示意图。图23为237#墩后锚布置图一（主视）。图24为237#墩后锚布置图二（侧视）。图25锚梁和锚栓受力计算之一。图26锚梁和锚栓受力计算之二。图27滑动走行桥面全回转桅杆吊机走行系统示意图。图28前十节间架设完成图。图29主桁梁标高及主线形测点布置示意图。图30主桁梁主线形测点布置立面示意图。具体实施方式本专利技术在新建广州南沙港铁路5标跨洪奇沥水道特大桥得以应用，并取得了良好的效果，经总结形成本专利技术。大跨度钢桁梁单悬臂架设施工，其具体施工方法如下，一、施工准备1.关键技术支撑利用Tekla和Bentley三维建模软件对前十节间及临时设施进行三维立体模拟，对施工作业流程提前进行演练，找出其中的不足，完善施工组织；其次还利用三维建模模型进行碰撞分析，找出图纸上不合适的尺寸，完善加工尺寸；另外还应用Midas对边跨支架进行整体建模分析，并结合不利工况对结构受力提前进行分析和计算，找出其中的受力薄弱环节是否满足结构受力需要，保证施工作业安全、高效，如图2、3所示。2.设备选用（1）300t履带吊选用根据现场实际情况，在安装架梁吊机拼装支架、钢梁和组装架梁吊机的施工过程中，前三节间桁梁杆件最重A1A240.7t、支架杆件最重20t，桁梁杆件需起吊最高高度45m、支架杆件需起吊最高高度30m，边跨支架的吊装作业半径为10m～28m之间。根据300t履带吊的机械性能参数表可知：钢梁安装在作业半径18m、臂长86m以内时，起吊重量在57.5t>40.7t,安全系数57.5/40.7=1.41>1.4，起吊高度84.1m>45m。支架安装在作业半径22m以内、臂长86m以内时，起吊重量在45.9t>20t,安全系数45.9/20=2.295>1.4，起吊高度83.1m>30m。综上所述，选用300t履带吊进行边跨钢桁梁及临时支架的安装施工，能够满足吊装作业要求。如图4、5所示。(2)75吨全回转架梁吊机钢桁梁安装：根据钢桁梁安装施工安排，全回转架梁吊机进行钢桁梁构件的安装施工（除墩顶大节点和加劲弦），钢构件的重量都在60吨以下，最大作业半径30米，选用75吨全回转架梁吊机，可满足本桥钢构件的吊装要求。钢桁拱安装：钢桁拱的支架体系及拱肋节段采用全回转架梁吊机进行吊装作业。拱肋杆件的重量为39.8t～63.95t之间，支架体系重量都在15t内，其中最重的杆件为63.95t本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大跨度钢桁梁单悬臂架设施工方法：其特征在于，包括如下步骤： ①施工准备/n运输节间桁梁杆件、支架杆件，选择适当机械参数的履带吊和全回转架梁吊机；/n②前四节间钢梁及边跨支架的安装/n施工现场利用履带吊机进行边跨E0～E4钢梁安装施工，同步安装临时支架和钢梁，即E1、E2节点支架A及E0E1节间钢梁安装完成后，每安装完成一个节间的临时支架就安装该节间的钢梁，直到E4节间钢梁完成安装；/n③桥面吊机的组装和调试/n桥面吊机行走轨道安装在钢桁梁上弦杆；之后安装桥面吊机各部件；/n ④后锚系统的安装/n当架设到E4节间时，需在边墩上布置后锚系统，为此在边墩顶精轧螺纹钢以及钢绞线，对钢桁梁设计预拉力，作为后锚力荷载；/n⑤悬臂架设第五节间/n桥面吊机走行至第四节间上方，悬臂施工第五节间，安装完成后形成封闭节间；/n⑥桥面吊机走行至第五节间/n⑦悬臂拼装第六节间至下一墩/n通过桥面吊机在第五节间上悬臂拼装第六节间，等该节间全部完成后，桥面吊机才能走行去吊装下一个节间，循环施工直至悬臂拼装到第十节间，即到达下一墩为止；第六节间下方需要预先布置支架。/n

【技术特征摘要】
1.一种大跨度钢桁梁单悬臂架设施工方法：其特征在于，包括如下步骤：①施工准备
运输节间桁梁杆件、支架杆件，选择适当机械参数的履带吊和全回转架梁吊机；
②前四节间钢梁及边跨支架的安装
施工现场利用履带吊机进行边跨E0～E4钢梁安装施工，同步安装临时支架和钢梁，即E1、E2节点支架A及E0E1节间钢梁安装完成后，每安装完成一个节间的临时支架就安装该节间的钢梁，直到E4节间钢梁完成安装；
③桥面吊机的组装和调试
桥面吊机行走轨道安装在钢桁梁上弦杆；之后安装桥面吊机各部件；
④后锚系统的安装
当架设到E4节间时，需在边墩上布置后锚系统，为此在边墩顶精轧螺纹钢以及钢绞线，对钢桁梁设计预拉力，作为后锚力荷载；
⑤悬臂架设第五节间
桥面吊机走行至第四节间上方，悬臂施工第五节间，安装完成后形成封闭节间；
⑥桥面吊机走行至第五节间
⑦悬臂拼装第六节间至下一墩
通过桥面吊机在第五节间上悬臂拼装第六节间，等该节间全部完成后，桥面吊机才能走行去吊装下一个节间，循环施工直至悬臂拼装到第十节间，即到达下一墩为止；第六节间下方需要预先布置支架。


2.如权利要求1所述的一种大跨度钢桁梁单悬臂架设施工方法：其特征在于，步骤①中，需在边墩至支架B即第六节间下方的临时支架之间设置一块长60m×10m的硬化场地，作为300t履带吊的走行区域；对该段吊机行走区域进行换填施工，保证地基承载力达标，换填区域面积采用对软土部分进行整个面积大开挖换填，整体换填高度2.5m，确定底基层为厚度1m片石，基层为厚度1m砖渣，表层为50cm的水泥稳定层，根据现场实际情况必要时浇筑20cm厚C20混凝土。


3.如权利要求1所述的一种大跨度钢桁梁单悬臂架设施工方法：其特征在于，步骤②中，临时支架施工时需注意：（1）钢管桩施工前根据桩位图计算每根桩中心的平面坐标，确定桩中心位置，钢管桩平面位置及垂直度调整完成后，开始法兰连接；连接两法兰时，保证两节段钢管中心线的垂直度及法兰螺栓孔的误差应在允许值范围内，依靠钢管桩节段的自身重量，使两节段法兰盘均匀压紧，由此保证靠同等的螺栓应力对法兰进行连接；
（2）钢管上法兰盘螺栓孔位置应与相配合的钢管节段上螺栓孔位置对应一致，同一根钢管两端的法兰盘的螺栓孔位置也应对应一致。


4.如权利要求1所述的一种大跨度钢桁梁单悬臂架设施工方法：其特征在于，步骤③中，桥面吊机包括转台总成、臂架总成、A型架、主副起升机构、变副机构、回转机构、底盘系统、走行机构、锚固装置、电器控制系统、驾驶室；
安装步骤如下：1、走行机构包含2个承压支座、1根横梁；先将横梁与承压座连接好，吊装到钢梁起始架设钢梁弦杆节点位置，做好锚固；
2、底盘系统或下车结构安装
底盘系统及下车结构先在预拼场通过螺栓连接形成一个整体，注意调节得到底盘系统及下车结构横梁预拱度，通过测量保证，回转连接系平面度误差小于2mm，整体吊装至安装位与滑座连接；
3、回转支撑安装
将回转支承与底盘系统回转支承座连接，将回转支承定位后，按180°方向对称交叉拧紧安装螺栓，同时检查回转支承的自由回转状况；
4、转台安装
转台结构采取整体吊装，与回转支承内圈螺栓同时安装；转台通过回转支承连接座与回转支承的螺栓连接；螺栓安装方式与下车回转支承连接座与回转支承一致；回转减速机通过减速机底座安装在转台上，通过实配测量划线确定垫板的厚度及安装位置；用转台底座在转台外腹板上实配螺栓孔，调节垫板厚度控制齿轮啮合间隙；安装好减速机后进行回转支承调试：往回转支承加润滑油，边加注边缓慢回转；检查齿轮是否干涉，确认螺栓是否全部拧紧，确认回转是否正常；
5、A型架安装
利用M300S-2履带吊将A型架整体起吊，A型架与转台结构耳座精确对位，穿好销轴卡板；
6、卷扬机安装
变幅卷扬机安装在做好的卷扬机底座上通过螺栓连接；主起升卷扬机和副起升卷扬机通过连接螺栓与转台腹板与横向连接角钢栓接；
7、臂架安装
臂架整体吊装，先粗对位至转台上臂架铰接座；然后用导链葫芦微调，穿好销轴上卡板，再往筒套内加注轮滑油，在起重设备作用下测试臂架回转情况，臂架旋转正常平稳顺畅无异响方可拆钩；由于是在桥面吊装，没有对臂架的支撑，需要在履带吊机吊装情况下穿绕变幅钢丝绳；
8、钢丝绳安装
钢丝绳的缠绕按变幅钢丝绳、主钩钢丝绳、副钩钢丝绳的顺序进行，不得随意变换顺序；在臂架头部位置，人工按设计图的钢丝绳缠绕方式将顶滑轮和动滑轮间的引绳缠绕好；连接好牵引绳和吊机自身钢丝绳，然后用1t的卷扬机，牵引牵引绳到架梁吊机自身卷扬机位置；利用自身卷扬机将钢丝绳头牵引到卷扬机位置停止，将钢丝绳安装到卷筒上；再启动卷扬机，将钢丝绳缠绕到位；副钩钢丝绳缠绕和变幅钢丝绳缠绕与主起升钢丝绳缠绕方法一致。

【专利技术属性】
技术研发人员：田儒洲，付国平，王磊，李岩，程世玉，武洪全，李光祥，
申请(专利权)人：中铁六局集团有限公司，中铁六局集团建筑安装工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11