一种大跨径上承式拱桥拱肋安装施工方法技术

本发明专利技术为一种大跨径上承式拱桥拱肋安装施工方法，公开了装配式

【技术实现步骤摘要】
一种大跨径上承式拱桥拱肋安装施工方法


[0001]本专利技术属于桥梁施工
，具体涉及一种大跨径上承式拱桥拱肋安装施工方法
。

技术介绍

[0002]目前建造的拱桥类型有石拱桥
、
钢管混凝土拱桥
、
钢拱桥以及混凝土拱桥，在大跨径拱桥中钢管混凝土由于其独特的优点而被广泛地运用，钢管混凝土
(Concrete
‑
filled steel tube
，缩写为
CFST)
是将混凝土填充入钢管内形成的复合材料，其复合设计的原理是：混凝土受到钢管壁的紧箍作用，承载力
、
强度和韧性大大提高；钢管中填充了混凝土，管内混凝土对钢管的局部屈曲起到抑制，并可提高结构的稳定性并减少用钢量；组合材料的综合性价比明显优于以上材料自身
。
[0003]上承式拱桥是桥面系设置在桥跨主要承重结构
(
即拱肋
)
上面的桥梁，拱座将拱肋端部
(
也称拱端
)
推力传递给基岩的部件，位于拱桥两端与基岩的连接处，上承式拱桥的拱肋两端均支撑于拱座上，拱座是支承拱上结构的重要构件，由于拱肋跨度大及地理位置
、
运输条件的影响，为保证工期及经济性等因素考量，通常在工厂造好装配式
CFST
拱桥拱肋，再将其运送在施工现场进行吊装安装，由于运输条件限制需将拱肋拆分成若干节进行分节段安装
。
[0004]实际施工过程中，现场仅进行必要的安装工序，在保障精度质量的同时，也需提高现场悬臂施工的效率
。
但拱桥施工最大安全风险在拱肋悬臂拼装阶段，随着跨径的不断增大，安全风险呈增加趋势，如何实现拱肋快速高精度安装
、
降低大悬臂拼装风险是目前拱桥拱肋安装亟需解决的问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种装配式
CFST
拱桥拱肋快速施工方法
。
为实现本专利技术目的所采用的技术方案为：
[0006]一种大跨径上承式拱桥拱肋安装施工方法，采用以下步骤：
[0007](1)
按照拱桥的设计尺寸在计算机上建立有限元模型，计算出各构件的无应力长度或无应力曲率数据；
[0008](2)
工厂按照步骤
(1)
的数据进行加工构件，获得构件实际加工模型，通过实际加工模型和理论变形计算，确定高空定位数据；
[0009](3)
对构件进行吊装初定位姿态进行三维扫描获得实际三维姿态，采用数字预拼装技术自动分析三维姿态精调控制点目标坐标，以全自动扫描机器人实时监测动态调整三维姿态；
[0010](4)
将所有构件运输施工现场进行安装定位，引入测量机器人和自动化监测技术，通过观测已安装拱肋节段温度线形变化规律，大数据统计分析，得到相应的函数和相关参数，在待安装拱肋节段定位时进行修正；
[0011](5)
拱肋节段通过扣背索采取单根牵引的方式，防止钢绞线相关缠绕打绞，保持拱肋节段的线形，控制扣背索的不平衡力及扣塔偏位，保证结构安全；
[0012](6)
控制扣背索索力的均匀性，控制平衡张拉，控制扣塔偏位，控制拱肋线形，风撑同步安装，控制拱肋节段连续
、
精确安装直至拱肋合龙
。
[0013]优选地，步骤
(1)
中，基于无应力状态法的理论，在确定的荷载和边界条件下，对构件与其无应力状态下的无应力长度一致，施工完成后的成桥状态与目标状态一致，根据大桥的施工步骤，建立有限元模型，计算出构件的无应力长度或无应力曲率
。
[0014]优选地，步骤
(2)
中，工厂按照数据进行加工，构件加工完成后，获得构件实际加工模型，通过实际加工模型和理论变形计算，确定高空定位数据；现场高空定位时，按照制造加工状态进行还原，从而实现拱肋高空精准对接
。
[0015]优选地，在数学上建立起钢管拱桥封铰及合龙前索力与拆索成拱后拱肋线形及应力的连接方程，建立可耦合多边界约束的全过程最优数学模型；开发全过程最优一次张拉索力计算程序
。
[0016]优选地，步骤
(3)
中，以原形复位控制理论三维扫描模型为目标，对吊装初定位姿态进行三维扫描获得实际三维姿态，采用数字预拼装技术自动分析三维姿态精调控制点目标坐标，以全自动扫描机器人实时监测动态调整三维姿态，从而提升拱肋安装三维精度
。
[0017]优选地，步骤
(4)
中，拱肋安装定位影响因素包括温度
、
风速多因素耦合，并受扣背索
、
扣塔偏位
、
拱肋变形三者相互关联，耦合影响
。
[0018]拱肋安装定位影响因素包括温度
、
风速多因素耦合，并受扣背索
、
扣塔偏位
、
拱肋变形三者相互关联，耦合影响；随着悬臂长度越大，影响越明显
。
为克服该其不利影响，引入测量机器人和自动化监测技术，通过观测已安装节段温度线形变化规律，大数据统计分析，得到相应的函数和相关参数，在待安装节段定位时进行修正，以实现复杂环境的准确定位
。
[0019]优选地，步骤
(5)
中，扣背索采取单根牵引方式，防止钢绞线相互缠绕打绞；利用自动连续预紧张拉设备，利用连通器内部压力相同的原理，保证了单个油缸的预紧力相等
。
[0020]优选地，步骤
(6)
中，通过多个千斤顶集成控制平衡张拉按照程序进行平衡张拉
。
[0021]优选地，至少包括4个千斤顶
。
[0022]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0023](1)
本专利技术重点从钢结构的加工
、
缆索吊装系统
、
斜拉扣挂系统
、
不利施工环境等方面采取措施，通过合理的组织
、
关键技术控制，以实现拱肋悬臂快速施工，减少大悬臂状态时间，以有效降低大悬臂拼装风险
。
[0024](2)
本专利技术通过原形复位安装控制方法，解决大型装配式栓接桥梁高精度控制难题；提出基于核心无应力参数精准控制的大跨径拱桥无应力成拱计算方法；建立可耦合施工全过程约束的全过程最优数学模型
。
实现拱肋高空精准对位，实现风撑的同步安装，降低单肢拱肋大悬臂风险
。
[0025](3)
本专利技术通过三维激光扫描数字化预拼技术，提升钢结构加工精度，提前模拟待安装结构可行性，栓接拱桥大型节段安装三维姿态精调技术，全方位提升安装精度
。
研究多因素耦合环境，拱肋快速精准定位技术，通过引入测量机器人和自动化监测技术，掌握本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种大跨径上承式拱桥拱肋安装施工方法，其特征在于，采用以下步骤：
(1)
按照拱桥的设计尺寸在计算机上建立有限元模型，计算出各构件的无应力长度或无应力曲率数据；
(2)
工厂按照步骤
(1)
的数据进行加工构件，获得构件实际加工模型，通过实际加工模型和理论变形计算，确定高空定位数据；
(3)
对构件进行吊装初定位姿态进行三维扫描获得实际三维姿态，采用数字预拼装技术自动分析三维姿态精调控制点目标坐标，以全自动扫描机器人实时监测动态调整三维姿态；
(4)
将所有构件运输施工现场进行安装定位，引入测量机器人和自动化监测技术，通过观测已安装拱肋节段温度线形变化规律，大数据统计分析，得到相应的函数和相关参数，在待安装拱肋节段定位时进行修正；
(5)
拱肋节段通过扣背索采取单根牵引的方式，防止钢绞线相关缠绕打绞，保持拱肋节段的线形，控制扣背索的不平衡力及扣塔偏位，保证结构安全；
(6)
控制扣背索索力的均匀性，控制平衡张拉，控制扣塔偏位，控制拱肋线形，风撑同步安装，控制拱肋节段连续
、
精确安装直至拱肋合龙
。2.
根据权利要求1所述一种大跨径上承式拱桥拱肋安装施工方法，其特征在于，步骤
(1)
中，基于无应力状态法的理论，在确定的荷载和边界条件下，对构件与其无应力状态下的无应力长度一致，施工完成后的成桥状态与目标状态一致，根据大桥的施工步骤，建立有限元模型，计算出构件的无应力长度或无应力曲率
。3.
根据权利要求1所述一种大跨径上承式拱桥拱肋安装施工方法，其特征在于，步骤
(2)
中，工厂按照数据进行加工，构件加工完成后，获得构件实际加工模型，通过实际...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘启亮，曾国胜，张义，陈诗泉，李康，梁鑫，朱正伦，
申请(专利权)人：中交一公局第四工程有限公司，
类型：发明
国别省市：