專利名稱：采用體外偏心預(yù)應(yīng)力體系進(jìn)行鋼梁懸臂架設(shè)施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橋梁的架設(shè)方法，具體說是一種采用體外偏心預(yù)應(yīng)力體系進(jìn)行鋼梁懸臂架設(shè)施工方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的迅速發(fā)展，需要建設(shè)的鋼梁橋日益增多。在跨越大江大河時(shí)經(jīng)常采用跨度較大、多跨連續(xù)(或先臨時(shí)連續(xù)后簡(jiǎn)支)的鋼梁橋?，F(xiàn)階段，大跨度連續(xù)鋼梁橋在進(jìn)行架設(shè)施工時(shí)，有三種常用的方法，——懸臂拼裝加吊索塔架施工方法、懸臂拼裝加臨時(shí)墩施工方法和拖拉(頂推)法。
當(dāng)采用第一種方法，用懸臂拼裝加吊索塔架施工方法架設(shè)時(shí)，又可分兩種情況，一種情況是單懸臂法架設(shè)，另一種方法是雙懸臂法架設(shè)。當(dāng)采用單懸臂法架設(shè)時(shí)，一般先在支架上拼裝第一孔鋼梁，并在鋼梁上弦拼裝架梁吊機(jī)，然后從一端往另一端逐個(gè)節(jié)間向前拼裝。而雙懸臂法架設(shè)時(shí)，一般是先在支架上拼裝墩頂上的一段，然后在鋼梁上拼裝架梁吊機(jī)，從墩頂兩端分別往前對(duì)稱、逐段懸臂拼裝。
因?yàn)榭缍容^大，鋼梁懸臂拼裝至一定長(zhǎng)度時(shí)，由于鋼梁懸臂端撓度較大、墩頂處的鋼梁桿件受力較大，超過設(shè)計(jì)容許要求，往往在墩頂處設(shè)置吊索塔架用斜拉鋼索將懸臂端臨時(shí)拉起來，以減少懸臂端撓度及墩頂處鋼梁桿件應(yīng)力，然后再繼續(xù)懸拼，直至下一個(gè)墩的墩頂或跨中合攏段處。
采用這種方法進(jìn)行鋼梁架設(shè)，存在以下三個(gè)方面問題(1)、采用吊索塔架的思路就是，用高塔和斜拉鋼索提供鋼梁懸臂端的向上的拉力，以減少懸臂端的下?lián)隙?，并減小墩頂處鋼梁上下弦桿的應(yīng)力。由于跨度較大，要求吊索塔架較高，受風(fēng)力影響大，在強(qiáng)風(fēng)區(qū)不宜使用。另外，拼裝吊索塔架本身就屬于高空作業(yè)，拼裝工期長(zhǎng)，并且不安全。(2)、由于吊索塔架需要提供鋼梁懸臂端較大的向上拉力，并且需要前后對(duì)稱斜拉，塔架需要承受雙倍的豎向壓力，受力很大，在同時(shí)滿足豎向高度、剛度要求的情況下，鋼塔架本身要求很強(qiáng)，結(jié)構(gòu)很龐大，費(fèi)用高。(3)、當(dāng)采用吊索塔架架完當(dāng)前孔梁，架設(shè)下一孔梁時(shí)，若是采用單懸臂法架設(shè)，需要將塔架往前移動(dòng)一孔；若是采用雙懸臂法架設(shè)，則須將塔架拆除轉(zhuǎn)移至下一個(gè)墩墩頂重新拼裝。由于吊索塔架本身較為龐大，移動(dòng)或安拆等均較為困難，且不安全因素較多。
當(dāng)采用第二種方法，用懸臂拼裝加臨時(shí)墩施工方法架設(shè)時(shí)，也可分單懸臂法和雙懸臂法架設(shè)兩種情況。當(dāng)采用單懸臂法架設(shè)時(shí)，一般先在支架上拼裝第一孔鋼梁，并在鋼梁上弦拼裝架梁吊機(jī)，依靠第一孔鋼梁作為錨固孔，然后逐個(gè)節(jié)間往前拼裝。而雙懸臂法架設(shè)時(shí)，一般是先在支架上拼裝墩頂上的一段，然后在鋼梁上拼裝架梁吊機(jī)，從墩頂兩端往前對(duì)稱、逐段懸臂拼裝。
因?yàn)榭缍容^大，鋼梁懸臂拼裝至一定長(zhǎng)度，由于鋼梁懸臂端撓度較大、墩頂處的鋼梁桿件受力較大，超過設(shè)計(jì)容許要求，需在跨中設(shè)置臨時(shí)墩，將懸臂端臨時(shí)托起，再繼續(xù)往前懸臂拼裝，直至下一個(gè)墩墩頂或跨中合攏段處。
這種方法存在以下三個(gè)方面問題(1)、臨時(shí)墩是以地基承載力作為反力，以提供鋼梁懸臂端的向上的頂力，臨時(shí)墩受環(huán)境影響很大。假如在水中、在軟弱地基上及橋梁較高時(shí)修建臨時(shí)墩，修建臨時(shí)墩本身難度就較大，臨時(shí)墩的投入很大。并且受水流、水深、航運(yùn)條件的限制，在深水、流急、航運(yùn)繁忙地段，不宜修建臨時(shí)墩。(2)、由于臨時(shí)墩基礎(chǔ)需深埋土壤，不適于倒用，浪費(fèi)大，費(fèi)用高。(3)、在橋梁施工完后，還需要對(duì)臨時(shí)墩基礎(chǔ)進(jìn)行處理，不能妨礙景觀及航道，投入較大。
當(dāng)采用第三種方法，用拖拉(頂推)法架設(shè)時(shí)，一般先在支架上拼裝第一孔鋼梁，在鋼梁前端設(shè)置臨時(shí)性的鋼導(dǎo)梁，然后在鋼梁尾部進(jìn)行逐個(gè)鋼梁節(jié)段拼裝并逐段往前拖拉或頂推，由鋼導(dǎo)梁提前達(dá)到前一個(gè)墩的墩頂上，以減少鋼梁前端的撓度及墩頂處鋼梁的桿件應(yīng)力，直至整孔鋼梁拼裝完成。
這種方法存在以下問題設(shè)置臨時(shí)性的鋼導(dǎo)梁進(jìn)行鋼梁架設(shè)，實(shí)質(zhì)上仍然屬于大懸臂施工，只不過導(dǎo)梁的自重比正式鋼梁輕，其引起的鋼梁下?lián)霞岸枕斕庝摿簵U件的應(yīng)力比正式桿件較小，但當(dāng)跨度較大時(shí)，較小的導(dǎo)梁將不能滿足要求，若用較長(zhǎng)、較大的導(dǎo)梁，則其自重也將太大，起不到其應(yīng)有的作用，并且費(fèi)用高。因此，臨時(shí)導(dǎo)梁法只適應(yīng)跨度不太大的鋼梁架設(shè)。
綜上所述，對(duì)于大跨度連續(xù)鋼梁架設(shè)，現(xiàn)階段缺少一種既不需要大量的高空作業(yè)，又對(duì)橋梁本身高度、水流、水深、地質(zhì)不發(fā)生關(guān)聯(lián)，同時(shí)操作簡(jiǎn)便、費(fèi)用低廉、安全質(zhì)量能得到保證的施工方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有鋼梁架設(shè)施工方法存在的缺陷，提供一種采用體外偏心預(yù)應(yīng)力體系進(jìn)行鋼梁懸臂架設(shè)施工方法，這種方法解決了由于鋼梁自重產(chǎn)生的懸臂端較大的撓度及鋼梁根部較大的應(yīng)力，從而導(dǎo)致施工工藝復(fù)雜、施工不安全、施工質(zhì)量得不到保證問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的它是在鋼梁頂面，施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，使鋼梁受到一個(gè)中性軸以上的偏心壓應(yīng)力，使得鋼梁懸臂端上抬，并減少墩頂處上弦桿的拉應(yīng)力與下弦桿的壓應(yīng)力，使鋼梁能繼續(xù)往前懸拼，直至整孔鋼梁拼裝完畢。
本發(fā)明分為以下三種方法1、鋼梁雙懸臂拼裝根據(jù)鋼梁的具體情況設(shè)計(jì)計(jì)算出雙懸臂拼裝時(shí)臨時(shí)預(yù)應(yīng)力施加的位置、大小等，并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施加處的節(jié)點(diǎn)變更設(shè)計(jì)、錨座及腳手架等輔助設(shè)施設(shè)計(jì)→墩頂段鋼梁在支架上進(jìn)行拼裝→在墩頂段兩端對(duì)稱安裝鋼梁懸拼吊機(jī)→繼續(xù)向兩端對(duì)稱懸拼鋼梁節(jié)間，按設(shè)計(jì)要求安裝臨時(shí)預(yù)應(yīng)力錨座→兩端及上、下游對(duì)稱張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束并檢測(cè)墩頂處鋼梁桿件應(yīng)力→兩端繼續(xù)對(duì)稱懸拼鋼梁節(jié)間第二次或更多次(如有需要)按照設(shè)計(jì)要求安裝臨時(shí)預(yù)應(yīng)力錨座→兩端及上、下游對(duì)稱張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束并檢測(cè)墩頂鋼梁桿件應(yīng)力→兩端繼續(xù)對(duì)稱懸拼鋼梁節(jié)間至前一墩頂，或者與對(duì)面墩懸拼過來的鋼梁在跨中合攏。
2、鋼梁?jiǎn)螒冶燮囱b根據(jù)鋼梁的具體情況設(shè)計(jì)計(jì)算出單懸臂拼裝時(shí)臨時(shí)預(yù)應(yīng)力施加的位置、大小等，并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施加處的節(jié)點(diǎn)變更設(shè)計(jì)、錨座及腳手架等輔助設(shè)施設(shè)計(jì)→第一孔鋼梁在支架上拼裝→安裝鋼梁懸拼吊機(jī)→繼續(xù)向前懸拼鋼梁節(jié)間→按照設(shè)計(jì)要求安裝臨時(shí)預(yù)應(yīng)力錨座→張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束并檢測(cè)墩頂鋼梁桿件應(yīng)力→繼續(xù)懸拼鋼梁節(jié)間，第二次或更多次(如有需要)按照設(shè)計(jì)要求安裝臨時(shí)預(yù)應(yīng)力錨座→張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束并檢測(cè)墩頂鋼梁桿件應(yīng)力→繼續(xù)懸拼鋼梁節(jié)間至前一墩頂→第二孔鋼梁懸臂拼裝→將前一孔的臨時(shí)預(yù)應(yīng)力體系倒用至這孔梁上并張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力→按此循環(huán)施工直至全部鋼梁安裝完畢。
3、鋼梁拖拉(頂推)架設(shè)根據(jù)鋼梁的具體情況設(shè)計(jì)計(jì)算出拖拉(頂推)時(shí)臨時(shí)預(yù)應(yīng)力施加的位置、大小等，并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施加處的節(jié)點(diǎn)變更設(shè)計(jì)、錨座及腳手架等輔助設(shè)施設(shè)計(jì)→在支架上拼裝第一段鋼梁→向前拖拉(頂推)一段→原位拼裝第二段鋼梁→向前拖拉(頂推)第二段→如此循環(huán)至鋼梁前端懸臂至設(shè)計(jì)長(zhǎng)度→按照設(shè)計(jì)要求安裝臨時(shí)預(yù)應(yīng)力錨座→張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束并檢測(cè)墩頂鋼梁桿件應(yīng)力→繼續(xù)拼裝并拖拉(頂推)鋼梁節(jié)段→第二次或更多次(如有需要)按照設(shè)計(jì)要求安裝臨時(shí)預(yù)應(yīng)力錨座→張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束并檢測(cè)墩頂鋼梁桿件應(yīng)力→繼續(xù)拼裝并拖拉(頂推)鋼梁節(jié)段至前一墩頂→繼續(xù)拼裝并拖拉(頂推)第二孔鋼梁節(jié)段→按計(jì)算要求調(diào)整臨時(shí)預(yù)應(yīng)力大小，繼續(xù)拼裝并拖拉(頂推)鋼梁節(jié)段直至全部鋼梁拼裝完畢。
與背景技術(shù)相比較，本發(fā)明既不需要大量的高空作業(yè)，又與橋梁本身高度、水流、水深、地質(zhì)狀況等不發(fā)生關(guān)聯(lián)，受環(huán)境影響小，具有操作簡(jiǎn)便、費(fèi)用低廉、安全質(zhì)量有保證等獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)。
計(jì)算及施工方法計(jì)算方法結(jié)構(gòu)計(jì)算根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)虛功位移原理進(jìn)行。具體結(jié)構(gòu)采用空間結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行計(jì)算。
本計(jì)算分析均以鋼梁三角桁架拼裝的施工工況為例進(jìn)行說明。
同時(shí)，為了對(duì)計(jì)算原理進(jìn)行詳細(xì)說明，又以三角桁架雙懸臂拼裝受力模型為例(施工工況如圖1所示，受力模型圖如圖29所示)進(jìn)行闡述如下在施工狀態(tài)下結(jié)構(gòu)受力模型中，P為施工荷載，q為鋼梁的自重，N為在鋼梁上弦施加的臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，計(jì)算桿件軸向力Nk。
在單位荷載P＝1作用下，計(jì)算出桿件軸向力Np。
在計(jì)算桁架結(jié)構(gòu)變形時(shí)，通常只考慮軸向變形的影響，桁架在節(jié)點(diǎn)荷載作用下，各桿件只產(chǎn)生軸向力，且每根桿件的軸向力Nk、Np及桿件的橫截面面積A沿桿通常是不變的，L表示桿件長(zhǎng)度，E表示桿件的彈性模量，位移Δ及桿件應(yīng)力σ計(jì)算如下Δkp＝∑(NkNpL/EA)σ＝Nk/A根據(jù)不同的位置施加不同的預(yù)應(yīng)力，使得鋼梁桿件應(yīng)力及變形處于設(shè)計(jì)容許范圍之內(nèi)。
具體的施工工況計(jì)算模式及變形示意如下鋼梁雙懸臂拼裝時(shí)詳見加載及變形狀況圖1-圖4鋼梁?jiǎn)螒冶燮囱b時(shí)詳見加載及變形狀況圖9-圖12鋼梁拖拉(頂推)架設(shè)時(shí)詳見加載及變形狀況圖18-圖213.2、施工方法3.2.1、鋼梁懸臂拼裝首先根據(jù)鋼梁的具體結(jié)構(gòu)，編制施工組織設(shè)計(jì)，確定是進(jìn)行單懸臂還是用雙懸臂方法進(jìn)行鋼梁懸臂拼裝，設(shè)計(jì)計(jì)算出鋼梁懸臂拼裝時(shí)，鋼梁懸臂端的撓度及墩頂鋼梁桿件的最大應(yīng)力，以及鋼梁的穩(wěn)定性。然后計(jì)算在鋼梁頂面什么高程處施加預(yù)應(yīng)力，錨固點(diǎn)設(shè)置在哪里，需要分成幾級(jí)張拉，每級(jí)張拉的預(yù)應(yīng)力是多少等。根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算，加工出異型節(jié)點(diǎn)及預(yù)應(yīng)力錨固的錨座等。除了進(jìn)行正常的鋼梁架設(shè)準(zhǔn)備外，還需要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉的材料、機(jī)具的準(zhǔn)備。
當(dāng)采用鋼梁雙懸臂拼裝時(shí)，在橋墩的兩側(cè)搭設(shè)墩旁支架，將預(yù)拼好的鋼梁桿件運(yùn)至墩旁，在支架上進(jìn)行墩頂段鋼梁拼裝并安裝支座，將支座臨時(shí)固定。在已架設(shè)的鋼梁上拼裝架梁吊機(jī)，用架梁吊機(jī)在墩頂段鋼梁兩端對(duì)稱懸拼鋼梁節(jié)段，直至懸臂端撓度、墩頂處鋼梁桿件應(yīng)力達(dá)設(shè)計(jì)容許值，按設(shè)計(jì)要求安裝臨時(shí)預(yù)應(yīng)力錨固的錨座，并且在兩端及上下游兩側(cè)對(duì)稱張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束，檢測(cè)墩頂處鋼梁桿件應(yīng)力，控制其在設(shè)計(jì)容許范圍內(nèi)。兩端繼續(xù)對(duì)稱懸拼鋼梁節(jié)間，直至前一墩頂，或者與對(duì)面墩懸拼過來的鋼梁在跨中合攏。期間如果設(shè)計(jì)計(jì)算需要時(shí)，可以對(duì)懸臂端進(jìn)行第二次或更多次的對(duì)稱張拉、檢測(cè)墩頂鋼梁桿件應(yīng)力。待此一工區(qū)的鋼梁拼裝完畢，即可拆除臨時(shí)預(yù)應(yīng)力體系，調(diào)整鋼梁支座及鋼梁的縱、橫向軸線及高程，將支座進(jìn)行灌漿固定。在設(shè)計(jì)溫度時(shí)，將鋼梁與支座鎖定，完成鋼梁架設(shè)。
當(dāng)采用鋼梁?jiǎn)螒冶燮囱b時(shí)，用支架法進(jìn)行第一孔鋼梁的架設(shè)。先拼裝支架，安裝第一個(gè)墩的支座并臨時(shí)固定，然后，將預(yù)拼好的鋼梁桿件運(yùn)至支架旁，用吊機(jī)起吊架設(shè)。在已經(jīng)拼裝好的鋼梁上拼裝鋼梁懸拼吊機(jī)，逐個(gè)節(jié)間向前拼裝。當(dāng)?shù)诙琢旱谝粋€(gè)節(jié)間拼裝完畢，在支點(diǎn)處起頂，安裝第二個(gè)墩支座，然后繼續(xù)進(jìn)行第二孔鋼梁懸臂拼裝。越往前懸拼，懸臂端撓度越大，同時(shí)墩頂處鋼梁桿件上弦受拉、下弦受壓，應(yīng)力越來越大。當(dāng)接近設(shè)計(jì)容許值時(shí)，安裝臨時(shí)預(yù)應(yīng)力錨固的錨座，安裝預(yù)應(yīng)力束，按設(shè)計(jì)計(jì)算值上下游對(duì)稱進(jìn)行張拉，使懸臂端向上拉抬。此時(shí)，墩頂處鋼梁上弦桿件受壓，下弦桿件受拉，但須控制在容許范圍之內(nèi)。繼續(xù)往前懸臂拼裝，直至懸臂端達(dá)到前一墩的墩頂。期間將按設(shè)計(jì)計(jì)算值，決定是否進(jìn)行多點(diǎn)分級(jí)張拉。當(dāng)?shù)诙卒摿簯冶燮囱b完畢，緊接著進(jìn)行第三孔鋼梁的懸臂拼裝。第三孔鋼梁懸臂拼裝的方法與第二孔鋼梁懸臂拼裝相同，用于第二孔鋼梁張拉的材料、機(jī)具可以倒用到第三孔鋼梁使用。用同樣的方法逐孔進(jìn)行鋼梁懸臂拼裝直至全部鋼梁拼裝完畢。最后，拆除臨時(shí)預(yù)應(yīng)力體系，精確調(diào)整鋼梁的縱、橫向軸線位置及鋼梁的高程，調(diào)整好鋼梁支座的位置及高程，將支座進(jìn)行灌漿固定。在設(shè)計(jì)溫度時(shí)，將鋼梁與支座進(jìn)行鎖定，完成鋼梁架設(shè)。
3.2.2、鋼梁拖拉(頂推)架設(shè)
首先根據(jù)鋼梁的具體情況，設(shè)計(jì)計(jì)算出鋼梁拖拉(頂推)架設(shè)時(shí)，鋼梁懸臂端的撓度及墩頂鋼梁桿件的最大應(yīng)力，然后計(jì)算在鋼梁頂面什么高程處施加預(yù)應(yīng)力，錨固點(diǎn)設(shè)置在哪里，需要分成幾級(jí)張拉，每級(jí)張拉的預(yù)應(yīng)力是多少等。根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算，加工出異型節(jié)點(diǎn)及預(yù)應(yīng)力錨固的錨座等。除了進(jìn)行正常的鋼梁架設(shè)準(zhǔn)備外，還需要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉的材料、機(jī)具的準(zhǔn)備。
用支架法進(jìn)行最遠(yuǎn)端一段鋼梁的拼裝。先拼裝支架，然后，將預(yù)拼好的鋼梁桿件運(yùn)至支架旁，用吊機(jī)起吊架設(shè)。安裝拖拉(頂推)設(shè)備，向前拖拉(頂推)一段，繼續(xù)在鋼梁的尾端，原位拼裝第二段鋼梁，并安裝拖拉(頂推)設(shè)備，向前拖拉(頂推)第二段鋼梁，這樣拼裝一段即往前拖拉(頂推)一段，直至鋼梁前端懸臂至設(shè)計(jì)允許長(zhǎng)度。按照設(shè)計(jì)要求安裝臨時(shí)預(yù)應(yīng)力錨固的錨座，安裝張拉設(shè)備及臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束，上下游對(duì)稱張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束并檢測(cè)墩頂鋼梁桿件應(yīng)力。然后繼續(xù)拼裝并拖拉(頂推)鋼梁節(jié)段，視設(shè)計(jì)計(jì)算情況，決定是否需要進(jìn)行分級(jí)多次張拉。再繼續(xù)拼裝并拖拉(頂推)鋼梁節(jié)段，直至懸臂端達(dá)到前一墩的墩頂。拖拉(頂推)架設(shè)該孔鋼梁完畢，繼續(xù)拼裝并拖拉(頂推)架設(shè)第二孔鋼梁。由于第一孔鋼梁在懸臂拖拉(頂推)至后半孔時(shí)鋼梁的懸臂與施加預(yù)應(yīng)力的工況，與第二孔鋼梁在懸臂拖拉(頂推)前半孔時(shí)鋼梁的懸臂與施加預(yù)應(yīng)力的工況不同，在頂推過程中，需要根據(jù)計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控情況調(diào)整臨時(shí)預(yù)應(yīng)力的大小。按此方法，繼續(xù)拼裝并拖拉(頂推)鋼梁節(jié)段直至全部鋼梁拼裝完畢。待此一工區(qū)的鋼梁拼裝完畢，即可拆除臨時(shí)預(yù)應(yīng)力體系，精確調(diào)整鋼梁的縱、橫向軸線位置及鋼梁的高程，調(diào)整好鋼梁支座的位置及高程，將支座進(jìn)行灌漿固定。在設(shè)計(jì)溫度時(shí)，將鋼梁與支座進(jìn)行鎖定完成鋼梁架設(shè)。


圖1是本發(fā)明采用雙懸臂方法進(jìn)行鋼梁架設(shè)加載模型2是采用雙懸臂方法進(jìn)行鋼梁架設(shè)在未施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力時(shí)結(jié)構(gòu)變形示意3是采用雙懸臂方法進(jìn)行鋼梁架設(shè)在施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力后結(jié)構(gòu)變形示意4是采用雙懸臂方法進(jìn)行鋼梁架設(shè)施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力并繼續(xù)進(jìn)行鋼梁架設(shè)后結(jié)構(gòu)變形示意5是本發(fā)明采用雙懸臂方法進(jìn)行鋼梁架設(shè)墩頂段的施工示意6是采用雙懸臂方法進(jìn)行鋼梁架設(shè)的施工示意7是采用雙懸臂方法進(jìn)行鋼梁架設(shè)時(shí)安裝臨時(shí)預(yù)應(yīng)力體系的示意8是采用雙懸臂方法進(jìn)行鋼梁架設(shè)時(shí)在施加預(yù)應(yīng)力后，繼續(xù)架設(shè)鋼梁的示意9是本發(fā)明采用單懸臂方法進(jìn)行鋼梁架設(shè)加載模型10是采用單懸臂方法進(jìn)行鋼梁架設(shè)未施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力時(shí)結(jié)構(gòu)變形示意11是采用單懸臂方法進(jìn)行鋼梁架設(shè)施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力后結(jié)構(gòu)變形示意12是采用單懸臂方法進(jìn)行鋼梁架設(shè)施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，并繼續(xù)進(jìn)行鋼梁架設(shè)后結(jié)構(gòu)變形示意13是采用單懸臂架設(shè)法在支架上進(jìn)行邊跨鋼梁架設(shè)示意14是采用單懸臂架設(shè)法進(jìn)行邊跨鋼梁架設(shè)并拼裝懸拼吊機(jī)示意15是采用單懸臂架設(shè)法進(jìn)行邊跨鋼梁架設(shè)完后，繼續(xù)往前懸拼示意16是采用單懸臂架設(shè)法安裝臨時(shí)預(yù)應(yīng)力體系的示意17是采用單懸臂架設(shè)法在施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力后繼續(xù)架設(shè)鋼梁示意18是采用拖拉(頂推)法進(jìn)行鋼梁架設(shè)加載模型19是采用拖拉(頂推)法進(jìn)行鋼梁架設(shè)未施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力時(shí)結(jié)構(gòu)變形示意圖圖20是采用拖拉(頂推)法進(jìn)行鋼梁架設(shè)在施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力后結(jié)構(gòu)變形示意21是采用拖拉(頂推)法進(jìn)行鋼梁架設(shè)施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力并繼續(xù)進(jìn)行鋼梁架設(shè)后結(jié)構(gòu)變形示意22是采用拖拉(頂推)法進(jìn)行遠(yuǎn)端跨鋼梁拼裝的示意23是采用拖拉(頂推)法進(jìn)行鋼梁架設(shè)拼裝一段、拖拉(頂推)一段施工示意步驟24是采用拖拉(頂推)法進(jìn)行鋼梁架設(shè)前端鋼梁懸臂的施工示意25是采用拖拉(頂推)法進(jìn)行鋼梁架設(shè)安裝臨時(shí)張拉預(yù)應(yīng)力體系的示意26是采用拖拉(頂推)法進(jìn)行鋼梁架設(shè)施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，測(cè)試合格后繼續(xù)拼裝鋼梁的示意27是進(jìn)行臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，預(yù)應(yīng)力錨固示意28是圖27的側(cè)視29是在單位荷載作用下雙懸臂拼裝受力模型圖具體實(shí)施方式
第1工況采用雙懸臂進(jìn)行鋼梁架設(shè)1、加載模型如圖1。
2、在未施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力時(shí)，結(jié)構(gòu)變形示意圖如圖2；P為施工荷載Δ為結(jié)構(gòu)在自重、施工荷載作用下節(jié)點(diǎn)的豎向位移。
3、在施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力后，結(jié)構(gòu)變形示意圖如圖3；P為施工荷載，N為施加的臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，Δ1為結(jié)構(gòu)在自重、施工荷載、預(yù)應(yīng)力共同作用下節(jié)點(diǎn)的豎向位移。Δ2為結(jié)構(gòu)在自重、施工荷載、預(yù)應(yīng)力共同作用鋼梁懸臂部分的豎向反彎位移。
4、施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力并繼續(xù)進(jìn)行鋼梁架設(shè)后，結(jié)構(gòu)變形示意圖如圖4P為施工荷載，N為施加預(yù)應(yīng)力；
Δ1為結(jié)構(gòu)在自重、施工荷載、預(yù)應(yīng)力共同作用下施加預(yù)應(yīng)力節(jié)點(diǎn)的豎向位移；Δ2為結(jié)構(gòu)在自重、施工荷載、預(yù)應(yīng)力共同作用下前節(jié)點(diǎn)的豎向位移。主要施工步驟施工步驟一1、在墩旁拼裝鋼梁安裝支架。
2、利用墩旁吊機(jī)在支架上安裝起始節(jié)段鋼梁，將支座臨時(shí)固定。
3、安裝完畢起始節(jié)段鋼梁后，在鋼梁兩端分別安裝架梁吊機(jī)。如圖5所示。
施工步驟二1、利用架梁吊機(jī)往兩端分別對(duì)稱安裝鋼梁。如圖6。
施工步驟三1、利用架梁吊機(jī)繼續(xù)往兩端對(duì)稱安裝鋼梁至設(shè)計(jì)張拉處。
2、安裝預(yù)應(yīng)力錨座等預(yù)應(yīng)力體系。如圖7、圖27、圖28。圖27和圖28中，1為預(yù)應(yīng)力束、2錨座、3錨具、4為錨墊板、5為上弦桿、H為上弦桿件高度、X為臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束錨固位置距鋼梁頂面的距離。施工步驟四1、按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉。
2、測(cè)量鋼梁前端節(jié)點(diǎn)位移及鋼梁根部桿件的應(yīng)力。
3、測(cè)試合格后，繼續(xù)往前架設(shè)鋼梁。如圖8。
施工步驟五1、在前面施工的基礎(chǔ)上繼續(xù)架設(shè)鋼梁，最后進(jìn)行鋼梁合攏或者達(dá)到前一個(gè)墩的墩頂。
2、合攏或達(dá)到前一個(gè)墩的墩頂后，解除預(yù)應(yīng)力體系。
3、精確調(diào)整鋼梁高程及縱、橫向軸線位移，調(diào)整并安裝支座，在設(shè)計(jì)溫度時(shí)落梁，將鋼梁與支座鎖定，完成鋼梁架設(shè)。
說明(1)、根據(jù)結(jié)構(gòu)變形及鋼梁懸臂根部受力情況進(jìn)行臨時(shí)預(yù)應(yīng)力體系設(shè)計(jì)。
(2)、根據(jù)各個(gè)橋梁具體情況，可設(shè)計(jì)為分段、分批次進(jìn)行臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉施工。
(3)、臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉機(jī)具、材料、及施工注意事項(xiàng)。
預(yù)應(yīng)力張拉使用的機(jī)具有預(yù)應(yīng)力穿心千斤頂、高壓油泵、精密油壓表等；預(yù)應(yīng)力張拉材料預(yù)應(yīng)力鋼絞線、預(yù)應(yīng)力錨具、與鋼梁節(jié)點(diǎn)連接在一起的錨座等；預(yù)應(yīng)力張拉注意事項(xiàng)①、張拉前，需在鋼梁頂面鋪設(shè)腳手板，若在鋼梁端部張拉，則需在鋼梁端部搭設(shè)腳手平臺(tái)，以方便操作。②、預(yù)應(yīng)力千斤頂、預(yù)應(yīng)力錨具、高壓油泵、油壓表等需要按規(guī)范要求進(jìn)行檢驗(yàn)、標(biāo)定，使其精度符合要求。③、根據(jù)設(shè)計(jì)位置施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，應(yīng)上下游對(duì)稱進(jìn)行。④、進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，人員不能站在千斤頂?shù)暮竺?，以防錨具飛出傷人。
(4)、架設(shè)懸臂端鋼梁時(shí)，應(yīng)防止傾覆。
(5)、本方法也適用于鋼箱梁架設(shè)。
第2工況采用單懸臂進(jìn)行鋼梁架設(shè)1、加載模型如圖9。
2、在未施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力時(shí)，結(jié)構(gòu)變形示意圖如圖10。
P為施工荷載Δ為結(jié)構(gòu)在自重、施工荷載作用下前節(jié)點(diǎn)的豎向位移。
3、臨時(shí)預(yù)應(yīng)力后，結(jié)構(gòu)變形示意圖如圖11。
P為施工荷載，N為施加預(yù)應(yīng)力。
Δ為結(jié)構(gòu)在自重、施工荷載、預(yù)應(yīng)力共同作用下節(jié)點(diǎn)的豎向位移。
4、施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力并繼續(xù)進(jìn)行鋼梁架設(shè)后，結(jié)構(gòu)變形示意圖如圖12。P為施工荷載，N為施加預(yù)應(yīng)力。
Δ1為結(jié)構(gòu)在自重、施工荷載、預(yù)應(yīng)力共同作用下施加預(yù)應(yīng)力節(jié)點(diǎn)的豎向位移。
Δ2為結(jié)構(gòu)在自重、施工荷載、預(yù)應(yīng)力共同作用下前節(jié)點(diǎn)的豎向位移。
主要施工步驟施工步驟一1、首先支架上進(jìn)行邊跨鋼梁架設(shè)。如圖13。
2、在已經(jīng)架設(shè)好的邊跨鋼梁上安裝鋼梁懸拼吊機(jī)。如圖14。
施工步驟二1、利用架梁吊機(jī)繼續(xù)往前懸臂安裝鋼梁。如圖15。
施工步驟三1、用架梁吊機(jī)懸臂安裝鋼梁至設(shè)計(jì)張拉處。
2、按設(shè)計(jì)要求安裝預(yù)應(yīng)力錨座等臨時(shí)預(yù)應(yīng)力體系。如圖16、圖27。
施工步驟四1、進(jìn)行臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉并測(cè)試局部桿件的應(yīng)力。
2、測(cè)量鋼梁端部撓度。
3、測(cè)試合格后，繼續(xù)架設(shè)鋼梁，如圖17。
施工步驟五1、在前面施工的基礎(chǔ)上繼續(xù)架設(shè)鋼梁，最后進(jìn)行鋼梁合攏或者達(dá)到前一個(gè)墩的墩頂。
2、合攏或達(dá)到前一個(gè)墩的墩頂后，解除預(yù)應(yīng)力體系。
3、精確調(diào)整鋼梁高程及縱、橫向軸線位移，調(diào)整并安裝支座，在設(shè)計(jì)溫度時(shí)落梁，將鋼梁與支座鎖定，完成鋼梁架設(shè)。
說明(1)、根據(jù)結(jié)構(gòu)變形及鋼梁懸臂根部受力情況進(jìn)行預(yù)應(yīng)力體系設(shè)計(jì)。
(2)、根據(jù)各個(gè)橋梁具體情況，可設(shè)計(jì)為分段、分批次進(jìn)行臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉施工。
(3)、臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉機(jī)具、材料、及施工注意事項(xiàng)預(yù)應(yīng)力張拉使用的機(jī)具有預(yù)應(yīng)力穿心千斤頂、高壓油泵、精密油壓表等；預(yù)應(yīng)力張拉材料預(yù)應(yīng)力鋼絞線、預(yù)應(yīng)力錨具、與鋼梁節(jié)點(diǎn)連接在一起的錨座等；預(yù)應(yīng)力張拉注意事項(xiàng)①、張拉前，需在鋼梁頂面鋪設(shè)腳手板，若在鋼梁端部張拉，則需在鋼梁端部搭設(shè)腳手平臺(tái)，以方便操作。②、預(yù)應(yīng)力千斤頂、預(yù)應(yīng)力錨具、高壓油泵、油壓表等需要按規(guī)范要求進(jìn)行檢驗(yàn)、標(biāo)定，使其精度符合要求。③、根據(jù)設(shè)計(jì)位置施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，應(yīng)上下游對(duì)稱進(jìn)行。④、進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，人員不能站在千斤頂?shù)暮竺妫苑厘^具飛出傷人。
(4)、架設(shè)懸臂端鋼梁時(shí)，應(yīng)防止傾覆。
(5)、本方法也適用于鋼箱梁架設(shè)。
第3工況采用拖拉(頂推)法進(jìn)行鋼梁架設(shè)1、加載模型如圖18。
2、在未施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力時(shí)，結(jié)構(gòu)變形示意圖如圖19。
Δ為結(jié)構(gòu)在自重作用下前節(jié)點(diǎn)的豎向位移。
3、在施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力后，結(jié)構(gòu)變形示意圖如圖20。
N為施加預(yù)應(yīng)力；Δ為結(jié)構(gòu)在自重、預(yù)應(yīng)力共同作用下節(jié)點(diǎn)的豎向位移。
4、施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力并繼續(xù)進(jìn)行鋼梁架設(shè)后，結(jié)構(gòu)變形示意圖如圖21N為施加預(yù)應(yīng)力；Δ為結(jié)構(gòu)在自重、預(yù)應(yīng)力共同作用下施加預(yù)應(yīng)力節(jié)點(diǎn)的豎向位移。
主要施工步驟施工步驟一1、首先分段在支架上進(jìn)行最遠(yuǎn)端跨鋼梁拼裝，如圖22。
2、在原位拼裝一段，就向前頂推(拖拉)一段，往對(duì)岸前進(jìn)，如圖23。
施工步驟二1、繼續(xù)在原位拼裝并向前頂推(拖拉)架設(shè)鋼梁，如圖24。
施工步驟三1、繼續(xù)在原位拼裝并向前頂推(拖拉)架設(shè)鋼梁至鋼梁前端懸臂達(dá)到設(shè)計(jì)張拉處。
2、安裝預(yù)應(yīng)力錨座等臨時(shí)張拉預(yù)應(yīng)力體系，如圖25、圖27。
施工步驟四1、按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉，并測(cè)試局部桿件的應(yīng)力。
2、測(cè)量鋼梁懸臂端撓度。
3、測(cè)試合格后，繼續(xù)拼裝鋼梁，如圖26。
施工步驟五1、在前面施工的基礎(chǔ)上繼續(xù)架設(shè)鋼梁，最后進(jìn)行鋼梁合攏(當(dāng)在兩岸分別向?qū)Π锻侠?頂推)時(shí))或者達(dá)到前一個(gè)墩的墩頂。
2、合攏或達(dá)到前一個(gè)墩的墩頂后，如果以后的孔跨跨徑一樣，則不需要改變臨時(shí)預(yù)應(yīng)力體系的位置，只需調(diào)整預(yù)應(yīng)力大小，即可適應(yīng)繼續(xù)往前拖拉(頂推)的需要。
3、當(dāng)最后一孔鋼梁拖拉(頂推)到位，精確調(diào)整鋼梁高程及縱、橫向軸線位移，調(diào)整并安裝支座，在設(shè)計(jì)溫度時(shí)落梁，將鋼梁與支座鎖定，完成鋼梁架設(shè)。
說明(1)、根據(jù)結(jié)構(gòu)變形及鋼梁懸臂根部受力情況進(jìn)行預(yù)應(yīng)力體系設(shè)計(jì)。
(2)、根據(jù)各個(gè)橋梁具體情況，可設(shè)計(jì)為分段、分批次進(jìn)行臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉施工。
(3)、臨時(shí)預(yù)應(yīng)力張拉機(jī)具、材料、及施工注意事項(xiàng)預(yù)應(yīng)力張拉使用的機(jī)具有預(yù)應(yīng)力穿心千斤頂、高壓油泵、精密油壓表等；預(yù)應(yīng)力張拉材料預(yù)應(yīng)力鋼絞線、預(yù)應(yīng)力錨具、與鋼梁節(jié)點(diǎn)連接在一起的錨座等；預(yù)應(yīng)力張拉注意事項(xiàng)①、張拉前，需在鋼梁頂面鋪設(shè)腳手板，若在鋼梁端部張拉，則需在鋼梁端部搭設(shè)腳手平臺(tái)，以方便操作。②、預(yù)應(yīng)力千斤頂、預(yù)應(yīng)力錨具、高壓油泵、油壓表等需要按規(guī)范要求進(jìn)行檢驗(yàn)、標(biāo)定，使其精度符合要求。③、根據(jù)設(shè)計(jì)位置施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，應(yīng)上下游對(duì)稱進(jìn)行。④、進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，人員不能站在千斤頂?shù)暮竺?，以防錨具飛出傷人。
(4)、在懸臂拖拉(頂推)鋼梁時(shí)，應(yīng)防止傾覆。
(5)、本方法也適用于鋼箱梁架設(shè)。
權(quán)利要求
1.一種采用體外偏心預(yù)應(yīng)力體系進(jìn)行鋼梁懸臂架設(shè)施工方法，其特征是它是在鋼梁頂面施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，使鋼梁受到一個(gè)中性軸以上的偏心壓應(yīng)力，使得鋼梁懸臂端上抬，并減少墩頂處上弦桿的拉應(yīng)力與下弦桿的壓應(yīng)力，使鋼梁的撓度、應(yīng)力符合設(shè)計(jì)要求的鋼梁架設(shè)施工方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種采用體外偏心預(yù)應(yīng)力體系進(jìn)行鋼梁懸臂架設(shè)施工方法，它包括以下步驟(1)、根據(jù)鋼梁的具體情況設(shè)計(jì)計(jì)算出雙懸臂拼裝時(shí)臨時(shí)預(yù)應(yīng)力施加的位置、大小，并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施加處的節(jié)點(diǎn)變更設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力束錨固的錨座及腳手架等輔助設(shè)施設(shè)計(jì)；(2)、拼裝墩頂段鋼梁；(3)、在墩頂段鋼梁兩端對(duì)稱安裝鋼梁懸拼吊機(jī)；(4)、繼續(xù)向墩頂段鋼梁兩端對(duì)稱懸拼鋼梁節(jié)間；(5)、按設(shè)計(jì)要求安裝臨時(shí)預(yù)應(yīng)力錨固的錨座；(6)、在鋼梁兩端及上、下游對(duì)稱張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束，并檢測(cè)墩頂處鋼梁桿件應(yīng)力；(7)、按計(jì)算要求調(diào)整臨時(shí)預(yù)應(yīng)力大小，兩端繼續(xù)對(duì)稱懸拼鋼梁節(jié)間至前一墩頂，或者與對(duì)面墩懸拼過來的鋼梁在跨中合攏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種采用體外偏心預(yù)應(yīng)力體系進(jìn)行鋼梁懸臂架設(shè)施工方法，它包括以下步驟(1)、根據(jù)鋼梁的具體情況設(shè)計(jì)計(jì)算出單懸臂拼裝時(shí)臨時(shí)預(yù)應(yīng)力施加的位置、大小，并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施加處的節(jié)點(diǎn)變更設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力束錨固的錨座及腳手架等輔助設(shè)施設(shè)計(jì)；(2)、將第一孔鋼梁在支架上拼裝；(3)、在第一孔鋼梁上安裝鋼梁懸拼吊機(jī)，繼續(xù)向前懸拼鋼梁節(jié)間；(4)、按照設(shè)計(jì)要求安裝臨時(shí)預(yù)應(yīng)力錨固的錨座，張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束并檢測(cè)墩頂鋼梁桿件應(yīng)力；(5)、按計(jì)算要求調(diào)整臨時(shí)預(yù)應(yīng)力大小，繼續(xù)懸拼鋼梁節(jié)間至前一墩頂；(6)、第二孔鋼梁懸臂拼裝，將前一孔的臨時(shí)預(yù)應(yīng)力體系倒用至這孔梁上并張拉預(yù)應(yīng)力，按此循環(huán)施工直至全部鋼梁安裝完畢。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種采用體外偏心預(yù)應(yīng)力體系進(jìn)行鋼梁懸臂架設(shè)施工方法，它包括以下步驟(1)、根據(jù)鋼梁的具體情況設(shè)計(jì)計(jì)算出拖拉或頂推時(shí)臨時(shí)預(yù)應(yīng)力施加的位置、大小，并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施加處的節(jié)點(diǎn)變更設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力束錨固的錨座及腳手架等輔助設(shè)施設(shè)計(jì)；(2)、將第一段鋼梁在支架上拼裝；(3)、向前拖拉或頂推一段，原位拼裝第二段鋼梁；(4)、向前拖拉或頂推第二段鋼梁，如此循環(huán)至鋼梁前端設(shè)計(jì)懸臂長(zhǎng)度，按照設(shè)計(jì)要求安裝臨時(shí)預(yù)應(yīng)力錨固的錨座，張拉臨時(shí)預(yù)應(yīng)力束并檢測(cè)墩頂鋼梁桿件應(yīng)力；(5)、按計(jì)算要求調(diào)整臨時(shí)預(yù)應(yīng)力大小，繼續(xù)原位拼裝并拖拉或頂推鋼梁節(jié)段至前一墩頂；(6)、根據(jù)第二孔鋼梁的懸臂狀況，按計(jì)算要求調(diào)整臨時(shí)預(yù)應(yīng)力大小，繼續(xù)原位拼裝并拖拉或頂推鋼梁節(jié)段直至全部鋼梁拼裝完畢。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種橋梁的架設(shè)方法，具體說是一種采用體外偏心預(yù)應(yīng)力體系進(jìn)行鋼梁懸臂架設(shè)施工方法。本發(fā)明是在鋼梁頂面，施加臨時(shí)預(yù)應(yīng)力，使鋼梁受到一個(gè)中性軸以上的偏心壓應(yīng)力，使得鋼梁懸臂端上抬，并減少墩頂處上弦桿的拉應(yīng)力與下弦桿的壓應(yīng)力。使鋼梁能繼續(xù)往前懸拼，直至整孔鋼梁拼裝完畢。這種方法不需要設(shè)置臨時(shí)墩或吊索塔架或鋼導(dǎo)梁，受環(huán)境影響小，安全可靠，投入小，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。
文檔編號(hào)E01D21/00GK1884702SQ20061001949
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月29日
發(fā)明者楊愛軍 申請(qǐng)人:楊愛軍