一種大型跨海拱橋的整體架設(shè)系統(tǒng)及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及拱橋的架設(shè)設(shè)備及施工方法，具體是一種大型跨海拱橋的整體架設(shè)系統(tǒng)及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)內(nèi)跨海拱橋的施工方案主要有:纜索吊裝方案，滿堂支架方案等。
[0003]纜索吊裝法一是需要大噸位的纜機(jī)，二是需要拼裝兩座較高的塔架，并設(shè)置扣索和背索及地錨;纜索吊裝法需長(zhǎng)期海上高空作用，焊接等關(guān)鍵工藝質(zhì)量不容易控制;拱肋姿態(tài)調(diào)整困難;纜索扣掛系統(tǒng)用鋼量大，海水環(huán)境腐蝕量大，回收少，造價(jià)高;沿海臺(tái)風(fēng)地區(qū)，需跨兩年的臺(tái)風(fēng)周期，施工風(fēng)險(xiǎn)極大。
[0004]滿堂支架法施工一是需要大量的支架材料及支架基礎(chǔ)，二是影響通航;該法需長(zhǎng)期海上高空作業(yè)，施工受風(fēng)、雨、浪影響大，施工周期長(zhǎng);主要適合于水深較淺、小跨徑且沒有通航要求的拱橋。
[0005]海上通航安全、海上施工安全及海上施工質(zhì)量等已經(jīng)成為制約大型跨海拱橋發(fā)展的關(guān)鍵因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一是提供一種大型跨海拱橋的整體架設(shè)系統(tǒng)，該整體架設(shè)系統(tǒng)在岸上拼裝整體拱梁，利用半潛船壓排水和漲落潮，將整體拱梁頂升到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，浮運(yùn)至橋位直接架設(shè)到位，無需采用傳統(tǒng)超大噸位同步頂升設(shè)備及其臨時(shí)支架，最大程度地降低了施工臨時(shí)措施費(fèi)用，同時(shí)由于整體拱梁在岸上完成拼裝施工，避免在海上惡劣環(huán)境施工，保障了施工質(zhì)量，海上施工作業(yè)時(shí)間短，幾乎不影響通航安全，較大程度上縮短的施工工期，節(jié)省勞動(dòng)力，具有良好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。
[0007]本發(fā)明的上述目的是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種大型跨海拱橋的整體架設(shè)系統(tǒng)，所述拱橋具有整體拱梁，整體拱梁包括弧形的拱肋以及縱向設(shè)置的主梁，其特征在于:所述的整體架設(shè)系統(tǒng)包括半潛船、拖船、模塊化臨時(shí)墩節(jié)段、模塊化臨時(shí)支架節(jié)段、梁底臨時(shí)支撐對(duì)接卡口、拱梁臨時(shí)加勁支撐，拱肋拼裝支架、拱肋線形調(diào)節(jié)器、主梁拼裝支架以及棧橋，所述的主梁拼裝支架和拱肋拼裝支架用于在岸邊實(shí)現(xiàn)整體拱梁的整體拼裝，并將拼裝后的整體拱梁整體頂推滑移至棧橋的上船位置，所述的梁底臨時(shí)支撐對(duì)接卡口為臨時(shí)安裝在主梁梁底的多個(gè)卡口，所述的模塊化臨時(shí)墩節(jié)段承托在所述棧橋上，所述的模塊化臨時(shí)支架節(jié)段承托在所述半潛船上，所述的多個(gè)梁底臨時(shí)支撐對(duì)接卡口在整體拱梁整體頂升架設(shè)時(shí)用于與所述的模塊化臨時(shí)墩節(jié)段和模塊化臨時(shí)支架節(jié)段對(duì)接，所述的半潛船通過壓排水和結(jié)合漲落潮，實(shí)現(xiàn)模塊化臨時(shí)墩節(jié)段和模塊化臨時(shí)支架節(jié)段的交替頂升支撐，將整體拱梁頂升至設(shè)計(jì)標(biāo)高，在交替支撐受力中，保證整體拱梁的快速定位，所述的拖船用于與半潛船相連接，通過拖船將半潛船上的整體拱梁拖至安裝橋位，在漲潮時(shí)通過半潛船排水將整體拱梁整體舉起，直接提升整體拱梁至橋墩上方，將整體拱梁一次性整體架設(shè)就位，所述的拱梁臨時(shí)加勁支撐和拱肋線形調(diào)節(jié)器均臨時(shí)設(shè)置在整體拱梁內(nèi)，所述的拱梁臨時(shí)加勁支撐將整體拱梁的拱肋和主梁相連接并加勁，拱梁臨時(shí)加勁支撐與半潛船上的模塊化臨時(shí)支架節(jié)段呈上下相對(duì)狀，拱梁臨時(shí)加勁支撐作為承托整體拱梁時(shí)的傳力支撐點(diǎn)，所述的拱肋線形調(diào)節(jié)器用于臨時(shí)設(shè)置在拱肋拼裝支架與拱肋之間，用于實(shí)現(xiàn)拱肋的角度及線形調(diào)整。
[0008]本發(fā)明中，所述的整體拱梁還包括拱肋風(fēng)撐、柔性系桿和吊桿，所述的拱肋為鋼結(jié)構(gòu)，拱肋的截面高度順橋向變化，拱肋內(nèi)設(shè)隔板及加勁肋，所述的拱肋風(fēng)撐為多道，拱肋風(fēng)撐與拱肋剛性連接，所述的拱肋與拱肋風(fēng)撐構(gòu)成整體拱梁的主拱，所述主梁為鋼結(jié)構(gòu)，主梁兼作為剛性系桿，主梁與拱肋在拱腳處固定相連接，所述吊桿為豎向掉掛在主梁與拱肋之間的多根桿，相鄰吊桿之間的間距為8m?16m，主梁通過吊桿吊在拱肋上;所述柔性系桿為沿主梁長(zhǎng)度方向縱向設(shè)置在主梁內(nèi)的多股，柔性系桿錨固在主梁與拱肋的交接處，提供水平拉力以抵抗拱肋的水平推力。
[0009]本發(fā)明中，所述的拖船為多艘，多艘拖船組成拖船組，為所述的半潛船提供動(dòng)力、定位及錨固。
[0010]本發(fā)明中，所述的模塊化臨時(shí)墩節(jié)段與模塊化臨時(shí)支架節(jié)段結(jié)構(gòu)相同，均為由多根豎向設(shè)置的鋼薄壁柱以及橫向設(shè)置的加勁鋼橫撐組成的至少一節(jié)箱形桁架體系，并在箱形桁架體系的下端部設(shè)置有開口向下的碗扣狀構(gòu)造卡口，所述鋼薄壁柱的上端部設(shè)置有加勁肋以及鋼墊板，同時(shí)鋼墊板內(nèi)設(shè)置有多組高強(qiáng)螺栓孔，能夠根據(jù)需要采用高強(qiáng)螺栓對(duì)位于上、下位置的各節(jié)模塊化臨時(shí)墩節(jié)段或模塊化臨時(shí)支架節(jié)段進(jìn)行多節(jié)段的固定串接。
[0011 ]本發(fā)明中，所述的梁底臨時(shí)支撐對(duì)接卡口呈喇叭狀，在交替支撐受力中，保證整體拱梁的支撐點(diǎn)與所述的模塊化臨時(shí)支架節(jié)段或模塊化臨時(shí)支架節(jié)段快速準(zhǔn)確定位。
[0012]本發(fā)明中，所述的拱梁臨時(shí)加勁支撐為由多根斜向設(shè)置的鋼薄壁柱以及斜向設(shè)置的加勁鋼橫撐焊接而成的變截面的整體桁架體系，所述拱梁臨時(shí)加勁支撐的下部臨時(shí)焊接在主梁上，頂部與拱肋臨時(shí)相焊接，所述的拱梁臨時(shí)加勁支撐將所述的整體拱梁臨時(shí)連接并加勁，在頂升、浮運(yùn)過程中確保整體拱梁的受力及變形滿足設(shè)計(jì)要求。
[0013]本發(fā)明中，所述的拱肋拼裝支架為由鋼薄壁柱及加勁鋼橫撐焊接而成的多組鋼桁架體系，多組拱肋拼裝支架構(gòu)成拱肋支撐體系。
[0014]本發(fā)明中，所述的拱肋線形調(diào)節(jié)器包括由千斤頂系統(tǒng)及調(diào)節(jié)鋼板，所述的千斤頂系統(tǒng)豎向安裝在所述的拱肋拼裝支架及拱肋之間，用于實(shí)現(xiàn)拱肋角度及線形調(diào)整，所述的調(diào)節(jié)鋼板橫向設(shè)置在所述的千斤頂系統(tǒng)與拱肋拼裝支架之間。
[0015]本發(fā)明中，所述的主梁拼裝支架在拱肋拼裝支架對(duì)應(yīng)處由位于底部豎向設(shè)置的鋼管粧基礎(chǔ)、位于中部橫向設(shè)置的鋼筋混凝土承臺(tái)梁以及位于上部豎向設(shè)置的鋼管支架組成，在非拱肋拼裝支架對(duì)應(yīng)處由橫向設(shè)置的混凝土墊層以及豎向插裝在混凝土墊層內(nèi)的鋼管支架組成。
[0016]本發(fā)明中，所述棧橋由鋼管粧基礎(chǔ)及鋼筋混凝土承臺(tái)梁組成，承臺(tái)梁上面預(yù)埋鋼板并鋪設(shè)四氟滑板，留有千斤頂頂推受力卡口，為整體拱梁從拼裝位置頂推滑移到棧橋上船位置提供滑道，并作為模塊化臨時(shí)墩基礎(chǔ)。
[0017]本發(fā)明的目的之二是提供一種大型跨海拱橋的整體架設(shè)施工方法，該施工方法為在岸上拼裝整體拱梁，采用千斤頂將整體拱梁從拼裝位置頂推滑移到棧橋上船位置，利用半潛船壓排水和漲落潮，將整體拱梁頂升到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，浮運(yùn)至橋位直接架設(shè)到位。
[0018]本發(fā)明的這一目的是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:采用上述的大型跨海拱橋的整體架設(shè)系統(tǒng)進(jìn)行的施工方法，其特征在于，該施工方法包括如下步驟:
[0019]步驟I:岸邊拼裝場(chǎng)地平整硬化，主梁拼裝支架和拱肋拼裝支架基礎(chǔ)施工，滑移軌道及棧橋基礎(chǔ)施工，主梁拼裝支架施工;在主梁拼裝支架上對(duì)稱拼裝主梁節(jié)段，形成整體的主梁;在主梁上安裝拱肋拼裝支架，安裝拱梁臨時(shí)加勁支撐，在拱肋拼裝支架上對(duì)稱拼裝拱肋節(jié)段，通過拱肋線形調(diào)節(jié)器將拱肋調(diào)整到設(shè)計(jì)線形，安裝拱肋風(fēng)撐，拼裝形成整體拱梁的主拱;張拉部分永久柔性系桿，安裝吊桿并張拉，施工形成整體拱梁；
[0020]步驟2:對(duì)稱拆除拱肋拼裝支架，僅保留拱梁臨時(shí)加勁支撐，對(duì)稱拆除主梁拼裝支架，拱梁成整體，支座處受力;采用液壓千斤頂將整體拱梁從拼裝位置頂推滑移到棧橋的上船位置；
[0021]步驟3:將半潛船上的第一節(jié)模塊化臨時(shí)支架節(jié)段吊裝固定就位，棧橋上的第一節(jié)模塊化臨時(shí)墩節(jié)段準(zhǔn)備就位;低潮位時(shí)，半潛船壓水下潛，絞入梁底;漲潮時(shí)，半潛船上第一節(jié)模塊化臨時(shí)支架節(jié)段頂部插入梁底臨時(shí)支撐對(duì)接卡口，半潛船結(jié)合排水將整體拱梁舉起，迅速將棧橋上第一節(jié)模塊化臨時(shí)墩節(jié)段吊入主梁支座處;落潮時(shí)，半潛船壓水，整體拱梁落在第一節(jié)模塊化臨時(shí)墩節(jié)段上，整體拱梁完成第一次整體頂升高度；
[0022]步驟4:將半潛船上的第二節(jié)模塊化臨時(shí)支架節(jié)段吊裝固定就位，棧橋上第二節(jié)模塊化臨時(shí)墩節(jié)段準(zhǔn)備就位;低潮位時(shí)，半潛船壓水下潛，