一種大跨徑變截面預制節段梁拼裝施工結構及施工方法與流程

本發明涉及橋梁施工技術領域，具體地指一種大跨徑變截面預制節段梁拼裝施工結構及施工方法。

背景技術：

橋梁混凝土預制節段拼裝工藝起源歐洲，由于其具有獨特的優點，近十幾年來北美、西歐、日本等國相繼采用。其主要優點是：①橋梁節段工廠化預制，施工質量有保證，節省橋梁現場施工的時間和空間；②體外預應力大量運用和良好的施工質量使橋梁耐久性更有保證，橋梁全壽命費用和能源消耗少；③大規模運用，施工速度快、機械自動化程度高，能使造價趨于經濟；④預制節段養護時間長，加載齡期晚，成橋后梁體的徐變變形和預應力損失都較現澆梁小。

預制節段拼裝橋梁越來越受到我國工程界重視，在國內也開始采用，目前我國采用的大多數是短線匹配法預制，架橋機安裝整孔安裝工藝，預制節段均為等截面梁，箱梁吊裝、匹配、線形控制相對容易。對于變截面預制節段梁懸臂拼裝施工橋梁橋型設計較少，該橋施工精度高、控制嚴格，線形控制難度大，施工中需要嚴格控制各個工序。

為解決施工精度低的問題，專利號為“cn104452590a”的名為“一種橋面吊機結構”的中國發明專利提供了一種可以在吊裝預制節段過程中對預制節段進行調節的裝置，該裝置包括兩組空間桁架，每組空間桁架上設置有一組調節千斤頂，通過同步調節兩組千斤頂能夠實現預制節段豎直方向、水平方向的位置調節，通過不同步調節兩組千斤頂能夠實現預制節段順橋向角度偏轉和垂直橋面方向的角度偏轉，但是對于橫橋向的角度偏轉該裝置是無法實現的，只能在吊裝初期調節好預制節段的橫橋向偏轉角度，但是這種調節方法費時費力，調節難度較大。另外，該裝置的調節手段都是通過在錨繩的上端進行調節，這種調節方式擾動較大，吊裝的安全性能較差，不適合推廣使用。

技術實現要素：

本發明的目的就是要解決上述背景技術的不足，提供一種大跨徑變截面預制節段梁拼裝施工結構及施工方法。

本發明的技術方案為：一種大跨徑變截面預制節段梁拼裝施工結構，包括支架；所述的支架包括固定在橋面上的固定部和延伸至橋面以外的懸挑部；所述的懸挑部上設有兩組沿橫橋向方向間隔布置的張拉結構；所述的張拉結構上穿設有與待拼裝預制節段連接的錨繩，其特征在于：所述的錨繩下端設置有可調節待拼裝預制節段縱向坡度的調偏裝置。

進一步的所述的調偏裝置包括固定在錨繩下端的第一連接桿和沿順橋向方向布置的第一扁擔梁；所述的第一連接桿下端可沿順橋向方向滑動地連接于第一扁擔梁上；所述的第一扁擔梁順橋向兩端通過錨固結構與待拼裝預制節段固定連接，第一扁擔梁上設置有驅動第一連接桿在兩組錨固結構之間滑動的第一千斤頂。

進一步的還包括固定在第一連接桿下端的環套；所述的環套為套接在第一扁擔梁上通過第一千斤頂驅動在兩組錨固結構之間滑移的環狀結構。

進一步的所述的錨固結構包括兩組沿順橋向間隔布置的第二扁擔梁和沿豎向布置的第二連接桿；所述的第二扁擔梁沿橫橋向布置，下端錨固在待拼裝的預制節段上；所述的第二連接桿上端可繞橫橋向軸線轉動地鉸接連接于第一扁擔梁上，下端可繞順橋向軸向轉動地鉸接連接于第二扁擔梁上。

進一步的所述的張拉結構包括可沿順橋向滑動連接于支架上端的底座；所述的底座上安裝有穿心千斤頂和轉索盤；所述的錨繩上端依次穿過懸挑部、底座、穿心千斤頂固定在轉索盤上。

進一步的所述的張拉結構還包括位于底座和支架之間的滑板以及用于推動底座在滑板上沿順橋向移動的第二千斤頂；所述的第二千斤頂沿順橋向水平布置，第二千斤頂殼體固定在固定部上，其頂推端固定在底座上。

進一步的還包括設置于支架與橋面之間的行走裝置；所述的行走裝置包括兩組沿橫橋向間隔布置的滑軌、沿豎向布置的第三千斤頂和沿順橋向水平布置的第四千斤頂；所述的滑軌沿順橋向方向固定在橋面上，支架滑動連接于滑軌上；所述的第三千斤頂上端固定在支架下端，其下端支撐于橋面上；所述的第三千斤頂的殼體固定在滑軌上，其頂推端固定在支架上用于推動支架沿滑軌移動。

一種大跨徑變截面預制節段梁懸臂拼裝施工方法，其特征在于：將橋面吊機支架固定在橋面上，下放吊具錨固待拼裝的預制節段，利用支架上的穿心千斤頂張拉吊具使待拼裝預制節段上升，調節待拼裝預制節段的豎向高度、順橋向位置、縱向坡度、橫向坡度和水平偏轉角度，然后安裝預應力張拉桿將該節段與橋面連接，完成節段拼裝。

進一步的所述的縱向坡度調節方法為：將吊具中的第二扁擔梁通過錨桿錨固在待拼裝的預制節段上，通過第二連接桿將第二扁擔梁連接在第一扁擔梁上，驅動第一扁擔梁上的第一千斤頂使滑動連接于第一扁擔梁上的環套沿順橋向方向滑移，調整待拼裝預制節段的重心的水平位置，使待拼裝預制節段沿豎直方向傾斜，改變其縱向坡度。

進一步的包括以下步驟：

1)、在橋面上搭建滑軌，吊運橋面吊機支架至滑軌上，調整其位置并將其固定在滑軌上；

2)、運送待拼裝預制節段至支架懸挑部下方，下放吊具，通過預埋錨桿將吊具錨固在待拼裝預制節段上；

3)、通過支架上的穿心千斤頂張拉錨繩，起吊待拼裝預制節段至設計標高；

4)、利用兩組穿心千斤頂調節待拼裝預制節段的豎向高度和橫向坡度，利用支架固定部上的兩組第二千斤頂調節待拼裝預制節段的順橋向位置和水平偏轉角度，利用兩組吊具中的第一千斤頂調節待拼裝預制節段的縱向坡度；

5)、調節完成后，安裝、張拉預應力拉桿將待拼裝預制節段固定在橋面上，箱梁內部進行預應力穿索、壓漿；

6)、待拼裝節段穩定后，吊機卸荷，在拼裝完成的預制節段上鋪設滑軌，通過第四千斤頂驅動支架沿順橋向方向移動至完成拼裝的預制節段上，進行下一節段的拼裝；

7)、依次進行，直至所有的節段拼裝完成。

本發明的有益效果是：

1、本發明確保施工質量控制符合相關技術規范的要求，與現有預制安裝質量與施工規范相比可提高安裝的精度，本發明吊裝施工法安裝實測結果：軸線偏位精度≤3mm；高程偏位＜5mm。

2、本發明節省工期，降低經濟效益顯著。

以某大橋為例，將預制節段箱梁的懸臂吊裝周期由4天/片提高到2天/片，并完成梁段成橋精確匹配。根據某大橋的預制節段梁數量398榀，配置橋面吊機8臺計算，可節約工期約100天。按照現場實際情況：工人120名、船舶8艘、塔吊5臺，直接施工成本可節約200萬元,其它間接費用未計。因此，對于大跨徑變截面預制節段梁懸臂拼裝，本發明能有效提高施工工效、縮短施工工期、節約施工成本、提高項目的經濟效益。

附圖說明

圖1：本發明的橋面吊機結構示意圖；

圖2：本發明的橋面吊機結構側視圖；

圖3：本發明的吊具與預制節段連接結構示意圖；

圖4：本發明的吊具的橫橋向側視圖；

圖5：本發明的吊具的順橋向側視圖；

圖6：本發明的行走裝置的結構示意圖；

圖7：本發明的張拉結構的示意圖；

其中：1—支架；2—錨繩；3—第一連接桿；4—環套；5—第一扁擔梁；6—第二連接桿；7—第二扁擔梁；8—第一千斤頂；9—底座；10—穿心千斤頂；11—轉索盤；12—滑板；13—第二千斤頂；14—滑軌；15—第三千斤頂；16—第四千斤頂；17—錨桿；18—橋面；19—預制節段。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。

如圖1～7，本實施例的橋面吊機包括支架1，支架1為桁架結構，包括兩層，上層平臺用于支撐吊裝設備，下層平臺與橋面之間安裝有行走裝置，支架1包括位于橋面18上的固定部和位于橋面18外的懸挑部。

如圖6所示，為本實施例的行走裝置，包括至少兩組滑軌14，多組滑軌14沿橫橋向方向間隔布置，滑軌14為沿順橋向方向布置的工字鋼結構，滑軌14通過設置于橋面18上的螺孔固定于橋面上，滑軌14上安裝有第四千斤頂16。支架1的下層平臺擱置在滑軌14上，通過第四千斤頂16的頂推實現順橋向位置的改變。

支架1的下層平臺的四角安裝有豎向的第三千斤頂15，第三千斤頂15的殼體固定在支架1上，其頂推端支撐于橋面18上，通過驅動第三千斤頂15能夠將橋面吊機的重量轉移到橋面18上，使支架1與滑軌14脫離，驅動第四千斤頂16就能夠實現滑軌14沿順橋向方向的移動。

實際使用時，行走裝置的行走方法為：

1)、通過螺栓將滑軌14錨固在橋面18上，第三千斤頂15回縮使支架1擱置在滑軌14上；

2)、驅動第四千斤頂16使支架1沿滑軌14滑移，行進至設計位置后，鎖死第四千斤頂16；

3)、預制節段拼裝完成后，驅動第三千斤頂15頂推支架1使支架1脫離滑軌14，驅動第四千斤頂16使滑軌14移動，然后下放支架1，依次進行使滑軌14移動到新拼接完成的預制節段19上。

本實施例在支架1的尾部安裝有限位結構，包括一根橫梁，橫梁兩端通過拉桿錨固在橋面18上，支架1上的縱梁位于橫梁與橋面18之間，橫梁能夠限制支架1向上過度翻轉，避免在因為吊裝過程中起吊重量太大導致的支架1翻傾。

本實施例支架1的上平臺上安裝有兩組張拉結構，兩組張拉結構沿橫橋向方向間隔布置，每組張拉結構包括安裝在支架1上的滑板12，滑板12上設置有底座9，底座9上安裝有穿心千斤頂10和轉索盤11，錨繩2一端固定在轉索盤11上。另一端依次穿過穿心千斤頂10、底座9和支架1的懸挑部與吊具固定連接。

通過張拉穿心千斤頂10能夠張拉吊具上升或是下降，轉索盤11調節錨繩2的位置，轉索盤11和穿心千斤頂10分次錨固錨繩，實現錨繩2的逐段上升。兩組張拉結構中的穿心千斤頂10能夠實現預制節段19的豎向高度調節，另外通過不同步的驅動兩組穿心千斤頂10，能夠實現預制節段19的橫向坡度的調節。

本實施例在底座9與支架1之間安裝有第二千斤頂13，第二千斤頂13沿順橋向水平布置，殼體固定在支架1上，頂推端固定在底座9的后端，通過驅動兩組第二千斤頂13能夠實現預制節段19順橋向位置的調節，通過不同步驅動兩組第二千斤頂13能夠實現預制節段19水平偏轉角度的調節。

錨繩2下端錨固有吊具，如圖3～5所示，本實施例的吊具包括第一扁擔梁5、第二扁擔梁7、第一連接桿3和第二連接桿6，每組錨繩2對應一根第一扁擔梁5，第一扁擔梁5為沿順橋向方向布置的水平梁段，每根第一扁擔梁5對應兩根第二扁擔梁7，兩根第二扁擔梁7沿順橋向方向間隔布置，第二扁擔梁7為沿橫橋向方向布置的水平梁段。第二扁擔梁7的橫橋向梁段通過錨桿17與預制節段19錨固連接。

第一連接桿3的上端錨固在錨繩2下端，第一連接桿3下端錨設置有環套4，環套4為套接在第一扁擔梁5上的可沿順橋向方向滑動的環狀結構。第一扁擔梁5上安裝有第一千斤頂8，第一千斤頂8沿順橋向水平布置，殼體固定在第一扁擔梁5上，頂推端固定在環套4上，通過驅動第一千斤頂8使環套4沿順橋向移動。環套4位于兩根第二扁擔梁7之間。

第二連接桿6的上端可繞橫橋向軸線轉動地鉸接連接于第一扁擔梁5上，下端可繞順橋向軸向轉動地鉸接連接于第二扁擔梁7上，這樣的設置能夠保證在縱向坡度調節過程中，第一扁擔梁5、第二扁擔梁7和第二連接桿6能夠小范圍的晃動，適應預制節段19的傾斜調整。第二連接桿6的下端鉸支點位于第二扁擔梁7的中間，這樣的結構受力更加均衡。

實際上，第一扁擔梁5兩側設置有水平螺桿，螺桿上穿設有螺母，在預制節段19調節完成后，通過旋擰環套4和第二連接桿6兩側的螺母能夠將其固定在第一扁擔梁5上，防止其滑動。

通過吊具調節預制節段19的縱向坡度是通過第一千斤頂8來實現的，驅動第一扁擔梁上的第一千斤頂8使滑動連接于第一扁擔梁5上的環套4沿順橋向方向滑移，調整待拼裝預制節段19的重心的水平位置，使待拼裝預制節段19沿豎直方向傾斜，改變其縱向坡度。

實際施工時，以某跨水域橋梁為例：

步驟一：在碼頭駁船上拼裝橋面吊機，通過駁船將橋面吊機運至現場，用起重船將橋面吊機吊至墩頂成橋的橋橋面上，并將橋面吊機錨固、調試。

通過螺孔將滑軌14固定在橋面上，將支架1吊運擱置在滑軌14上，通過第四千斤頂16調節支架1的順橋向位置。

步驟二：橋面吊機下放吊具，對橋面吊機進行加載試吊、讀取試驗數據。

步驟三：運梁船將待起吊安裝的預制節段19運抵待支架1的懸挑部下方，通過穿心千斤頂10張拉錨繩2將預制節段19起吊至橋面設計標高，然后通過穿心千斤頂10調節預制節段19的豎向高度和橫向坡度，通過第二千斤頂13調節預制節段19順橋向位置和水平偏轉角度，通過第一千斤頂8調節預制節段19的縱向坡度。

步驟四：安裝、張拉臨時預應力拉桿，試拼裝預制節段19，檢查梁段塊件標高、線形、匹配面結合情況，預應力孔道對位情況。

步驟五：解開臨時預應力拉桿，通過第二千斤頂13將待裝預制節段縱向移開60～70cm，在梁段匹配面均勻涂刷2～3mm厚環氧樹脂膠，安裝預應力管道密封圈后，然后再對待裝節段進行縱向后移、張拉臨時預應力拉桿，完成預制節段梁拼裝。

步驟六：進行箱梁體內預應力穿束及張拉、壓漿，然后橋面吊機卸荷。

步驟七：鋪設橋面吊機行走軌道，通過第三和第四千斤頂的協同配合將支架1前移至下一節段定位、錨固。

步驟八：重復上述步驟3～6進行下一段預制節吊裝。

本實施例的順橋向指圖7中的左右方向，即橋梁的縱向方向，橫橋向方向指7中垂直圖紙的方向，即橋梁的橫向方向，豎直方向為圖7中的上下方向。

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。