專利名稱：一種公鐵兩用斜拉橋的三桁式主梁結(jié)構(gòu)及其安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及重載、大跨公鐵兩用斜拉橋的設(shè)計(jì)及施工技術(shù)，具體^J 說是一種公鐵兩用斜拉橋的三桁式主梁結(jié)構(gòu)及其安裝方法。
背景技術(shù)：
公鐵兩用橋是指同時(shí)布置鐵路交通和公路交通的橋梁。因?yàn)橐粯騼?用，可以有效節(jié)約資源，所以得到越來越多的應(yīng)用。鋼桁梁橋方便布置 雙層橋面，使公路運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸分流，是公鐵兩用橋的首選。斜拉橋 較簡(jiǎn)支梁橋和連續(xù)梁橋的跨越能力更大，采用鋼桁梁為主梁的斜拉橋是 大跨度公鐵兩用橋發(fā)展的方向。我國(guó)首座公鐵兩用鋼桁梁斜拉橋?yàn)槭徍?長(zhǎng)江大橋，采用雙索面布置，對(duì)應(yīng)的鋼桁梁為雙主桁(兩片主桁)結(jié)構(gòu)， 公路橋面為四車道，鐵路橋面為雙線。隨著交通運(yùn)輸需求的增加和橋梁 設(shè)計(jì)建造技術(shù)的發(fā)展，橋梁跨度加大、荷載加重成為趨勢(shì)，如要在同 一座橋上布置六車道公路和四線鐵路，需要寬度達(dá)30米的雙層橋面。 由此引發(fā)新的問題，即常規(guī)的雙主桁鋼桁梁結(jié)構(gòu)已不適應(yīng)上述要求為 滿足剛度及強(qiáng)度要求，鋼梁的桿件截面需要更大，桁高更高，鋼梁重量 過大，現(xiàn)有斜拉索不能滿足要求；雙主桁間距過大，導(dǎo)致桁梁變形大、 剛度小，橋面系結(jié)構(gòu)重量大大增加；寬度加大后，雙主桁橋梁的橫向剛 度也偏弱，動(dòng)力性能差，給行車安全帶來隱患，行車舒適感降低。
雙主桁公鐵兩用斜拉橋常規(guī)的建造方法是雙懸臂單根桿件對(duì)稱安 裝方法以橋梁主塔柱為依托，向兩側(cè)對(duì)稱懸臂安裝鋼桁梁，及時(shí)安裝 斜拉索，減小鋼桁梁的懸臂長(zhǎng)度； 一個(gè)桁段的鋼桁梁構(gòu)件按照制造單元 逐一提升至橋梁上安裝。鋼桁梁散件安裝的優(yōu)點(diǎn)有起重量小，對(duì)起重 機(jī)械的要求低，鋼梁桿件的對(duì)位、調(diào)整、安裝方便。其不足之處有
1)安裝速度慢，逐根桿件提升安裝，不能同步作業(yè)，效率較低；2)工地焊接工作量大，橋面板和主桁間采用焊縫連接，受作業(yè)條 件限制，焊縫質(zhì)量難以控制，焊縫焊接收縮對(duì)橋梁線形和內(nèi)力分布的影 響較大。
在上述背景下，需要研制更寬的新型主梁結(jié)構(gòu)，并探索新的安裝方 法，提高橋梁品質(zhì)和建造效率。
武漢天興洲公鐵兩用長(zhǎng)江大橋是我國(guó)首座三索面、三桁式鋼桁梁斜 拉橋，能同時(shí)提供六車道公路和四線鐵路。其主梁采用三片主桁、正交 異性板公路橋面、縱橫梁體系鐵路橋面。該橋在跨度、荷載等方面創(chuàng)造 了多項(xiàng)世界第一。
對(duì)該三索面鋼桁梁斜拉橋的三桁式主梁安裝而言，采用傳統(tǒng)的逐根 桿件提升安裝方法，不足之處十分突出 一個(gè)桁段的構(gòu)件需要起吊20
余次，橋面板的工地焊縫多達(dá)6條。為提高鋼桁梁的安裝效率，提高鋼
桁梁的安裝質(zhì)量，迫切需要突破傳統(tǒng)建造方法的限制，本發(fā)明涉及的桁 段整體安裝方法就是在此背景下誕生的。
桁段整體安裝需要解決以下技術(shù)難題
1) 一個(gè)桁段的所有構(gòu)件連接在一起，形成的是一個(gè)開口的結(jié)構(gòu)體， 不是一個(gè)穩(wěn)定的、小變形的結(jié)構(gòu)體系，見附圖1，在運(yùn)輸及提升狀態(tài)下
其變形很大，甚至可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞；
2) 桁段與相鄰桁段之間的適配預(yù)拼，桁段與桁段之間的連接為多
點(diǎn)同步對(duì)接，要保證安裝時(shí)多對(duì)接點(diǎn)必須全部適配，避免出現(xiàn)個(gè)別節(jié)點(diǎn)
位置偏差、螺栓不能順利安裝的現(xiàn)象出現(xiàn)；
3) —個(gè)桁段的結(jié)構(gòu)自重達(dá)到數(shù)百噸(武漢天興洲長(zhǎng)江大橋的一個(gè) 桁段重量近7000kN)，且各桁段構(gòu)件結(jié)構(gòu)尺寸不盡相同，桁段的重心位 置各異，對(duì)起重機(jī)的要求很高，安裝時(shí)桁段的縱橋向、橫橋向和豎向的 平動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度必須可調(diào)可控；
4) 在自重荷載作用下桁段中桁片和兩側(cè)邊桁片的變形不一致，中 桁的變形更大，導(dǎo)致待安裝桁段與已安裝主桁位置偏差，不能順利對(duì)接， 吊機(jī)必須具備單獨(dú)調(diào)節(jié)各桁片高程的能力；
5) 桁段安裝時(shí)為多點(diǎn)同步對(duì)接，各桿件同步插入節(jié)點(diǎn)板、同步準(zhǔn)確就位的難度大大增加，對(duì)接過程容易受阻、卡死、刮傷節(jié)點(diǎn)處的摩擦 面。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種公鐵兩用 斜拉橋的三桁式主梁結(jié)構(gòu)及其安裝方法，旨在克服傳統(tǒng)雙桁式主梁負(fù)荷 能力不足、剛度不足、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不好以及傳統(tǒng)斜拉橋鋼桁梁散件安裝方 法的不足，著重解決上述技術(shù)難題。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案之一是
提供一種公鐵兩用斜拉橋的三桁式主梁結(jié)構(gòu)，其特征在于特征桁 段包括中桁片和設(shè)置在中桁片左右兩側(cè)的邊桁片，
所說的中桁片包括上下平行設(shè)置的中桁上弦桿、中桁下弦桿，中桁 上弦桿和中桁下弦桿的前端設(shè)有中桁豎腹桿，中桁上弦桿的前端和后一 桁段中桁下弦桿的前端間設(shè)有中桁斜腹桿；
所說的邊桁片包括上下平行設(shè)置的邊桁上弦桿、邊桁下弦桿，邊桁 上弦桿和邊桁下弦桿的前端設(shè)有邊桁豎腹桿，邊桁上弦桿的前端和后一 桁段邊桁下弦桿的前端間設(shè)有邊桁斜腹桿；
中桁上弦桿和邊桁上弦桿之間設(shè)有構(gòu)成公路橋面的正交異性板，橫
聯(lián)桁架分別和中桁上弦桿、邊桁上弦桿、正交異性板的下表面連接；
中桁下弦桿和邊桁下弦桿的前端之間設(shè)有鐵路橫梁，位于正交異性 板下方的若干相互平行的鐵路縱梁的兩端與分別與相鄰兩個(gè)桁段的鐵 路橫梁垂直連接；
中桁下弦桿與邊桁下弦桿之間設(shè)有平聯(lián)剪刀撐，平聯(lián)剪刀撐的頂面 與鐵路縱梁的底面用螺栓連接；
中桁上弦桿1與邊桁上弦桿的前端根據(jù)需要設(shè)置傾斜布置的索道 管，以供斜拉索穿索錨固，索道管是一根中空的鋼管，穿過上弦桿并與 其焊接連接，其斜率等于相應(yīng)斜拉索的斜率。
在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所說的橋梁主梁由若干個(gè)特征桁段依次 首尾以高強(qiáng)度螺栓群連接而成；連接時(shí)， 一個(gè)桁段的上弦桿(1、 5)后端分別與后一桁段的上弦桿(1、 5)前端的整體節(jié)點(diǎn)通過節(jié)點(diǎn)板連接， 一個(gè)桁段的下弦桿(2、 6)后端分別與后一桁段的下弦桿(2、 6)
前端的整體節(jié)點(diǎn)通過節(jié)點(diǎn)板連接，
一個(gè)桁段的斜腹桿的下端均插入后一桁段的下弦桿前端的整體節(jié)
點(diǎn)內(nèi)，
一個(gè)桁段的鐵路縱梁和平聯(lián)剪刀撐的后端分別與后一桁段的相應(yīng) 節(jié)點(diǎn)連接，
相鄰桁段的正交異性板相互焊接連接。 本發(fā)明采取的技術(shù)方案之二是
提供一種公鐵兩用斜拉橋的三桁式主梁結(jié)構(gòu)的安裝方法，其特征在
于在橋梁主桁上固定設(shè)置一種三吊具起重機(jī)，從橋梁下方提升經(jīng)過適
配預(yù)拼和臨時(shí)性構(gòu)造桿件加固的鋼桁梁桁段，通過三吊具起重機(jī)調(diào)整桁 段之中桁片和邊桁片至同一高程，并將桁段調(diào)整至水平，采用多點(diǎn)同步 對(duì)位連接工藝，使待安裝的鋼桁梁桁段的空間位置達(dá)到設(shè)計(jì)要求，與已 安裝的鋼桁梁固定連接，安裝并同步張拉橋梁斜拉索，三吊具起重機(jī)縱 移一個(gè)桁段長(zhǎng)度的距離后重新與橋梁主桁固定。
在技術(shù)方案二的基礎(chǔ)上，所說的臨時(shí)性構(gòu)造桿件包括臨時(shí)豎桿、臨
時(shí)橫梁、兜梁和臨時(shí)平聯(lián)桿件；
臨時(shí)豎桿每桁段3根，每桁片1根，用螺栓連接在桁片的上弦桿和 下弦桿之間，位置靠近后端；包括相互螺栓連接的上節(jié)和下節(jié)；上節(jié)和 下節(jié)在中桁斜腹桿或邊桁斜腹桿的位置變化為左右兩肢，兩肢間的空腔 用來穿過中桁斜腹桿或邊桁斜腹桿；
兩相鄰的下節(jié)間設(shè)有臨時(shí)橫梁，臨時(shí)橫梁下設(shè)有與鐵路縱梁適配的 兜梁，通過兜梁將鐵路縱梁的后端固定在臨時(shí)橫梁上；
中桁下弦桿的前端設(shè)有臨時(shí)中桁加長(zhǎng)桿，邊桁下弦桿的后端設(shè)有臨 時(shí)邊桁加長(zhǎng)桿，臨時(shí)中桁加長(zhǎng)桿、臨時(shí)邊桁加長(zhǎng)桿間設(shè)有臨時(shí)平聯(lián)橫桿; 臨時(shí)平聯(lián)橫桿的兩端和平聯(lián)剪刀撐的懸臂端分別與臨時(shí)中桁加長(zhǎng)桿、臨 時(shí)邊桁加長(zhǎng)桿連接，組成穩(wěn)定的抗扭結(jié)構(gòu)，避免桁段在運(yùn)輸途中因各桁 下運(yùn)輸小車走行不同步而受扭變形。在技術(shù)方案二的基礎(chǔ)上，所說的鋼桁梁桁段適配預(yù)拼的方法是在
預(yù)裝臺(tái)座上將三個(gè)桁段(L3、 L4、 L5)的所有構(gòu)件全部組拼成一個(gè)整體 (L3+L4+L5)，安裝臨時(shí)豎桿、臨時(shí)橫梁和兜梁，將正交異性板與中桁 上弦桿和邊桁上弦桿焊接連接，然后將該整體(L3+L4+L5)逐個(gè)分離為 三個(gè)桁段(L3、 L4、 L5)，安裝臨時(shí)平聯(lián)桿件，將后方的兩個(gè)桁段(L3、 L4)作為待安裝桁段，運(yùn)輸至橋下待用，將前方的一個(gè)桁段(L5)留在 預(yù)裝臺(tái)座上，作為組拼下兩個(gè)桁段的母體；臨時(shí)平聯(lián)桿件在桁段提升安 裝前拆除，臨時(shí)豎桿、臨時(shí)橫梁和兜梁，在桁段安裝上橋后拆除，臨時(shí) 性構(gòu)造桿件均周轉(zhuǎn)使用。
在技術(shù)方案二的基礎(chǔ)上，所說的三吊具起重機(jī)配備三個(gè)獨(dú)立吊具， 各吊具與主桁的三個(gè)桁片的位置一一對(duì)應(yīng)，各吊具的提升力均由一套提 升機(jī)構(gòu)單獨(dú)控制，對(duì)應(yīng)于邊桁的兩個(gè)吊具的提升機(jī)構(gòu)可以聯(lián)動(dòng)；所說的 提升機(jī)構(gòu)均采用變頻器和渦流制動(dòng)器組合調(diào)速控制。
在技術(shù)方案二的基礎(chǔ)上，所說的三吊具起重機(jī)的吊具采用液壓調(diào)平 機(jī)構(gòu)，包括縱向分配梁、動(dòng)滑輪組箱、短吊臂和調(diào)平油缸，動(dòng)滑輪組箱 通過短吊臂鉸接連接在縱向分配梁上，調(diào)平油缸的一端鉸接在動(dòng)滑輪組 箱側(cè)面，另一端鉸接在縱向分配梁頂面；通過調(diào)節(jié)調(diào)平油缸的長(zhǎng)度，使 縱向分配梁在負(fù)荷不均的狀態(tài)下保持水平，借此來調(diào)整鋼桁梁桁段至水 平位置。
在技術(shù)方案二的基礎(chǔ)上，所說的多點(diǎn)同步對(duì)位連接工藝是指在與三 桁式主梁斜腹桿對(duì)應(yīng)的各整體節(jié)點(diǎn)內(nèi)，橫橋向各安裝兩臺(tái)千斤頂，利用 千斤頂將各整體節(jié)點(diǎn)的兩塊節(jié)點(diǎn)板向外頂開一個(gè)可以彈性恢復(fù)的微小 距離，將待安裝桁段的斜腹桿插入一定距離；千斤頂卸載，轉(zhuǎn)換位置后 重新將各整體節(jié)點(diǎn)的兩塊節(jié)點(diǎn)板向外頂開一個(gè)可以彈性恢復(fù)的微小距 離，斜腹桿進(jìn)一步插入；重復(fù)以上步驟，直至斜腹桿到達(dá)設(shè)計(jì)位置；斜 腹桿就位的過程中，其余各連接點(diǎn)如上弦桿(1、 5)、下弦桿(2、 6)、 鐵路縱梁、平聯(lián)剪刀撐等也能同步就位。
本發(fā)明的有益效果在于
1)提供了一種三桁式主梁新結(jié)構(gòu)，包含正交異性板六車道公路橋面和縱橫梁體系四線鐵路橋面，推動(dòng)公鐵兩用斜拉橋向大跨度、重負(fù)荷
方向發(fā)展；
2) 提高了鋼桁梁安裝的效率，節(jié)約了施工工期，較散件安裝方法， 一個(gè)桁段的安裝時(shí)間可減少5天以上；
3) 減少了工地焊縫的數(shù)量，提高了焊縫的質(zhì)量，減小了焊接變形 對(duì)橋梁線形及內(nèi)力的影響， 一個(gè)桁段的工地焊縫由6條減少至2條，其 余焊縫可以在工廠內(nèi)焊接，由縱橫向交錯(cuò)工地焊縫減少至只有橫橋向工 地焊縫；
4) 采用高效易行的多節(jié)點(diǎn)同歩對(duì)位連接工藝，實(shí)現(xiàn)了桁段與主桁 間多點(diǎn)同步對(duì)接，有效保護(hù)了節(jié)點(diǎn)處的摩擦面，保證了主桁節(jié)點(diǎn)連接的 質(zhì)量。
5) 采用了臨時(shí)性構(gòu)造桿件，使各桁段結(jié)構(gòu)自成體系，具備了較大 的剛度和穩(wěn)定性，在運(yùn)輸和提升安裝過程中安全可靠、變形量小，臨時(shí) 性構(gòu)造桿件可以重復(fù)使用；
6) 釆 用多桁段桿件橋下預(yù)拼，固定后再解體為多個(gè)桁段，并留一 個(gè)桁段作為后續(xù)桁段預(yù)拼的母體，該桁段適配組拼技術(shù)使各相鄰桁段具 有良好的適配性，降低了因制造誤差等帶來的不匹配風(fēng)險(xiǎn)；
7) 采用三獨(dú)立吊具起重機(jī)，每個(gè)吊具均配備液壓調(diào)平機(jī)構(gòu)，解決 了三桁式主梁桁段結(jié)構(gòu)在提升狀態(tài)下變形各異、各桁段重心位置不一致 等問題，為桁段的準(zhǔn)確就位提供了保障。


本發(fā)明有如下附圖
圖l:三桁式主梁之特征桁段結(jié)構(gòu)立體示意圖
圖2:鋼桁梁桁段安裝示意圖
圖3:桁段之臨時(shí)性構(gòu)造桿件安裝立面示意圖
圖4:桁段之臨時(shí)性構(gòu)造桿件安裝側(cè)面示意圖(A—A斷面)
圖5:桁段之臨時(shí)性構(gòu)造桿件安裝平面示意圖
圖6:多桁段適配預(yù)拼示意7:多桁段適配預(yù)拼后解體示意圖
圖8:三吊具起重機(jī)側(cè)面示意圖
圖9:三吊具起重機(jī)之吊具液壓調(diào)平機(jī)構(gòu)示意圖
圖10 14:斜腹桿插入下弦桿前端的整體節(jié)點(diǎn)過程示意圖
圖15:下弦桿前端的整體節(jié)點(diǎn)側(cè)面示意圖
上述圖中，
卜中桁上弦桿，2-中桁下弦桿，3-中桁豎腹桿，4-中桁斜腹桿， 5-邊桁上弦桿，6-邊桁下弦桿，7-邊桁豎腹桿，8-邊桁斜腹桿， 9-橫聯(lián)桁架，10-正交異性板，11-鐵路橫梁，12-鐵路縱梁， 13-平聯(lián)剪刀撐，14-臨時(shí)豎桿，14a-臨時(shí)豎桿上節(jié)， 14b-臨時(shí)豎桿下節(jié)，15-臨時(shí)橫梁，16-兜梁，17-臨時(shí)平聯(lián)桿件， 17a-臨時(shí)中桁加長(zhǎng)桿，17b-臨時(shí)邊桁加長(zhǎng)桿，17c-臨時(shí)平聯(lián)橫桿， 18-索道管，19-上弦桿前端的整體節(jié)點(diǎn)， 20-下弦桿前端的整體節(jié)點(diǎn)，21-中吊具，22邊吊具， 23-縱向分配梁，24-動(dòng)滑輪組箱，25-短吊臂，26-調(diào)平油缸， 27-吊具中心線，28-待安裝桁段的重心線，29-千斤頂， L3^AL5-均為桁段的編號(hào)，100-已安裝橋梁主桁，101-起重機(jī)， 102-待安裝桁段，103-斜拉索。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1為三桁式主梁之特征桁段結(jié)構(gòu)立體示意圖
所謂特征桁段，是指主梁的絕大多數(shù)桁段都和本桁段具有相同的構(gòu) 造特點(diǎn)，少數(shù)桁段(如墩頂桁段)因結(jié)構(gòu)需要在構(gòu)造上有所變化的除外。
本發(fā)明所涉及的三桁式主梁特征桁段包括中桁片和設(shè)置在中桁片 左右兩側(cè)的邊桁片，
所說的中桁片包括上下平行設(shè)置的中桁上弦桿1、中桁下弦桿2， 中桁上弦桿1和中桁下弦桿2的前端設(shè)有中桁豎腹桿3，中桁上弦桿1 的前端和后一桁段中桁下弦桿2的前端間設(shè)有中桁斜腹桿4;所說的邊桁片包括上下平行設(shè)置的邊桁上弦桿5、邊桁下弦桿6， 邊桁上弦桿5和邊桁下弦桿6的前端設(shè)有邊桁豎腹桿7，邊桁上弦桿5 的前端和后一桁段邊桁下弦桿6的前端間設(shè)有邊桁斜腹桿8;
中桁上弦桿1和邊桁上弦桿5之間焊接有構(gòu)成公路橋面的正交異性 板10，橫聯(lián)桁架9分別和中桁上弦桿1、邊桁上弦桿5、正交異性板10 的下表面以螺栓連接；
中桁下弦桿2和邊桁下弦桿6的前端之間設(shè)有鐵路橫梁ll，位于正 交異性板10下方的若干相互平行的鐵路縱梁12的兩端與分別與相鄰兩 個(gè)桁段的鐵路橫梁11垂直連接；
中桁下弦桿2與邊桁下弦桿6之間固定設(shè)置有平聯(lián)剪刀撐13，平聯(lián) 剪刀撐13的頂面與鐵路縱梁12的底面用螺栓連接；
中桁上弦桿1與邊桁上弦桿5的前端根據(jù)需要設(shè)置傾斜布置的索道 管18，以供斜拉索穿索錨固，索道管18是一根中空的鋼管，穿過上弦 桿并與其焊接連接，其斜率等于相應(yīng)斜拉索的斜率。
圖中編號(hào)為"14"的桿件為安裝過程中使用的臨時(shí)豎桿，并不包含 在特征桁段的構(gòu)件之中。
橋梁主梁由若干個(gè)特征桁段依次首尾以高強(qiáng)度螺栓群連接而成；連 接方式如下
一個(gè)桁段的上弦桿(1、 5)后端分別與后一桁段的上弦桿(1、 5) 前端的整體節(jié)點(diǎn)19通過節(jié)點(diǎn)板連接，
一個(gè)桁段的下弦桿(2、 6)后端分別與后一桁段的下弦桿(2、 6) 前端的整體節(jié)點(diǎn)20通過節(jié)點(diǎn)板連接，
一個(gè)桁段的斜腹桿的下端均插入后一桁段的下弦桿前端的整體節(jié) 點(diǎn)20內(nèi)，
一個(gè)桁段的鐵路縱梁12和平聯(lián)剪刀撐13的后端分別與后一桁段的 相應(yīng)節(jié)點(diǎn)連接，
相鄰桁段的正交異性板10相互焊接連接。
如附圖2，在已安裝的橋梁主桁100上固定布置一種三吊具起重機(jī) 101，從橋梁下方提升經(jīng)過適配預(yù)拼和臨時(shí)性構(gòu)造桿件加固的待安裝桁段102，通過三吊具起重機(jī)101調(diào)整桁段之中桁片和邊桁片至同一高程， 并將桁段調(diào)整至水平，采用多點(diǎn)同步對(duì)位連接工藝，使待安裝桁段102 的空間位置達(dá)到設(shè)計(jì)要求，與己安裝的橋梁主桁100固定連接，安裝并 同步張拉橋梁斜拉索103，三吊具起重機(jī)101縱移一個(gè)桁段長(zhǎng)度的距離 后重新與橋梁主桁固定。如此往復(fù)進(jìn)行，直至鋼桁梁合龍，全橋貫通。
如附圖3 5，臨時(shí)性構(gòu)造桿件包括臨時(shí)豎桿14、臨時(shí)橫梁15、兜 梁16和臨時(shí)平聯(lián)桿件17;
如附圖3、附圖4，臨時(shí)豎桿14分上節(jié)14a和下節(jié)14b兩節(jié)制造， 在斜腹桿4(8)的位置變化成兩肢，兩肢間的空腔用來穿過斜腹桿4(8)， 臨時(shí)豎桿上下節(jié)彼此以螺栓連接，并分別用螺栓安裝在主桁的上弦桿1 (5)和下弦桿2 (6)之間，位置靠近桿件的懸臂端；
如附圖4，臨時(shí)橫梁15分別以螺栓安裝在中桁臨時(shí)豎桿下節(jié)14b 的兩側(cè)，并分別與兩側(cè)邊桁的臨時(shí)豎桿下節(jié)14b用螺栓連接，在臨時(shí)橫 梁15下設(shè)置兜梁16，通過兜梁16將鐵路縱梁12的懸臂端固定在臨時(shí) 橫梁15上；
如附圖5，臨時(shí)平聯(lián)桿件17包括臨時(shí)中桁加長(zhǎng)桿17a、臨時(shí)邊桁加 長(zhǎng)桿17b、臨時(shí)平聯(lián)橫桿17c，臨時(shí)中桁加長(zhǎng)桿17a安裝中桁下弦桿前 端，臨時(shí)邊桁加長(zhǎng)桿17b安裝中桁下弦桿前端，臨時(shí)平聯(lián)橫桿17c的兩 端和鋼桁梁平聯(lián)剪刀撐13的懸臂端分別與臨時(shí)中桁加長(zhǎng)桿17a和臨時(shí) 邊桁加長(zhǎng)桿17b連接，組成穩(wěn)定的抗扭結(jié)構(gòu)，避免桁段在運(yùn)輸途中因各 桁下運(yùn)輸小車不同步而受扭變形。
主梁桁段適配預(yù)拼的方法是在鋼桁梁桁段預(yù)裝臺(tái)座上，采用常規(guī) 的散件組拼法，將至少將三個(gè)桁段(圖中編號(hào)為L(zhǎng)3、 L4、 L5)組拼成整 體，如附圖6，將正交異性板分別與上弦桿焊接，桁段之間正交異性板 的接縫不焊接；然后將該整體分解成單個(gè)桁段，如附圖7，后方兩個(gè)桁 段L3、 L4作為待安裝桁段，前方剩余的至少一個(gè)桁段L5作為組拼下兩 個(gè)桁段的母體；適配預(yù)拼階段需要安裝臨時(shí)豎桿14、臨時(shí)橫梁15和兜 梁16，分解成單獨(dú)桁段后，在運(yùn)輸之前還要安裝臨時(shí)平聯(lián)桿件17，在 該桁段運(yùn)輸?shù)綐蛳?，?zhǔn)備提升安裝前拆除臨時(shí)平聯(lián)桿件17，其余臨時(shí)性構(gòu)造桿件在桁段安裝上橋后再予拆除并周轉(zhuǎn)使用。
如附圖8，提升鋼桁梁桁段的三吊具起重機(jī)101設(shè)置三個(gè)獨(dú)立的吊 具，分別為一個(gè)中吊具21和兩個(gè)邊吊具22。各吊具與主梁的三個(gè)桁片 的位置一一對(duì)應(yīng)，各吊具的提升力均由一套提升機(jī)構(gòu)單獨(dú)控制，對(duì)應(yīng)于 邊桁的兩個(gè)邊吊具22的提升機(jī)構(gòu)可以聯(lián)動(dòng)；所說的提升機(jī)構(gòu)均采用變 頻器和渦流制動(dòng)器組合調(diào)速控制。
如附圖9，所說的起重機(jī)吊具采用液壓調(diào)平機(jī)構(gòu)，包括縱向分配梁 23、動(dòng)滑輪組箱24、短吊臂25和調(diào)平油缸26，動(dòng)滑輪組箱24通過短 吊臂25連接在縱向分配梁23上，調(diào)平油缸26的一端鉸接在動(dòng)滑輪組 箱24側(cè)面，另一端鉸接在縱向分配梁23頂面；通過調(diào)節(jié)調(diào)平油缸26 的長(zhǎng)度，使縱向分配梁23在負(fù)荷不均的狀態(tài)下保持水平，借此來使待 安裝桁段102保持水平。此液壓調(diào)平機(jī)構(gòu)的作用是當(dāng)待安裝桁段102的 重心線28與吊具中心線27不完全重合，存在一定的偏差(A^0)時(shí)， 仍能保證待安裝桁段102的水平，這樣就解決了各桁段重心位置不一致 的問題。
如附圖10 附圖15，在斜腹桿4 (8)對(duì)應(yīng)的下弦桿前端的整體節(jié) 點(diǎn)20內(nèi)，橫橋向各安裝兩臺(tái)千斤頂29，利用千斤頂29將各整體節(jié)點(diǎn)的 兩塊節(jié)點(diǎn)板向外頂開一個(gè)可以彈性恢復(fù)的微小距離，將待安裝桁段102 的斜腹桿4 (8)插入一定距離；千斤頂29卸載，轉(zhuǎn)換位置后重新將各 整體節(jié)點(diǎn)的兩塊節(jié)點(diǎn)板向外頂開一個(gè)可以彈性恢復(fù)的微小距離，斜腹桿 4 (8)進(jìn)一步插入；重復(fù)以上步驟，直至斜腹桿4 (8)到達(dá)設(shè)計(jì)位置。 上述方法即多點(diǎn)同步對(duì)位連接的工藝要點(diǎn)，斜腹桿4(8)就位的過程中， 其余各連接點(diǎn)如上弦桿l (5)、下弦桿2 (6)、鐵路縱梁12、平聯(lián)剪刀 撐13等也能同步就位。
下面結(jié)合武漢天興洲公鐵兩用長(zhǎng)江大橋工程實(shí)踐對(duì)多點(diǎn)同步對(duì) 位連接工藝作舉例說明。
如附圖10，桁段提升至設(shè)計(jì)高程，精確調(diào)平后，在合適的受力點(diǎn) 布置2臺(tái)10t的手動(dòng)螺旋千斤頂29。每臺(tái)千斤頂29施加10t的頂力， 節(jié)點(diǎn)板在斜腹桿4 (8)根部的相對(duì)位移(撐開量)約為3mm，此時(shí)斜腹桿4 (8)可自由插入約為431腿的水平距離；
如附圖11，在上述步驟完成的基礎(chǔ)上，將2臺(tái)10t的手動(dòng)螺旋千斤 頂29卸載，重新布置受力點(diǎn)，2臺(tái)千斤頂29同步施加10t的頂力，此 時(shí)節(jié)點(diǎn)板在斜腹桿4 (8)根部的相對(duì)位移(撐開量)約2mm，此時(shí)斜腹桿 4 (8)可繼續(xù)插入約344mm的水平距離。
如附圖12，在上述步驟完成的基礎(chǔ)上，將2臺(tái)10t的手動(dòng)螺旋千斤 頂29卸載，重新布置受力點(diǎn)，2臺(tái)千斤頂29同步施加10t的頂力，此 時(shí)節(jié)點(diǎn)板在斜腹桿4 (8)根部的相對(duì)位移(撐開量)約3mm，此時(shí)斜腹桿 4 (8)可繼續(xù)插入約510mm的水平距離。
如附圖13，在上述步驟完成的基礎(chǔ)上，將2臺(tái)10t的手動(dòng)螺旋千斤 頂29卸載，重新布置受力點(diǎn)，2臺(tái)千斤頂29同步施加10t的頂力，此 時(shí)節(jié)點(diǎn)板在斜腹桿4 (8)根部的相對(duì)位移(撐開量)約3mm，此時(shí)斜腹桿 4 (8)可繼續(xù)插入約167mm的水平距離。
如附圖14，在上述步驟完成的基礎(chǔ)上，將2臺(tái)10t的手動(dòng)螺旋千斤 頂29卸載，重新布置受力點(diǎn)，2臺(tái)千斤頂29同步施加10t的頂力，此 時(shí)節(jié)點(diǎn)板在斜腹桿4 (8)根部的相對(duì)位移(撐開量)約3皿，此時(shí)斜桿可 繼續(xù)插入約292mm的水平距離。至此斜腹桿4 (8)已完全插入至設(shè)計(jì)。
如附圖15，所說的手動(dòng)螺旋千斤頂29布置在下弦桿前端的整體節(jié) 點(diǎn)20的兩塊主節(jié)點(diǎn)板之間，其移位次數(shù)、施加的頂力大小、作用點(diǎn)的 位置根據(jù)節(jié)點(diǎn)具體情況由計(jì)算確定，作用點(diǎn)位置選擇的原則是以盡量 小的頂力獲得較大的節(jié)點(diǎn)板在斜腹桿根部的相對(duì)位移量(撐開量)，且 不妨礙斜腹桿的插入；頂力施加的原則是不能使節(jié)點(diǎn)板產(chǎn)生塑性變形、 不損壞節(jié)點(diǎn)板摩擦面，且斜腹桿可以自由地插入。
權(quán)利要求
1.一種公鐵兩用斜拉橋的三桁式主梁結(jié)構(gòu)，其特征在于特征桁段包括中桁片和設(shè)置在中桁片左右兩側(cè)的邊桁片，所說的中桁片包括上下平行設(shè)置的中桁上弦桿1、中桁下弦桿2，中桁上弦桿1和中桁下弦桿2的前端設(shè)有中桁豎腹桿3，中桁上弦桿1的前端和后一桁段中桁下弦桿2的前端間設(shè)有中桁斜腹桿4；所說的邊桁片包括上下平行設(shè)置的邊桁上弦桿5、邊桁下弦桿6，邊桁上弦桿5和邊桁下弦桿6的前端設(shè)有邊桁豎腹桿7，邊桁上弦桿5的前端和后一桁段邊桁下弦桿6的前端間設(shè)有邊桁斜腹桿8；中桁上弦桿1和邊桁上弦桿5之間設(shè)有構(gòu)成公路橋面的正交異性板10，橫聯(lián)桁架9分別和中桁上弦桿1、邊桁上弦桿5、正交異性板10的下表面連接；中桁下弦桿2和邊桁下弦桿6的前端之間設(shè)有鐵路橫梁11，位于正交異性板10下方的若干相互平行的鐵路縱梁12的兩端與分別與相鄰兩個(gè)桁段的鐵路橫梁11垂直連接；中桁下弦桿2與邊桁下弦桿6之間設(shè)有平聯(lián)剪刀撐13，平聯(lián)剪刀撐13的頂面與鐵路縱梁12的底面用螺栓連接；中桁上弦桿1與邊桁上弦桿5的前端根據(jù)需要設(shè)置傾斜布置的索道管18，以供斜拉索穿索錨固，索道管18是一根中空的鋼管，穿過上弦桿并與其焊接連接，其斜率等于相應(yīng)斜拉索的斜率。
2. 如權(quán)利要求1所述的公鐵兩用斜拉橋的三桁式主梁結(jié)構(gòu)，其特 征在于橋梁主梁由若干個(gè)特征桁段依次首尾以高強(qiáng)度螺栓群連接而 成；連接時(shí)， 一個(gè)桁段的上弦桿(1、 5)后端分別與后一桁段的上弦桿 前端的整體節(jié)點(diǎn)19通過節(jié)點(diǎn)板連接，一個(gè)桁段的下弦桿(2、 6)后端分別與后一桁段的下弦桿前端的整 體節(jié)點(diǎn)20通過節(jié)點(diǎn)板連接，一個(gè)桁段的斜腹桿的下端均插入后一桁段的下弦桿前端的整體節(jié) 點(diǎn)20內(nèi)，一個(gè)桁段的鐵路縱梁12和平聯(lián)剪刀撐13的后端分別與后一桁段的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)連接，相鄰桁段的正交異性板io相互焊接連接。
3. —種公鐵兩用斜拉橋的三桁式主梁結(jié)構(gòu)的安裝方法，其特征在于在橋梁主桁上固定設(shè)置一種三吊具起重機(jī)101，從橋梁下方提升經(jīng)過適配預(yù)拼和臨時(shí)性構(gòu)造桿件加固的鋼桁梁桁段102，通過三吊具起重機(jī)調(diào)整桁段之中桁片和邊桁片至同一高程，并將桁段調(diào)整至水平，采用 多點(diǎn)同步對(duì)位連接工藝，使待安裝的鋼桁梁桁段的空間位置達(dá)到設(shè)計(jì)要求，與已安裝的鋼桁梁固定連接，安裝并同步張拉橋梁斜拉索103，三 吊具起重機(jī)101縱移一個(gè)桁段長(zhǎng)度的距離后重新與橋梁主桁固定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種公鐵兩用斜拉橋的三桁式主梁結(jié)構(gòu) 的安裝方法，其特征在于所說的臨時(shí)性構(gòu)造桿件包括臨時(shí)豎桿14、臨 時(shí)橫梁15、兜梁16和臨時(shí)平聯(lián)桿件17;臨時(shí)豎桿14每桁段3根，每桁片1根，用螺栓連接在桁片的上弦 桿和下弦桿之間，位置靠近后端；包括相互螺栓連接的上節(jié)14a和下節(jié) 14b;上節(jié)14a和下節(jié)14b在中桁斜腹桿4或邊桁斜腹桿8的位置變化 為左右兩肢，兩肢間的空腔用來穿過中桁斜腹桿4或邊桁斜腹桿8;兩相鄰的下節(jié)14b間設(shè)有臨時(shí)橫梁15，臨時(shí)橫梁15下設(shè)有與鐵路 縱梁12適配的兜梁16，通過兜梁16將鐵路縱梁12的后端固定在臨時(shí) 橫梁15上；中桁下弦桿2的前端設(shè)有臨時(shí)中桁加長(zhǎng)桿17a，邊桁下弦桿6的后 端設(shè)有臨時(shí)邊桁加長(zhǎng)桿17b，臨時(shí)中桁加長(zhǎng)桿17a、臨時(shí)邊桁加長(zhǎng)桿17b 間設(shè)有臨時(shí)平聯(lián)橫桿17c;臨時(shí)平聯(lián)橫桿17c的兩端和平聯(lián)剪刀撐13 的懸臂端分別與臨時(shí)中桁加長(zhǎng)桿17a、臨時(shí)邊桁加長(zhǎng)桿17b連接，組成 穩(wěn)定的抗扭結(jié)構(gòu)，避免桁段在運(yùn)輸途中因各桁下運(yùn)輸小車走行不同步而 受扭變形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種公鐵兩用斜拉橋的三桁式主梁結(jié)構(gòu)的安裝方法，其特征在于所說的鋼桁梁桁段適配預(yù)拼的方法是在預(yù)裝臺(tái)座上將三個(gè)桁段(L3、 L4、 L5)的所有構(gòu)件全部組拼成一個(gè)整體 (L3+L4+L5)，安裝臨時(shí)豎桿14、臨時(shí)橫梁15和兜梁16，將正交異性板10與中桁上弦桿1和邊桁上弦桿5焊接連接，然后將該整體 (L3+L4+L5)逐個(gè)分離為三個(gè)桁段(L3、 L4、 L5)，安裝臨時(shí)平聯(lián)桿件 17，將后方的兩個(gè)桁段(L3、 L4)作為待安裝桁段，運(yùn)輸至橋下待用， 將前方的一個(gè)桁段(L5)留在預(yù)裝臺(tái)座上，作為組拼下兩個(gè)桁段的母體; 臨時(shí)平聯(lián)桿件17在桁段提升安裝前拆除，臨時(shí)豎桿14、臨時(shí)橫梁15 和兜梁16，在桁段安裝上橋后拆除，臨時(shí)性構(gòu)造桿件均周轉(zhuǎn)使用。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種公鐵兩用斜拉橋的三桁式主梁結(jié)構(gòu)的 安裝方法，其特征在于所說的三吊具起重機(jī)101配備三個(gè)獨(dú)立吊具， 各吊具與主桁的三個(gè)桁片的位置一一對(duì)應(yīng)，各吊具的提升力均由一套提 升機(jī)構(gòu)單獨(dú)控制，對(duì)應(yīng)于邊桁的兩個(gè)吊具的提升機(jī)構(gòu)可以聯(lián)動(dòng)；所說的 提升機(jī)構(gòu)均采用變頻器和渦流制動(dòng)器組合調(diào)速控制。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種公鐵兩用斜拉橋的三桁式主梁結(jié)構(gòu)的 安裝方法，其特征在于所說的三吊具起重機(jī)101的吊具釆用液壓調(diào)平 機(jī)構(gòu)，包括縱向分配梁23、動(dòng)滑輪組箱24、短吊臂25和調(diào)平油缸26， 動(dòng)滑輪組箱24通過短吊臂25鉸接連接在縱向分配梁23上，調(diào)平油缸 26的一端鉸接在動(dòng)滑輪組箱24側(cè)面，另一端鉸接在縱向分配梁23頂面； 通過調(diào)節(jié)調(diào)平油缸26的長(zhǎng)度，使縱向分配梁23在負(fù)荷不均的狀態(tài)下保 持水平，借此來調(diào)整鋼桁梁桁段至水平位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種公鐵兩用斜拉橋的三桁式主梁結(jié)構(gòu)的 安裝方法，其特征在于所說的多點(diǎn)同步對(duì)位連接工藝是指在與三桁式 主梁斜腹桿對(duì)應(yīng)的各整體節(jié)點(diǎn)內(nèi)，橫橋向各安裝兩臺(tái)千斤頂，利用千斤 頂將各整體節(jié)點(diǎn)的兩塊節(jié)點(diǎn)板向外頂開一個(gè)可以彈性恢復(fù)的微小距離， 將待安裝桁段的斜腹桿插入一定距離；千斤頂卸載，轉(zhuǎn)換位置后重新將 各整體節(jié)點(diǎn)的兩塊節(jié)點(diǎn)板向外頂開一個(gè)可以彈性恢復(fù)的微小距離，斜腹 桿進(jìn)一步插入；重復(fù)以上步驟，直至斜腹桿到達(dá)設(shè)計(jì)位置；斜腹桿就位 的過程中，其余各連接點(diǎn)如上弦桿(1、 5)、下弦桿(2、 6)、鐵路縱梁 12、平聯(lián)剪刀撐13等也能同步就位。
全文摘要
一種公鐵兩用斜拉橋的三桁式主梁結(jié)構(gòu)及其安裝方法，涉及重載、大跨公鐵兩用斜拉橋的設(shè)計(jì)及施工技術(shù)。三主桁結(jié)構(gòu)包括中桁片和分居其兩側(cè)的邊桁片，中桁片和邊桁片上緣間設(shè)有正交異性板和橫聯(lián)桁架，下緣間設(shè)有鐵路橫梁、鐵路縱梁和平聯(lián)剪刀撐；開發(fā)了多桁段適配預(yù)拼，設(shè)臨時(shí)性構(gòu)造桿件，逐桁段整體提升、多節(jié)點(diǎn)同步對(duì)位的安裝方法。本發(fā)明的有益效果在于1.推動(dòng)公鐵兩用斜拉橋向大跨度、重負(fù)荷方向發(fā)展，2.提高了安裝效率和質(zhì)量，3.減少了工地焊縫的數(shù)量，4.創(chuàng)新實(shí)踐多點(diǎn)同步對(duì)接工藝，5.臨時(shí)桿件解決了桁段在運(yùn)輸、提升過程中失穩(wěn)和大變形問題，6.使相鄰桁段間的適配性加強(qiáng)，7.解決了中桁邊桁變形不一致、各桁段重心位置不一致的問題。
文檔編號(hào)B66C1/10GK101603288SQ200910062899
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者姚發(fā)海, 李軍堂, 毛偉琦, 潘東發(fā), 秦順全, 濤 馬, 高宗余 申請(qǐng)人:中鐵大橋局股份有限公司;中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司