CN115305826B - 一种大跨度高精度法兰连接桥梁的快速预拼装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢结构桥梁的拼装技术领域，具体是一种大跨度高精度法兰连接桥梁的快速预拼装方法；包括步骤1、胎架设计；步骤2‑搭设胎架；步骤3、吊装第一段桥梁；步骤4、吊装第二段桥梁；步骤5、修整法兰安装位置；步骤6、吊装法兰；步骤7、焊接法兰；步骤8、拆卸隔板部位滑动支座、垫块；步骤9、进行预拼检测；步骤10、后续预拼装。本发明将法兰装配与整体预拼装柔和到一起，通过控制胎架精度从而确保构件整体精度，将复杂问题简单化；可以确保桥梁预拼装可以快速精准定位，隔板部位胎架标高可以快速调整重复利用率高，预拼装检测条件好效率高。

Description

一种大跨度高精度法兰连接桥梁的快速预拼装方法

技术领域

本发明涉及钢结构桥梁的拼装技术领域，具体是一种大跨度高精度法兰连接桥梁的快速预拼装方法。

背景技术

某钢结构桥梁，横向采用4排U型钢梁组成，桥梁全长32000总重25000吨，17个伸缩节个伸缩节（ES17~ES1），其中ES15~ES2为标准节，每个标准节长度205米，分5段，段与段之间采用80mm厚内法兰连接，法兰连接位置距桥墩中心线8米处。桥梁的横向坡度通过上铺混凝土预制板的厚度调整，需要4个U型桥梁的起拱度在每个横截面保持大致相同。全桥共316件U型梁段，单根构件标准长度为44米，箱梁高度2m，边段上口宽度3.2m，中间段上口宽度3.8m，底板宽度2.1m，单件重量约75吨。要求每个伸缩节内任意两桥段之间的总长允许偏差±5mm。采用累积预拼装法进行终检，需进行两两预拼共252次，验收状态为支座处两点支撑。根据调整后的加工计划，预拼装阶段平均每天要完成2个预拼装检查。预拼装场地要求在防雨、防晒的区域。

上述桥梁结构，如果按照常规单体加工焊接完法兰再拼装的工艺，无法保证法兰精度和构件支座间的尺寸精度，甚至会造成反复修改和调整。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提出一种大跨度高精度法兰连接桥梁的快速预拼装方法。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：

一种大跨度高精度法兰连接桥梁的快速预拼装方法，包括

步骤1、胎架设计：根据桥梁的标准段外形设计胎架。胎架应布置在隔板部位，并设计可拆换滑动支座满足桥段快速调整定位要求，滑动支座要可拆换调整标高满足不同桥段的拱度变化要求。桥墩部位的胎架应便于底板的平整度和标高测量检查。隔板部位使用滑动支座和垫板作为可拆卸部件进行标高调整和拆卸后检查。拼装线数量应以流水作业施工段数量决定。

步骤2-搭设胎架：在厂房内300毫米厚钢筋混凝土地面作为拼装地基，如在室外需加装防雨、遮阳棚防止阳光直射构件同时保护构件拼装过程不受雨淋。使用精度0.5"的全站仪放出桥梁中心线和桥墩部位横向轴线作为测量控制网。以高200毫米宽1500毫米长6000毫米的路基箱做胎架基础，在桥墩部位横向轴线向两侧偏移1米，垂直于桥梁中心线方向并排铺设2块路基箱，在隔板部位垂直桥梁中心线铺设路基箱。所有路基箱的四个角焊20毫米厚钢板钻孔加M16的膨胀螺栓固定。测量路基箱实际标高，根据测量值确定胎架立柱高度，胎架立柱下料加长10毫米，通过两端各端铣5毫米的精加工确保精度，与路基箱和胎架横梁采用磨光顶紧的形式连接，以控制胎架顶标高误差不超过0.5毫米。

桥墩部位和端部的胎架需在两侧都增加螺旋千斤顶卡板，便于进行拼装时桥段纵向中心线定位。端部胎架需在纵向设置螺旋千斤顶卡板便于进行桥段横向轴线定位。将各胎架的滑动支座安装就位，根据要拼装的桥梁起拱度设置垫板。

步骤3、吊装第一段桥梁：将第一段桥梁吊运到拼装位置缓慢下放，待起重量显示剩余百分之九十五时停止落钩，通过桥墩位置和桥梁端部的螺旋千斤顶微调带挡板的滑动支座带动桥梁位置对准纵向中心线，通过端部胎架的纵向螺旋千斤顶微调桥梁对准横向中心线，接着缓慢落钩将桥梁完全放置在胎架上，检查纵向中心线和横向中心线对中是否有误差。经实践检验胎架承载百分之五的重量时进行中心线对中既不影响调整速度又能保证脱钩时中心线对中误差没有变化；

步骤4、吊装第二段桥梁：与吊装第一段桥梁相同的步骤进行，第二段桥梁就位时桥墩部位的中心线定位需根据拼装时的气温与设计标准温度的计算桥梁热胀冷缩修正值加法兰焊接收缩的3mm；热胀冷缩修正值计算方法：L1=k×L×C

L1：热胀冷缩修正值；

k：钢材常温下线性膨胀系数；

C：测量长度时构件温度与设计标准温度差，大于设计标准温度取正值，小于设计标准温度取负值；

步骤5、修整法兰安装位置：法兰安装放在桥梁预拼装阶段可以更精准安装并消除预拼装时纠正误差的返工，法兰位置每边预留了30毫米余量需在预拼装时进行切割修整，桥梁按照各隔板部位起拱值放好后通过全站仪空间定位功能在腹板和底板上打上切割线和距离法兰面100毫米的测量线；使用吸盘式半自动切割机进行切割，手持磨光机打磨清理切割面及焊接边50毫米范围；

步骤6、吊装法兰：将配对的法兰使用螺栓拧紧吊装就位后测量法兰面与定位测量线的间距，使用楔形铁进行微调定位，法兰上部和下部定位误差在同方向且小于1毫米后点焊固定；确保法兰对地面的垂直度不超过1毫米且焊缝间隙一致；

步骤7、焊接法兰：对法兰和桥梁焊接部位进行预热，安排4名电焊工在法兰两侧同步焊接降低焊接变形对桥梁及法兰定位的影响；焊接完成24小时后进行无损检测；

步骤8、拆卸隔板部位滑动支座、垫块：焊缝检测合格后进行隔板部位支座、垫板拆卸，第一根桥段和第二根桥段预拼使用6台30吨千斤顶在三个桥墩部位将桥梁同步顶升20毫米，将滑动支座滑出钢板滑道即可撤掉，缓慢放下达到仅桥墩部位支撑胎架承重状态；后续预拼仅有两个桥墩，使用4台30吨千斤顶在两个桥墩部位同步顶升；

步骤9、进行预拼检测：预拼桥梁仅剩桥墩部位支撑时进行预拼装检测，标高测量平台设置在桥梁中部外侧10米以外，钢框架高3米边长4米，立柱与地面使用膨胀螺栓固定，四面设置垂直支撑，平台上表面铺设120厚钢筋混凝土楼板表面不抹平，周边设置高1.2米栏杆；确保测量平台作业安全，三脚架架设稳固不滑动；使用水准仪在测量平台测量桥面在桥墩部位和隔板部位的标高，每个横断面测隔板中心和U槽两边对应腹板的中心点3个点，检查纵向起拱度和整个桥面横断面的坡度是否符合要求；桥墩底部使用2米靠尺和500毫米靠尺检查2米范围内的平整度和四角500毫米范围内的平整度；在桥面沿纵向中心线设置钢线，测量各隔板部位桥边到中心线的间距，检查桥梁侧向弯曲误差；使用全站仪测量桥墩横向中心线间距并记录测量时桥梁温度，使用钢尺进行复核，测量数据以施测时桥梁温度与25摄氏度的温差进行修正然后与设计轴线间距进行对比得出实际误差，并记录，核实两桥墩横向中心线间距误差不超过±3毫米时判定预拼合格；

步骤10、后续预拼装：原第一段端部桥墩支撑胎架作为端部临时支撑胎架，支撑高度通过垫板调整至第一二段安装法兰时的标高，将第二段吊运至原第一段预拼位置，第三段吊运至原第二段预拼位置，重复就位调整、安装法兰、焊接法兰、检查过程，跨距检查时要复核两桥墩横向中心线长度方向距离误差和前几段的累积误差均不超过±5毫米才可判定为合格；从调整胎架支点标高到组装完法兰为一个吊装作业过程，法兰预热焊接作为一个作业过程，焊接完等待无损检测时间作为工艺间歇，无损检测作为一个作业过程，终检检测作为一个作业过程，4条预拼装线作为4个施工段组织流水作业。

本发明将法兰装配与整体预拼装柔和到一起，通过控制胎架精度从而确保构件整体精度，将复杂问题简单化。

可以确保桥梁预拼装可以快速精准定位，隔板部位胎架标高可以快速调整重复利用率高，预拼装检测条件好效率高。

本发明采取的方法，可以做到法兰连接面处有80%以上面积紧贴，用0.2mm塞尺检查，塞入面积不超过15%，满足规范和合同要求。

本发明将本发明组织的流水作业可以有效降低胎架占用时间并降低人工、机械窝工时间，提升预拼装效率。

附图说明

图1为标准段桥梁平面示意图。

图2为标准段立面示意图。

图3为法兰连接端面示意图。

图4为本方法预拼装作业流程示意图。

图5为桥墩部位带调节卡板胎架与隔板通用胎架组合轴测视图。

图6为桥墩部位组合支撑胎架平面示意图。

图7为桥墩部位带千斤顶卡板支撑胎架横向立面示意图。

图8为桥墩部位支撑胎架纵向立面示意图。

图9为隔板部位支撑胎架平面示意图。

图10为隔板部位支撑胎架横立面示意图。

图11为带挡板的滑动支座。

图12为滑动支座。

具体实施方式

以下通过具体实施例进一步说明本发明。

如图1～图12所示，一种大跨度高精度法兰连接桥梁的快速预拼装方法，包括

步骤1、胎架设计：该桥梁桥墩部位标高一致，要求桥墩部位2米宽1.5米长的底板平面标高误差不超过±1毫米，分布在此区域的4个边长500毫米正方形支座垫板平整度不超过0.5毫米。在预拼装状态下进行检测需要桥墩部位的胎架中间镂空，具备检测空间，我们设计了梁柱和斜撑组合的平台增加了带挡板滑动支座作辅助定位装置，支撑部位高1.2米的净空进行底面检查作业。隔板部位的起拱值在拼装过程需要控制，在检查阶段需要撤掉此支撑，我们使用滑动支座和垫板作为可拆卸部件进行标高调整和拆卸后检查。设置4条拼装线组织流水作业，每条拼装线设置3个桥墩位和21个横隔板位的支撑胎架可以满足首拼和后续拼装要求。

步骤2-搭设胎架：在厂房内300毫米厚钢筋混凝土地面作为拼装地基，如在室外需加装防雨、遮阳棚防止阳光直射构件同时保护构件拼装过程不受雨淋，使用精度0.5"的全站仪放出桥梁中心线和桥墩部位横向轴线作为测量控制网，桥墩部位横向轴线两侧间隔1米作为次轴线各铺设1块高200毫米宽1500毫米长6000毫米的路基箱，沿轴线测出各隔板位置弹线作为隔板部位支撑胎架中心线铺设高200毫米宽1500毫米长6000毫米的路基箱，所有路基箱的四个角焊20毫米厚钢板钻孔加M16的膨胀螺栓固定作为胎架基础。

桥墩部位和端部的胎架需在两侧都增加螺旋千斤顶卡板，便于进行纵向中心线定位。端部胎架需在纵向设置螺旋千斤顶卡板便于进行横向轴线定位。将各胎架的滑动支座安装就位根据要拼装的桥梁起拱度设置垫板。

步骤3、吊装第一段桥梁：将第一段桥梁吊运到拼装位置缓慢下放，待起重量显示剩余百分之九十五时停止落钩，通过桥墩位置和桥梁端部的螺旋千斤顶微调带挡板的滑动支座带动桥梁位置对准纵向中心线，通过端部胎架的纵向螺旋千斤顶微调桥梁对准横向中心线，接着缓慢落钩将桥梁完全放置在胎架上，检查纵向中心线和横向中心线对中是否有误差。经实践检验胎架承载百分之五的重量时进行中心线对中既不影响调整速度又能保证脱钩时中心线对中误差没有变化；

步骤4、吊装第二段桥梁：与吊装第一段桥梁相同的步骤进行，第二段桥梁就位时桥墩部位的中心线定位需根据拼装时的气温与设计标准温度的计算桥梁热胀冷缩修正值加法兰焊接收缩的3mm；热胀冷缩修正值计算方法：L1=k×L×C

L1：热胀冷缩修正值；

k：钢材常温下线性膨胀系数；

C：测量长度时构件温度与设计标准温度差，大于设计标准温度取正值，小于设计标准温度取负值；

步骤5、修整法兰安装位置：法兰安装放在桥梁预拼装阶段可以更精准安装并消除预拼装时纠正误差的返工，法兰位置每边预留了30毫米余量需在预拼装时进行切割修整，桥梁按照各隔板部位起拱值放好后通过全站仪空间定位功能在腹板和底板上打上切割线和距离法兰面100毫米的测量线；使用吸盘式半自动切割机进行切割，手持磨光机打磨清理切割面及焊接边50毫米范围；

步骤6、吊装法兰：将配对的法兰使用螺栓拧紧吊装就位后测量法兰面与定位测量线的间距，使用楔形铁进行微调定位，法兰上部和下部定位误差在同方向且小于1毫米后点焊固定；确保法兰对地面的垂直度不超过1毫米且焊缝间隙一致；

步骤7、焊接法兰：对法兰和桥梁焊接部位进行预热，安排4名电焊工在法兰两侧同步焊接降低焊接变形对桥梁及法兰定位的影响；焊接完成24小时后进行无损检测；

步骤8、拆卸隔板部位滑动支座、垫块：焊缝检测合格后进行隔板部位支座、垫板拆卸，第一根桥段和第二根桥段预拼使用6台30吨千斤顶在三个桥墩部位将桥梁同步顶升20毫米，将滑动支座滑出钢板滑道即可撤掉，缓慢放下达到仅桥墩部位支撑胎架承重状态；后续预拼仅有两个桥墩，使用4台30吨千斤顶在两个桥墩部位同步顶升；

步骤9、进行预拼检测：预拼桥梁仅剩桥墩部位支撑时进行预拼装检测，标高测量平台设置在桥梁中部外侧10米以外，钢框架高3米边长4米，立柱与地面使用膨胀螺栓固定，四面设置垂直支撑，平台上表面铺设120厚钢筋混凝土楼板表面不抹平，周边设置高1.2米栏杆；确保测量平台作业安全，三脚架架设稳固不滑动；使用水准仪在测量平台测量桥面在桥墩部位和隔板部位的标高，每个横断面测隔板中心和U槽两边对应腹板的中心点3个点，检查纵向起拱度和整个桥面横断面的坡度是否符合要求；桥墩底部使用2米靠尺和500毫米靠尺检查2米范围内的平整度和四角500毫米范围内的平整度；在桥面沿纵向中心线设置钢线，测量各隔板部位桥边到中心线的间距，检查桥梁侧向弯曲误差；使用全站仪测量桥墩横向中心线间距并记录测量时桥梁温度，使用钢尺进行复核，测量数据以施测时桥梁温度与25摄氏度的温差进行修正然后与设计轴线间距进行对比得出实际误差，并记录，核实两桥墩横向中心线间距误差不超过±3毫米时判定预拼合格；

步骤10、后续预拼装：原第一段端部桥墩支撑胎架作为端部临时支撑胎架，支撑高度通过垫板调整至第一二段安装法兰时的标高，将第二段吊运至原第一段预拼位置，第三段吊运至原第二段预拼位置，重复就位调整、安装法兰、焊接法兰、检查过程，跨距检查时要复核两桥墩横向中心线长度方向距离误差和前几段的累积误差均不超过±5毫米才可判定为合格；从调整胎架支点标高到组装完法兰为一个吊装作业过程，法兰预热焊接作为一个作业过程，焊接完等待无损检测时间作为工艺间歇，无损检测作为一个作业过程，终检检测作为一个作业过程，4条预拼装线作为4个施工段组织流水作业。

Claims (1)

1.一种大跨度高精度法兰连接桥梁的快速预拼装方法，其特征是：包括

步骤1、胎架设计：根据桥梁的标准段外形设计胎架；

胎架应布置在隔板部位，并设计可拆换滑动支座满足桥段快速调整定位要求，滑动支座要可拆换调整标高满足不同桥段的拱度变化要求；

桥墩部位的胎架应便于底板的平整度和标高测量检查；

隔板部位使用滑动支座和垫板作为可拆卸部件进行标高调整和拆卸后检查；

拼装线数量应以流水作业施工段数量决定；

步骤2、搭设胎架：在厂房内300毫米厚钢筋混凝土地面作为拼装地基，如在室外需加装防雨、遮阳棚防止阳光直射构件同时保护构件拼装过程不受雨淋；

使用精度0.5"的全站仪放出桥梁中心线和桥墩部位横向轴线作为测量控制网；

以高200毫米宽1500毫米长6000毫米的路基箱做胎架基础，在桥墩部位横向轴线向两侧偏移1米，垂直于桥梁中心线方向并排铺设2块路基箱，在隔板部位垂直桥梁中心线铺设路基箱；

所有路基箱的四个角焊20毫米厚钢板钻孔加M16的膨胀螺栓固定；

测量路基箱实际标高，根据测量值确定胎架立柱高度，胎架立柱下料加长10毫米，通过两端各端铣5毫米的精加工确保精度，与路基箱和胎架横梁采用磨光顶紧的形式连接，以控制胎架顶标高误差不超过0.5毫米；

桥墩部位和端部的胎架需在两侧都增加螺旋千斤顶卡板，便于进行拼装时桥段纵向中心线定位；

端部胎架需在纵向设置螺旋千斤顶卡板便于进行桥段横向轴线定位；

将各胎架的滑动支座安装就位，根据要拼装的桥梁起拱度设置垫板；

步骤3、吊装第一段桥梁：将第一段桥梁吊运到拼装位置缓慢下放，待起重量显示剩余百分之九十五时停止落钩，通过桥墩位置和桥梁端部的螺旋千斤顶微调带挡板的滑动支座带动桥梁位置对准纵向中心线，通过端部胎架的纵向螺旋千斤顶微调桥梁对准横向中心线，接着缓慢落钩将桥梁完全放置在胎架上，检查纵向中心线和横向中心线对中是否有误差；

经实践检验胎架承载百分之五的重量时进行中心线对中既不影响调整速度又能保证脱钩时中心线对中误差没有变化；

步骤4、吊装第二段桥梁：与吊装第一段桥梁相同的步骤进行，第二段桥梁就位时桥墩部位的中心线定位需根据拼装时的气温与设计标准温度的计算桥梁热胀冷缩修正值加法兰焊接收缩的3mm；热胀冷缩修正值计算方法：L1=k×L×C

L1：热胀冷缩修正值；

k：钢材常温下线性膨胀系数；

C：测量长度时构件温度与设计标准温度差，大于设计标准温度取正值，小于设计标准温度取负值；

步骤5、修整法兰安装位置：法兰安装放在桥梁预拼装阶段可以更精准安装并消除预拼装时纠正误差的返工，法兰位置每边预留了30毫米余量需在预拼装时进行切割修整，桥梁按照各隔板部位起拱值放好后通过全站仪空间定位功能在腹板和底板上打上切割线和距离法兰面100毫米的测量线；使用吸盘式半自动切割机进行切割，手持磨光机打磨清理切割面及焊接边50毫米范围；

步骤6、吊装法兰：将配对的法兰使用螺栓拧紧吊装就位后测量法兰面与定位测量线的间距，使用楔形铁进行微调定位，法兰上部和下部定位误差在同方向且小于1毫米后点焊固定；确保法兰对地面的垂直度不超过1毫米且焊缝间隙一致；

步骤7、焊接法兰：对法兰和桥梁焊接部位进行预热，安排4名电焊工在法兰两侧同步焊接降低焊接变形对桥梁及法兰定位的影响；焊接完成24小时后进行无损检测；

步骤8、拆卸隔板部位滑动支座、垫块：焊缝检测合格后进行隔板部位支座、垫板拆卸，第一根桥段和第二根桥段预拼使用6台30吨千斤顶在三个桥墩部位将桥梁同步顶升20毫米，将滑动支座滑出钢板滑道即可撤掉，缓慢放下达到仅桥墩部位支撑胎架承重状态；后续预拼仅有两个桥墩，使用4台30吨千斤顶在两个桥墩部位同步顶升；

步骤9、进行预拼检测：预拼桥梁仅剩桥墩部位支撑时进行预拼装检测，标高测量平台设置在桥梁中部外侧10米以外，钢框架高3米边长4米，立柱与地面使用膨胀螺栓固定，四面设置垂直支撑，平台上表面铺设120厚钢筋混凝土楼板表面不抹平，周边设置高1.2米栏杆；确保测量平台作业安全，三脚架架设稳固不滑动；使用水准仪在测量平台测量桥面在桥墩部位和隔板部位的标高，每个横断面测隔板中心和U槽两边对应腹板的中心点3个点，检查纵向起拱度和整个桥面横断面的坡度是否符合要求；桥墩底部使用2米靠尺和500毫米靠尺检查2米范围内的平整度和四角500毫米范围内的平整度；在桥面沿纵向中心线设置钢线，测量各隔板部位桥边到中心线的间距，检查桥梁侧向弯曲误差；使用全站仪测量桥墩横向中心线间距并记录测量时桥梁温度，使用钢尺进行复核，测量数据以施测时桥梁温度与25摄氏度的温差进行修正然后与设计轴线间距进行对比得出实际误差，并记录，核实两桥墩横向中心线间距误差不超过±3毫米时判定预拼合格；

步骤10、后续预拼装：原第一段端部桥墩支撑胎架作为端部临时支撑胎架，支撑高度通过垫板调整至第一二段安装法兰时的标高，将第二段吊运至原第一段预拼位置，第三段吊运至原第二段预拼位置，重复就位调整、安装法兰、焊接法兰、检查过程，跨距检查时要复核两桥墩横向中心线长度方向距离误差和前几段的累积误差均不超过±5毫米才可判定为合格；从调整胎架支点标高到组装完法兰为一个吊装作业过程，法兰预热焊接作为一个作业过程，焊接完等待无损检测时间作为工艺间歇，无损检测作为一个作业过程，终检检测作为一个作业过程，4条预拼装线作为4个施工段组织流水作业。