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大跨度钢桁梁伸臂安装跨中合拢工艺

为满足国民经济发展的需要，我国桥梁事业近年来发展较快，特别是钢桁梁的跨度逐渐加大，正在施工的九江长江大桥通航孔的跨度已达216m。
对于这么大跨度的钢桁梁如采用全伸臂安装，不论采取什么样的辅助措施都将增大支点处杆件的安装应力并加大悬臂端的挠度；同时过大的悬臂必将减少钢梁横向刚度，造成钢梁在安装过程中的较大晃动。这对钢梁本身和施工都是不利的。为克服上述弊病、节省施工用钢材和加快施工速度，采用中间合拢法最为合适。
一、 跨中合拢的必要条件：
中间合拢示意图
1． 合拢处钢梁端截面垂直，即φ1=φ2=0。
2． 两侧钢梁合拢时杆件对准（f1=f2=0）无相对偏差。
3． 合拢点M=0，Q=0
二、 跨中合拢的方式：
1． 节点式：在合拢节点处每桁上下弦均设置合拢铰，不同类型的桁梁设合拢铰的位置及合拢铰大样如下图所示。

图中△值：对上弦杆取80~100mm
对下弦杆取60~80mm
拉力设备由托架、顶梁和拉杆组成。每组拉力设备配80T~100T千斤顶一台。
合拢铰装于弦杆水平腹板上，由铰板和铰轴组成，铰板设φ100孔眼，铰轴直径分别为φ98和φ96二种，在合拢困难时先插入φ96轴，然后再换成φ98轴。
合拢方法是在同一平面内（上弦或下弦）四台千斤顶同时起动，使钢梁徐徐移动，当移动到两铰板孔眼对齐时插入铰轴即为合拢。
2． 拉杆式：当钢梁拼到最后一个节间时，该节间杆件先不拼装，先安临时腹杆L斜拉杆、水平拉杆），以菱形钢桁梁为例来说明此法。
图中① ①′为斜拉杆（为安装方便最好用①）
② 为水平拉杆。
拉杆系由两箱形截面的杆件套插而成，内、外杆均设有顶梁、中间安设千斤顶，以备推顶用。内、外杆均设有椭圆孔可供内、外杆相对伸缩用，其构造示意如下图。临时拉板一端用铰轴与拉杆连结，另一端用螺栓与主桁节点板连结。铰轴直径为φ91。
合拢方法是先装下弦杆；一端用螺栓、冲钉固定，另一端自由。第二装斜杆①′；先固定下端，上端自由。第三装水平合拢拉杆②；在水平千斤顶未顶之前，将合拢杆件上的插销均插在椭圆孔内，合拢杆伸长为500~600mm，插销装好后，起动千斤顶，钢梁就能纵移就位。此时装合拢斜拉杆①，装好后用②和①的推顶作用调整使钢梁合拢。此时将下弦杆，斜杆①′等的自由端固定，并将①换成正式斜杆后再装上弦杆，拆除水平临时拉杆后再装下平联、纵梁、上平联等，钢梁即合拢完毕。
除上述二种基本方法之外，对高强度钢材制成的大跨度钢桁梁的跨中合拢，为克服悬臂端过大的挠度，支点起顶高度受到操作安全的限制时，也辅以压重。
三、 合拢前的工作：
1． 为消除锚孔钢梁因温度差伸缩对合拢孔钢梁的影响，应在主跨两桥墩布置临时固定支座，其余各支点布置活动支座。
2． 悬臂安装由两端向跨中进行。按设计规定的悬臂长度完成后，一端的吊机退后锚固，留另一侧吊机安装最后的合拢杆件。
3． 应进行准确的测量工作：
中线测量：保证主桁平面中线差小于2mm。
间距测量：两悬臂端间隔距离大于设计尺寸10~20mm。
高程测量：两悬臂端高程一致，转角相等。
温差测量：按规定测定两桁上下弦温度差。
凡测量值与上述规定不符合者均应调整。调整工作包括三部分；即纵向，横向，竖向。首先调整竖向。
4． 竖向（支点）调整：
对于三跨连续梁来讲，在跨中合拢前使两侧钢梁的后支点降低，钢梁伸臂端上翘，转角回转。降低后支点的数值由下列计算决定。
三跨连续梁合拢前每侧均为伸臂简支梁，刚合拢时对合拢截面来说剪力和弯矩均为零。为计算方便我们先假定钢梁已合拢并解除一个临时固定支座，即无水平约束。因此就得到一个x1=0,x2=0,x3=0的计算图式。
钢梁上的荷重为自重q1，施工设施q2，q3及架梁吊机p1，p2。按计算图式列出力的平衡方程式就能求得C、D二点的支点反力XC和XD，然后假定A、B为支点，将XC和XD视作外力，连同图式中的荷重一起用于双悬臂上。求出双悬臂梁C、D二点的挠度δcδD即为C、D二点支点降低值。
按计算出的后支点降低值，用普通落梁法降低后支点的高度至符合要求为止。
5． 纵向调整：
纵向调整工作比较麻烦，它利用支点处设置的纵移设备和合拢节点的水平千斤顶的推顶来完成。
其调整量对下弦杆按下式计算
△H =△1+△2+△3
式中△1：支点处水平千斤顶调整精度的空隙量；在纵调过程中由于设有反向制动千斤顶，其值可控制到5mm以下或接近零。
△ 2：温度变化预留量其值为：△2 =±△t．ε．Lt
△ t：四根弦杆的平均温度
ε：钢的线胀系数，取0.0000118。
Lt ：温度跨长，九江大桥为216m。
△ 3：考虑各种误差的空隙量，一般在10mm以下。
考虑△1有时为零的情况，所以下弦杆的纵调量有两种组合情况，一般出现最大纵移量为60~80mm。
上弦杆由于有拱度的影响，可能出现的最大纵移量为82~102mm，实际起动水平千斤顶来调整时要控制好反向制动千斤顶。
6． 横向调整：
利用支点处设置的横移设备来完成。在施工过程中如果控制得好，横调数值一般不大。其值包括有：安装测量误差，梁体横断面变形所引起的错位，日照不匀、温度使梁体横向挠曲等。实际施工中有时还会出现各支点处横移值相差较多的现象，所以调整要反复多次。横移同样要控制好反向制动千斤顶。
7． 第二次竖向调整：
虽然竖向经过第一次调整后，已达要求，但经纵、横调整后竖向会有变化，故需再次调整。施工中上述三道调整工序有时要反复进行，方可达设计要求。
8． 合拢前考虑到最大悬臂时，钢梁可能出现较大晃动，为了保证钢梁的安全，对合拢节点附近的下弦杆要进行必要的加固。
9． 合拢前要与气象部门取得密切联系，准确掌握合拢前后的气象资料。
四、 合拢及合拢后应做的工作：
1． 选择良好的天气，合拢时钢梁梁体温度差最小或无温差。
2． 合拢工作开始后，应不间断地尽快完成。
3． 节点合拢后当钢梁已形成整体结构，应立即改装任一侧的临时固定支座为活动支座。
4． 采用合拢铰时，应在上、下游钢梁温度均匀时插销。先插下弦销，后插上弦销。在调整钢梁误差时要防止合拢铰超载。
5． 合拢节点的工地钉孔；如为小孔当钢梁合拢后应立即进行扩孔工作。
6． 为保证钢梁支点灵活微动，滚筒压力不宜过高。
7． 钢梁合拢后，支点处的弯矩和剪力都大于设计值，因此合拢后必须尽快地在两后支点处起顶，调整钢梁不合理的受力状态。当支点反力与设计相符时即认为符合设计要求。如实测反力与设计反力相差较大时，应与设计人员共商解决办法。
8． 当支点纵横移精度没有保证时，应利用临时张拉设备，强迫杆件合拢。
五、 对施工设备的要求及其他事项：
影响钢梁合拢的质量和进度的因素甚多，例如制造精度、悬臂安装的质量以及临时设施等等。
对于施工本身来说，我们对钢梁悬臂安装的全过程，必须严格把住质量关，按全面质量管理的方法进行施工，为钢梁跨中合拢创造条件。
对于临时施工设施和各种施工设备一定要有严格的要求，总原则是在使用过程中操作方便、灵活，能做高精度的微调动作。
1． 墩顶设施：
墩顶设施包括纵、横移卧梁、工钢束、钢轨束、铸钢垫块、千斤顶、油泵等。活动临时支点还有钢滚筒。这些设备本身要求有较高的制造精度，卧梁及各种垫块，为保证有平整的接触面，都应上刨床，钢滚筒都上车床使其直径一致。
墩顶设施应按设计图要求摆设，卧梁与墩顶接触面一定要用不同厚度的钢板将缝隙填实。钢滚筒摆设的间距必须相等，且互相平行。千斤顶及油泵经严格检查和校对后方可上墩，并备有备用数量。
2． 合拢铰：
合拢铰是节点法合拢钢梁的关键设施，因此要求制作精细，安装时位置要求准确，当起吊能力和施工条件允许时，必须随钢梁杆件在组拼场组拼后一同吊装。铰轴受力大，在施工中不允许有任何损伤。
3． 临时拉杆：
在制造工厂应进行组装试验，到工地后经再次试装确认合乎要求后方可上桥使用，各零部件及销轴不得有损伤。
使用临时拉杆时应先将内拉杆插入外拉杆内并用销子连接相对应的长圆孔。拉杆两端连临时拉板，与主桁节点板相连。临时拉杆的活动范围视长圆孔长径的大小而定，在拉杆调节前必须先用支座的纵移设备初调合拢节间的距离，达到能在长园孔内插销。
4． 临时牵引设施：
牵引器、倒练滑车、小千斤顶等合拢辅助工具必须详细检查，认为完好无损方可使用。
5． 合拢过程中，必须作好详细的施工记录，做到资料完整、数据齐全。在纵横移中应实测摩擦系数，受力最大的支点处要实测杆件内力。
6． 其他工作及安全要求均按钢梁悬臂安装的要求及有关规定执行。
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