[发明专利]节段拼装全焊钢结构桥梁消除残余应力的施工方法

说明书

本发明公开了一种节段拼装全焊钢结构桥梁消除残余应力的施工方法，属于施工方法领域。该方法包括如下步骤：在桥梁两侧的索塔上设置用于悬挂临时吊索的承重缆索；利用起吊索依次每一节桁架节段起吊就位，每就位一节桁架节段后对其临时螺栓锚固及焊接，然后通过一条临时吊索将其固定于承重缆索上，取消该桁架节段上的起吊索，并调整所有已安装的临时吊索的吊索索力各自等于其下固定的桁架节段自身的重力；主跨合拢后，去除所有临时吊索，进行后续施工。本发明设置该临时吊索后就可约束桁架节段的变形协调控制，已拼接桁架不再承受后面节段的重量，故拼接焊缝不再受力，可以逐步消除外荷载产生的焊接残余应力，避免钢结构的疲劳破坏。

技术领域

本发明属于施工方法领域，具体涉及一种节段拼装全焊钢结构桥梁消除残余应力的施工方法。

背景技术

大跨度钢结构桁架拱桥由于跨径大，桁架本身的重量很大，需要在现场进行多个节段焊接拼装施工。目前该类桥梁的悬臂拼装施工通常由先施工节段桁架承受后施工节段的重量，在悬臂长度较大时再设置扣索，拉住悬臂段。但该施工方法会导致桥梁的疲劳寿命受到影响，目前该问题尚未引起重视。

针对预防钢结构的疲劳破坏，目前的施工方法中主要在材料的选型、预加工方面进行调整。例如焊后在规定时间内热处理，消除残余应力；或者钢材下料前矫平消除应力，下料后再次矫平消除应力，使零件内应力得到充分释放。

但是，申请人在研究中发现，对于大跨度钢结构桁架拱桥而言，上述处理仍然无法完全避免钢结构的疲劳破坏，其根本原因是该种施工方法在节段焊接完成后，焊接接头将不断的承受后面节段的荷载，由于节段焊接处存在焊接残余应力并没有消除，将影响疲劳寿命。

例如，国内某主跨300余米的钢桁架拱桥，主跨拱肋安装采用“缆索吊装、悬臂拼接”的施工方法，见图1所示。节段拼接焊缝在冷却后很快开始承受下节段荷载产生的竖向力和弯矩以及扣索产生的压力等。由于焊接残余应力仍未完全消除，对动荷载作用下的钢结构疲劳强度会产生有害影响。所以，如何有效消除全焊钢结构桁架拱桥的焊接残余应力影响对于提高桥梁的疲劳寿命至关重要。

发明内容

本发明的目的在于当前大跨度钢结构桥梁安装过程中，并提供一种节段拼装全焊钢结构桥梁消除残余应力的施工方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

节段拼装全焊钢结构桥梁消除残余应力的施工方法，包括以下步骤：

S1：在桥梁两侧的索塔上设置用于悬挂临时吊索的承重缆索就可约束桁架节段的变形协调控制；

S2：利用起吊索将第一桁架节段起吊就位，并对该节段临时螺栓锚固后进行焊接；将第一临时吊索的一端固定在承重缆索上，另一端固定在第一桁架节段上；取消起吊索，并调整第一临时吊索的吊索索力等于第一桁架节段自身的重力；

S3：利用起吊索将第二桁架节段起吊就位，并对该节段临时螺栓锚固后进行焊接；将第二临时吊索的一端固定在承重缆索上，另一端固定在第二桁架节段上；取消起吊索，并调整第一临时吊索、第二临时吊索的吊索索力分别等于第一桁架节段、第二桁架节段自身的重力；

S4：利用起吊索依次将其余的桁架节段起吊就位，每就位一节桁架节段后对其临时螺栓锚固及焊接，然后通过一条临时吊索将其固定于承重缆索上，取消该桁架节段上的起吊索，并调整所有已安装的临时吊索的吊索索力各自等于其下固定的桁架节段自身的重力；

S5：主跨合拢后，去除所有临时吊索，进行后续施工。