[发明专利]一种大跨度柔性悬索桥主桁架非对称施工方法及控制方法

说明书

本发明属于油气管道悬索桥施工领域，公开了一种大跨度柔性油气管道悬索桥主桁架非对称施工方法及控制方法，解决由于施工场地限制使得主桁架无法采用对称吊装的技术难题，具有投资省、施工速度快、施工安全等特点。在大跨度柔性悬索桥主桁架非对称吊装施工过程中，其施工方法和施工控制技术必须同时使用，才能使得桥梁施工能最大限度的达到桥梁设计状态，确保施工过程安全。本发明成功解决了大跨度柔性悬索桥由于施工场地限制使得主桁架无法采用对称吊装的技术难题，并通过控制技术确保了施工过程状态安全、成桥状态尽可能与设计状态完全一致、桥梁工程技术满足相应规范要求。

技术领域

本发明属于油气管道悬索桥施工，尤其涉及一种大跨度柔性悬索桥主桁架非对称施工方法及控制方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

悬索桥是一种结构合理的桥梁型式，能充分发挥索受拉、梁受弯、塔受压构件性能，是大跨度桥梁中最具竞争能力的桥型之一。在公路市政行业中，悬索桥是常用的桥型。目前，公路和市政行业内的悬索桥主桁架吊装工法均采用一下两种较为成熟的施工方法：(1)两端对称吊装向跨中合龙工法；(2)跨中开始向两端对称吊装工法。以上两种方法中，桁架吊装均为对称吊装工法。

常规公路市政悬索桥具有结构大位移几何非线性、施工过程工况繁多、结构自身对施工误差的容差能力较小等特点。油气管道悬索桥除具有公路悬索桥特点外，还具有其自身独特特点如结构更柔、非线性更显著、温度敏感性更强烈、活载比重更大、独特的气管和油管安装荷载工况、独特的管道试压工况等。因此，基于油气管道悬索桥的受力特点，其主桁架吊装工法和控制技术就显得尤为重要，对桥梁的施工过程质量和安全提出了更高的要求。

由于大管道油气工程通车为国家级能源与战略工程，特别是油管和天然气管道同桥设置的悬索桥通常修建在深山沟壑之中，桥塔两岸地形条件复杂，施工条件恶劣，施工场地偏远。正常情况下，油气管道悬索桥主桁架吊装工法采用公路悬索桥的对称吊装技术是可行的。油气管道悬索桥主桁架一般采用工厂节段焊接拼装，运输至现场进行吊装拼接施工，能最大限度的确保桥梁质量。由于桥梁场址位于山区，例如本发明的背景工程，油气管道桥偏远山区，进场便道山路坡陡路窄弯急，桥梁桁架、机械设备等大型构件的运输就存在较大的困难。当桥梁桁架采用两段对称吊装工法时，则需要在桥梁两岸均修建进厂便道，通常山区修建便道难度大费用高。业主和施工单位出于节省投资出发，只修建单侧施工便道用于项目部、主缆索股、桁架、机械设备等运输，另外一岸便道能保证正常通行而适当修整即可。由于油气管道桥采用桁架结构，单榀桁架节段的重量约为5t左右，油气管道桥的桁架起吊重量不大，单侧起吊桁架的工法理论上是可行的，但目前尚无大跨度悬索桥(主跨310m)的单侧吊装先例和经验。因此，根据现场条件和各单位技术要求，油气管道桥梁的单侧吊装工法能够实施具有显著的节省便道工程量和投资的效果；而非对称吊装主桁架施工方法下的结构变形和内力分配较于主桁架对称吊装施工情况更复杂，因此其控制技术显得尤为重要以保障桥梁结构安全、人员安全和工程质量。解决山区大跨度油气管道悬索桥不能对称吊装问题的难点在于合理的主桁架非对称吊装工法和相对于的控制技术。

综上所述，现有的对称施工方法技术是不能适应山区大跨度油气管道桥无法采用对称吊装工法及对岸不具备吊装条件，或者对岸修建施工便道工程费相比桥梁费用比较较高，或者要求工期紧张、项目部人员配置较少等情况的油气管道悬索桥施工的。

解决上述问题的难度是采用主桁架非对称施工方法和控制技术。大跨度柔性悬索桥主桁架非对称施工方法是基于无法采用对称吊装及对岸不具备吊装条件，或者对岸修建施工便道工程费相比桥梁费用比较较高，或者要求工期紧张、项目部人员配置较少情况下提出来的；施工方法的难度主要在于桁架起吊、运输、空中预拼装、后期连接等工程技术。大跨度柔性悬索桥主桁架非对称施工控制技术是基于上述主桁架非对称吊装工法提出来的一种控制方法，主要目的是保证非对称施工方法能够有效并成功实施。控制技术的难度主要在于在结构全过程仿真计算分析模拟、预测及纠偏技术等。