《一種橋樑施工方法》是中鐵九局集團第二工程有限公司、中鐵九局集團有限公司、湖南大學、長吉城際鐵路有限責任公司於2017年12月27日申請的專利，該專利的公布號為CN108004935A，授權公布日為2018年5月8日，發明人是王子文、徐世文、劉秉輝、鄧露等。該發明涉及橋樑技術領域。
《一種橋樑施工方法》包括步驟：S1：地基內打入樁體，樁體上方依次澆注下承台、上承台，上承台上澆注墩柱；S2：墩柱施工高度達到設計尺寸時埋入應變感測器，繼續完成剩餘高度墩柱的澆注成型；S3：以墩柱為起點沿墩柱兩側方向架設欲進行轉體作業的梁體，依據橫橋向及順橋向的偏心距大小對兩側梁體的後續施工順序進行匹配設計；S4：墩柱兩側梁體施工完成後，對欲進行轉體作業的梁體進行稱重，計算轉體前梁體結構的重心位置；S5：校核調整直至偏心距大小滿足橋樑水平轉體施工要求，最後通過外設轉體裝置對橋樑進行水平轉體操作。該方法能夠實時監測橋樑施工中梁體所受力矩情況，同時根據實時工況進行相應性處理，確保橋樑的正常施工。
2019年10月，《一種橋樑施工方法》獲得第三屆吉林省專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種橋樑施工方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種橋樑施工方法
- 申請人：中鐵九局集團第二工程有限公司、中鐵九局集團有限公司、湖南大學、長吉城際鐵路有限責任公司
- 申請日：2017年12月27日
- 申請號：2017114450163
- 公布日：2018年5月8日
- 公布號：CN108004935A
- 發明人：王子文、徐世文、劉秉輝、鄧露、楊永偉、董世艷、孫文志、高利乾、趙大軍、楊宗林、張向明、郭金龍、林峰、張效、楊井龍、楊大偉、姚富智、郭景生、戴金平、吳昊、曾慶雷、楊博智
- 類別：發明專利
- Int.Cl.：E01D21/00(2006.01)I
- 代理機構：北京集佳智慧財產權代理有限公司
- 代理人：羅滿
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
橋樑一般指架設在江河湖海上，使車輛行人等能順利通行的建築物，為適應現代高速發展的交通行業，橋樑亦引申為跨越山澗、不良地質或滿足其他交通需要而架設的使通行更加便捷的建築物。橋樑施工過程中，首先，一般需先在地下打入一定數量的樁體，然後將樁體上端面打毛，在樁體上伸出的鋼筋上焊上鋼筋籠；然後，以鋼筋籠為肋筋澆注下承台，然後在下承台上設定定位銷軸和撐腳，再在定位銷軸和撐腳上方澆註上承台；最後，再在上承台上澆注墩柱，在墩柱上設定梁體即可。實際施工過程中，隨著現代橋樑技術的發展以及跨越公路、鐵路、江河航道等橋樑難度的增加，很多橋樑實施時都開始使用橋樑水平轉體法施工。
所謂橋樑水平轉體法，即在岸邊或既有建築物邊平行於河道或者線路方向製造梁體，梁體施工完成後再將梁體沿墩柱水平旋轉至設計位置。橋樑水平轉體法與其他橋樑施工方法相比，水平轉體法施工不僅能較好地克服障礙，而且可以最大限度地減少對橋下既有線路交通的影響，因此，橋樑水平轉體法的套用越來越廣泛。具體操作過程中，理想的橋樑水平轉體施工必須滿足安全穩定和易於轉動，但是由於施工中轉體設備的製作安裝往往會存在誤差，梁體本身質量分布與預應力張拉程度也存在差異，導致兩側梁體剛度不同、質量分布不同，從而產生不平衡力矩，從而導致橋樑轉體時的安全平穩性存在問題，極大影響了橋樑的正常施工。
發明內容
專利目的
《一種橋樑施工方法》要解決的技術問題為提供一種橋樑施工方法，該橋樑施工方法通過其設計，能夠實時監測橋樑施工中梁體所受力矩情況，同時根據實時工況進行相應性處理，確保橋樑的正常施工。
技術方案
《一種橋樑施工方法》包括步驟：
S1：地基內打入樁體，樁體上方依次澆注下承台、上承台，上承台上澆注墩柱；
S2：墩柱施工高度達到設計尺寸時埋入應變感測器，繼續完成剩餘高度墩柱的澆注成型；
S3：以墩柱為起點沿墩柱兩側方向架設欲進行轉體作業的梁體，同步監測應變感測器所傳遞的信息，對上述應變感測器信息進行轉換、處理並依此計算得出梁體結構在橫橋向及順橋向兩方向的重心位置，依據橫橋向及順橋向的偏心距大小對兩側梁體的後續施工順序進行匹配設計；
S4：墩柱兩側梁體施工完成後，對欲進行轉體作業的梁體進行稱重，計算轉體前梁體結構的重心位置；
S5：在梁體結構重心位置的相對一側增加匹配的平衡重荷載並重新計算梁體結構橫橋向及順橋向的偏心距大小，直至偏心距大小滿足橋樑水平轉體施工要求，最後通過外設轉體裝置對橋樑進行水平轉體操作。
優選地，在所述步驟S2中，墩柱上與順橋向相對應的前後兩個位點以及與橫橋向相對應的左右兩個位點均埋設有應變感測器。
優選地，在所述步驟S3中，梁體由於遭受不平衡力矩而產生的偏心距大小通過計算截面應變分布梯形形心位置獲得。
優選地，在所述步驟S3中，依據橫橋向及順橋向的偏心距大小指導兩側梁體的施工順序，其中：順橋向施工時，先施工偏心位置相對側的梁體，然後施工偏心位置所在側的梁體；橫橋向施工時，先從偏心位置相對側梁體開始澆築；然後澆築偏心位置所在側的梁體。
優選地，在所述步驟S4中，當墩柱兩側梁體採用支架法施工時，對支架的拆除以及拆除順序根據拆除前偏心距大小決定，其中：當偏心距較小時，無需配重直接拆除支架；當偏心距較大時，在偏心位置相對側施加配置物以減小脫架後不平衡力矩對兩側梁體根部產生的應力以及端部的撓度。
有益效果
《一種橋樑施工方法》通過其設計，可以檢測橋樑施工過程中順橋向和橫橋向的不平衡力矩，從而可以進一步計算得出重心偏心方向並以此指導施工順序，能夠有效實現橋樑施工中梁體所受力矩情況的監督，同時根據實時工況進行相應性處理，確保橋樑的正常施工。
附圖說明
圖1為《一種橋樑施工方法》實施例所公開的一種橋樑的主視方向示意圖；
圖2為該發明實施例所公開的一種橋樑的俯視方向示意圖；
圖3為該發明實施例所公開的不平衡力矩產生的應變在橫橋向分布示意圖；
圖4為該發明實施例所公開的不平衡力矩產生的應變在橫橋向分布示意圖。
權利要求
1.《一種橋樑施工方法》其特徵在於，包括步驟：
S1：地基內打入樁體，樁體上方依次澆注下承台、上承台，上承台上澆注墩柱；
S2：墩柱施工高度達到設計尺寸時埋入應變感測器，繼續完成剩餘高度墩柱的澆注成型；
S3：以墩柱為起點沿墩柱兩側方向架設欲進行轉體作業的梁體，同步監測應變感測器所傳遞的信息，對上述應變感測器信息進行轉換、處理並依此計算得出梁體結構在橫橋向及順橋向兩方向的重心位置，依據橫橋向及順橋向的偏心距大小對兩側梁體的後續施工順序進行匹配設計；
S4：墩柱兩側梁體施工完成後，對欲進行轉體作業的梁體進行稱重，計算轉體前梁體結構的重心位置；
S5：在梁體結構重心位置的相對一側增加匹配的平衡重荷載並重新計算梁體結構橫橋向及順橋向的偏心距大小，直至偏心距大小滿足橋樑水平轉體施工要求，最後通過外設轉體裝置對橋樑進行水平轉體操作。
2.根據權利要求1所述的橋樑施工方法，其特徵在於，在所述步驟S2中，墩柱上與順橋向相對應的前後兩個位點以及與橫橋向相對應的左右兩個位點均埋設有應變感測器。
3.根據權利要求1所述的橋樑施工方法，其特徵在於，在所述步驟S3中，梁體由於遭受不平衡力矩而產生的偏心距大小通過計算截面應變分布梯形形心位置獲得。
4.根據權利要求1所述的橋樑施工方法，其特徵在於，在所述步驟S3中，依據橫橋向及順橋向的偏心距大小指導兩側梁體的施工順序，其中：順橋向施工時，先施工偏心位置相對側的梁體，然後施工偏心位置所在側的梁體；橫橋向施工時，先從偏心位置相對側梁體開始澆築；然後澆築偏心位置所在側的梁體。
5.根據權利要求1所述的橋樑施工方法，其特徵在於，在所述步驟S4中，當墩柱兩側梁體採用支架法施工時，對支架的拆除以及拆除順序根據拆除前偏心距大小決定，其中：當偏心距較小時，無需配重直接拆除支架；當偏心距較大時，在偏心位置相對側施加配置物以減小脫架後不平衡力矩對兩側梁體根部產生的應力以及端部的撓度。
實施方式
參見圖1至圖4，圖1至圖4提供了該發明一種橋樑施工方法的具體實施例，其中，圖1為該發明實施例所公開的一種橋樑的主視方向示意圖；圖2為該發明實施例所公開的一種橋樑的俯視方向示意圖；圖3為該發明實施例所公開的不平衡力矩產生的應變在橫橋向分布示意圖；圖4為該發明實施例所公開的不平衡力矩產生的應變在橫橋向分布示意圖。
如圖1至圖4所示，該發明欲構建一類可以進行水平轉體的橋樑，其中，該發明橋樑轉體所需的轉體裝置採用常規方法施工，該實施例不作詳細闡述。
該發明提供了一種橋樑施工方法，包括步驟：
S1：地基內打入樁體101，樁體101上方依次澆注下承台102、上承台103，上承台103上澆注墩柱104；
S2：墩柱104施工高度達到設計尺寸時埋入應變感測器105，繼續完成剩餘高度墩柱104的澆注成型；
S3：以墩柱104為起點沿墩柱104兩側方向架設欲進行轉體作業的梁體（圖中未標示），同步監測應變感測器105所傳遞的信息，對上述應變感測器105信息進行轉換、處理並依此計算得出梁體結構在橫橋向及順橋向兩方向的重心位置，依據橫橋向及順橋向的偏心距大小對兩側梁體的後續施工順序進行匹配設計；
S4：墩柱104兩側梁體施工完成後，對欲進行轉體作業的梁體進行稱重，計算轉體前梁體結構的重心位置；
S5：在梁體結構重心位置的相對一側增加匹配的平衡重荷載並重新計算梁體結構橫橋向及順橋向的偏心距大小，直至偏心距大小滿足橋樑水平轉體施工要求，最後通過外設轉體裝置對橋樑進行水平轉體操作。
具體而沿，該實施例中，在墩柱104施工至上承台103上方約1000毫米處時，在該截面布置九個應變感測器105，該實施例以數字1-9分別進行標記。其中，橫橋向從左往右編為三組，分別為A、B、C三組，其中，A組對應1、4、7號應變感測器，B組對應2、5、8號應變感測器，C組對應3、6、9號應變感測器。順橋向從下往上編為a、b、c三組，其中，a組對應1、2、3號應變感測器，b組對應4、5、6號應變感測器，c組對應7、8、9號應變感測器，B組和b組均設定在墩柱中心線上。
該過程中，由於墩柱104在不平衡力矩作用下，墩柱104墩身橫截面滿足平截面假定（平截面假定為材料力學中的一個變形假設，即垂直於桿件軸線的各橫截面在桿件受拉伸、壓縮或純彎曲而變形後仍然為平面，並且同變形後的桿件軸線垂直），故可以檢測上部結構在橫、順橋向的偏心距大小。
以下對該發明偏心距大小檢測的理論及過程做進一步闡述。
圖三和圖四分別為該發明實施例不平衡力矩產生的應變在橫橋向、順橋向的分布示意圖，由下式（1）可知，應變分布與應力分布呈線性關係。
s＝Ee （1）；
上述式（1）中，E表示材料彈性模量，s表示截面應力，e表示截面應變。
不平衡力矩產生的偏心距大小e為應變分布梯形圖的形心位置到墩柱中心線的距離。由於E為固定值，根據各參數間的相關關係，故只需要計算e的值，便可以得到橫、順橋向的偏心距大小。根據梯形形心計算公式，由下式（2）可以計算得到e的大小：
，
（2）；
其中，e1表示橫橋向偏心距大小，e2表示順橋向偏心距大小，a為墩柱104橫橋向寬度，b為墩柱104縱橋向寬度，εC、εA、εc、εa中前兩者表示橫橋向應變值，後兩者表示順橋向應變值，εC、εA、εc、εa的具體數值取其所代表組中三個應變值的平均數。
下面，該實施例結合上面相關描述進行具體舉例說明：
首先，墩柱104施工至距離上承台103高度1000毫米處，在墩柱104的矩形截面埋入1-9號九個應變感測器105，具體如圖2所示。該發明原則上並不限制墩柱104截面形式和應變感測器105數量，該實施例依據儘可能減小誤差的原因選取九個位置，並且在橫橋向與順橋向兩方向各編為三組。
其次，待應變感測器105布置完成後，繼續完成剩餘墩柱104的澆築，當開始兩側梁體施工時檢測應變感測器105的大小，並依次記錄此時九個應變感測器105的數值，按照編組對每組數據取平均數作為其代表值，平均數計算公式如下：
（3）；
其中，εi為編為同一組的某個應變感測器數值，ε為某組的代表值，其中，圖3中εA為A組的應變代表值，εB為B組的應變代表值，εC為C組的應變代表值，a為墩柱104橫橋向寬度，X1為合力位置線L到墩柱104左側的距離，X2為合力位置線L到墩柱104右側的距離；圖4中εa為a組的應變代表值，εb為b組的應變代表值，εc為c組的應變代表值，b為墩柱104縱橋向寬度，Y1為合力位置線L到墩柱104前側的距離，Y2為合力位置線L到墩柱104後側的距離。
然後，將上一步的數據代入公式（2）可計算得出此時結構的偏心距大小e1和e2，依據橫橋向與順橋向偏心距大小指導兩側梁體的施工順序，比如，當順橋向施工時，先施工偏心位置對側然後施工偏心位置所在側的梁體。同理，當橫橋向施工時，先從偏心位置對側開始澆築混凝土或安裝鋼樑。
最後，橋墩兩側梁體施工完成後，水平轉體施工前必須對轉體結構進行稱重實驗，計算轉體前轉體部分重心位置並進行相應調整，以時該橋樑滿足轉體要求。
整體而言，該發明具有以下有益效果：
1、該發明提供的橋樑施工方法，不僅可以檢測順橋向和橫橋向不平衡力矩，而且在兩側梁體施工過程中可以計算重心偏心方向以此指導施工順序。
2、該發明提供的橋樑施工方法，與常規的其他橋樑施工方法相比，操作更加簡單，受力更加明確，且具有較好地穩定性和準確度。
3、該發明提供的橋樑施工方法，套用範圍更廣，既適用兩側梁體吊籃施工又適用於支架施工。
該實施例中，為進一步方便橋樑施工過程中應力的監測，優選地，在所述步驟S2中，墩柱104上與順橋向相對應的前後兩個位點以及與橫橋向相對應的左右兩個位點均埋設有應變感測器105。具體的，該發明並不限制墩柱104的截面形式與應變感測器105的數量，也不限制應變感測器105的具體埋設方式，只需其滿足該發明的工藝需求即可。該實施例依據儘可能減小誤差的原因選取九個位置，並且在橫橋向與順橋向兩方向各編為三組。
該實施例中，為進一步方便偏心距大小數據的準確與快速有效獲取，優選地，在所述步驟S3中，梁體由於遭受不平衡力矩而產生的偏心距大小通過計算截面應變分布梯形形心位置獲得。
該實施例中，為進一步確保梁體安裝中兩側重力的均衡性，優選地，在所述步驟S3中，依據橫橋向及順橋向的偏心距大小指導兩側梁體的施工順序，其中：順橋向施工時，先施工偏心位置相對側的梁體，然後施工偏心位置所在側的梁體；橫橋向施工時，先從偏心位置相對側梁體開始澆築；然後澆築偏心位置所在側的梁體。
該實施例中，為進一步方便梁體施工完成後輔助設施的拆除，優選地，在所述步驟S4中，當墩柱104兩側梁體採用支架法施工時，對支架的拆除以及拆除順序根據拆除前偏心距大小決定，其中：當偏心距較小時，無需配重直接拆除支架；當偏心距較大時，在偏心位置相對側施加配置物以減小脫架後不平衡力矩對兩側梁體根部產生的應力以及端部的撓度。當然，若墩柱104兩側梁體使用吊籃施工，也可以採用上述方法拆除。
榮譽表彰
2019年10月，《一種橋樑施工方法》獲得第三屆吉林省專利獎優秀獎。
