CN103194981B - 桥梁钢塔海上竖转施工系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁钢塔海上竖转施工系统及方法，该系统包括转铰装置、临时墩、竖转架和提升装置，上节塔柱和下节塔柱利用转铰装置铰接，临时墩设置在主墩与辅助墩之间，用于支撑上节塔柱，竖转架包括第一、第二刚性压杆和第一、第二柔性拉索，第一、第二刚性压杆的底端分别与上节塔柱的根部铰接，第一柔性拉索的两端分别与第一、第二刚性压杆顶端连接固定，第二柔性拉索的两端分别与第二刚性压杆顶端横梁和上节塔柱的自由端固定，提升装置固定在主墩承台上，且利用牵引绳与第二刚性压杆的顶端连接。本发明充分利用了桥梁的主体结构，结构合理、受力明确，施工安全，可借鉴应用于当前海上桥梁竖转施工。

Description

桥梁钢塔海上竖转施工系统及方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工方法，具体涉及桥梁钢塔海上竖转施工系统及方法。

背景技术

采用整体竖转的施工方法进行海上限高钢塔的施工，可降低钢塔结构的高空拼装工作难度，主要优点在于：

（1）由于采用地面拼装和焊接，便于拼装过程中的结构尺寸精度控制，提高焊接质量和工效。

（2）钢塔采取整体竖转到位，最大程度减少了高空安装、调整及焊接工作量，使钢塔最终安装精度得到了有效的保证。

目前，常规的竖转施工方法是利用梁面支架或地面作为提升及锚固平台，设置侧向缆风索保证横向稳定性，利用扣索塔架及竖转铰转动至设计位置。但是，对于海上大桥主塔塔顶标高与航空限高相差很少的情况下，竖转施工设计及施工条件恶劣，采用上述常规方法已无法实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决对于海上大桥主塔塔顶标高与航空限高相差很少的情况下，常规竖转施工方法无法实现的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种桥梁钢塔海上竖转施工系统，包括转铰装置、临时墩、竖转架和提升装置，所述转铰装置包括相互铰接的下铰座和上铰座，所述下铰座固定在下节塔柱上，所述上铰座固定在上节塔柱上；所述临时墩设置在主墩与辅助墩之间，用于支撑上节塔柱；所述竖转架包括第一、第二刚性压杆和第一、第二柔性拉索，所述第一、第二刚性压杆的底端分别与上节塔柱的根部铰接，所述第一柔性拉索的两端分别与第一、第二刚性压杆顶端连接固定，所述第二柔性拉索的两端分别与第二刚性压杆顶端横梁和上节塔柱的自由端固定；所述提升装置包括铰座、钢锚箱、千斤顶和牵引拉索，所述铰座固定在主墩承台上，所述钢锚箱与所述铰座铰接，所述千斤顶设置在所述钢锚箱内，所述牵引拉索的一端与所述千斤顶连接，另一端固定在所述第二刚性压杆的顶端。

在上述系统中，还包括两组横向抗风支撑，分别设置在上节塔柱的两个相对的侧面上，所述横向抗风支撑通过所述转铰装置与所述下节塔柱连接。

在上述系统中，所述横向抗风支撑由第一撑杆、第二撑杆和第三撑杆相互拼接而成，并在侧向平面和水平平面内分别组成三角形支撑结构。

在上述系统中，还包括后锚固装置，所述后锚固装置包括卷扬机、滑车组和后锚索，所述卷扬机固定在辅助墩承台，辅助墩承台设置在临时墩的前方，所述后锚索的上端与上节塔柱的顶端连接，下端经所述滑车组与所述卷扬机连接。

在上述系统中，还包括多个临时连接件，多个所述临时连接件分别两两相对地焊接在下节钢塔和上节塔柱的侧面上。

本发明还提供了一种利用上述的桥梁钢塔海上竖转施工系统进行施工的方法，包括以下步骤：

在主墩与辅助墩之间设置临时墩，在主墩承台上布置提升装置，在临时墩的墩顶布置三向调整装置；

下节塔柱施工完成后，利用浮吊将上节塔柱水平放置在下节塔柱侧面的横梁和临时墩上；

通过三向调整装置调整上节塔柱的位置，使上铰座与下铰座铰接；

利用浮吊安装竖转架；

利用提升装置整体竖转上节塔柱；

将上节塔柱与下节钢塔1焊接连成整体，安装剩余曲臂节段。

在上述方法中，在上节塔柱的两相对侧面分别安装两组横向抗风支撑，并与下节塔柱铰接。

在上述方法中，在所述辅助墩承台上布置竖转后锚装置，所述后锚固装置包括卷扬机、滑车组和后锚索，所述卷扬机固定在辅助墩承台，所述后锚索的上端与上节塔柱的顶端连接，下端经所述滑车组与所述卷扬机连接。

在上述方法中，在所述上节塔柱竖转为垂直状态后，利用临时连接件将下节钢塔和上节塔柱临时锁定。

本发明充分利用了桥梁的主体结构，结构合理、受力明确，施工安全，可借鉴应用于当前海上桥梁竖转施工。

附图说明

图1为本发明提供的桥梁钢塔海上竖转施工系统的组成示意图；

图2为图1所示系统的俯视图；

图3为本发明中转铰装置立面布置图；

图4为本发明中转铰装置侧面布置图；

图5为本发明中临时墩的立面布置图；

图6为本发明中临时墩侧面布置图；

图7为本发明中竖转架的立面布置图；

图8为本发明中竖转架的侧面布置图；

图9为本发明中横向抗风支撑立面布置图；

图10为本发明中横向抗风支撑侧面布置图；

图11为本发明中横向抗风支撑结构立面图；

图12为本发明中横向抗风支撑结构侧面图；

图13为本发明中横向抗风支撑结构平面图；

图14为本发明中提升及锚固系统立面布置图；

图15为本发明中临时连接件的立面布置图；

图16为本发明中临时连接件平面布置图；

图17为本发明中临时连接件结构侧面图；

图18为本发明中临时连接件结构平面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作出详细的说明。

首先介绍本发明提供的桥梁钢塔海上竖转施工系统，如图1、图2所示，本发明的目的是采用整体竖转施工的方式，将上节塔柱100竖立在主墩承台900上的下节钢塔101上，为此，本发明提供的桥梁钢塔海上竖转施工系统，包括设置在下节钢塔101上的多个转铰装置200以及临时墩300、竖转架400、提升装置500、横向抗风支撑800和临时连接件600。下面对上述各装置的结构逐一进行详细的介绍。

横向抗风支撑800的作用是防止上节塔柱100在竖转过程中侧倾，请参见图9～图13，两组横向抗风支撑800分别设置在上节塔柱100的根部两侧，横向抗风支撑800由第一撑杆801、第二撑杆802和第三撑杆803相互拼接而成，并侧向平面和水平平面内分别组成三角形支撑结构。

上节塔柱100的根部和两组横向抗风支撑800通过四个转铰装置200连接在下节钢塔101的上部，请参见图3、图4、图9、图10，下节塔柱101的侧面焊接有牛腿205，牛腿205的顶面上焊接有横梁204，横梁204上布置有三向调整系统207和相应的反力座208，上节塔柱100上设有三向调整系统207相匹配的起顶牛腿206，通过三向调整系统207实现上节塔柱100根部的位置调整。转铰装置200包括上铰座201和下铰座202，上铰座201和下铰座202通过转轴203铰接连接，四个转铰装置200中的转轴203在同一条轴线上且与下节塔柱101的轴线垂直，四个转铰装置200中，中间的两个转铰装置200中的上铰座201分别焊接在上节塔柱100上，两侧的两个上铰座201分别焊接在两组横向抗风支撑800上。在上节塔柱100的竖转过程中，上节塔柱100与两组横向抗风支撑800同步转动，从而防止上节塔柱100在竖转过程中侧倾。

在上节塔柱100竖转前，上节塔柱100的自由端支撑在临时墩300上。临时墩300的结构如图5、图6所示，临时墩300采用4根钢管桩301和连接系302组成桁架式结构，在钢管桩301的顶面上布置有横向分配梁303，横向分配梁303上布置纵向分配梁304，纵向分配梁304上设有三向调整装置305，临时墩300用作上节塔柱100竖转之前的支撑平台，通过三向调整装置305可以调整上节塔柱100自由端的位置。

上节塔柱100的竖转通过竖转架400实现，请参见图7、图8，竖转架400包括第一、第二刚性压杆401、402和第一、第二柔性拉索403、404。第一、第二刚性压杆分别由两根钢箱梁和横向连接系405组成桁架式结构且顶端设有横梁406，上节塔柱100的顶面上间隔地设置有第一、第二耳座407、408，第一、第二刚性压杆401、402的底端分别与第一耳座407铰接，第一柔性拉索403的两端分别与第一、第二刚性压杆401、402顶端的横梁通过锚箱409连接固定，第二柔性拉索404的两端分别通过锚箱409与第二刚性压杆402顶端横梁和第二耳座408铰接，在竖转架的立面布置图中，第一、第二刚性压杆401、402和第一柔性拉索403组成三角形状，第二刚性压杆402、第二柔性拉索404和上节塔柱100也组成三角形状。

请参见图14，提升系统500设置在主墩承台900上，一共设置4组，相互平行设置，提升装置包括铰座501、钢锚箱502、千斤顶503和牵引拉索504，铰座501通过锚固装置505固定在主墩承台900的顶面上，钢锚箱502与铰座501通过销轴506连接，千斤顶503设置在钢锚箱502内并与牵引拉索504连接，四根牵引拉索504的另一端通过另一个锚箱409固定在第二刚性压杆402顶端的横梁上，通过四个千斤顶503牵拉第二刚性压杆402，进而通过竖转架400带动上节塔柱100绕转铰装置200转动，并最终竖立在下节塔柱101上。

当上节塔柱100转动到竖直位置时，先利用限位牛腿603限位，再利用焊接在下节钢塔101和上节塔柱100两相对侧面上的临时连接件600进行临时锁定，临时连接件600共布置10组，上下两两相对设置，请参见图15～图17，临时连接件600由面板601和四块加劲板602组成，面板601上开有通孔，上节塔柱100竖转到位后，通过设置在下节钢塔101侧面上的限位牛腿603进行定位，然后将螺栓604分别穿过下节钢塔101和上节塔柱100上的临时连接件上的通孔将相应的临时连接件600相互连接固定，实现下节钢塔101和上节塔柱100的临时锁定。

为了防止上节塔柱100在竖转过程中突然发生前倾状况，本发明中还设置了后锚固装置700，请参见图1、图2，后锚固装置700设置在辅助墩承台901上，辅助墩承台901设置在临时墩300的前方，由5t卷扬机701、滑车组702及后锚索703组成，后锚索703的上端与上节塔柱100的顶端连接，下端经滑车组702与5t卷扬机701连接，5t卷扬机701固定在辅助墩承台901上。

本发明还提供了利用上述施工系统实现桥梁钢塔海上竖转施工的方法，请参见图1，具体步骤如下：

步骤1、在主墩承台900与辅助墩承台901之间设置临时墩300和辅助墩承台901，在主墩承台900上布置提升装置500，在辅助墩承台901上布置竖转后锚装置700，在临时墩300的墩顶布置三向调整装置305。

步骤2、下节塔柱101施工完成后，在下节塔柱101顶部侧面焊接支撑牛腿205、横梁204和四个下铰座202，并布置三向调整装置207。

步骤3、上节塔柱100加工组拼成整体后在其根部焊接两个上铰座，水运至施工现场，由大型浮吊吊起水平放置在横梁204和临时墩300上。

步骤4、在上节塔柱100的两相对侧面上分别安装横向抗风撑杆800，并在横向抗风撑杆800焊接上铰座201。

步骤5、通过三向调整装置调整上节塔柱100的位置，使4个上铰座分别进入相应的下铰座并插上销轴，实现上节塔柱100吊装后的精定位。

步骤6、利用浮吊安装竖转架400。

步骤7、利用提升装置500及后锚固装置700整体竖转上节塔柱100，竖转到位后连接临时连接件600。

步骤8、将上节塔柱100与下节钢塔101焊接连成整体，安装剩余曲臂节段。

步骤9、拆除竖转架400等相应的辅助工具。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.桥梁钢塔海上竖转施工系统，其特征在于，包括：

转铰装置，包括相互铰接的下铰座和上铰座，所述下铰座固定在下节塔柱上，所述上铰座固定在上节塔柱上；

临时墩，设置在主墩与辅助墩之间，用于支撑上节塔柱；

竖转架，包括第一、第二刚性压杆和第一、第二柔性拉索，所述第一、第二刚性压杆的底端分别与上节塔柱的根部铰接，所述第二柔性拉索的两端分别与第一、第二刚性压杆顶端连接固定，所述第一柔性拉索的两端分别与第一刚性压杆顶端横梁和上节塔柱的自由端固定，第一、第二刚性压杆与第二柔性拉索组成三角形状，第一刚性压杆、第一柔性拉索和上节塔柱组成三角形状；

提升装置，包括铰座、钢锚箱、千斤顶和牵引拉索，所述铰座固定在主墩承台上，所述钢锚箱与所述铰座铰接，所述千斤顶设置在所述钢锚箱内，所述牵引拉索的一端与所述千斤顶连接，另一端固定在所述第二刚性压杆的顶端。

2.如权利要求1所述的桥梁钢塔海上竖转施工系统，其特征在于，还包括：

两组横向抗风支撑，分别设置在上节塔柱的两个相对的侧面上，所述横向抗风支撑通过所述转铰装置与所述下节塔柱连接。

3.如权利要求2所述的桥梁钢塔海上竖转施工系统，其特征在于，所述横向抗风支撑由第一撑杆、第二撑杆和第三撑杆相互拼接而成，并在侧向平面和水平平面内分别组成三角形支撑结构。

4.如权利要求1所述的桥梁钢塔海上竖转施工系统，其特征在于，还包括：

后锚固装置，包括卷扬机、滑车组和后锚索，所述卷扬机固定在辅助墩承台，辅助墩承台设置在临时墩的前方，所述后锚索的上端与上节塔柱的顶端连接，下端经所述滑车组与所述卷扬机连接。

5.如权利要求1所述的桥梁钢塔海上竖转施工系统，其特征在于，还包括：

多个临时连接件，分别两两相对地焊接在下节塔柱和上节塔柱的侧面。

6.利用如权利要求1所述的桥梁钢塔海上竖转施工系统进行施工的方法，其特征在于，包括以下步骤：

在主墩与辅助墩之间设置临时墩，在主墩承台上布置提升装置，在临时墩的墩顶布置三向调整装置；

下节塔柱施工完成后，利用浮吊将上节塔柱水平放置在下节塔柱侧面的横梁和临时墩上；

通过三向调整装置调整上节塔柱的位置，使上铰座与下铰座铰接；

利用浮吊安装竖转架；

利用提升装置整体竖转上节塔柱；

将上节塔柱与下节塔柱焊接连成整体，安装剩余曲臂节段。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在上节塔柱的两相对侧面分别安装两组横向抗风支撑，并与下节塔柱铰接。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述辅助墩承台上布置后锚固装置，所述后锚固装置包括卷扬机、滑车组和后锚索，所述卷扬机固定在辅助墩承台，所述后锚索的上端与上节塔柱的顶端连接，下端经所述滑车组与所述卷扬机连接。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述上节塔柱竖转为垂直状态后，利用临时连接件将下节塔柱和上节塔柱临时锁定。