CN103410093B - 用于大跨度钢桁梁拖拉施工的反向拖拉装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大跨度钢桁梁拖拉施工的反向拖拉装置，包括临时支架和卷扬机，临时支架上设有横截面呈凹槽形状的滑道，滑道内设有可沿滑道移动的履带式移运器，所述钢桁梁设在履带式移运器上，临时支架的前端上部设有定滑轮组，卷扬机上缠绕的牵引绳绕过定滑轮组并通过一个动滑轮组与钢桁梁前端连接。本发明结构简单、设计合理、承载性能好、安全可靠、施工效率高、实用性强，值得推广应用。

Description

用于大跨度钢桁梁拖拉施工的反向拖拉装置

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，尤其涉及一种用于大跨度钢桁梁拖拉施工的反向拖拉装置。

背景技术

钢桁梁拖拉法施工是将钢桁梁在桥头路堤上或脚手架上组拼，并在钢桁梁上设上滑道，路堤或脚手架上设下滑道，通过上、下滑道间的滚轴，将钢桁梁拖拉至预定桥孔，落梁就位。拖拉法施工具有对桥下交通干扰小的显著优点，为跨越既有铁路、公路营业线的钢桁梁施工常用方法。

滑道与拖拉系统是拖拉施工中的重要受力结构，滑道与拖拉系统能否正常使用和工作，直接影响拖拉施工是否能够安全顺利进行。滑道系统主要由上滑道与下滑动组成，上下滑道与钢桁梁和支承间的联结应当牢固可靠，表面平整光滑，能均匀传力，且构造简单。拖拉系统一般由卷扬机、定滑轮组、动滑轮组和钢丝绳等组成。

传统的拖拉方式一般采用全悬臂拖拉或半悬臂拖拉。全悬臂纵向拖拉，是在桥孔内不设任何形式的临时支架，直接将桥梁拖至前方墩台上，一般需设导梁。半悬臂纵向拖拉：在桥孔内设置临时支墩进行半悬臂纵向拖拉。传统全悬臂和半悬臂拖拉过程中钢桁梁杆件内力变化复杂，杆件的纵向稳定性不易保持。

常规滑道系统下滑道一般由纵向连续的工字钢或钢轨、横向枕木构成，上滑道一般由固定在主桁下弦杆下方的工字钢和滑板组成，滑道特别是上滑道与支承结构的连接难度大，施工时连接不稳，常常影响施工进度，危及施工的安全。为减小拖拉过程的摩阻力，常规滑道系统一般采用滚杠和四氟板作为滑块。但这种方法在拖拉时容易出现蛇形运动的前进方式，且拖拉速度不稳定，纠偏比较频繁，存在不稳定的安全隐患；用滚杠拖拉时，滚杠的循环更换操作不便，纠偏采用打斜滚杠的方式，效果难以立竿见影；四氟板作为滑道设备容易变形，且横向偏位大，难以纠偏，由此带来安全隐患大。

另外，拖拉方位一般采用正向拖拉形式，此时拖拉过程对桥下交通的影响较大，且易造成安全隐患。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种用于大跨度钢桁梁拖拉施工的反向拖拉装置，其解决了传统拖拉施工中钢桁梁构件内力变化复杂，钢桁梁构件的纵向稳定性不易保持；滑道易变形、稳定性差、拖拉及纠偏难度大；对桥下交通安全隐患大等缺点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：用于大跨度钢桁梁拖拉施工的反向拖拉装置，包括临时支架和卷扬机，临时支架上设有横截面呈凹槽形状的滑道，滑道内设有可沿滑道移动的履带式移运器，所述钢桁梁设在履带式移运器上，卷扬机设置在钢桁梁上，临时支架的前端上部设有定滑轮组，卷扬机上缠绕的牵引绳绕过定滑轮组并通过一个动滑轮组与钢桁梁前端连接。

所述临时支架包括由下向上依次设置的钢管立柱、工字钢分配梁、贝雷梁、型钢轨枕和拖拉轨道梁，滑道设在拖拉轨道梁上，定滑轮组设在贝雷梁上。

所述履带式移运器上设有压力分配梁，压力分配梁上设有调节垫板，钢桁梁放置在调节垫板上。

所述履带式移运器的左右两侧设有与滑道内侧壁滚动连接的限位导向钢板。

所述贝雷梁上设有位于定滑轮组后方的限位挡板。

下面具体阐述本发明的具体设计内容：

（1）、滑道的设计

搭设碗扣式满堂支架或钢管贝雷梁（工字钢）柱式的临时支架，在临时支架平台上布置间距25cm[]10a或[]20a型钢作为型钢轨枕。型钢轨枕与贝雷梁之间用U型扣进行固定。型钢轨枕上布置拖拉轨道梁。拖拉轨道梁采用HW200×200型钢，拖拉轨道梁两侧采用1cm钢板焊满。在拖拉轨道梁上焊接滑道，采用[25槽钢作为通长连续的滑道。

（2)、履带式移运器的设计

钢桁梁按等高的平直直线设置，通过钢桁梁底的调节垫板来调节拱度。采用履带式移运器放置到滑道内。在钢桁梁每个大节点下设置一组履带式移运器，每组两个，两个履带式移运器的中心间距为90cm，对等分布在节点两侧。每组履带式移运器上放置两个双拼HW200×200型钢作为压力分配梁，尺寸为100cm×50 cm。

（3）、履带式移运器纠偏措施设计

用于钢桁梁拖拉的滑道采用[25槽钢，履带式移运器的两侧与槽钢内侧壁的间距是每侧2cm，为了拖拉方向的可控性，在梁端的第一个上滑道即移运器的两侧设置一个1cm弧行的限位导向钢板，当钢桁梁拖拉时，限位导向钢板与滑道内侧壁的接触时，限位导向钢板会地道良好的导向作用，以使钢桁梁正常拖拉。并在履带式移运器前后两端用铁丝将其捆绑在钢桁梁上，减少其偏移的可能。

（4）、拖拉动力机构

在施工前，提供牵引力的卷扬机与钢桁梁都放在桥跨的同一侧，通过钢丝绳与钢桁梁前端固定，反向拖拉由卷扬机牵拉钢丝绳实现钢桁梁从桥台一侧拖到对面桥台的拖拉方式。钢桁梁反向拖拉方式避免了正向拖拉钢丝绳横跨高速公路施工时的危险因素，为高速公路安全畅通创造了条件。

（5）、卷扬机型号、滑轮组个数确定

拖拉的牵引动力采用两个慢速卷扬机，若定义钢桁梁自重为G，拖拉的安全系数考虑为 1.25，则钢桁梁自重为 Q＝1.25G。钢桁梁采用滚筒拖拉时，其水平牵引力的计算公式如下式1 所示。

（1）

式中：T——水平牵引力，（N）；

G——钢桁梁及人群荷载竖向总和，（N）；

——坡道与水平线夹角，（°）；

——钢与钢的摩擦系数；

n——走道坡度，上坡取正、下坡取负。

滑道设置为水平，根据《机械工程师电子手册》可知，钢与钢在涂油状态下动摩擦系数为 0.05。根据公式 1 可知，钢桁梁的水平牵引力计算如下所示。

在设计桥墩大里程侧安装一门定滑轮组，在小里程侧安装一门动滑轮组，在钢桁梁起始端一节点安装卷扬机，卷扬机绕出绳的拉力计算公式如下式 2 所示。

（2）

式中：S——水平牵引力，t；

f——转动摩擦力，无轴承的滑轮组取值 1.06；

n——滑车组工作绳数；

k——导向滑车个数，1；

Q——构件重力，t；

根据公式1，钢桁梁的水平牵引力 T。由于采用两个卷扬机拖拉，因此每个卷扬机分配的力 Q＝ T/2。根据公式 2，卷扬机绕出绳的拉力计算如下所示。

根据上式计算出卷扬机绕出绳的拉力，可确定卷扬机型号，确定动定滑轮组个数。

（6）卷扬机及滑轮组固定

拖拉支点（卷扬机）固定于钢桁梁处的桥面板上，通过大里程设计墩顶贝雷梁端的N门定滑轮组与钢桁梁节点的支座孔连接M门动滑轮组进行反向拖拉，动滑轮组和定滑轮组的中心线与钢桁梁主桁的中线轨迹设置为重合的，这样拖拉时可减小钢桁梁偏位的几率。

每台20吨卷扬机通过N门定滑轮组对M门动滑轮组的滑轮组穿入n股Ø43钢丝绳将钢桁梁的节点与设计墩顶的贝雷梁上的连接处固定。

卷扬机四面用槽钢与桥面板焊接固定，为了防止连接焊缝的脱开，后端再用两台5吨手拉葫芦进行二次的保险连接固定。两台卷扬机摆放中心位置均与钢桁梁的下弦杆中线平行，中心距为3m，距梁前端的垂直距离为60m。

钢桁梁的前端连接M门动滑轮组，通过钢桁梁的支座栓孔用30mm厚的连接板（钻孔拴接），再用钢丝绳与连接板的栓孔穿入后，通过卡扣进行固定。

定滑轮组固定于设计墩顶的贝雷梁前端的5个栓销上，用钢丝绳与栓销用卡扣固定。在定滑轮组的前端的钢桁梁50cm处设置限位挡板，以保证动滑轮组与定滑轮组之间不碰撞。

采用上述技术方案，本发明具有如下显著优点：

1）型钢轨枕、拖拉轨道梁起到支撑滑道的作用，滑道由槽钢制成，履带式移运器设在滑道内，压力分配梁和调节垫板设在履带式移运器上，连接可靠、承载力高、变形小，在跨度大、荷载重的钢桁梁拖拉中优势明显。

2）履带式移运器作为拖拉的运动载体，其间的滚动摩擦阻力小且均衡，克服了常规技术中左右滑道因摩阻力不均衡而导致左右滑道在启动瞬间不同步的问题。

3）本发明中每个履带式移运器的滚轴均在小车有限的范围内进行循环滚动前进，滑道通过滚轴在有限范围内的滚动前移而向前运动，其运动特征表现出平稳顺畅的特点；使得钢桁梁拖拉行进平稳、顺畅，克服了原有拖拉方式存在顿挫、脉冲的运动方式，大幅度提高了拖拉的安全性。

4）履带式移运器放置在滑道内并且在左右外侧设置限位导向钢板，使得前进线性能较好的按直线方式前进，减少过程中的偏位与纠偏，提高了行进过程的安全性和拖拉效率。

5）本发明的各个设备安装拆除快捷方便，不易变形，容易控制，减少人员配备，有效缩短拖拉时间，提高施工效率。

6）履带式移运器磨损小，可重复使用，减低成本。

7）本发明中的卷扬机采用反向拖拉钢桁梁方式，避免了正向拖拉钢丝绳横跨高速公路施工时的危险因素，为高速公路安全畅通创造了条件。

本发明结构简单、设计合理、承载性能好、安全可靠、施工效率高、实用性强，值得推广应用。

附图说明

图1是本发明去除卷扬机状态下的结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是本发明中卷扬机反向拖拉钢桁梁的结构示意图；

图4是图3的俯视图。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，用于大跨度钢桁梁拖拉施工的反向拖拉装置，包括临时支架和卷扬机1，临时支架上设有横截面呈凹槽形状的滑道2，滑道2内设有可沿滑道2移动的履带式移运器3，钢桁梁4设在履带式移运器3上，卷扬机1设置在钢桁梁4上，临时支架的前端上部设有定滑轮组5，卷扬机1上缠绕的牵引绳7绕过定滑轮组5并通过一个动滑轮组6与钢桁梁4前端连接。

临时支架包括由下向上依次设置的钢管立柱8、工字钢分配梁9、贝雷梁10、型钢轨枕11和拖拉轨道梁12，滑道2设在拖拉轨道梁12上，定滑轮组5设在贝雷梁10上。

履带式移运器3上设有压力分配梁13，压力分配梁13上设有调节垫板14，钢桁梁4放置在调节垫板14上。

履带式移运器3的左右两侧设有与滑道2内侧壁滚动连接的限位导向钢板15。

贝雷梁10上设有位于定滑轮组5后方的限位挡板16。

下面列举一个具体的实施方式对本发明进行详细阐述:

（1）滑道2的设计

搭设碗扣式满堂支架或钢管贝雷梁10（工字钢）柱式的临时支架，在临时支架平台上布置间距25cm[]10a或[]20a型钢作为型钢轨枕11。型钢轨枕11与贝雷梁10之间用U型扣进行固定。型钢轨枕11上布置拖拉轨道梁12。拖拉轨道梁12采用HW200×200型钢，拖拉轨道梁12两侧采用1cm钢板焊满。在拖拉轨道梁12上焊接滑道2，采用[25槽钢作为通长连续的滑道2。

（2)、履带式移运器3的设计

钢桁梁4按等高的平直直线设置，通过钢桁梁4底的调节垫板14来调节拱度。采用履带式移运器3放置到滑道2内。在钢桁梁4每个大节点下设置一组履带式移运器3，每组两个，两个履带式移运器3的中心间距为90cm，对等分布在节点两侧。每组履带式移运器3上放置两个双拼HW200×200型钢作为压力分配梁13，尺寸为100cm×50 cm。

（3）、履带式移运器3纠偏措施设计

用于钢桁梁4拖拉的滑道2采用[25槽钢，履带式移运器3的两侧与槽钢内侧壁的间距是每侧2cm，为了拖拉方向的可控性，在梁端的第一个上滑道2即移运器的两侧设置一个1cm弧行的限位导向钢板15，当钢桁梁4拖拉时，限位导向钢板15与滑道2内侧壁的接触时，限位导向钢板15会起到良好的导向作用，以使钢桁梁4正常拖拉。并在履带式移运器3前后两端用铁丝将其捆绑在钢桁梁4上，减少其偏移的可能。

（4）、拖拉动力机构

在施工前，提供牵引力的卷扬机1与钢桁梁4都放在桥跨的同一侧，通过钢丝绳与钢桁梁4前端固定，反向拖拉由卷扬机1牵拉钢丝绳实现钢桁梁4从桥台一侧拖到对面桥台的拖拉方式。钢桁梁4反向拖拉方式避免了正向拖拉钢丝绳横跨高速公路施工时的危险因素，为高速公路安全畅通创造了条件。

（5）、卷扬机1型号、滑轮组个数确定

拖拉的牵引动力采用两个慢速卷扬机1，若定义钢桁梁4自重为G，拖拉的安全系数考虑为 1.25，则钢桁梁4自重为 Q＝1.25G。钢桁梁4采用滚筒拖拉时，其水平牵引力的计算公式如下式1 所示。

（1）

式中：T——水平牵引力，（N）；

G——钢桁梁4及人群荷载竖向总和，（N）；

——坡道与水平线夹角，（°）；

——钢与钢的摩擦系数；

n——走道坡度，上坡取正、下坡取负。

滑道2设置为水平，根据《机械工程师电子手册》可知，钢与钢在涂油状态下动摩擦系数为 0.05。根据公式 1 可知，钢桁梁4的水平牵引力计算如下所示。

在设计桥墩大里程侧安装一门定滑轮组5，在小里程侧安装一门动滑轮组6，在钢桁梁4起始端一节点安装卷扬机1，卷扬机1绕出绳的拉力计算公式如下式 2 所示。

(2)

式中：S——水平牵引力，t；

f——转动摩擦力，无轴承的滑轮组取值 1.06；

n——滑车组工作绳数；

k——导向滑车个数，1；

Q——构件重力，t；

根据公式1，钢桁梁4的水平牵引力 T，由于采用两个卷扬机1拖拉，因此每个卷扬机1分配的力 Q＝ T/2。根据公式 2，卷扬机1绕出绳的拉力计算如下所示。

根据上式计算出卷扬机1绕出绳的拉力，可确定卷扬机1型号，确定动滑轮组6、定滑轮组5的个数。

（6）卷扬机1及滑轮组固定

拖拉支点（卷扬机1）固定于钢桁梁4处的桥面板上，通过大里程设计墩顶贝雷梁10端的N门定滑轮组5与钢桁梁4节点的支座孔连接M门动滑轮组6进行反向拖拉。且动滑轮组6和定滑轮组5的中心线与钢桁梁4主桁的中线轨迹设置为重合的，这样拖拉时将会减小钢桁梁4偏位的几率。

每台20吨卷扬机1通过N门定滑轮组5对M门动滑轮组6的滑轮组穿入n股Ø43钢丝绳将钢桁梁4的节点与设计墩顶的贝雷梁10上的连接处固定。

卷扬机1四面用槽钢与桥面板焊接固定，为了防止连接焊缝的脱开，后端再用两台5吨手拉葫芦进行二次的保险连接固定。两台卷扬机1摆放中心位置均与钢桁梁4的下弦杆中线平行，中心距为3m，距梁前端的垂直距离为60m。

钢桁梁4的前端连接M门动滑轮组6，通过钢桁梁4的支座栓孔用30mm厚的连接板（钻孔拴接），再用钢丝绳与连接板的栓孔穿入后，通过卡扣进行固定。

定滑轮组5固定于设计墩顶的贝雷梁10前端的5个栓销上，用钢丝绳与栓销用卡扣固定。在定滑轮组5的前端的钢桁梁4的50cm处设置限位挡板16，以保证动滑轮组6与定滑轮组5之间不碰撞。

Claims (1)

1.用于大跨度钢桁梁拖拉施工的反向拖拉装置，其特征在于：包括临时支架和卷扬机，临时支架上设有横截面呈凹槽形状的滑道，滑道内设有可沿滑道移动的履带式移运器，所述钢桁梁设在履带式移运器上，卷扬机设置在钢桁梁上，临时支架的前端上部设有定滑轮组，卷扬机上缠绕的牵引绳绕过定滑轮组并通过一个动滑轮组与钢桁梁前端连接；

所述临时支架包括由下向上依次设置的钢管立柱、工字钢分配梁、贝雷梁、型钢轨枕和拖拉轨道梁，滑道设在拖拉轨道梁上，定滑轮组设在贝雷梁上；

所述履带式移运器上设有压力分配梁，压力分配梁上设有调节垫板，钢桁梁放置在调节垫板上；

所述履带式移运器的左右两侧设有与滑道内侧壁滚动连接的限位导向钢板；

所述贝雷梁上设有位于定滑轮组后方的限位挡板；

用于钢桁梁拖拉的滑道采用[25槽钢，履带式移运器的两侧与槽钢内侧壁的间距是每侧2cm，为了拖拉方向的可控性，在钢桁梁的第一个上滑道即移运器的两侧设置一个1cm弧形的限位导向钢板，当钢桁梁拖拉时，限位导向钢板与滑道内侧壁的接触时，限位导向钢板会起到良好的导向作用，以使钢桁梁正常拖拉。