CN104099875A - 一种拱肋竖向转体施工的牵引结构及牵引施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拱肋竖向转体施工的牵引结构及牵引施工方法，方法包括步骤：将立柱的底部设置于结构基础上，顶部安装提升装置；将拱肋安装于立柱的第一侧，使拱肋的铰接端部铰接于结构基础上，在拱肋上设置牵引吊点；在牵引吊点与提升装置之间拉设牵引绳；在立柱的第二侧拉设缆风绳，使缆风绳的第一端固定于立柱的顶部，缆风绳的第二端固定于结构基础上；启动提升装置，提升拱肋至设计位置。利用立柱代替传统的扣索塔架来架设钢丝绳、缆风绳等牵引系统，提升装置设于立柱的顶部，并将拱肋和牵引绳都设置在立柱的第一侧，在立柱的第一侧对拱肋进行牵引提升，避免了牵引过程中，会对立柱造成侧向扭矩，而损坏立柱的问题，提高了立柱的平衡稳定性。

Description

一种拱肋竖向转体施工的牵引结构及牵引施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工方法，尤其涉及一种拱肋竖向转体施工的牵引结构及牵引施工方法。

背景技术

现有的大跨度钢拱桥，一般采用悬臂扣挂法或转体法进行施工。悬臂扣挂法一般采用缆索吊机吊装拱肋，进行悬臂拼装，安装好的拱肋通过扣索锚固在索扣塔架上；转体法是将拱圈或整个上部结构分成两个半拱，然后采取在已成型的桥面搭设拱肋支架，在支架上将半拱拼装成型，并整体平转或竖转就位。悬臂扣挂法为成熟的施工方法，但在施工过程中，由于拱肋为柔性拉索支撑的大悬臂结构，高度较小，变形不易控制，节段连接为高空作业，因此，安装就位比较困难，且拱肋的焊接部分为高空仰焊，焊接质量难以保证。转体法有平转和竖转法两种，拼装拱肋在支架上完成，这种方法降低桥梁拱肋结构的高空拼装工作难度，解决了拱肋拼装线形不易控制及焊接质量难以保证的问题，而且由于采用地面拼装和焊接拱肋转体，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。

参阅图1～2所示，目前，常规的竖转施工方法是在已成型桥面30上搭设大型临时扣索塔架31，在扣索塔架31的顶部拉缆风索32，缆风索32的一端连接拱肋转体33背部的扣索，拱肋转体33的下端铰接于桥面30上，缆风索32的另一端连接至锚固于地面上的张拉千斤顶34，拱肋转体33与张拉千斤顶34分别设置在扣索塔架的左右两侧，以扣索塔架31顶部的索鞍35作为支点，利用张拉千斤顶34产生连续的拉力拉起扣索塔架31另一侧的拱肋转体33竖向转动，如图3所示，自初始位置a向上竖转至设计位置b，进行合拢施工，如图4所示，同时，在扣索塔架的前后两侧分别设置侧向缆风索(图中未显示侧向缆风索)以保证扣索塔架的横向稳定性。但是，采用这种竖转施工方法具有以下缺点：

1、需要较大的施工场地

对于场地和设备的要求极高，不仅需要很大的场地来搭建扣索塔架、千斤顶锚固结构，以及张拉缆风索，而且在施工完成后，还要进行繁重的拆除清理工作，搭建和拆除这样大型的扣索塔架既耗费人力和工时，还造成巨大的生产成本的浪费。

2、扣索塔架的底部通过箱梁结构与桥面固定连接，当利用缆风索进行牵引张拉使，对扣索塔架产生了向外弯转的力矩，容易造成扣索塔架被拉断，造成严重的工程事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、施工简便，能够避免由于拱肋提升设备的断裂而造成重大工程事故的拱肋竖向转体施工的牵引结构及牵引施工方法。

为实现上述技术效果，本发明公开了一种拱肋竖向转体施工的牵引施工方法，所述牵引施工方法包括以下步骤：

提供立柱，将所述立柱的底部设置于结构基础上，并在所述立柱的顶部安装提升装置；

提供拱肋，将所述拱肋安装于所述立柱的第一侧，使所述拱肋靠近所述立柱的一端铰接于所述结构基础上，形成一铰接端部，并在所述拱肋上设置牵引吊点；

在所述牵引吊点与所述提升装置之间拉设牵引绳；

在所述立柱相对所述第一侧相反的第二侧拉设缆风绳，使所述缆风绳的第一端固定于所述立柱的顶部，所述缆风绳的第二端固定于所述结构基础上，以平衡所述拱肋对所述立柱施加的拉力；

启动所述提升装置，将所述拱肋绕所述铰接端部转动提升至拱肋设计位置。

所述牵引施工方法进一步的改进在于，在拉设所述牵引绳时还包括：

在所述立柱的第一侧顶部安装一承力构件，在所述承力构件上安装一定滑轮，并在所述牵引吊点与所述铰接端部之间的所述拱肋上安装一动滑轮；

将所述牵引绳的第一端固定于所述牵引吊点，所述牵引绳的第二端依次绕设于所述定滑轮和所述动滑轮，并穿过所述承力构件连接至所述提升装置，从而通过所述定滑轮和所述动滑轮将提升过程中所述提升装置对所述牵引吊点产生的瞬时牵引力传到所述承力构件上，并通过所述承力构件缓解所述瞬时牵引力对所述牵引吊点产生的冲击。

所述牵引施工方法进一步的改进在于，在拉设完成所述牵引绳和所述缆风绳后，在所述拱肋的铰接端部与所述牵引吊点之间连接一平衡梁。

所述牵引施工方法进一步的改进在于，在所述拱肋提升至离开结构基础后，先空停30min，检查所述牵引绳的接触情况，消除所述牵引绳的非线性接触变形，然后继续提升所述拱肋至设计位置。

本发明还公开了一种拱肋竖向转体施工的牵引结构，所述牵引结构包括立柱，所述立柱的底部设于结构基础上，所述立柱的顶部设有提升装置，所述拱肋设于所述立柱的第一侧，并且所述拱肋靠近所述立柱的一端铰接于所述结构基础上，形成一铰接端部，所述拱肋上设有牵引吊点，所述牵引吊点与所述提升装置之间拉设有牵引绳，通过所述提升装置提供所述拱肋竖向转动的向上牵引力；在所述立柱相对所述第一测相反的第二侧拉设有缆风绳，所述缆风绳的第一端固定于所述立柱的顶部，所述缆风绳的第二端固定于所述结构基础上，用于平衡所述拱肋对所述立柱施加的拉力。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果是：利用立柱代替传统的扣索塔架来架设钢丝绳、缆风绳等牵引系统，节省了搭建扣索塔架的人力和物力。提升装置设于立柱的顶部，并将拱肋和牵引绳都设置在立柱的第一侧，在立柱的第一侧对拱肋进行牵引提升，避免了牵引过程中，会对立柱造成侧向扭矩，而损坏立柱的问题，提高了立柱的平衡稳定性。进一步的，在第一侧的相反侧立柱的第二侧拉设缆风绳，用于平衡拱肋对所述立柱施加的拉力。

所述牵引结构进一步的改进在于，所述立柱的第一侧顶部设有一承力构件，所述承力构件上安装有一定滑轮，所述牵引吊点与所述铰接端部之间的所述拱肋上安装有一动滑轮，所述牵引绳的第一端固定于所述牵引吊点，所述牵引绳的第二端依次绕设于所述定滑轮和所述动滑轮，并穿过所述承力构件连接至所述提升装置，从而通过所述定滑轮和所述动滑轮将提升过程中所述提升装置对所述牵引吊点产生的瞬时牵引力传到所述承力构件上，并通过所述承力构件缓解所述瞬时牵引力对所述牵引吊点产生的冲击。

所述牵引结构进一步的改进在于，所述承力构件包括一承力块及固定于所述承力块与所述立柱之间的斜撑，所述承力块固定于所述立柱的第一侧顶部，所述承力块上开设有一孔体，所述牵引绳的第二端穿设于所述孔体内。

所述牵引结构进一步的改进在于，所述立柱的底部通过铰接座铰接于所述结构基础上，所述铰接座的两侧设有用于限制所述立柱底部活动范围的挡板。立柱的底部采用铰接连接方式，进一步保证了竖转过程中立柱底部不会产生扭矩，保证立柱不被损坏。并对立柱底部进行了锥形桁架结构设计，以利于铰接座的安装，在铰接座的两侧设置挡板，来限制所述立柱底部的转动范围，保证立柱的整体稳定性。

所述牵引结构进一步的改进在于，所述拱肋的铰接端部与所述牵引吊点之间连接有平衡梁。用于平衡铰接端部与牵引吊点之间不平衡拱点间的水平力，保护拱肋。

所述牵引结构进一步的改进在于，所述提升装置为千斤顶。结构简单，安装方便。

附图说明

图1是现有的拱肋竖向转体施工的牵引结构示意图。

图2是现有的牵引结构中的扣索塔架的结构示意图。

图3是现有的单片拱肋的牵引施工示意图。

图4是现有的拱肋竖向转体施工成型的示意图。

图5是本发明拱肋竖向转体施工前的牵引结构示意图。

图6是本发明一较佳实施例的牵引结构示意图。

图7是本发明中立柱底部铰接座的较佳实施例的结构示意图。

图8是本发明拱肋牵引施工的示意图。

图9是本发明拱肋牵引施工后的示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

首先参阅图5所示，本发明的一种拱肋竖向转体施工的牵引结构主要由立柱11、提升装置12、牵引绳13及缆风绳14构成。配合图6所示，立柱11的底部设于结构基础上，提升装置12为一千斤顶，固定于立柱11的顶部，拱肋21设于立柱11的第一侧111，并且拱肋21靠近立柱11的一端通过一铰接座22铰接于结构基础上，形成一铰接端部151，拱肋21上设有牵引吊点152，牵引绳13拉设于牵引吊点152与提升装置12之间，通过提升装置12提供拱肋21牵引吊点152一沿所述牵引绳13方向的牵引力，使拱肋21绕铰接端部151竖向转动提升。在立柱11相对第一侧111相反的第二侧112拉设缆风绳14，缆风绳14的第一端141固定于立柱11的顶部，缆风绳14的第二端142固定于结构基础上，用于平衡拱肋21对立柱11施加的拉力。本发明利用立柱11代替传统的扣索塔架来架设钢丝绳、缆风绳等牵引系统，节省了搭建扣索塔架的人力和物力。提升装置12设于立柱11的顶部，并将拱肋21和牵引绳13都设置在立柱11的第一侧111，在立柱11的第一侧111对拱肋21进行牵引提升，避免了牵引过程中，会对立柱21造成侧向扭矩，而损坏立柱11的问题，提高了立柱11的平衡稳定性。

配合图6所示，作为本发明的较佳实施方式，在立柱11的第一侧111顶部设置一承力构件19，该承力构件19包括一承力块163及固定于承力块163与立柱11之间的斜撑165，承力块163固定于立柱11的第一侧111顶部，承力块163上开设有一孔体164，承力构件19设置在拱肋21与提升装置12之间，构成了用于缓解拱肋21提升过程中提升装置12对牵引吊点152产生的瞬时牵引力的冲击，保护拱肋21及牵引吊点152不被损坏。进一步的，在承力构件19上安装有一定滑轮161，相应的，在拱肋21牵引吊点152与铰接端部151之间的拱肋21背楞上安装一动滑轮162，牵引绳13的第一端131固定于牵引吊点152，牵引绳13的第二端132先绕设在定滑轮161上，然后再绕设在动滑轮162上，最后穿过承力块163上的孔体164连接至提升装置12，启动提升装置12，首先提升装置12对拱肋21的牵引吊点152提供一沿牵引绳13方向的瞬时牵引力，该瞬时牵引力先通过定滑轮161与动滑轮162被传递到承力构件19上，由承力构件19缓解该瞬时牵引力对牵引吊点152产生的冲击，避免该瞬时牵引力直接作用于牵引吊点152而造成牵引吊点152和拱肋21的损坏。然后，提升装置12继续对拱肋21提供牵引力，使拱肋21绕铰接端部151竖向转动至拱肋21设计位置。通过设置承力构件19可以缓解提升过程中提升装置12对牵引吊点152产生的瞬时牵引力。利用合理安装滑轮组，改变牵引力的方向，从而达到将牵引力传到承力构件19的目的，通过设置动滑轮162，利用动滑轮162可以改变力的大小的特性，一定程度上减轻提升装置12为克服拱肋21重力而施加的牵引力的负担。

进一步的，结合图6和图7所示，立柱11的底部通过一铰接座17铰接于结构基础上，立柱11的底部采用铰接连接方式，可以进一步保证竖转过程中立柱11底部不会产生扭矩，保证了立柱11不被损坏。并对立柱11底部进行了锥形桁架结构设计，以利于铰接座17的安装，在铰接座17的两侧设置挡板171，来限制立柱11底部的转动范围，保证立柱11的整体稳定性。在拱肋21的铰接端部151与牵引吊点152之间连接有平衡梁18，用于平衡铰接端部与牵引吊点之间不平衡拱点间的水平力，保护拱肋。

本发明拱肋竖向转体施工的牵引施工方法主要包括以下步骤：

1、施工立柱11

将立柱11的底部通过铰接座17设置于结构基础上，并在立柱11的顶部安装提升装置12，在立柱11的第一侧111安装承力构件的承力块163和定滑轮161，并在承力块163上开设孔体164，在承力块163与立柱11之间焊接斜撑165进行加固。

2、安装拱肋21并设置牵引吊点152

拼装两片半拱拱肋21，将拱肋21的铰接端部151通过铰接座22铰接于结构基础上，并在拱肋21上焊接牵引吊点152，在铰接端部151与牵引吊点152之间的拱肋21背楞的中部安装动滑轮162。

3、在拱肋21与立柱11之间拉牵引绳13

牵引绳13的第一端131锚固于拱肋21的牵引吊点152上，第二端先绕过定滑轮161，然后再绕过拱肋21上的动滑轮162，最后穿过承力块163上的孔体164连接至千提升装置12，如图6所示。

4、在立柱11与结构基础之间拉缆风绳14

在立柱11相对第一侧111相反的第二侧112拉设缆风绳14，缆风绳14的第一端固定于立柱11的顶部，缆风绳14的第二端142锚固于结构基础上，以平衡提升过程中拱肋21对立柱11施加的拉力。

5、连平衡梁18

在拉设完成牵引绳13和缆风绳14后，通过在拱肋21的牵引吊点152与铰接端部151之间连接一平衡梁18，以平衡拱肋21的牵引吊点152与铰接端部151之间不平衡拱点间的水平力，保护拱肋21。

6、竖转拱肋21至设计位置并进行合拢施工

参阅图8和图9所示，启动提升装置12提升拱肋21，提升装置12向上施力，结合牵引绳13，提升装置12对拱肋21的牵引吊点152提供一沿牵引绳13方向的瞬时牵引力，该瞬时牵引力先通过定滑轮161与动滑轮162被传递到承力构件19上，由承力构件19缓解该瞬时牵引力对牵引吊点152产生的冲击，避免该瞬时牵引力直接作用于牵引吊点152而造成牵引吊点152和拱肋21的损坏。然后，提升装置12继续对拱肋21提供牵引力，使拱肋21绕铰接端部151竖向转动至拱肋21设计位置。

其中，在拱肋21提升至离开结构基础后，先空停30min，检查牵引绳13的接触情况，消除牵引绳13的非线性接触变形，然后继续提升拱肋21至设计位置，将两片拱肋21进行焊接合拢，完成施工，如图9所示。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种拱肋竖向转体施工的牵引施工方法，其特征在于所述牵引施工方法包括以下步骤：

提供立柱，将所述立柱的底部设置于结构基础上，并在所述立柱的顶部安装提升装置；

提供拱肋，将所述拱肋安装于所述立柱的第一侧，使所述拱肋靠近所述立柱的一端铰接于所述结构基础上，形成一铰接端部，并在所述拱肋上设置牵引吊点；

在所述牵引吊点与所述提升装置之间拉设牵引绳；

在所述立柱相对所述第一侧相反的第二侧拉设缆风绳，使所述缆风绳的第一端固定于所述立柱的顶部，所述缆风绳的第二端固定于所述结构基础上，以平衡所述拱肋对所述立柱施加的拉力；

启动所述提升装置，将所述拱肋绕所述铰接端部转动提升至拱肋设计位置。

2.如权利要求1所述的牵引施工方法，其特征在于，在拉设所述牵引绳时还包括：

在所述立柱的第一侧顶部安装一承力构件，在所述承力构件上安装一定滑轮，并在所述牵引吊点与所述铰接端部之间的所述拱肋上安装一动滑轮；

将所述牵引绳的第一端固定于所述牵引吊点，所述牵引绳的第二端依次绕设于所述定滑轮和所述动滑轮，并穿过所述承力构件连接至所述提升装置，从而通过所述定滑轮和所述动滑轮将提升过程中所述提升装置对所述牵引吊点产生的瞬时牵引力传到所述承力构件上，并通过所述承力构件缓解所述瞬时牵引力对所述牵引吊点产生的冲击。

3.如权利要求1或2所述的牵引施工方法，其特征在于：在拉设完成所述牵引绳和所述缆风绳后，在所述拱肋的铰接端部与所述牵引吊点之间连接一平衡梁。

4.如权利要求3所述的牵引施工方法，其特征在于：在所述拱肋提升至离开结构基础后，先空停30min，检查所述牵引绳的接触情况，消除所述牵引绳的非线性接触变形，然后继续提升所述拱肋至设计位置。

5.一种拱肋竖向转体施工的牵引结构，其特征在于，所述牵引结构包括立柱，所述立柱的底部设于结构基础上，所述立柱的顶部设有提升装置，所述拱肋设于所述立柱的第一侧，并且所述拱肋靠近所述立柱的一端铰接于所述结构基础上，形成一铰接端部，所述拱肋上设有牵引吊点，所述牵引吊点与所述提升装置之间拉设有牵引绳，通过所述提升装置提供所述拱肋竖向转动的向上牵引力；在所述立柱相对所述第一测相反的第二侧拉设有缆风绳，所述缆风绳的第一端固定于所述立柱的顶部，所述缆风绳的第二端固定于所述结构基础上，用于平衡所述拱肋对所述立柱施加的拉力。

6.如权利要求5所述的牵引结构，其特征在于：所述立柱的第一侧顶部设有一承力构件，所述承力构件上安装有一定滑轮，所述牵引吊点与所述铰接端部之间的所述拱肋上安装有一动滑轮，所述牵引绳的第一端固定于所述牵引吊点，所述牵引绳的第二端依次绕设于所述定滑轮和所述动滑轮，并穿过所述承力构件连接至所述提升装置，从而通过所述定滑轮和所述动滑轮将提升过程中所述提升装置对所述牵引吊点产生的瞬时牵引力传到所述承力构件上，并通过所述承力构件缓解所述瞬时牵引力对所述牵引吊点产生的冲击。

7.如权利要求6所述的牵引结构，其特征在于：所述承力构件包括一承力块及固定于所述承力块与所述立柱之间的斜撑，所述承力块固定于所述立柱的第一侧顶部，所述承力块上开设有一孔体，所述牵引绳的第二端穿设于所述孔体内。

8.如权利要求5所述的牵引结构，其特征在于：所述立柱的底部通过铰接座铰接于所述结构基础上，所述铰接座的两侧设有用于限制所述立柱底部活动范围的挡板。

9.如权利要求5所述的结构，其特征在于：所述拱肋的铰接端部与所述牵引吊点之间连接有平衡梁。

10.如权利要求5所述的结构，其特征在于：所述提升装置为千斤顶。