CN105544413A - 用于架设斜拉桥钢桁梁的牵索式架梁吊机及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于架设斜拉桥钢桁梁的牵索式架梁吊机及施工方法，涉及桥梁工程技术领域。该架梁吊机包括两个主纵梁，每个主纵梁的前部设有前端锚固点，中部设有中吊挂，后部设有抗剪后锚固件；抗剪后锚固件与中吊挂之间设有挂梁和反压轮；主纵梁的前部架设有提升系统。施工时，先将斜拉索与前端锚固点连接，通过中吊挂和抗剪后锚固件将架梁吊机锚固；再利用提升系统提升待架钢桁梁；待架钢桁梁安装后，将斜拉索转换至已架钢桁梁上，利用挂梁和反压轮行走至下一安装位置进行架设；重复以上步骤，直至所有钢桁梁架设完毕。本发明利用斜拉桥的拉索结构减轻了架梁吊机的重量，从而减少了钢桁梁的承载负荷，有效提高了施工的可靠性及安全性。

Description

用于架设斜拉桥钢桁梁的牵索式架梁吊机及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体来讲是一种用于架设斜拉桥钢桁梁的牵索式架梁吊机及施工方法。

背景技术

随着我国基础建设的迅猛发展，大跨度斜拉桥如雨后春笋般涌现出来，尤其是钢桁梁斜拉桥，以其跨越能力大、承受荷载重而成为目前铁路斜拉桥的主流。

目前，对于斜拉桥钢桁梁的架设一般采用架梁吊机对称进行悬臂架设。现有的架梁吊机通过后锚固的方式置于已架钢桁梁的上弦杆上，从而进行待架梁段的提升、安装操作；然后通过走行油缸的伸缩作业使吊机前移。

但是，实际施工中，由于待架梁段的重量往往很大，因此，为了成功将待架钢桁梁提升至安装位置，架梁吊机的结构必然会非常庞大，且重量较重，这也势必使得架梁吊机在提升过程中的后锚固力需要很大。然而，庞大的架梁吊机不但占据了较大的施工面积，不利于施工操作；而且其较大的自重增加了斜拉桥钢桁梁的承重负荷，且锚固力要求较高，使得施工可靠性、安全性低。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于架设斜拉桥钢桁梁的牵索式架梁吊机及施工方法，通过合理利用斜拉桥的拉索结构，作为架梁吊机前锚固点，改善了架梁吊机的受力，减轻架梁吊机的重量，从而减少钢桁梁的承载负荷，有效提高了架设施工的可靠性及安全性。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：提供一种用于架设斜拉桥钢桁梁的牵索式架梁吊机，包括沿顺桥向平行设置的两个主纵梁，每个主纵梁的前部设置有用于与斜拉索连接的前端锚固点，每个主纵梁的中部设置有用于与钢桁梁的上弦杆锚固的中吊挂，每个主纵梁的后部设置有用于与钢桁梁的上弦杆锚固的抗剪后锚固件；抗剪后锚固件与中吊挂之间设置有用于悬挂架梁吊机的挂梁和用于保证架梁吊机平衡的反压轮，挂梁固定于主纵梁的顶部，反压轮横插于主纵梁内；该架梁吊机还包括用于提升待架钢桁梁的提升系统，提升系统架设于两个主纵梁的前部。

在上述技术方案的基础上，在架梁吊机行走时，所述挂梁的上部钩挂于上弦杆的顶部，用于悬挂架梁吊机，所述反压轮从主纵梁内伸出并抵持钢桁梁的上弦杆底部，用于保证架梁吊机的平衡。

在上述技术方案的基础上，所述抗剪后锚固件与中吊挂结构相同，两者均包括下分配梁、千斤顶、上分配梁、吊杆和锚梁；下分配梁和上分配梁均沿横桥向设置，千斤顶压在下分配梁的顶部，上分配梁压在千斤顶的顶部，吊杆的下端依次穿过上分配梁和下横梁，并在吊杆的下端水平悬挂锚梁，锚梁的一端横插入主纵梁内。

在上述技术方案的基础上，所述反压轮设置为两个：前反压轮和后反压轮，前反压轮与后反压轮交替转换使用；所述挂梁设置为两个：前挂梁和后挂梁，前挂梁与后挂梁交替转换使用。

在上述技术方案的基础上，所述前反压轮与后反压轮均为圆筒形滚轮。

在上述技术方案的基础上，所述前挂梁、后挂梁均包括竖直固定于主纵梁顶部的立柱，立柱的一侧壁靠近顶端处开有一凹槽，凹槽的开口朝向架梁吊机的内部，且凹槽内设置有活动梁。

在上述技术方案的基础上，所述提升系统包括两根架设于两个主纵梁顶部的横向分配梁，每根横向分配梁的顶部设置有若干支撑柱，相邻支撑柱之间设置通过连接系连接，每个支撑柱的顶部固定有纵向梁，所述横向分配梁、支撑柱、连接系和纵向梁组成框架结构，该框架结构的顶部中心设置有起重系统，起重系统的下方连接有用于吊装钢桁梁的吊具。

在上述技术方案的基础上，所述横向分配梁与主纵梁之间设置有抄垫。

本发明还提供一种基于所述架梁吊机的用于架设斜拉桥钢桁梁的施工方法，其步骤包括：

S1：将斜拉桥既有的斜拉索与架梁吊机的主纵梁的前端锚固点连接；通过中吊挂和抗剪后锚固件，分别将架梁吊机的主纵梁的中部及后部与已架钢桁梁的上弦杆锚固，并将中吊挂和抗剪后锚固件张拉至荷载设计值，转入S2；

S2：利用架梁吊机的提升系统对待架钢桁梁进行提升与安装，转入S3；

S3：待架钢桁梁安装完成后，将前端锚固点处的斜拉索转换至已架钢桁梁上；将架梁吊机的挂梁钩挂于上弦杆的顶部，将架梁吊机的反压轮从主纵梁内伸出并抵持上弦杆底部，解除中吊挂以及抗剪后锚固件，利用挂梁和反压轮使架梁吊机行走至下一待架钢桁梁的安装位置，转入S4；

S4：安装中吊挂和抗剪后锚固件，收回反压轮和挂梁，将待架节段斜拉索挂设在牵索式架梁吊机主纵梁的前端锚固点处，并张拉至设计值，进行下一节段钢桁梁架设，转入S5；

S5：重复步骤S3-S4，直至所有待架钢桁梁架设完毕。

在上述技术方案的基础上，所述反压轮设置为两个：前反压轮和后反压轮；所述挂梁设置为两个：前挂梁和后挂梁；在此基础上，S3具体包括以下步骤：待架钢桁梁安装完成后，将前端锚固点处的斜拉索转换至已架钢桁梁上；将架梁吊机的后挂梁钩挂于上弦杆的顶部，将架梁吊机的后反压轮从主纵梁内伸出并抵持钢桁梁的上弦杆底部，解除中吊挂以及抗剪后锚固件，利用后挂梁和后反压轮使架梁吊机行走至边桁斜拉索锚固区；在边桁斜拉索锚固区的前方安装前反压轮和前挂梁，将前挂梁钩挂于上弦杆的顶部，将前反压轮从主纵梁内伸出并抵持钢桁梁的上弦杆底部；收回后反压轮和后挂梁，利用前反压轮和前挂梁使架梁吊机继续行走至下一待架钢桁梁的安装位置，转入S4。

本发明的有益效果在于：

1、本发明的架梁吊机在其主纵梁的前部设置有用于与斜拉索连接的前端锚固点，主纵梁的中部和后部分别设置有用于与已架钢桁梁的上弦杆锚固的中吊挂和抗剪后锚固件，架梁吊机整体构成一种牵索式结构。

与现有技术相比，本发明的架梁吊机能够有效利用既有斜拉桥的拉索结构，在进行待架钢桁梁的提升时，能够借助既有斜拉桥拉索的拉力，顺利将待架钢桁梁提升至安装位置，从而使得架梁吊机的结构无需设计的非常庞大，而且可减少吊机重量，进而减少钢桁梁的承载负荷，有效提高了架设施工的可靠性及安全性。

2、本发明中，利用反压轮和挂梁实现架梁吊机的行走功能，在架梁吊机行走时，挂梁的上部钩挂于上弦杆的顶部，用于悬挂架梁吊机；反压轮则从主纵梁内伸出，并抵持钢桁梁的上弦杆底部，形成后部支撑点，可有效防止由于架梁吊机前端过重而出现后端翘起的情况，从而保证了架梁吊机的平衡。与此同时，反压轮设置为两个：前反压轮和后反压轮；挂梁也设置为两个：前挂梁和后挂梁。在架梁吊机行走时，前反压轮和后反压轮进行交替转换使用，前挂梁和后挂梁进行交替转换使用，从而使得架梁吊机在行走过程中能顺利避开边桁斜拉索锚固区的锚固件，行走过程安全可靠。

3、本发明的架梁吊机结构简单，使用方便可靠，且适用性广，适用于大多数具有斜拉索的斜拉桥的吊装施工使用。

附图说明

图1为本发明实施例中用于架设斜拉桥钢桁梁的牵索式架梁吊机的立面图；

图2为本发明实施例中用于架设斜拉桥钢桁梁的牵索式架梁吊机的平面图；

图3为图1沿A-A＇方向的剖面图；

图4为图1沿B-B＇方向的剖面图；

图5为抗剪后锚固件/中吊挂的结构示意图；

图6为图5的另一视角示意图；

图7为前反压轮/后反压轮的结构示意图；

图8为图7的另一视角示意图；

图9为前挂梁/后挂梁的结构示意图；

图10为提升系统的结构示意图。

附图标记：

1-抗剪后锚固件，101-上分配梁，102-千斤顶，103-下分配梁，104-吊杆，105-锚梁；

2-后反压轮；3-前反压轮；

4-后挂梁，401-立柱，402-凹槽，403-活动梁；

5-前挂梁；6-中吊挂；7-上弦杆；

8-提升系统，801-横向分配梁，802-支撑柱，803-纵向梁，804-起重系统，805-吊具；

9-主纵梁；10-前端锚固点；11-斜拉索；12-抄垫轨道；13-抄垫。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1至图4所示，本发明实施例提供一种用于架设斜拉桥钢桁梁的牵索式架梁吊机，包括沿顺桥向平行设置的两个主纵梁9，每个主纵梁9的前部设置有用于与斜拉索11连接的前端锚固点10，每个主纵梁9的中部设置有用于将主纵梁9中部与钢桁梁的上弦杆7锚固的中吊挂6，每个主纵梁9的后部设置有用于将主纵梁9后部与钢桁梁的上弦杆7锚固的抗剪后锚固件1。抗剪后锚固件1与中吊挂6之间设置有反压轮和挂梁，挂梁固定于主纵梁9的顶部，在架梁吊机行走时，挂梁的上部钩挂于上弦杆7顶部的抄垫轨道12上，用于悬挂架梁吊机；反压轮横插于主纵梁9内，在架梁吊机行走时，反压轮从主纵梁9内伸出并抵持钢桁梁的上弦杆7底部，用于保证架梁吊机的平衡。该架梁吊机还包括用于提升待架钢桁梁的提升系统8，提升系统8架设于两个主纵梁9的顶部，并位于两个主纵梁9靠近前端处。

参见图1、图5和图6所示，所述抗剪后锚固件1与中吊挂6结构相同，两者均包括下分配梁103、千斤顶102、上分配梁101、吊杆104和锚梁105，下分配梁103和上分配梁101均沿横桥向设置，千斤顶102压在下分配梁103的顶部，上分配梁101压在千斤顶102的顶部，吊杆104的下端依次穿过上分配梁101和下横梁，并在吊杆104的下端水平悬挂锚梁105，锚梁105的一端横插入主纵梁9内。参见图6所示，当利用抗剪后锚固件1/中吊挂6将主纵梁9的后部/中部与钢桁梁的上弦杆7锚固时，通过张拉吊杆104至荷载设计值，使得钢桁梁的上弦杆7被卡持于下分配梁103与锚梁105之间。

参见图7和图8所示，为了使架梁吊机在行走过程中能顺利避开边桁斜拉索锚固区的锚固件，将所述反压轮设置为两个：前反压轮3和后反压轮2，前反压轮3与后反压轮2在架梁吊机行走时，进行交替转换使用，使架梁吊机在行走过程中能顺利避开边桁斜拉索锚固区的锚固件。具体来说，所述前反压轮3与后反压轮2均为圆筒形滚轮，当架梁吊机走行时，前反压轮3和后反压轮2交替从主纵梁9内伸出并抵持钢桁梁的上弦杆7底部，前反压轮3和后反压轮2既可以防止由于架梁吊机前端过重而出现后端翘起的情况，保证架梁吊机的平衡，圆筒形滚轮又可以帮助架梁吊机的行走，减少移动时产生的阻力。

同理，参见图1和图2所示，为了使架梁吊机在行走过程中能顺利避开边桁斜拉索锚固区的锚固件，所述挂梁也设置为两个：前挂梁5和后挂梁4，前挂梁5与后挂梁4在架梁吊机行走时，进行交替转换使用，使架梁吊机在行走过程中能顺利避开边桁斜拉索锚固区的锚固件。具体来说，参见图9所示，所述前挂梁5、后挂梁4均包括竖直固定于主纵梁9顶部的立柱401，立柱401的一侧壁靠近顶端处开有一凹槽402，该凹槽402的开口朝向架梁吊机的内部，且凹槽402内设置有活动梁403，在架梁吊机行走时，活动梁403的一部分伸出至凹槽402外，并钩挂于上弦杆7顶部的抄垫轨道12上，使得架梁吊机能悬挂于钢桁梁的上弦杆7，并沿抄垫轨道12前移。

参见图1、图2和10所示，所述提升系统8包括两根架设于两个主纵梁9顶部的横向分配梁801，每根横向分配梁801的顶部设置有若干支撑柱802，相邻支撑柱802之间设置通过连接系(图未示)连接，每个支撑柱802的顶部固定有纵向梁803，所述横向分配梁801、支撑柱802、连接系和纵向梁803组成框架结构，该框架结构的顶部中心设置有起重系统804，起重系统804的下方连接有用于吊装钢桁梁的吊具805。本实施例中，为了更稳固地将提升系统8架设在两个主纵梁9的顶部，在横向分配梁801与主纵梁9之间增设有抄垫13。

参见图1至图4所示，本发明实施例还提供一种基于所述架梁吊机的用于架设斜拉桥钢桁梁的施工方法，其步骤包括：

S1：将斜拉桥既有的斜拉索11与架梁吊机的主纵梁9的前端锚固点10连接；通过中吊挂6和抗剪后锚固件1，分别将架梁吊机的主纵梁9的中部及后部与已架钢桁梁的上弦杆7锚固，并将中吊挂6和抗剪后锚固件1张拉至荷载设计值，转入S2。

S2：利用架梁吊机的提升系统8对待架钢桁梁进行提升与安装，提升、安装时，待架钢桁梁的荷载由主纵梁9承担并最后传递至已架钢桁梁和斜拉索11上，转入S3。

S3：待架钢桁梁安装完成后，将前端锚固点10处的斜拉索11转换至已架钢桁梁上；将架梁吊机的挂梁钩挂于上弦杆7顶部的抄垫轨道12上，将架梁吊机的反压轮从主纵梁9内伸出并抵持钢桁梁的上弦杆7底部，解除中吊挂6以及抗剪后锚固件1，利用挂梁和反压轮使架梁吊机行走至下一待架钢桁梁的安装位置，转入S4。

S4：安装中吊挂6和抗剪后锚固件1，收回反压轮和挂梁(收回反压轮是指，将反压轮收回至主纵梁内；收回挂梁是指，使挂梁不在钩挂于上弦杆的顶部)，将待架节段斜拉索11挂设在牵索式架梁吊机主纵梁9的前端锚固点10处，并张拉至设计值，进行下一节段钢桁梁架设，转入S5；

S5：重复步骤S3-S4，直至所有待架钢桁梁架设完毕。

实际施工时，S3具体包括以下步骤：待架钢桁梁安装完成后，将前端锚固点10处的斜拉索11转换至已架钢桁梁上；将架梁吊机的后挂梁4钩挂于上弦杆7顶部的抄垫轨道12上，将架梁吊机的后反压轮2从主纵梁9内伸出并抵持钢桁梁的上弦杆7底部，解除中吊挂6以及抗剪后锚固件1，利用后挂梁4和后反压轮2使架梁吊机行走至边桁斜拉索锚固区；

在边桁斜拉索锚固区的前方安装前反压轮3和前挂梁5，将前挂梁5钩挂于上弦杆7顶部的抄垫轨道12上，将前反压轮3从主纵梁9内伸出并抵持钢桁梁的上弦杆7底部；收回后反压轮2和后挂梁4(收回后反压轮2是指，将后反压轮2收回至主纵梁9内；收回后挂梁4是指，将后挂梁4的活动块收回至后挂梁4的凹槽402内)，利用前反压轮3和前挂梁5使架梁吊机继续行走至下一待架钢桁梁的安装位置。

利用本架梁吊机进行斜拉桥钢桁梁的架设施工时，能够有效利用既有斜拉桥拉索结构，降低了吊机重量，节省了施工材料，减少了高空水上施工作业，提高了钢桁梁安装质量，特别适用于斜拉桥整节段钢桁梁悬臂架设施工。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种用于架设斜拉桥钢桁梁的牵索式架梁吊机，其特征在于：包括沿顺桥向平行设置的两个主纵梁(9)，每个主纵梁(9)的前部设置有用于与斜拉索(11)连接的前端锚固点(10)，每个主纵梁(9)的中部设置有用于与钢桁梁的上弦杆(7)锚固的中吊挂(6)，每个主纵梁(9)的后部设置有用于与钢桁梁的上弦杆(7)锚固的抗剪后锚固件(1)；

抗剪后锚固件(1)与中吊挂(6)之间设置有用于悬挂架梁吊机的挂梁和用于保证架梁吊机平衡的反压轮，挂梁固定于主纵梁(9)的顶部，反压轮横插于主纵梁(9)内；

该架梁吊机还包括用于提升待架钢桁梁的提升系统(8)，提升系统(8)架设于两个主纵梁(9)的前部。

2.如权利要求1所述的用于架设斜拉桥钢桁梁的牵索式架梁吊机，其特征在于：在架梁吊机行走时，所述挂梁的上部钩挂于上弦杆(7)的顶部，用于悬挂架梁吊机，所述反压轮从主纵梁(9)内伸出并抵持钢桁梁的上弦杆(7)底部，用于保证架梁吊机的平衡。

3.如权利要求1所述的用于架设斜拉桥钢桁梁的牵索式架梁吊机，其特征在于：所述抗剪后锚固件(1)与中吊挂(6)结构相同，两者均包括下分配梁(103)、千斤顶(102)、上分配梁(101)、吊杆(104)和锚梁(105)；下分配梁(103)和上分配梁(101)均沿横桥向设置，千斤顶(102)压在下分配梁(103)的顶部，上分配梁(101)压在千斤顶(102)的顶部，吊杆(104)的下端依次穿过上分配梁(101)和下横梁，并在吊杆(104)的下端水平悬挂锚梁(105)，锚梁(105)的一端横插入主纵梁(9)内。

4.如权利要求1所述的用于架设斜拉桥钢桁梁的牵索式架梁吊机，其特征在于：所述反压轮设置为两个：前反压轮(3)和后反压轮(2)，前反压轮(3)与后反压轮(2)交替转换使用；所述挂梁设置为两个：前挂梁(5)和后挂梁(4)，前挂梁(5)与后挂梁(4)交替转换使用。

5.如权利要求4所述的用于架设斜拉桥钢桁梁的牵索式架梁吊机，其特征在于：所述前反压轮(3)与后反压轮(2)均为圆筒形滚轮。

6.如权利要求4所述的用于架设斜拉桥钢桁梁的牵索式架梁吊机，其特征在于：所述前挂梁(5)、后挂梁(4)均包括竖直固定于主纵梁(9)顶部的立柱(401)，立柱(401)的一侧壁靠近顶端处开有一凹槽(402)，凹槽(402)的开口朝向架梁吊机的内部，且凹槽(402)内设置有活动梁(403)。

7.如权利要求1所述的用于架设斜拉桥钢桁梁的牵索式架梁吊机，其特征在于：所述提升系统(8)包括两根架设于两个主纵梁(9)顶部的横向分配梁(801)，每根横向分配梁(801)的顶部设置有若干支撑柱(802)，相邻支撑柱(802)之间设置通过连接系连接，每个支撑柱(802)的顶部固定有纵向梁(803)，所述横向分配梁(801)、支撑柱(802)、连接系和纵向梁(803)组成框架结构，该框架结构的顶部中心设置有起重系统(804)，起重系统(804)的下方连接有用于吊装钢桁梁的吊具(805)。

8.如权利要求7所述的用于架设斜拉桥钢桁梁的牵索式架梁吊机，其特征在于：所述横向分配梁(801)与主纵梁(9)之间设置有抄垫(13)。

9.一种基于权利要求1所述架梁吊机的用于架设斜拉桥钢桁梁的施工方法，其步骤包括：

S1：将斜拉桥既有的斜拉索(11)与架梁吊机的主纵梁(9)的前端锚固点(10)连接；通过中吊挂(6)和抗剪后锚固件(1)，分别将架梁吊机的主纵梁(9)的中部及后部与已架钢桁梁的上弦杆(7)锚固，并将中吊挂(6)和抗剪后锚固件(1)张拉至荷载设计值，转入S2；

S2：利用架梁吊机的提升系统(8)对待架钢桁梁进行提升与安装，转入S3；

S3：待架钢桁梁安装完成后，将前端锚固点(10)处的斜拉索(11)转换至已架钢桁梁上；将架梁吊机的挂梁钩挂于上弦杆(7)的顶部，将架梁吊机的反压轮从主纵梁(9)内伸出并抵持上弦杆(7)底部，解除中吊挂(6)以及抗剪后锚固件(1)，利用挂梁和反压轮使架梁吊机行走至下一待架钢桁梁的安装位置，转入S4；

S4：安装中吊挂(6)和抗剪后锚固件(1)，收回反压轮和挂梁，将待架节段斜拉索(11)挂设在牵索式架梁吊机主纵梁(9)的前端锚固点(10)处，并张拉至设计值，进行下一节段钢桁梁架设，转入S5；

S5：重复步骤S3-S4，直至所有待架钢桁梁架设完毕。

10.如权利要求9所述的用于架设斜拉桥钢桁梁的施工方法，其特征在于：所述反压轮设置为两个：前反压轮(3)和后反压轮(2)；所述挂梁设置为两个：前挂梁(5)和后挂梁(4)；

在此基础上，S3具体包括以下步骤：待架钢桁梁安装完成后，将前端锚固点(10)处的斜拉索(11)转换至已架钢桁梁上；将架梁吊机的后挂梁(4)钩挂于上弦杆(7)的顶部，将架梁吊机的后反压轮(2)从主纵梁(9)内伸出并抵持钢桁梁的上弦杆(7)底部，解除中吊挂(6)以及抗剪后锚固件(1)，利用后挂梁(4)和后反压轮(2)使架梁吊机行走至边桁斜拉索锚固区；

在边桁斜拉索锚固区的前方安装前反压轮(3)和前挂梁(5)，将前挂梁(5)钩挂于上弦杆(7)的顶部，将前反压轮(3)从主纵梁(9)内伸出并抵持钢桁梁的上弦杆(7)底部；收回后反压轮(2)和后挂梁(4)，利用前反压轮(3)和前挂梁(5)使架梁吊机继续行走至下一待架钢桁梁的安装位置，转入S4。