CN108221702A - 一种内倾式钢箱拱桥拱肋的整体提升装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内倾式钢箱拱桥拱肋的整体提升装置，包括相对主桥中心面对称设置的提升机构，所述提升机构包括立柱钢管、提升装置、水平约束索、柱顶钢箱梁，所述立柱钢管中的底节钢管单元与高桩承台整体现浇成型，所述提升装置包括连接在一起的下部的底座钢箱和上部的内倾式钢箱，所述水平约束索为横向设置的预应力钢绞线组，所述柱顶钢箱梁为设置在立柱钢管上面的长方体钢箱。通过本发明可帮助拱肋在低位处完成组拼，减少拼装难度，减少浮吊的使用，减少高空作业的施工危险。

Description

一种内倾式钢箱拱桥拱肋的整体提升装置

技术领域

本发明涉及桥梁建设领域，尤其是一种内倾式钢箱拱桥拱肋的整体提升装置。

背景技术

目前，在国内大跨度跨江、河桥梁施工中，钢箱拱桥拱肋安装大部分施工方法采用缆索吊或浮吊安装施工，单节吊装工艺繁琐，高空作业复杂，易受到场地和机械设备的影响，且在高空进行钢箱拱肋节段焊接时，施工难度大，安装精度要求高，施工过程中占用浮吊的时间较长，进而导致施工安全风险大，施工效率低。

因此，为了保证钢箱拱肋安装的精确度以及施工效率和安全性的提高，极有必要开发一种大跨度内倾式钢箱拱肋整体提升装置，可以提高施工进度，减少临时结构工程量，减少拱肋拼装的难度，减少高空作业时间。

发明内容

本发明公开了一种内倾式钢箱拱桥拱肋的整体提升装置，可帮助拱肋在低位处完成组拼，减少拼装难度，减少浮吊的使用，减少高空作业的施工危险。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种内倾式钢箱拱桥拱肋的整体提升装置，包括水平约束索和相对主桥中心面对称设置的提升机构，所述提升机构包括立柱钢管、提升装置和柱顶钢箱梁， 所述立柱钢管中的底节钢管单元与高桩承台整体现浇成型；

所述提升装置包括连接在一起的下部的底座钢箱和上部的内倾式钢箱；所述底座钢箱呈长方体形，四个角穿设有圆孔，所述圆孔相对底座钢箱的中心面两两对称，圆孔内焊接有底座竖向无缝钢管，所述底座竖向无缝钢管中穿设有预应力钢束，所述预应力钢束的一端设置在底座竖向无缝钢管的底部，作为竖向提升的锚固端，另一端设置柱顶钢箱梁上，作为竖向提升的张拉端；所述底座钢箱内部沿拱轴线方向还间隔平行穿设有两个以上的水平无缝钢管；所述内倾式钢箱的内部由间隔设置的上部横向加劲钢板、上部纵向加劲钢板围成，所述内倾式钢箱的上部由上部外侧加劲钢板配切成与钢箱拱肋底板和腹板相吻合的形状；

所述水平约束索为横向设置的预应力钢绞线组，每根水平无缝钢管和其对向设置的水平无缝钢管形成一组对拉水平无缝钢管，每组对拉水平无缝钢管中有一组预应力钢绞线穿过，预应力钢绞线一端设置在底座钢箱的外侧，另一端设置在对向的底座钢箱的外侧；

所述柱顶钢箱梁为设置在立柱钢管上面的长方体钢箱，柱顶钢箱梁内部还穿设有柱顶竖向无缝钢管，所述柱顶竖向无缝钢管的位置与底座竖向无缝钢管相对应，预应力钢束由底座竖向无缝钢管的底部一直连接至柱顶竖向无缝钢管处。

进一步的，所述底座钢箱由底座外侧钢板围成长方体状，底座钢箱内间隔设置有呈十字交叉连接的底座横向加劲钢板和底座纵向加劲钢板，在底座横向加劲钢板中穿设有圆孔，以对应插入水平无缝钢管。

更进一步的，所述水平无缝钢管的左右和/或上下两侧连接有钢管加劲板。

更进一步的，所述水平无缝钢管一端或两端伸出底座外侧钢板，水平无缝钢管穿出的底座外侧钢板端口处的上面和下面分别连接有一个钢管加强箱梁。

更进一步的，所述钢管加强箱梁外侧连接有第一锚垫板，且每根水平无缝钢管的端口分别一一对应的穿设于第一锚垫板中。

更进一步的，所述钢管加强箱梁内部间隔设置有两块以上的加强箱梁竖向加劲板，所述钢管加强箱梁之间还间隔设置有两块以上的底座孔口竖向加劲板，加强箱梁竖向加劲板和底座孔口竖向加劲板在竖直方向上设置于同一条直线上。

进一步的，所述立柱钢管包括底节钢管单元和两个以上的立柱钢管单元，所述底节钢管单元内预埋钢筋短笼，且底节钢管单元和与其连接的立柱钢管单元采用连接板连接，剩余的立柱钢管单元互相之间采用法兰盘连接。

进一步的，所述连接板由环形连接板、下层加劲板和上层加劲板组成，所述底节钢管单元的顶面焊接环形连接板，环形连接板的内径为底节钢管内径的3/5~4/5，环形连接板的外径大于底节钢管单元的外径20~40cm；环形连接板的中轴线与立柱钢管的中轴线在一条直线上，所述环形连接板与底节钢管单元的连接处间隔设有2块以上的梯形加劲板，所述环形连接板与上部连接的立柱钢管单元连接处设置有2块以上的梯形加劲板；所述上、下层加劲板截面尺寸相同。

进一步的，所述柱顶竖向无缝钢管上端伸出柱顶钢箱梁，且每根柱顶竖向无缝钢管穿出柱顶钢箱梁的端口一一对应穿设于第二锚垫板中。

进一步的，所述底座竖向无缝钢管下端伸出底座钢箱，且每根底座竖向无缝钢管穿出底座钢箱的端口一一对应穿设于第三锚垫板中。

本发明具有以下优点：

（1）通过本发明可为钢箱拱肋提供支撑，如此一来可实现钢箱拱肋在低位处的拼装，大幅度减少高空作业量，降低了施工风险，提高了作业人员的施工效率，大大缩短了施工工期。

（2）通过采用本发明提升钢箱拱肋，可更好的对钢箱拱肋的提升速度、高度和水平倾斜角度进行整体控制，保证钢箱拱肋合拢的准确性。

（3）通过竖向提升单个张拉吊点的独立控制、和多个张拉吊点的协同控制，可以进行钢箱拱肋竖直方向倾斜角度的调整，减少传统吊装时因设备制造误差、安装时空中姿态精度不足而导致的重复调整工作量，保证了钢箱拱肋安装时的快速精确定位，提高了施工效率。

（4）通过设置预应力水平约束可抵消掉提升钢箱拱肋时由于钢箱拱肋自重而产生变形的力，从而以减少钢箱拱肋在整体提升水平变形。

（5）通过使用本发明可大幅减少大型浮吊的使用时间，减少施工机械的约束，提高施工效率。

（6）本发明适用于内倾钢箱拱肋的空中姿态调整、定位和提升，尤其适用于难度大的大跨度等宽变高内倾钢箱拱肋的空中姿态调整、定位和提升，可使施工质量、速度得到有效保障，施工过程中的误差得到大幅度缩小。

附图说明

图1是本发明提升装置提升拱肋时的正面透视示意结构图；

图2是本发明的提升装置的立体透视结构示意图；

图3是本发明的底座钢箱的横剖面结构示意图；

图4是水平约束索、提升装置的整体结构示意图。

图中，钢箱拱肋1，上部外侧加劲钢板2，上部横向加劲钢板3，上部纵向加劲钢板4，底座顶板5，底座竖向无缝钢管6，竖向提升机构的锚固端7，水平无缝钢管8，底座纵向加劲钢板9，钢管加强箱梁10，底座孔口竖向加劲板11，加强箱梁竖向加劲板12，第一锚垫板13，底座横向加劲钢板14，预应力钢束15，钢管加劲板16，提升装置17，水平约束索18。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于以下实施例。

一种内倾式钢箱拱桥拱肋的整体提升装置，包括水平约束索18和相对主桥中心面对称设置的提升机构，如图1和图4所示，提升机构包括立柱钢管、提升装置17和柱顶钢箱梁，立柱钢管中的底节钢管单元与高桩承台整体现浇成型。

结合图2所示，提升装置17包括连接在一起的下部的底座钢箱和上部的内倾式钢箱；其中：底座钢箱呈长方体形，四个角穿设有圆孔，圆孔相对底座钢箱的中心面两两对称，即无论是相对横向中心面还是纵向中心面均呈两两对称；在圆孔内焊接有底座竖向无缝钢管6，底座竖向无缝钢管6中穿设有预应力钢束15，预应力钢束15的一端设置在底座竖向无缝钢管6的底部，作为竖向提升的锚固端，另一端设置柱顶钢箱梁上，作为竖向提升的张拉端；底座钢箱内部沿沿拱轴线方向还间隔平行穿设有两个以上的水平无缝钢管8；内倾式钢箱的内部由间隔设置的上部横向加劲钢板、上部纵向加劲钢板围成，内倾式钢箱的上部由上部外侧加劲钢板配切成与钢箱拱肋底板和腹板相吻合的形状，上部外侧加劲钢板焊接在上部横向加劲钢板、上部纵向加劲钢板之间，在吊装时，上部横向加劲钢板、上部纵向加劲钢板都能接触到钢箱拱肋；内倾式钢箱的下部可根据情况由上部外侧加劲钢板配切成长方体形或者是上小下大的梯形体，当然，为方便维修，内倾式钢箱的下部其中一个侧面或两个侧面没有上部外侧加劲钢板围挡，以方便施工人员进出。一般来说，内倾式钢箱的底面积小于底座钢箱的顶面积，如此才能使内倾式钢箱的受力均匀的分散至下面的底座钢箱，且也预留出一定的空间安装底座竖向无缝钢管6，进而使底座竖向无缝钢管6中的预应力钢束15无障碍的与柱顶钢箱梁连接。在底座钢箱的顶面为设置圆孔以及未覆盖内倾式钢箱的位置，设置有底座顶板5对底座钢箱进行顶部的封闭。

水平约束索18为横向设置的预应力钢绞线组，每根水平无缝钢管8和其对向设置的水平无缝钢管8形成一组对拉水平无缝钢管，每组对拉水平无缝钢管中有一组预应力钢绞线穿过，预应力钢绞线一端设置在底座钢箱的外侧，另一端设置在对向的底座钢箱的外侧，这里所指的底座钢箱的外侧，均是相对于另一个底座钢箱而言，是设置在远离另一个底座钢箱的外侧。通过在水平方向上对底座钢箱两外侧的张拉，可抵消掉提升钢箱拱肋时由于钢箱拱肋自重而产生变形的力，从而以减少钢箱拱肋在整体提升水平变形。

柱顶钢箱梁为设置在立柱钢管上面的长方体钢箱，柱顶钢箱梁内部还穿设有柱顶竖向无缝钢管，柱顶竖向无缝钢管的位置与底座竖向无缝钢管相对应，预应力钢束由底座竖向无缝钢管的底部一直连接至柱顶竖向无缝钢管处。通过预应力钢束长短的改变，可实现钢箱拱肋1的提升。通过单个张拉吊点的独立控制、和多个张拉吊点的协同控制，可以进行钢箱拱肋1竖直方向倾斜角度的调整。

进一步的，结合图3所示，为保证底座钢箱的支撑强度，底座钢箱由底座外侧钢板围成长方体状，底座钢箱内间隔设置有呈十字交叉连接的底座横向加劲钢板14和底座纵向加劲钢板9，底座横向加劲钢板14和底座纵向加劲钢板9两外端分别与底座外侧钢板连接，增加整体的刚度和强度。在施工时，底座纵向加劲钢板9为一块整体的钢板，底座横向加劲钢板14在纵向上与底座纵向加劲钢板9的交叉处截断。在底座横向加劲钢板14中穿设有圆孔，以对应插入水平无缝钢管8。

为保证水平无缝钢管8的强度，水平无缝钢管8的左右和/或上下两侧连接有钢管加劲板。在图2中示出的钢管加劲板16为在水平无缝钢管8的上下两侧。

为保证水平无缝钢管8在张拉时不发生变形，水平无缝钢管8一端或两端伸出底座外侧钢板，即水平无缝钢管8通长穿过底座外侧钢板，水平无缝钢管8穿出的底座外侧钢板端口处的上面和下面分别连接有一个钢管加强箱梁10。即钢管加强箱梁10将水平无缝钢管8的上面和下面分别连接为一个整体，从而提高水平无缝钢管8的整体性以及抗变形强度。

为在对拉时保护张拉器具千斤顶，钢管加强箱梁10外侧连接有第一锚垫板13，且每根水平无缝钢管8的端口分别一一对应的穿设于第一锚垫板13中。第一锚垫板13预留有圆孔，圆孔直径等于水平无缝钢管8的外径，水平无缝钢管8插入圆孔中。本实施例中，第一锚垫板13是用一块方形钢板制成，或是两块方形钢板焊接在一起制成，采用的第一锚垫板13的边长比张拉器具大20cm。一般为满足保护张拉器具的需要，钢管加强箱梁10和第一锚垫板13都是设置在远离对向底座钢箱的外侧。

为更好的保证钢管加强箱梁10的强度，还可以根据需要在钢管加强箱梁10内部间隔设置有两块以上的加强箱梁竖向加劲板12，钢管加强箱梁之间还间隔设置有两块以上的底座孔口竖向加劲板11，加强箱梁竖向加劲板和底座孔口竖向加劲板在竖直方向上设置于同一条直线上。加强箱梁竖向加劲板12与钢管加强箱梁10、底座孔口竖向加劲板11和钢管加强箱梁10均采用焊接的方式进行连接。

为保证立柱钢管的稳定性，以确保立柱钢管能承受足够的提升压力，立柱钢管包括底节钢管单元和两个以上的立柱钢管单元，其中，底节钢管单元内预埋钢筋短笼，且底节钢管单元和与其连接的立柱钢管单元采用连接板连接，剩余的立柱钢管单元互相之间采用法兰盘连接。而本实施例采用的连接板，由环形连接板、下层加劲板和上层加劲板组成，底节钢管单元的顶面焊接环形连接板，环形连接板的内径为底节钢管内径的3/5~4/5，环形连接板的外径大于底节钢管单元的外径20~40cm；环形连接板的中轴线与立柱钢管的中轴线在一条直线上，环形连接板与底节钢管单元的连接处间隔设有2块以上的梯形加劲板，环形连接板与上部连接的立柱钢管单元连接处设置有2块以上的梯形加劲板；上、下层加劲板截面尺寸相同。

为在竖向提升时保护张拉器具，柱顶竖向无缝钢管上端伸出柱顶钢箱梁，每根柱顶竖向无缝钢管穿出柱顶钢箱梁的端口一一对应穿设于第二锚垫板中，第二锚垫板预留有圆孔，圆孔直径等于柱顶竖向无缝钢管的外径，柱顶竖向无缝钢管插入圆孔中，本实施例中，第二锚垫板是用一块方形钢板制成，或是两块方形钢板焊接在一起制成，采用的第二锚垫板的边长比张拉器具大20cm。

为竖向提升时保护锚具，底座竖向无缝钢管下端伸出底座钢箱，每根底座竖向无缝钢管穿出底座钢箱的端口一一对应穿设于第三锚垫板中。第三锚垫板预留有圆孔，圆孔直径等于底座竖向无缝钢管的外径，底座竖向无缝钢管插入圆孔中，本实施例中，第三锚垫板是用一块方形钢板制成，或是两块方形钢板焊接在一起制成，采用的第三锚垫板的边长比锚头大20cm。如此一来，可以对底座竖向无缝钢管的孔口处进行加强。

在安装钢箱拱肋时，将主拱肋的外端放置于本发明的提升装置，另一端用浮吊吊装，通过预应力钢束长短的改变，可实现钢箱拱肋1的提升。通过竖向上单个张拉吊点的独立控制、和多个张拉吊点的协同控制，可以进行钢箱拱肋1竖直方向倾斜角度的调整。在主拱肋各个节段拼装完毕后，通过水平约束索18在水平方向对主拱肋节段进行张拉，然后通过提升预应力钢束，实现整个主拱肋的整体提升。

Claims (10)

1.一种内倾式钢箱拱桥拱肋的整体提升装置，包括水平约束索和相对主桥中心面对称设置的提升机构，所述提升机构包括立柱钢管、提升装置和柱顶钢箱梁，其特征在于：

所述立柱钢管中的底节钢管单元与高桩承台整体现浇成型；

所述提升装置包括连接在一起的下部的底座钢箱和上部的内倾式钢箱；所述底座钢箱呈长方体形，四个角穿设有圆孔，所述圆孔相对底座钢箱的中心面两两对称，圆孔内焊接有底座竖向无缝钢管，所述底座竖向无缝钢管中穿设有预应力钢束，所述预应力钢束的一端设置在底座竖向无缝钢管的底部，作为竖向提升的锚固端，另一端设置柱顶钢箱梁上，作为竖向提升的张拉端；所述底座钢箱内部沿拱轴线方向还间隔平行穿设有两个以上的水平无缝钢管；所述内倾式钢箱的内部由间隔设置的上部横向加劲钢板、上部纵向加劲钢板围成，所述内倾式钢箱的上部由上部外侧加劲钢板配切成与钢箱拱肋底板和腹板相吻合的形状；

所述水平约束索为横向设置的预应力钢绞线组，每根水平无缝钢管和其对向设置的水平无缝钢管形成一组对拉水平无缝钢管，每组对拉水平无缝钢管中有一组预应力钢绞线穿过，预应力钢绞线一端设置在底座钢箱的外侧，另一端设置在对向的底座钢箱的外侧；

所述柱顶钢箱梁为设置在立柱钢管上面的长方体钢箱，柱顶钢箱梁内部还穿设有柱顶竖向无缝钢管，所述柱顶竖向无缝钢管的位置与底座竖向无缝钢管相对应，预应力钢束由底座竖向无缝钢管的底部一直连接至柱顶竖向无缝钢管处。

2.根据权利要求1所述的内倾式钢箱拱桥拱肋的整体提升装置，其特征在于：

所述底座钢箱由底座外侧钢板围成长方体状，底座钢箱内间隔设置有呈十字交叉连接的底座横向加劲钢板和底座纵向加劲钢板，在底座横向加劲钢板中穿设有圆孔，以对应插入水平无缝钢管。

3.根据权利要求2所述的内倾式钢箱拱桥拱肋的整体提升装置，其特征在于：

所述水平无缝钢管的左右和/或上下两侧连接有钢管加劲板。

4.根据权利要求2所述的内倾式钢箱拱桥拱肋的整体提升装置，其特征在于：

所述水平无缝钢管一端或两端伸出底座外侧钢板，水平无缝钢管穿出的底座外侧钢板端口处的上面和下面分别连接有一个钢管加强箱梁。

5.根据权利要求4所述的内倾式钢箱拱桥拱肋的整体提升装置，其特征在于：

所述钢管加强箱梁外侧连接有第一锚垫板，且每根水平无缝钢管的端口分别一一对应的穿设于第一锚垫板中。

6.根据权利要求4所述的内倾式钢箱拱桥拱肋的整体提升装置，其特征在于：

所述钢管加强箱梁内部间隔设置有两块以上的加强箱梁竖向加劲板，所述钢管加强箱梁之间还间隔设置有两块以上的底座孔口竖向加劲板，加强箱梁竖向加劲板和底座孔口竖向加劲板在竖直方向上设置于同一条直线上。

7.根据权利要求1所述的内倾式钢箱拱桥拱肋的整体提升装置，其特征在于：

所述立柱钢管包括底节钢管单元和两个以上的立柱钢管单元，所述底节钢管单元内预埋钢筋短笼，且底节钢管单元和与其连接的立柱钢管单元采用连接板连接，剩余的立柱钢管单元互相之间采用法兰盘连接。

8.根据权利要求7所述的内倾式钢箱拱桥拱肋的整体提升装置，其特征在于：

所述连接板由环形连接板、下层加劲板和上层加劲板组成，所述底节钢管单元的顶面焊接环形连接板，环形连接板的内径为底节钢管内径的3/5~4/5，环形连接板的外径大于底节钢管单元的外径20~40cm；环形连接板的中轴线与立柱钢管的中轴线在一条直线上，所述环形连接板与底节钢管单元的连接处间隔设有2块以上的梯形加劲板，所述环形连接板与上部连接的立柱钢管单元连接处设置有2块以上的梯形加劲板；所述上、下层加劲板截面尺寸相同。

9.根据权利要求1所述的内倾式钢箱拱桥拱肋的整体提升装置，其特征在于：

所述柱顶竖向无缝钢管上端伸出柱顶钢箱梁，且每根柱顶竖向无缝钢管穿出柱顶钢箱梁的端口一一对应穿设于第二锚垫板中。

10.根据权利要求1所述的内倾式钢箱拱桥拱肋的整体提升装置，其特征在于：

所述底座竖向无缝钢管下端伸出底座钢箱，且每根底座竖向无缝钢管穿出底座钢箱的端口一一对应穿设于第三锚垫板中。