CN108979290A - 一种可拆卸式人工组立钢柱装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可拆卸式人工组立钢柱装置及方法，涉及建筑设备设备领域，技术方案为，包括用于放置钢柱和支架的钢柱基础，钢柱中部捆绑吊索的一端，吊索跨过所述支架的顶部，吊索的自由端由施工人员手持；所述钢柱基础上固定设置底座，所述底座远离所述支架的一端与连接部件的一端铰接，所述连接部件的另一端与钢柱的下部外侧固定连接，所述支架朝向钢柱的侧面与水平面之间的夹角大于等于30°小于等于90°。本发明的有益效果是：采用此结构连接形式，可适用于不同规格和形状的钢柱组立。钢柱通过连接部件与底座铰链连接，采用此结构保证了连接处的结构力学性能，也满足了相关标准及使用要求。

Description

一种可拆卸式人工组立钢柱装置及方法

技术领域

本发明涉及建筑设备领域，特别涉及一种可拆卸式人工组立钢柱装置及方法。

背景技术

钢柱组立施工的主要内容有:下部工程和上部工程，上部工程包括钢柱与混凝土基础连接。钢柱与混凝土基础用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷，并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。混凝土基础是对钢柱而言的，即钢柱固定在下面的钢筋混凝土制成的混凝土基础上，由混凝土基础承受钢柱传给的全部负荷，并保证钢柱的稳定性。

为保证人工组立钢柱的顺利进行，必须要有牢固的底座与钢柱混凝土基础地脚螺栓相连接，从而为支持装置提供好的支点；必须设法让钢柱和底座、地脚螺栓连接固定形成一个完整稳固的受力整体。

虽然现在对于钢柱的组立很多时候借助电动设备实现，但是在许多施工环境中还是依然需要人工进行钢柱组立的操作，如车站站场和铁路沿线，因其混凝土基础露出地面，且地脚螺栓又高出基础，多采用人工加吊车方式组立。用吊车起重时，钢柱起立过程中稳定性差，不利于安全施工，易影响铁路行车安全。还如某些山区地形的施工环境，大型设备难以进入，此类情况仍然只能依靠人工来完成钢柱组立工作。

现有人工组立钢柱的不足之处：一是有人工钢柱组立施工受周围环境因素的限制。具有多年冻土的高原上，如我国青藏线的环境及地质情况，起吊设备难以进场，人工劳动强度大，工程成本高，易破坏施工现场的生态环境。若抢修钢柱在组立期间底部固定位置还有可能发生倒塌、滑坡、下陷等情况，将会造成钢柱侵倒，直接危及铁路行车安全；二是现有组立钢柱，多采用人工加设备起吊方式，钢柱地脚与混凝土基础螺栓连接方式粗暴，易撞弯撞坏螺栓的螺纹和发生人身不安全事故；三是现有钢柱组立施工，其组立结构和过程繁琐，浪费人力，效率低成本高，不便于野外拆卸和安装。因此有必要研发一种新型结构，既能满足钢柱组立施工技术要求，又能满足在各种复杂苛刻条件下使用的能力，具备全国铁路通用使用标准，同时还能保证钢柱组立的稳定性和安装后的铁路行车运行安全。

发明内容

为了实现上述发明目的，针对上述技术问题，本发明提供一种可拆卸式人工组立钢柱装置。

其技术方案为，一种可拆卸式人工组立钢柱装置，包括用于放置钢柱和支架的钢柱基础，钢柱中部捆绑吊索的一端，吊索跨过所述支架的顶部，吊索的自由端由施工人员手持；所述钢柱基础上固定设置底座，所述底座远离所述支架的一端与连接部件的一端铰接，所述连接部件的另一端与钢柱的下部外侧固定连接，所述支架朝向钢柱的侧面与水平面之间的夹角大于等于30°小于等于90°；

当钢柱处于还未组立的状态时，所述吊索和钢柱的捆绑点到所述支架底端的直线长度等于钢柱长度的1/2。

优选为，所述底座包括两组平行设置的支撑组件，每组支撑组件均水平设置在所述钢柱基础上；

每组所述支撑组件远离所述支架的端部均与一个所述连接部件的一端铰接，所所述连接部件的另一端设置有与所述钢柱底部对应的卡槽，与卡槽相对应设置有夹具。通过卡槽和夹具将钢柱底部的支杆卡在卡槽内。

优选为，所述连接部件上、靠近其与所述支撑组件铰接的一端设置有挡块；挡块与所述卡槽同侧设置。通过挡块将钢柱的底部拖住，保证钢柱在托起时不会因为重量沿连接部件向下滑动。

优选为，所述夹具包括平行设置的两个夹板，两个夹板之间通过螺栓连接。通过螺栓，将夹板夹持在卡槽的两侧，从而保证钢柱的底部支杆不会从卡槽内脱出。

优选为，所述钢柱基础预设地脚螺栓，通过地脚螺栓将钢柱和钢柱基础固定连接，地脚螺栓纵向贯穿所述底座的支撑组件，所述支撑组件上方与所述地脚螺栓对应设置保护组件；

所述保护组件包括两根平行设置的夹杆，两根夹杆之间通过贯通二者的螺栓及对应的螺母连接，两根夹杆相对的一侧分别固定设置有半螺母，所述半螺母为普通螺母沿其轴线切割为一半，两个所述半螺母的内螺纹均与所述地脚螺栓的外螺纹对应。

优选为，每个所述支撑组件远离所述连接部件的一端分别铰接所述支架的底部一端。

优选为，所述支撑组件与支架铰接处的两侧分别设置前后两个限位块，前限位块位于所述支架朝向所述钢柱的一侧，后限位块位于所述支架背向所述钢柱的一侧；

所述前限位块固定设置在所述支撑组件上，所述前限位块顶端朝向所述支架的一侧为倾斜面，通过前限位块控制所述支架朝向所述钢柱倾斜的角度；通过后限位块控制所述支架远离所述钢柱倾斜的角度。后限位块主要功能是限制当钢柱立起时可能对支架造成推挤，防止支架倒向施工人员一侧。起到限位保护的作用。前限位块的主要作用是使支架以需要的角度保持倾斜。

优选为，每组所述支撑组件均包括两根平行的的水平杆，两根水平杆之间通过螺栓固定连接，且两根水平杆之间留有空隙；

两根水平杆的外侧预留有开设通孔的翼板。通过翼板上的通孔，将所述支撑组件固定在所述钢柱基础上；

优选为，所述支架朝向钢柱的侧面与水平面之间的夹角大于等于60°小于等于70°。

优选为，所述支架为倒V形支架；所述支架包括两根直杆，两根直杆的上端与一个U形环两侧的竖直部固定连接，所述U形环中部设置有滚轮；

支架朝向所述钢柱的一侧设置有凸台，凸台设置在支架顶端下侧，凸台的上表面与支架上部的夹角为60°。

支架3两根直杆与U形环的连接方式为焊接。

所述连接部件7的挡块73上设置有转辊。转辊的轴线与连接部件7转动的方向垂直，转辊的作用在于当钢柱立起后，更容易使其从挡块73上滑下。

基于本可拆卸式人工组立钢柱装置的一种人工组立钢柱方法，

S1、选定钢柱组立的钢柱基础；

S2、在钢柱基础上根据钢柱要固定的位置埋设地脚螺栓；

S3、根据地脚螺栓的位置固定设置组立用的底座及支架；支架朝向钢柱倾斜成锐角，且该锐角的角度大于等于60°，小于等于70°；

S4、将连接部件与底座连接；

S5、将吊索一端与钢柱固定捆绑，另一端绕过所述支架的顶端预留给施工人员拉动；所述吊索和钢柱的捆绑点到所述支架底端的直线长度等于钢柱长度的1/2；

S6、人工拉动吊索将所述钢柱拉起至竖直状态，将钢柱放至埋设所述地脚螺栓的位置；

S7、拆除并取出所述底座和连接部件，将钢柱通过所述地脚螺栓固定在钢柱基础上；

S8、拆除支架。

优选为，所述S4中，在所述地脚螺栓上放置用于保护地脚螺栓的保护组件。

所述S7中，拆除步骤S4中安置的所述保护装置。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：1、本方案不受任何周围环境因素限制，解决了以往钢柱组立的有限条件使用以及存在安全隐患问题，具有通用使用标准，不会破坏施工现场的生态环境。

2、采用此结构连接形式，可适用于不同规格和形状的钢柱组立。钢柱通过连接部件与底座铰链连接，采用此结构保证了连接处的结构力学性能，也满足了相关标准及使用要求。

3、采用可拆卸式结构，轻型简单，设计合理，安装便捷，使用方便，可以节约人力，便于运输。采用螺栓连接，便于野外拆卸和安装；同时，有效地保护了地脚螺栓的螺纹。

4、在钢柱组立施工时，能有效地保证施工人员的安全，进一步提高施工效率和施工质量，可有效降低成本。

附图说明

图1为本发明实施例的施工状态示意图。

图2为本发明实施例的人工组立钢柱数学模型示意图。

图3为本发明实施例的人工组立钢柱受力分析图。

图4为本发明实施例的整体结构示意图。

图5为图4的A局部放大图。

图6为图5的B局部放大图。

图7为图5的C局部放大图

其中，附图标记为：1、钢柱；2、吊索；3、支架；31、凸台；4、钢柱基础；6、底座；61、保护组件；611、夹杆；612、半螺母；62、前限位块；63、后限位块；7、连接部件；71、卡槽；72、夹具；73、挡块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

实施例1

参见图1至图7，根据现场施工的需要，钢柱根据长度、容量分为多种型号，主要有G200-13、G250-13、G250-15、G300-15、G350-15、G450-15等几种型号。对钢柱组立施工影响最大的就是钢柱的重量，钢柱重量根据通化图汇总下表所示。

人工组立钢主装置采用可拆卸式设计，施工人员到达现场后，安装人工组立钢柱装置，准备进行钢柱组立。施工现场人工组立钢柱如图1所示。

根据人工组立钢柱现场实际情况，对人工组立钢柱施工构建数学模型进行受力分析。人工组立钢柱数学模型图2所示。

其中M点为整个钢柱组立的支撑基点，图2中MN直线长度为钢柱长度的1/2，O点为支持装置的受力点和力的转向传导点，Q点为人工组立的用力点，A点为支持装置受力点的垂直投影点。

支持装置与地面的夹角α＝∠OMN；(随钢柱的起立角度越来越大)

钢柱的受力角度β＝∠ONM；

图中|MN|＝1/2钢柱长度；

设计支持装置长度|OM|；

根据高等数学的三角对应关系得知：

|AM|＝|OM|cosα；

|AN|＝7.5-|OM|cosα；

|AO|＝|OM|sinα；

钢柱的受力角度β的函数对应关系f_β：

钢柱平躺在地面上刚起立时，钢柱的所需要的拉力最大。在此我们以钢柱重量最重的G450-15为例进行受力分析。人工组立钢柱受力分析如图3所示。

钢柱的重力G_钢柱＝M_钢柱g＝9.455kN；

设计支持装置长度|OM|＝5m；

当支持装置与地面的夹角α为30°时，钢柱组立所需要的拉力为：

同理，当支持装置与地面的夹角α为45°时，钢柱组立所需要的拉力为：

F_拉＝12282.8N；

当支持装置与地面的夹角α为60°时，钢柱组立所需要的拉力为：

F_拉＝11137.9N；

根据函数的单调性和实际施工验证的结果，支持装置与地面的角度越大，组立钢柱所需要的拉力越小，根据现场实际施工经验将支持装置与地面的夹角控制在60°-70°之间最为合适。并且随着钢柱的慢慢起立，所需拉力逐渐减小。

由以上的受力分析可知，最重的格构式钢柱所要的拉力为11137.9N,成年每人的平均输出拉力一般在550N-700N之间，我们取最小值500N得出需要23人即可满足人工组立钢柱的需求。

本方案提供一种可拆卸式人工组立钢柱装置，包括用于放置钢柱1和支架3的钢柱基础4，钢柱1中部捆绑吊索2的一端，吊索2跨过支架3的顶部，吊索2的自由端由施工人员手持；钢柱基础4上固定设置底座6，底座6远离支架3的一端与连接部件7的一端铰接，连接部件7的另一端与钢柱1的下部外侧固定连接，支架3朝向钢柱1的侧面与水平面之间的夹角大于等于60°小于等于70°。

当钢柱1处于还未组立的状态时，吊索2和钢柱1的捆绑点到支架3底端的直线长度等于钢柱1长度的1/2。

底座6包括两组平行设置的支撑组件，每组支撑组件均水平设置在钢柱基础4上；

每组支撑组件远离支架3的端部均与一个连接部件7的一端铰接，所连接部件7的另一端设置有与钢柱1底部对应的卡槽71，与卡槽71相对应设置有夹具72。通过卡槽71和夹具72将钢柱1底部的支杆卡在卡槽71内。

连接部件7上、靠近其与支撑组件铰接的一端设置有挡块73；挡块73与卡槽71同侧设置。通过挡块73将钢柱1的底部拖住，保证钢柱1在托起时不会因为重量沿连接部件向下滑动。

夹具72包括平行设置的两个夹板，两个夹板之间通过螺栓连接。通过螺栓，将夹板夹持在卡槽71的两侧，从而保证钢柱1的底部支杆不会从卡槽内脱出。

钢柱基础4预设地脚螺栓，通过地脚螺栓将钢柱1和钢柱基础4固定连接，地脚螺栓纵向贯穿底座6的支撑组件，支撑组件上方与地脚螺栓对应设置保护组件61；

保护组件61包括两根平行设置的夹杆611，两根夹杆611之间通过贯通二者的螺栓及对应的螺母连接，两根夹杆611相对的一侧分别固定设置有半螺母612，半螺母612为普通螺母沿其轴线切割为一半，两个半螺母612的内螺纹均与地脚螺栓的外螺纹对应。通过该保护组件61，可以防止钢柱1落下时损伤地脚螺栓，此外，通过该结构的保护组件61可以更方便拆分，不会因为钢柱1压在上面导致难以拆除。拆除时只需将紧固两个夹杆61的螺母和螺栓拆解即可。

每个支撑组件远离连接部件7的一端分别铰接支架3的底部一端。

支撑组件与支架3铰接处的两侧分别设置前后两个限位块，前限位块62位于支架3朝向钢柱1的一侧，后限位块63位于支架3背向钢柱1的一侧；

前限位块62固定设置在支撑组件上，前限位块62顶端朝向支架3的一侧为倾斜面，通过前限位块62控制支架3朝向钢柱1倾斜的角度；通过后限位块63控制支架3远离钢柱1倾斜的角度。后限位块63主要功能是限制当钢柱1立起时可能对支架3造成推挤，防止支架3倒向施工人员一侧。起到限位保护的作用。前限位块62的主要作用是使支架3以需要的角度保持倾斜。

每组支撑组件均包括两根平行的的水平杆，两根水平杆之间通过螺栓固定连接，且两根水平杆之间留有空隙；

两根水平杆的外侧预留有开设通孔的翼板。通过翼板上的通孔，将支撑组件固定在钢柱基础4上；

基于本可拆卸式人工组立钢柱装置的一种人工组立钢柱方法，

S1、选定钢柱组立的钢柱基础4；

S2、在钢柱基础4上根据钢柱要固定的位置埋设地脚螺栓；

S3、根据地脚螺栓的位置固定设置组立用的底座6及支架3；支架3朝向钢柱1倾斜成锐角，且该锐角的角度大于等于60°，小于等于70°；

S4、将连接部件7与底座6连接；

S5、将吊索2一端与钢柱固定捆绑，另一端绕过支架3的顶端预留给施工人员拉动；吊索2和钢柱1的捆绑点到支架3底端的直线长度等于钢柱1长度的1/2；

S6、人工拉动吊索2将钢柱1拉起至竖直状态，将钢柱1放至埋设地脚螺栓的位置；

S7、拆除并取出底座6和连接部件7，将钢柱1通过地脚螺栓固定在钢柱基础4上；

S8、拆除支架3。

S4中，在地脚螺栓上放置用于保护地脚螺栓的保护组件61。

S7中，拆除步骤S4中安置的保护装置61。

实施例2

在实施例1的基础上，支架3为倒V形支架；支架3包括两根直杆，两根直杆的上端与一个U形环两侧的竖直部固定连接，U形环中部设置有滚轮；

支架3朝向钢柱1的一侧设置有凸台31，凸台31设置在支架3顶端下侧，凸台31的上表面与支架3上部的夹角为60°。凸台31可以用于在钢柱1立起时如果可能碰到支架3，则通过推挤凸台31将支架3推动转动。且因为凸台31的作用，可以避免吊索2被钢柱1和支架3夹住导致卡顿，同时凸台31与支架31的角度也更有助于钢柱1在人力的作用下推动支架3。

支架3两根直杆与U形环的连接方式为焊接。

实施例3

在实施例1或2的基础上连接部件7的挡块73上设置有转辊。转辊的轴线与连接部件7转动的方向垂直，转辊的作用在于当钢柱立起后，更容易使其从挡块73上滑下。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可拆卸式人工组立钢柱装置，包括用于放置钢柱（1）和支架（3）的钢柱基础（4），钢柱（1）中部捆绑吊索（2）的一端，吊索（2）跨过所述支架（3）的顶部，吊索（2）的自由端由施工人员手持；其特征在于，所述钢柱基础（4）上固定设置底座（6），所述底座（6）远离所述支架（3）的一端与连接部件（7）的一端铰接，所述连接部件（7）的另一端与钢柱（1）的下部外侧固定连接，所述支架（3）朝向钢柱（1）的侧面与水平面之间的夹角大于等于30°小于等于90°；

当钢柱（1）处于还未组立的状态时，所述吊索（2）和钢柱（1）的捆绑点到所述支架（3）底端的直线长度等于钢柱（1）长度的1/2。

2.根据权利要求1所述的可拆卸式人工组立钢柱装置，其特征在于，所述底座（6）包括两组平行设置的支撑组件，每组支撑组件均水平设置在所述钢柱基础（4）上；

每组所述支撑组件远离所述支架（3）的端部均与一个所述连接部件（7）的一端铰接，所所述连接部件（7）的另一端设置有与所述钢柱（1）底部对应的卡槽（71），与卡槽（71）相对应设置有夹具（72）。

3.根据权利要求2所述的可拆卸式人工组立钢柱装置，其特征在于，所述连接部件（7）上、靠近其与所述支撑组件铰接的一端设置有挡块（73）；挡块（73）与所述卡槽（71）同侧设置。

4.根据权利要求2所述的可拆卸式人工组立钢柱装置，其特征在于，所述夹具（72）包括平行设置的两个夹板，两个夹板之间通过螺栓连接。

5.根据权利要求2所述的可拆卸式人工组立钢柱装置，其特征在于，所述钢柱基础（4）预设地脚螺栓，地脚螺栓纵向贯穿所述底座（6）的支撑组件，所述支撑组件上方与所述地脚螺栓对应设置保护组件（61）；

所述保护组件（61）包括两根平行设置的夹杆（611），两根夹杆（611）之间通过贯通二者的螺栓及对应的螺母连接，两根夹杆（611）相对的一侧分别固定设置有半螺母（612），两个所述半螺母（612）的内螺纹均与所述地脚螺栓的外螺纹对应。

6.根据权利要求2所述的可拆卸式人工组立钢柱装置，其特征在于，每个所述支撑组件远离所述连接部件（7）的一端分别铰接所述支架（3）的底部一端。

7.根据权利要求6所述的可拆卸式人工组立钢柱装置，其特征在于，所述支撑组件与支架（3）铰接处的两侧分别设置前后两个限位块，前限位块（62）位于所述支架（3）朝向所述钢柱（1）的一侧，后限位块（63）位于所述支架（3）背向所述钢柱（1）的一侧；

所述前限位块（62）固定设置在所述支撑组件上，通过前限位块（62）控制所述支架（3）朝向所述钢柱（1）倾斜的角度；通过后限位块（63）控制所述支架（3）远离所述钢柱（1）倾斜的角度。

8.根据权利要求2所述的可拆卸式人工组立钢柱装置，其特征在于，每组所述支撑组件均包括两根平行的的水平杆，两根水平杆之间通过螺栓固定连接，且两根水平杆之间留有空隙；

两根水平杆的外侧预留有开设通孔的翼板。

9.根据权利要求1-8所述的可拆卸式人工组立钢柱装置，其特征在于，所述支架（3）朝向钢柱（1）的侧面与水平面之间的夹角大于等于60°小于等于70°。

10.一种人工组立钢柱方法，其特征在于，

S1、选定钢柱组立的钢柱基础（4）；

S2、在钢柱基础（4）上根据钢柱要固定的位置埋设地脚螺栓；

S3、根据地脚螺栓的位置固定设置组立用的底座（6）及支架（3）；支架（3）朝向钢柱（1）倾斜成锐角，且该锐角的角度大于等于60°，小于等于70°；

S4、将连接部件（7）与底座（6）连接；

S5、将吊索（2）一端与钢柱固定捆绑，另一端绕过所述支架（3）的顶端预留给施工人员拉动；所述吊索（2）和钢柱（1）的捆绑点到所述支架（3）底端的直线长度等于钢柱（1）长度的1/2；

S6、人工拉动吊索（2）将所述钢柱（1）拉起至竖直状态，将钢柱（1）放至埋设所述地脚螺栓的位置；

S7、拆除并取出所述底座（6）和连接部件（7），将钢柱（1）通过所述地脚螺栓固定在钢柱基础（4）上；

S8、拆除支架（3）。