CN109488038B - 跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及张弦梁施工技术领域，公开了一种跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装结构及安装方法。本发明包括吊设在上弦主梁下方的滑轮溜索装置，用于垂直提升拉索索体的起重装置，以及用于水平牵引拉索索体的牵引装置；滑轮溜索装置沿上弦主梁方向、间隔设置，包括U形挂架，设置在U形挂架内的旋转支撑杆以及连接U形挂架与上弦主梁的导链；旋转支撑杆与U形挂架转动连接，拉索索体搭设在旋转支撑杆上；起重装置包括起重卷扬机，立柱顶部的第一转向滑轮，以及起重绳；牵引装置包括牵引卷扬机，立柱顶部的第二转向滑轮，以及牵引绳。本发明不占用过多地面施工场所，对施工环境要求低，对施工现场影响较小。

Description

跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装方法

技术领域

本发明涉及张弦梁施工技术领域，特别是涉及一种跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装方法。

背景技术

张弦梁结构是基于张拉整体概念的一种高效的大跨度空间钢结构形式，其下部的柔性拉索的安装方法，大体分为两种，一种是将钢结构、撑杆与预应力拉索在地面拼装完毕后，再整体进行吊装、提升、顶升或滑移就位，最后进行张拉；另一种是张弦梁结构中的钢结构已在胎架上高空拼装完成，拉索在地面展开之后，通过机械牵引，与撑杆、耳板连接起来，最后进行张拉。

除了新建厂房的施工，目前越来越多的既有建筑需要进行升级改造，如火车站房等公共建筑或煤场，其建筑改造过程中大多会选用下部带柔性拉索构件的大跨度张弦梁结构。而对现有结构的改造，施工空间有限，受施工现场的环境影响，实际可用的地面施工场地更是受到多方面的限制，施工难度大，便捷性差。对于火车站房等公共建筑的改造，要求避免改造施工影响张弦梁架下方的铁路交通线的正常运营，施工环境更加苛刻。目前现有的张弦梁柔性拉索的安装方法都不适用。

发明内容

本发明提供一种不占用过多地面施工场所，对施工环境要求低，对施工现场影响较小的跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装结构及安装方法。

解决的技术问题是：现有张弦梁柔性拉索的安装方法对施工场地要求较高，会占用较大的施工空间，并不适用于对既有建筑的改造，受到施工环境的限制较大，施工难度大。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装结构，包括吊设在上弦主梁下方的滑轮溜索装置，用于垂直提升拉索索体的起重装置，以及用于水平牵引拉索索体的牵引装置；

滑轮溜索装置沿上弦主梁方向、间隔设置，包括U形挂架，设置在U形挂架内的旋转支撑杆以及连接U形挂架与上弦主梁的导链；旋转支撑杆与U形挂架转动连接；

起重装置包括位于张弦梁一侧立柱柱脚上的起重卷扬机，设置在该立柱顶部的第一转向滑轮，以及起重绳，起重绳从起重卷扬机出绳，沿立柱向上设置，绕过第一转向滑轮后与拉索索体连接；

牵引装置包括位于张弦梁另一侧立柱柱脚上的牵引卷扬机，设置在该立柱顶部的第二转向滑轮，以及牵引绳，牵引绳从牵引卷扬机出绳，沿立柱向上设置，绕过第二转向滑轮后沿上弦主梁延伸，牵引绳端头与拉索索头连接。

本发明跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装结构，进一步的，所述U形挂架包括底部水平设置的底杆和位于底杆两端竖直设置的立杆，旋转支撑杆与底杆平行设置。

本发明跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装结构，进一步的，所述旋转支撑杆位于底杆上方，且与底杆之间的距离不小于150mm。

本发明跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装结构，进一步的，所述旋转支撑杆两端分别通过轴承与U形挂架的立杆转动连接，旋转支撑杆外侧壁设置有外丝。

本发明跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装结构，进一步的，所述导链倾斜设置，导链底端与U形挂架的两侧立杆顶部连接，顶端与上弦主梁的下表面连接，两侧的导链相对U形挂架的竖直中轴线左右对称设置。

本发明跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装结构，进一步的，所述拉索索头通过安全锁带绑扎固定在上弦主梁下方。

本发明跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装方法，包括以下步骤：

步骤一、根据仿真模型确定滑轮溜索装置的设置数量和设置间隔；

步骤二、按照步骤一分析结果，在上弦主梁下方吊设滑轮溜索装置；

步骤三、在张弦梁两侧的柱脚上分别相对设置起重卷扬机和牵引卷扬机，并在立柱和上弦主梁上布置起重绳和牵引绳；

步骤四、拉索索体就位；

步骤五、利用起重卷扬机提升拉索索体至索头到达立柱顶部第一个滑轮溜索装置，然后利用牵引卷扬机水平牵引拉索索体，至拉索铺展就位；

步骤六、通过起重卷扬机和牵引卷扬机将起重绳和牵引绳的行程锁住，调整位于滑轮溜索装置上的拉索索体的高度，将拉索索体与撑杆固定连接，并固定索头。

本发明跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装方法，进一步的，步骤三的起重卷扬机和/或牵引卷扬机上安装有制动器。

本发明跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装方法，进一步的，步骤四中起重绳端头与距离拉索索头4-5m的拉索索体部位连接；牵引绳端头与拉索索头连接。

本发明跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装方法，进一步的，步骤五中拉索具体的铺展过程，包括以下步骤：

（5.1）、开启起重卷扬机，利用起重绳将拉索索体吊起并提升；

（5.2）、当拉索索体与滑轮溜索装置平行时，起重卷扬机停机、制动限位；

（5.3）、开启牵引卷扬机，利用牵引绳水平牵引拉索索头依次穿过滑轮溜索装置，使拉索索体（3）置于旋转支撑杆（12）上；

（5.4）、当起重绳端头固定位置与拉索索头之间的拉索索体全部牵引至滑轮溜索装置上后，牵引卷扬机停机、制动限位，利用安全锁带将拉索索头与邻近的上弦主梁绑扎固定；

（5.5）、利用升降平台将起重绳端头沿拉索索体向下移动4-5m，并拴紧固定；

（5.6）、解开安全锁带，重复步骤（5.1）-（5.5），提升与牵引交替进行，直至两端的拉索索头接近张弦梁两侧的连接耳板；

（5.7）、调整拉索索体的位置，将拉索索体中部标记点与张弦梁的撑杆一一对齐。

本发明跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装结构及安装方法与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明在上弦主梁下方吊设了滑轮溜索装置，可以有效避开张弦梁下方既有建筑的障碍，突破现场的空间限制，仅利用两侧柱脚位置设置的卷扬机，即可完成拉索索体的垂直提升和水平牵引，避免了大型吊车的使用；拉索索体搭设在滑轮溜索装置上，随着拉索索体的前进，滑轮溜索装置上的旋转支撑杆转动使其通过，不仅减小了索体与旋转支撑杆之间的摩擦阻力，避免了索体的摩擦损伤，而且减小了对牵引力的需求，降低了牵引难度和卷扬机的能耗。

本发明在旋转支撑杆外设置了外丝，避免了索体在旋转支撑杆上的滑动，提高了拉索索体在牵引安装过程中的稳定性；在水平牵引的过程中，在索头位置设置安全锁带，将索头与上弦主梁滑动连接，避免在水平牵引过程中，如果发生牵引绳崩断等意外情况，拉索索体不会抽脱或从高空坠落，崩坏上弦主梁，损坏下方既有建筑，甚至造成更严重的人员伤亡，提高了安装结构的安全性能。

本发明柔性拉索的安装方法，从张弦梁一侧设置牵引卷扬机，水平牵引拉索索体，使拉索索体水平通过吊设在上弦主梁下方的滑轮溜索装置，以滑轮溜索装置形成拉索的临时支撑吊架，同时最大限度的减小了拉索与滑轮溜索装置之间的滑动摩擦力，安装便捷高效，无需使用大型吊车，地面占用的施工空间小，避免了既有建筑对施工的影响，也最大程度的减小了安装施工对施工环境的影响。

下面结合附图对本发明的跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装结构及安装方法作进一步说明。

附图说明

图1为本发明跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装结构的结构示意图；

图2为滑轮溜索装置的结构示意图；

图3为张弦梁柔性拉索的安装过程的示意图。

附图标记：

1-滑轮溜索装置；11-U形挂架；111-底杆；112-立杆；12-旋转支撑杆；13-导链；2-上弦主梁；3-拉索索体；4-起重卷扬机；41-起重绳；42-第一转向滑轮；5-牵引卷扬机；51-牵引绳；52-第二转向滑轮；6-安全锁带。

具体实施方式

如图1至图2所示，本发明跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装结构包括吊设在上弦主梁2下方的滑轮溜索装置1，用于垂直提升拉索索体3的起重卷扬机4，用于水平牵引拉索索体3的牵引卷扬机5，以及穿设在滑轮溜索装置1内的拉索索体3。

滑轮溜索装置1沿上弦主梁2方向、间隔设置，滑轮溜索装置1尽量贴近张弦梁的撑杆，相邻滑轮溜索装置1之间的距离需要根据计算的仿真模型确定，仿真模型为根据拉索索体3在自重下的垂度大于既有建筑的安全距离的要求，建立的拉索高空牵引就位的施工过程仿真模型。

滑轮溜索装置1包括U形挂架11，设置在U形挂架11内的旋转支撑杆12以及连接U形挂架11与上弦主梁2的导链13；U形挂架11采用钢筋或圆钢弯折而成，本实施例中具体采用Q235级的钢筋加工而成；U形挂架11包括底部水平设置的底杆111和位于底杆111两端竖直设置的立杆112，底杆111的长度不小于300mm；旋转支撑杆12与底杆111平行设置，位于底杆111上方，且与底杆111之间的距离不小于150mm，旋转支撑杆12外侧壁设置有外丝；旋转支撑杆12两端分别通过轴承与U形挂架11的立杆112转动连接，拉索索体3搭设在旋转支撑杆12上，随着拉索索体3的拉动，旋转支撑杆12转动，以适应拉索索体3的前进，减小了拉索索体3在通过旋转支撑杆12时与之产生的摩擦力，避免了拉索索体3的磨损，减小了对牵引力的需求，降低了牵引难度；U形挂架11的两侧立杆112顶部分别设置有导链13，导链13倾斜设置，顶端与上弦主梁2的下表面连接，两侧的导链13相对U形挂架11的竖直中轴线左右对称设置。

U形挂架11的规格和尺寸，导链13的吨位，旋转支撑杆12的规格和长度，需要通过ANSYS或Midas/Gen有限元分析软件建立模型进行分析，根据分析结果来确定。

起重卷扬机4和牵引卷扬机5分别位于张弦梁两侧的柱脚上，相对设置，起重绳41从起重卷扬机4出绳，沿立柱向上设置，绕过立柱顶端的第一转向滑轮42后向下延伸，起重绳41端头与拉索索体3连接，具体连接在距离拉索索头4-5m的拉索索体3上；牵引绳51从牵引卷扬机5出绳，沿另一侧立柱向上设置，绕过顶端的第二转向滑轮52后沿上弦主梁2延伸，牵引绳51端头与拉索索头连接。

拉索索体3通过起重绳41提升，直至与滑轮溜索装置1平行，将拉索索头穿过上弦主梁2一侧的第一个滑轮溜索装置1，然后配合牵引卷扬机5，水平牵引拉索索头，在滑轮溜索装置1上滑动前进；拉索索头通过安全锁带6绑扎固定在上弦主梁2下方。

采用本发明跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装结构来安装柔性拉索的方法，具体包括以下步骤：

步骤一、根据仿真模型确定滑轮溜索装置1的设置数量和设置间隔；

根据索体在自重下的垂度大于既有建筑的安全距离的要求，结合现场实际情况，采用ANSYS或Midas/Gen有限元分析软件进行拉索安装的仿真分析，也可采用其他具有相同分析功能的有限元分析软件确定每榀张弦梁上滑轮溜索装置1的设置数量和设置间隔，为实际施工提供理论数据支持；拉索长度越长、既有建筑对安全距离的要求越严格，所需的导向滚轴数量越多。

以某火车站改造工程为例，火车站房连接电气化铁路，接触网是电气化铁路重要的直接行车设备，是向电力机车、电动车组等安全可靠供电的特殊输电线路，其电压为25KV，施工作业时应注意与接触网保持一定的安全距离，静止情况下不低于2m，施工情况下不少于5m。张弦梁上弦主梁2的跨度为140m，安装的柔性拉索索体3为直径100mm的PE护层拉索，拉索自重约为55Kg/m。

根据接触网安全距离的要求及自重作用下拉索的垂度，采用ANSYS或Midas/Gen有限元分析软件进行拉索安装的仿真分析，确定滑轮溜索装置1的设置数量为7组，设置间隔为15m；滑轮溜索装置1的U形挂架11的规格和尺寸 两立杆112长度及底杆111长度分别为1m、0.5m，以直径18mm的Q235钢筋加工而成；导链13的吨位3吨；旋转支撑杆12的规格两端各采用一个轴承、一个直径20mm的高强螺栓内杆组合而成，宽度为0.4 m。

步骤二、按照步骤一分析结果，在上弦主梁2下方吊设滑轮溜索装置1；

滑轮溜索装置1尽量贴近张弦梁的撑杆设置，在理论数据的基础上可以进行一定程度的偏移；滑轮溜索装置1的导链13与上弦主梁2底部固定连接，通过调整导链13的长度，来调节滑轮溜索装置1的设置高度，使其与张弦梁的撑杆底端相适应即可。

步骤三、在张弦梁两侧的柱脚上分别相对设置起重卷扬机4和牵引卷扬机5，并在立柱和上弦主梁2上布置起重绳41和牵引绳51；

起重卷扬机4和牵引卷扬机5中至少有一个安装有制动器，起重绳41或牵引绳51的安全系数不应小于5，卷绕在卷筒上的安全圈数应不少于3圈；起重绳41或牵引绳51的末端固定应可靠，在保留两圈的状态下，应能承受1.25倍的钢丝绳额定拉力；

在张弦梁两侧的立柱顶端分别设置第一转向滑轮42和第二转向滑轮52，起重绳41从起重卷扬机4出绳，沿立柱向上设置，绕过第一转向滑轮42后向下延伸，牵引绳51从牵引卷扬机5出绳，沿另一侧立柱向上设置，绕过第二转向滑轮52后沿上弦主梁2延伸。

步骤四、拉索索体3就位；

相应轴线的拉索放在相应的轴线附近，起重绳41端头与距离拉索索头4-5m的拉索索体3部位连接；牵引绳51端头与拉索索头连接。

拉索要成盘放置到放索盘上，利用放索盘放索可以防止拉索在展开时打弯、扭转和跳丝；拉索长度较长，一般都是成盘出厂，拉索开盘时会产生加速，导致弹开散盘，易危及工人安全，因此在放索过程中，将索盘局部采用吊装带捆住，边放索边松开，边捆边放，缓慢匀速牵引，防止索盘弹开伤人。

步骤五、利用起重卷扬机4提升拉索索体3至索头到达立柱顶部第一个滑轮溜索装置1，然后利用牵引卷扬机5水平牵引拉索索体3，至拉索铺展就位；

如图3所示，拉索具体的铺展过程，包括以下步骤：

（5.1）、开启起重卷扬机4，利用起重绳41将拉索索体3吊起并提升；

（5.2）、当拉索索体3与滑轮溜索装置1平行时，起重卷扬机4停机、制动限位；

（5.3）、开启牵引卷扬机5，利用牵引绳51水平牵引拉索索头依次穿过滑轮溜索装置1，使拉索索体3置于旋转支撑杆12上；

（5.4）、当起重绳41端头固定位置与拉索索头之间的拉索索体3全部牵引至滑轮溜索装置1上后，牵引卷扬机5停机、制动限位，利用安全锁带6将拉索索头与邻近的上弦主梁2绑扎固定；

（5.5）、利用升降平台将起重绳41端头沿拉索索体3向下移动4-5m，并拴紧固定；

（5.6）、解开安全锁带6，重复步骤（5.1）-（5.5），提升与牵引交替进行，每4-5m一循环，直至两端的拉索索头接近张弦梁两侧的连接耳板；

（5.7）、调整拉索索体3的位置，将拉索索体3中部标记点与张弦梁的撑杆一一对齐。

步骤六、通过起重卷扬机4和牵引卷扬机5将起重绳41和牵引绳51的行程锁住，通过调节导链13长度，调整位于滑轮溜索装置1上的拉索索体3的高度，通过索夹连接拉索索体3和撑杆，然后连接拉索索头与钢结构耳板。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装方法，其特征在于：使用的安装结构包括吊设在上弦主梁（2）下方的滑轮溜索装置（1），用于垂直提升拉索索体（3）的起重装置，以及用于水平牵引拉索索体（3）的牵引装置；

滑轮溜索装置（1）沿上弦主梁（2）方向、间隔设置，包括U形挂架（11），设置在U形挂架（11）内的旋转支撑杆（12）以及连接U形挂架（11）与上弦主梁（2）的导链（13）；旋转支撑杆（12）与U形挂架（11）转动连接；

起重装置包括位于张弦梁一侧立柱柱脚上的起重卷扬机（4），设置在该立柱顶部的第一转向滑轮（42），以及起重绳（41），起重绳（41）从起重卷扬机（4）出绳，沿立柱向上设置，绕过第一转向滑轮（42）后与拉索索体（3）连接；

牵引装置包括位于张弦梁另一侧立柱柱脚上的牵引卷扬机（5），设置在该立柱顶部的第二转向滑轮（52），以及牵引绳（51），牵引绳（51）从牵引卷扬机（5）出绳，沿立柱向上设置，绕过第二转向滑轮（52）后沿上弦主梁（2）延伸，牵引绳（51）端头与拉索索头连接；

安装方法包括以下步骤：

步骤一、根据仿真模型确定滑轮溜索装置（1）的设置数量和设置间隔；

步骤二、按照步骤一分析结果，在上弦主梁（2）下方吊设滑轮溜索装置（1）；

步骤三、在张弦梁两侧的柱脚上分别相对设置起重卷扬机（4）和牵引卷扬机（5），并在立柱和上弦主梁（2）上布置起重绳（41）和牵引绳（51）；

步骤四、拉索索体（3）就位；

步骤五、利用起重卷扬机（4）提升拉索索体（3）至索头到达立柱顶部第一个滑轮溜索装置（1），然后利用牵引卷扬机（5）水平牵引拉索索体（3），至拉索铺展就位；步骤五中拉索具体的铺展过程，包括以下步骤：

（5.1）、开启起重卷扬机（4），利用起重绳（41）将拉索索体（3）吊起并提升；

（5.2）、当拉索索体（3）与滑轮溜索装置（1）平行时，起重卷扬机（4）停机、制动限位；

（5.3）、开启牵引卷扬机（5），利用牵引绳（51）水平牵引拉索索头依次穿过滑轮溜索装置（1），使拉索索体（3）置于旋转支撑杆（12）上；

（5.4）、当起重绳（41）端头固定位置与拉索索头之间的拉索索体（3）全部牵引至滑轮溜索装置（1）上后，牵引卷扬机（5）停机、制动限位，利用安全锁带（6）将拉索索头与邻近的上弦主梁（2）绑扎固定；

（5.5）、利用升降平台将起重绳（41）端头沿拉索索体（3）向下移动4-5m，并拴紧固定；

（5.6）、解开安全锁带（6），重复步骤（5.1）-（5.5），提升与牵引交替进行，直至两端的拉索索头接近张弦梁两侧的连接耳板；

（5.7）、调整拉索索体（3）的位置，将拉索索体（3）中部标记点与张弦梁的撑杆一一对齐；

步骤六、通过起重卷扬机（4）和牵引卷扬机（5）将起重绳（41）和牵引绳（51）的行程锁住，调整位于滑轮溜索装置（1）上的拉索索体（3）的高度，将拉索索体（3）与撑杆固定连接，并固定索头。

2.根据权利要求1所述的跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装方法，其特征在于：所述U形挂架（11）包括底部水平设置的底杆（111）和位于底杆（111）两端竖直设置的立杆（112），旋转支撑杆（12）与底杆（111）平行设置。

3.根据权利要求2所述的跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装方法，其特征在于：所述旋转支撑杆（12）位于底杆（111）上方，且与底杆（111）之间的距离不小于150mm。

4.根据权利要求2所述的跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装方法，其特征在于：所述旋转支撑杆（12）两端分别通过轴承与U形挂架（11）的立杆（112）转动连接，旋转支撑杆（12）外侧壁设置有外丝。

5.根据权利要求2所述的跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装方法，其特征在于：所述导链（13）倾斜设置，导链（13）底端与U形挂架（11）的两侧立杆（112）顶部连接，顶端与上弦主梁（2）的下表面连接，两侧的导链（13）相对U形挂架（11）的竖直中轴线左右对称设置。

6.根据权利要求1所述的跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装方法，其特征在于：所述拉索索头通过安全锁带（6）绑扎固定在上弦主梁（2）下方。

7.根据权利要求6所述的跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装方法，其特征在于：步骤三的起重卷扬机（4）和/或牵引卷扬机（5）上安装有制动器。

8.根据权利要求6所述的跨越既有建筑的张弦梁柔性拉索的安装方法，其特征在于：步骤四中起重绳（41）端头与距离拉索索头4-5m的拉索索体（3）部位连接；牵引绳（51）端头与拉索索头连接。

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