CN109629450B - 钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置、系统及方法，涉及桥梁工程施工领域，包括：两个相对设置的架体，两个架体均包括上弦杆和下弦杆，两个架体的上弦杆通过双向千斤顶连接，两个架体的下弦杆相互连接；垫座，其设置在每个架体的下弦杆上；吊耳，其设置在每个架体的下弦杆上；竖向千斤顶，其设置在每个架体上；以及滚轮，其设置在每个架体上，且滚轮的高度高于垫座的高度。本发明能减少施工步骤、避免在待架钢箱梁段上进行线形调整，且能减少架梁吊机使用过程中的风险。

Description

钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程施工领域，具体涉及一种钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置、系统及方法。

背景技术

钢箱梁具有自重轻、抗弯、抗扭刚度大等特点，是现代斜拉桥中经常采用的截面形式，尤其适用于大跨度斜拉桥主梁。悬臂拼装法是斜拉桥钢梁架设常用的施工方法，悬臂拼装法采用架梁吊机站位于已架设钢梁节段顶面，起吊待架节段钢梁至桥面高度，精确调整对位后临时连接，最后进行全断面连接并挂设张拉斜拉索。

钢箱梁的悬臂拼装架设施工中，由于架梁吊机站位梁段受到两侧斜拉索拉力、架梁吊机支点荷载及自重作用，梁段横桥向截面呈现出中间下挠，两边上翘的线形态势；而待架节段钢梁在自重作用下除吊耳处外，其余位置均出现下挠；该现象对于宽、大截面钢箱梁更明显，已架设钢梁与待架设钢梁横向线形误差可达几公分。

针对钢箱梁悬臂拼装吊装时的横桥向变形问题通常采取如下办法：钢箱梁起吊到位后，先将腹板对齐，再安装临时连接件，然后从腹板向两侧开始，利用冲钉、嵌补件和螺栓之间的2mm间隙及顶上打码板先连接一部分；再将架梁吊机部分卸载，使得待架节段钢梁部分重量转移至架梁吊机站位节段钢梁，架梁吊机站位节段与待架节段钢梁的高差随之减小，再打码板、焊接嵌补件、架梁吊机再次部分卸载。如此反复直至架梁吊机站位节段与待架节段钢梁临时连接完成，最后进行全断面钢梁焊接或栓接。

从上述钢箱梁悬臂拼装时横桥向变形匹配调整方法可以看出，该调整方法施工过程极为繁琐；架梁吊机反复卸载，卸载量无法定量，不易控制；钢梁上反复打码板、焊接嵌补件等，钢梁上临时焊接工程量较大，且对钢梁顶板伤害较大，容易造成质量缺陷；待架梁段上施加荷载难以保证架梁吊机承受总荷载保持不变，存在较大安全隐患；已架节段与待架节段钢梁横桥向线形匹配过程中钢梁线形、斜拉索索力、钢梁应力不断变化，施工监控实施困难，常规的调整方法表现出极大的不适用性。

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钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置，其可以减少施工步骤、避免在待架钢箱梁段上进行线形调整，且能减少架梁吊机使用过程中的风险。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置，包括：

两个相对设置的架体，两个所述架体均包括上弦杆和下弦杆，两个所述架体的上弦杆通过双向千斤顶连接，两个所述架体的下弦杆相互连接；

垫座，其设置在每个所述架体的下弦杆上；

吊耳，其设置在每个所述架体的下弦杆上；

竖向千斤顶，其设置在每个所述架体上；以及

滚轮，其设置在每个所述架体上，且所述滚轮的高度高于所述垫座的高度。

在上述技术方案的基础上，其特征在于，每个所述架体还包括底纵杆和后斜杆，且所述底纵杆和后斜杆被设置成：使所述架体沿钢箱梁的纵向的截面呈三角形。

在上述技术方案的基础上，其特征在于：所述滚轮设置在每个所述架体的下弦杆和底纵杆上。

在上述技术方案的基础上，其特征在于：每个所述架体的上弦杆和下弦杆之间均设有多个交错设置的竖杆和斜杆。

在上述技术方案的基础上，其特征在于：两个所述架体的下弦杆铰接。

与此同时，本发明的另一个目的在于提供一种钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整系统，其可以减少施工步骤、避免在待架钢箱梁段上进行线形调整，且能减少架梁吊机使用过程中的风险。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整系统，包括：

第一钢箱梁节段；

架梁吊机，其设置在所述第一钢箱梁节段上，并可沿所述第一钢箱梁节段移动，所述架梁吊机用于起吊待架设的第二钢箱梁节段；以及

钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置，其设于所述第一钢箱梁节段上，并位于所述架梁吊机的前端，且所述钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置可沿所述第一钢箱梁节段移动，所述钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置包括，

-两个相对设置的架体，两个所述架体均包括上弦杆和下弦杆，两个所述架体的上弦杆通过双向千斤顶连接，两个所述架体的下弦杆相互连接；

-垫座，其设置在每个所述架体的下弦杆上；

-吊耳，其设置在每个所述架体的下弦杆上；

-竖向千斤顶，其设置在每个所述架体上；

-滚轮，其设置在每个所述架体上，且所述滚轮的高度高于所述垫座的高度。

在上述技术方案的基础上，其特征在于，每个所述架体还包括底纵杆和后斜杆，且所述底纵杆和后斜杆被设置成：使所述架体沿钢箱梁的纵向的截面呈三角形。

在上述技术方案的基础上，其特征在于：所述滚轮设置在每个所述架体的下弦杆和底纵杆上。

在上述技术方案的基础上，其特征在于：每个所述架体的上弦杆和下弦杆之间均设有多个交错设置的竖杆和斜杆。

与此同时，本发明的另一个目的在于提供一种钢箱梁悬臂拼装的方法，其可以减少施工步骤、避免在待架钢箱梁段上进行线形调整，且能减少架梁吊机使用过程中的风险。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种利用上述钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整系统进行钢箱梁悬臂拼装的方法，该方法包括以下步骤：

移动架梁吊机至已架设的第一钢箱梁节段的前端并锚固，在架梁吊机的前端安装钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置；

起吊待架设的第二钢箱梁节段至第一钢箱梁节段的高度；

起顶两个架体上的竖向千斤顶，使每个架体上的滚轮脱离第一钢箱梁节段的顶面，在垫座下方设置垫块，并将吊耳与第一钢箱梁节段相连；

起顶双向千斤顶至设计荷载，通过垫座、垫块和吊耳对第一钢箱梁节段的横向线形进行调整，使第一钢箱梁节段和第二钢箱梁节段横向线形一致；纵移第二钢箱梁节段，进行第一钢箱梁节段和第二钢箱梁节段的临时连接；

临时连接完成后，卸载双向千斤顶，起顶两个架体上的竖向千斤顶，拆除垫块以及吊耳与第一钢箱梁节段的连接，进行第一钢箱梁节段和第二钢箱梁节段的全断面连接，完成第一钢箱梁节段和第二钢箱梁节段的拼装。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明中的钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置是一个自平衡系统，通过架体将调整线形所需竖向力转化为水平力，再将水平力转化为横桥向两组架体的内力，保证结构受力平衡，避免在已架梁段、待架梁段施加额外荷载，保证斜拉索、架梁吊机施工安全。此外两个对称的架体的下弦杆之间铰接，减小下弦杆的弯矩。而且钢箱梁横向线形调整仅在已架设的钢箱梁节段上进行，避免了对待架钢箱梁节段的调整。

附图说明

图1为本发明实施例中钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置的正视图；

图2为图1沿A-A方向的剖视图；

图3为本发明实施例中钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整系统的正视图；

图4为本发明实施例中钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整系统的左视图；

图5为本发明实施例中步骤S1中钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整系统的状态图；

图6为本发明实施例中步骤S1中钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置的状态图；

图7为本发明实施例中步骤S2中钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整系统的状态图；

图8为本发明实施例中步骤S3中钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置的状态图；

图9为本发明实施例中步骤S4中钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整系统的状态图；

图10为本发明实施例中步骤S5中钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置的状态图；

图11为本发明实施例中步骤S5中第一钢箱梁节段和第二钢箱梁节段拼装完成后的状态图。

图中：1-架体，11-上弦杆，12-下弦杆，13-双向千斤顶，14-底纵杆，15-后斜杆，16-竖杆，17-斜杆，2-垫座，3-吊耳，4-竖向千斤顶，5-滚轮，6-第一钢箱梁节段，7-架梁吊机，8-第二钢箱梁节段。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1和图2所示，本发明实施例提供一种钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置，其包括两个相对设置的架体1、垫座2、吊耳3、竖向千斤顶4和滚轮5。

其中，两个架体1均包括上弦杆11和下弦杆12，两个架体1的上弦杆11通过双向千斤顶13连接，两个架体1的下弦杆12相互连接。具体而言，两个上弦杆11中间断开一定间距，以布置双向千斤顶13，两个架体1的下弦杆12铰接在一起。

垫座2，其设置在每个架体1的下弦杆12上。

吊耳3，其设置在每个架体1的下弦杆12上。

竖向千斤顶4，其设置在每个架体1上。

滚轮5，其设置在每个架体1上，且滚轮5的高度高于垫座2的高度。

优选的，每个架体1还包括底纵杆14和后斜杆15，且底纵杆14和后斜杆15被设置成：使架体1沿钢箱梁的纵向的截面呈三角形。

进一步地，滚轮5设置在每个架体1的下弦杆12和底纵杆14上。

为了架体1的强度和稳固性，每个架体1的上弦杆11和下弦杆12之间均设有多个交错设置的竖杆16和斜杆17。进一步地，还可以在竖杆16上焊接牛腿，在牛腿上设平台，作为双向千斤顶13施工操作平台。优选的，钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置沿钢箱梁的横向的截面呈三角形，从而可以避免与架梁吊机7主桁高度方向产生冲突。

参见图3和图4所示，本发明实施例提供一种钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整系统，其包括第一钢箱梁节段6、架梁吊机7和钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置。

其中，第一钢箱梁节段6在本实施例中指的是已经架设完成的钢箱梁节段，其主要用来支撑架梁吊机7。

架梁吊机7，其设置在第一钢箱梁节段6上，并可沿第一钢箱梁节段6移动，架梁吊机7用于起吊待架设的第二钢箱梁节段8。

钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置，其设于第一钢箱梁节段6上，并位于架梁吊机7的前端，且钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置可沿第一钢箱梁节段6移动，钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置包括：

-两个相对设置的架体1，两个架体1均包括上弦杆11和下弦杆12，两个架体1的上弦杆11通过双向千斤顶13连接，两个架体1的下弦杆12相互连接；

-垫座2，其设置在每个架体1的下弦杆12上；

-吊耳3，其设置在每个架体1的下弦杆12上；

-竖向千斤顶4，其设置在每个架体1上；

-滚轮5，其设置在每个架体1上，且滚轮5的高度高于垫座2的高度。

优选的，每个架体1还包括底纵杆14和后斜杆15，且底纵杆14和后斜杆15被设置成：使架体1沿钢箱梁的纵向的截面呈三角形。进一步地，滚轮5设置在每个架体1的下弦杆12和底纵杆14上。

为了架体1的强度和稳固性，每个架体1的上弦杆11和下弦杆12之间均设有多个交错设置的竖杆16和斜杆17。

下面对本实施例中的钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整系统的原理进行介绍：

因为在钢箱梁的悬臂拼装架设施工中，由于架梁吊机站位梁段受到两侧斜拉索拉力、架梁吊机支点荷载及自重作用，梁段横桥向截面呈现出中间下挠，两边上翘的线形态势。

针对存在的这种情况，本实施例中的钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整系统采用垫座2和吊耳3来进行解决，使本实施例中的架体1相当于一个反力架。

具体而言，先利用竖向千斤顶4对架体1进行顶升，使得滚轮5脱离第一钢箱梁节段6，然后在垫座2下面垫设垫块9，吊耳3与架体1间插入销轴，利用垫块9和吊耳3支撑架体1。同时，在两个架体1的上弦杆11之间布置双向千斤顶13，双向千斤顶13对架体1施加一个水平力，这个水平力形成一个转矩，其带来的效果是通过垫块9对钢梁施加压力，故可以消除第一钢箱梁节段6两边上翘所带来的影响；通过吊耳3对钢梁施加一个拉力，相当于对第一钢箱梁节段6的中间部分进行上提，故可以消除中间下挠所带来的影响。

此外，通过一个双向千斤顶13对两个架体1施力，可以保证两个架体1受力大小相等，方向相反；对称两个架体1下弦杆12通过销轴连接，双向千斤顶13对架体1施加力在此平衡；上弦杆11与下弦杆12之间产生的扭矩由下弦杆12上受压垫座2和受拉吊耳3产生的扭矩平衡，受压垫座2与受拉吊耳3受力大小相等，方向相反。

综上所述，本实施例中的钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置是一个自平衡系统，通过架体1将调整线形所需竖向力转化为水平力，再将水平力转化为横桥向两组架体1的内力，保证结构受力平衡，避免在已架梁段、待架梁段施加额外荷载，保证斜拉索、架梁吊机7施工安全。此外两个对称的架体1的下弦杆12之间铰接，减小下弦杆12的弯矩。而且钢箱梁横向线形调整仅在已架设的钢箱梁节段上进行，避免了对待架钢箱梁节段的调整。

本发明实施例提供一种上述钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整系统进行钢箱梁悬臂拼装的方法，该方法包括以下步骤：

S1.参见图5和图6所示，移动架梁吊机7至已架设的第一钢箱梁节段6的前端并锚固，在架梁吊机7的前端安装钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置；

S2.参见图7所示，起吊待架设的第二钢箱梁节段8至第一钢箱梁节段6的高度；

S3.参见图8所示，起顶两个架体1上的竖向千斤顶4，使每个架体1上的滚轮5脱离第一钢箱梁节段6的顶面，在垫座2下方设置垫块9，并将吊耳3与第一钢箱梁节段6相连；

S4.参见图9所示，起顶双向千斤顶13至设计荷载，通过垫座2、垫块9和吊耳3对第一钢箱梁节段6的横向线性进行调整，使第一钢箱梁节段6和第二钢箱梁节段8横向线性一致；纵移第二钢箱梁节段8，进行第一钢箱梁节段6和第二钢箱梁节段8的临时连接；

根据理论分析得出线形调整所需力大小，并反算出架体1上所需施加水平力大小，也即确定起顶双向千斤顶13的设计荷载，从而可以实现横向调整定量化。

S5.参见图10和图11所示，临时连接完成后，卸载双向千斤顶13，起顶两个架体1上的竖向千斤顶4，拆除垫块9以及吊耳3与第一钢箱梁节段6的连接，进行第一钢箱梁节段6和第二钢箱梁节段8的全断面连接，完成第一钢箱梁节段6和第二钢箱梁节段8的拼装。

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 (9)

1.一种钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置，其特征在于，包括：

两个相对设置的架体(1)，两个所述架体(1)均包括上弦杆(11)和下弦杆(12)，两个所述架体(1)的上弦杆(11)通过双向千斤顶(13)连接，两个所述架体(1)的下弦杆(12)铰接；

垫座(2)，其设置在每个所述架体(1)的下弦杆(12)上；

吊耳(3)，其设置在每个所述架体(1)的下弦杆(12)上；

竖向千斤顶(4)，其设置在每个所述架体(1)上；以及

滚轮(5)，其设置在每个所述架体(1)上，且所述滚轮(5)的高度高于所述垫座(2)的高度。

2.如权利要求1所述的钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置，其特征在于，每个所述架体(1)还包括底纵杆(14)和后斜杆(15)，且所述底纵杆(14)和后斜杆(15)被设置成：使所述架体(1)沿钢箱梁的纵向的截面呈三角形。

3.如权利要求2所述的钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置，其特征在于：所述滚轮(5)设置在每个所述架体(1)的下弦杆(12)和底纵杆(14)上。

4.如权利要求1所述的钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置，其特征在于：每个所述架体(1)的上弦杆(11)和下弦杆(12)之间均设有多个交错设置的竖杆(16)和斜杆(17)。

5.一种钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整系统，其特征在于，包括：

第一钢箱梁节段(6)；

架梁吊机(7)，其设置在所述第一钢箱梁节段(6)上，并可沿所述第一钢箱梁节段(6)移动，所述架梁吊机(7)用于起吊待架设的第二钢箱梁节段(8)；以及

钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置，其设于所述第一钢箱梁节段(6)上，并位于所述架梁吊机(6)的前端，且所述钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置可沿所述第一钢箱梁节段(6)移动，所述钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置包括，

-两个相对设置的架体(1)，两个所述架体(1)均包括上弦杆(11)和下弦杆(12)，两个所述架体(1)的上弦杆(11)通过双向千斤顶(13)连接，两个所述架体(1)的下弦杆(12)铰接；

-垫座(2)，其设置在每个所述架体(1)的下弦杆(12)上；

-吊耳(3)，其设置在每个所述架体(1)的下弦杆(12)上；

-竖向千斤顶(4)，其设置在每个所述架体(1)上；

-滚轮(5)，其设置在每个所述架体(1)上，且所述滚轮(5)的高度高于所述垫座(2)的高度。

6.如权利要求5所述的钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整系统，其特征在于，每个所述架体(1)还包括底纵杆(14)和后斜杆(15)，且所述底纵杆(14)和后斜杆(15)被设置成：使所述架体(1)沿钢箱梁的纵向的截面呈三角形。

7.如权利要求6所述的钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整系统，其特征在于：所述滚轮(5)设置在每个所述架体(1)的下弦杆(12)和底纵杆(14)上。

8.如权利要求5所述的钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整系统，其特征在于：每个所述架体(1)的上弦杆(11)和下弦杆(12)之间均设有多个交错设置的竖杆(16)和斜杆(17)。

9.一种利用权利要求5所述的钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整系统进行钢箱梁悬臂拼装的方法，该方法包括以下步骤：

移动架梁吊机(7)至已架设的第一钢箱梁节段(6)的前端并锚固，在架梁吊机(7)的前端安装钢箱梁悬臂拼装横向线形匹配调整装置；

起吊待架设的第二钢箱梁节段(8)至第一钢箱梁节段(6)的高度；

起顶两个架体(1)上的竖向千斤顶(4)，使每个架体(1)上的滚轮(5)脱离第一钢箱梁节段(6)的顶面，在垫座(2)下方设置垫块(9)，并将吊耳(3)与第一钢箱梁节段(6)相连；

起顶双向千斤顶(13)至设计荷载，通过垫座(2)、垫块(9)和吊耳(3)对第一钢箱梁节段(6)的横向线形进行调整，使第一钢箱梁节段(6)和第二钢箱梁节段(8)横向线形一致；纵移第二钢箱梁节段(8)，进行第一钢箱梁节段(6)和第二钢箱梁节段(8)的临时连接；

临时连接完成后，卸载双向千斤顶(13)，起顶两个架体(1)上的竖向千斤顶(4)，拆除垫块(9)以及吊耳(3)与第一钢箱梁节段(6)的连接，进行第一钢箱梁节段(6)和第二钢箱梁节段(8)的全断面连接，完成第一钢箱梁节段(6)和第二钢箱梁节段(8)的拼装。