CN110004829B - 一种钢拱塔提升方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢拱塔提升方法，钢拱塔中上部位置设置锚固横梁，在第二条形基础和第三条形基础中间位置设置拼装塔架作为提升塔架，塔架顶部设置两组提升横梁，每组提升梁顶部放置提升油缸；在塔底设置滑移轨道，并设置牵引油缸，滑移轨道上的水平牵引油缸拉动钢拱塔根部的滑靴，实现与竖向提升的相对同步，以完成钢拱塔的提升；本发明能够保证钢拱塔重心始终沿着预定轨迹运行，使整个施工过程安全，可靠；同时利用提升横梁和锚固横梁的作用，使提升钢拱塔更便捷，安装横梁更方便。

Description

一种钢拱塔提升方法

技术领域

本发明属于桥梁施工领域，特别涉及一种钢拱塔提升方法。

背景技术

近年来，随着国家经济的快速发展，我国桥梁建造行业也得到迅猛发展，随之而来出现许多造型各异、功能不同的大型构件，这些大型构件给桥梁的安装施工带来诸多难题；比如，对于钢拱塔施工，传统方法一般采用起扳法较多，但是因场地受限，目前并不适合采用起扳法，现多采用竖转施工方法，

竖转施工方法是指施工过程中采用吊装与竖转相结合的方法，当前竖转施工方法主要分为两种，第一种是“互拉式竖向转体”，利用桥面作为焊接施工平台，分别以一侧钢拱塔为支撑，进行另一侧钢拱塔的竖向转体，从而完成两侧钢拱塔的竖向转体；第二种是将钢拱塔吊至半空，然后进行空中转体的方法；上述两种方法存在一定局限性，“互拉式竖向转体”需同时设置位置对称的两个钢拱塔，且竖转过程较为复杂，难以控制，大大延长了施工工期；空中竖转的方法则对吊装设备和人员控制有很大的要求，且对超大吨位构件的施工存在一定局限性；

本发明在上述现有技术的基础上进行了改进，提出了一种钢拱塔提升方法，很好地克服了上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提高目前大型桥梁钢拱塔竖转施工的安全性，降低施工成本，提高施工效率。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：一种钢拱塔提升方法，包括以下步骤：

步骤1：安装滑移结构：在地面设置四个长度相同且相互平行的条形基础，所述条形基础按顺序分别为第一条形基础、第二条形基础、第三条形基础和第四条形基础，在条形基础上安装预埋件，在预埋件上铺设若干条滑移轨道，在滑移轨道上铺设钢板形成滑移面；设定三个中心轴线，分别为左中心轴线、中心轴线和右中心轴线；

步骤2：拼装钢拱塔：在所述第一条形基础与第二条形基础之间、以及第三条形基础与第四条形基础之间设置拼装若干个胎架作为预制台座支架，然后通过吊装的方式在预制台座支架上低空拼装钢拱塔节段，钢拱塔拼装完成后，在滑移面上放置滑靴，将滑靴推入钢拱塔底部拼装段尾部位置；

步骤3：安装水平牵引设备：在所述滑移轨道上设置若干台水平牵引油缸，根据计算载荷布置水平牵引油缸大小；

步骤4：提升塔架及设备安装: 在第二条形基础和第三条形基础中间位置设置拼装塔架作为提升塔架，在塔架顶部设置若干组提升横梁，在提升横梁上设置若干个提升油缸；在塔架提升横梁两端安装若干组缆风绳，每组缆风绳均设置若干台缆风绳油缸，并在相应位置配置泵站；在钢拱塔中上部位置设置锚固横梁，作为钢绞线锚固结构，根据提升载荷布置提升点数量、每个提升点油缸数量和钢绞线数量；

步骤5：竖转施工: 采用计算机控制液压同步提升系统控制钢拱塔的提升，竖直提升锚固横梁，同时水平牵引滑靴，保持竖直提升与水平牵引的运行轨迹相对同步，使钢拱塔重心沿着预定轨迹运行，直至钢拱塔完全竖立到位。

优选的，所述缆风绳的数量为两组，第一组为第一缆风绳和第三缆风绳，第二组缆风绳为第二缆风绳和第四缆风绳，每组缆风绳均设置2台缆风绳油缸，缆风绳油缸的牵引力为200t。

优选的，所述步骤5的竖转施工过程具体为采用计算机控制液压同步提升系统控制钢拱塔的提升，同比例同步分级预紧提升塔架两侧的第一缆风绳和第三缆风绳，提升塔架稳定后用提升钢绞线将提升油缸提升50cm；提升油缸通过钢绞线作用于锚固横梁，将钢拱塔提升至钢拱塔顶端离地面22m后，锁定提升油缸停止提升，调节提升钢绞线竖直，再同比例同步分级预紧第二缆风绳和第四缆风绳，与此同时等比例同步分级卸载第一缆风绳和第三缆风绳；继续提升至滑靴离中心轴线8m时，水平油缸停止工作，靠提升油缸钢绞线水平分力使钢拱塔向前移动；继续牵引到滑靴离中心轴线约6m位置时，滑靴后部采用带紧装置带紧，水平牵引油缸绷直钢绞线，靠提升油缸水平分力带动滑靴尾部前移；待滑靴到达中心轴线时，此时提升钢绞线最短，提升油缸承受全部竖向力，滑靴后部仍用带紧装置带紧；使提升油缸保持提升力，带紧装置带紧滑靴，缓慢调整钢拱塔到竖直状态，此时提升段钢拱塔底部与钢拱塔预埋段顶部间隙362mm，滑靴与轨道脱空112mm。

优选的，所述预定轨迹方程为圆弧（3870+x）²+（66538-y）²= 66650²，其中x为钢拱塔底部滑靴的水平位移，y为锚固横梁锚固点竖向位移。

优选的，第一条形基础的横向中心轴和第二条形基础横向中心轴之间的距离与第三条形基础的横向中心轴和第四条形基础的横向中心轴之间的距离相同，第二条形基础的横向中心轴与第三条形基础的横向中心轴之间的距离大于第一条形基础的横向中心轴和第二条形基础的横向中心轴之间的距离。

优选的，第一条形基础的横向中心轴和第二条形基础横向中心轴之间的距离为8000mm，第二条形基础的横向中心轴与第三条形基础的横向中心轴之间的距离为21888mm。

优选的，所述条形基础的长度为85.7m，截面尺寸为1.5m×1.22m。

优选的，所述钢绞线数量应满足各提升点提升能力不小于对应吊点载荷标准值的1.25倍，提升油缸中单根钢绞线的拉力设计值不得超过其破断拉力的50%，提升能力是指指定提升点液压提升油缸额定功率。

优选的，所述提升横梁的数量为2组。

优选的，所述滑移轨道的数量为4条，当提升载荷为2100吨时，钢拱塔尾部设置2组滑靴，行走方向设置4台100t水平牵引油缸，反方向设置2组带紧装置。

优选的，所述中心轴线位置处采用H488×300钢桁架结构，交接位置设置钢筋混凝土挡土墙。

优选的，所述钢拱塔共计17个节段，其中卧拼节段有15个，钢拱塔拼装控制基准点为所述锚固横梁顶面销轴中心线。

优选的，所述提升塔架包括4个塔架，提升塔架采用装配式塔架，标准段高度6m，顶节高8.5m，底节高6m，4个塔架横桥向间距13m，顺桥向间距14m，整体偏左中心轴线侧1m，为锚固横梁在提升过程中预留空间。

优选的，在运用所述钢拱塔提升方法过程中，需要搭设提升设备安全防护设施及钢绞线疏导架，疏导架最大承载要大于各提升点钢绞线总重的2倍。

优选的，所述带紧装置为卷扬机，型号为JM电控慢速大吨位卷扬机。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明能够保证钢拱塔重心始终沿着预定轨迹运行，使整个施工过程安全，可靠；采用低空水平焊接，再进行提升滑移同步竖转施工，能避免桥梁钢拱塔的高空焊接作业、提高施工安全性，对焊缝的质量也更容易控制；在钢拱塔中心区域设置提升塔架，有效降低了提升塔架的高度，提高施工作业的安全性，降低施工成本，提高施工效率；采用计算机控制系统对钢拱塔提升滑移同步竖转过程进行控制和监测，操作简单，易于控制，并能保持钢拱塔整体姿态按预期要求运行，施工作业过程更加安全可靠；通过竖向提升系统与水平牵引系统的配合的方法完成钢索塔的90°竖转，原理简单，实用性强，同时利用部分设计横梁作为锚固横梁，节省钢材；同时利用提升横梁和锚固横梁的作用，使提升钢拱塔更便捷，安装横梁更方便。

附图说明

图1是本发明桥梁钢拱塔提升滑移同步竖转施工布置图的正视图；

图2是本发明条形基础的示意图；

图3是本发明桥梁钢拱塔提升滑移同步竖转施工布置图的侧视图；

图4是本发明桥梁钢拱塔提升滑移同步竖转施工流程过程1；

图5是本发明桥梁钢拱塔提升滑移同步竖转施工流程过程2；

图6是本发明桥梁钢拱塔提升滑移同步竖转施工流程过程3；

图7是本发明桥梁钢拱塔提升滑移同步竖转施工流程过程4；

图8是本发明桥梁钢拱塔提升滑移同步竖转控制系统框图；

图9是本发明桥梁钢拱塔提升滑移同步竖转施工工艺流程图；

图10是本发明桥梁钢拱塔提升滑移同步竖转施工方法具体流程图。

1、条形基础；11、第一条形基础；12、第二条形基础；13、第三条形基础；14、第四条形基础；2、滑移轨道；3、滑移面；4、滑靴；5、提升横梁；51、锚固横梁；6、缆风绳；7、第一缆风绳；8、第三缆风绳；9、第二缆风绳；10、第四缆风绳；P24、左中心轴线；P25、中心轴线；P26、右中心轴线。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步阐明本发明，但并不限制本发明的内容。

实施例1：以提升重量约2100t的钢拱塔为例

步骤1：安装滑移结构：在地面设置四个长度相同且相互平行的条形基础1，所述条形基础1的长度为85.7m，截面尺寸为1.5m×1.22m，所述条形基础1按顺序分别为第一条形基础11、第二条形基础12、第三条形基础13和第四条形基础14，第一条形基础11的横向中心轴和第二条形基础12横向中心轴之间的距离为8000mm，第二条形基础12的横向中心轴与第三条形基础13的横向中心轴之间的距离为21888mm；在条形基础1上安装预埋件，在预埋件上铺设若干条滑移轨道2，在滑移轨道2上铺设钢板形成滑移面3，所述滑移轨道2的数量为4条，当提升载荷为2100吨时，钢拱塔尾部设置2组滑靴，行走方向设置4台100t水平牵引油缸，反方向设置2组带紧装置；设定三个中心轴线，分别为左中心轴线P24、中心轴线P25和右中心轴线P26，所述中心轴线P25位置处采用H488×300钢桁架结构，交接位置设置钢筋混凝土挡土墙；

步骤2：拼装钢拱塔：在所述第一条形基础11与第二条形基础12之间、以及第三条形基础13与第四条形基础14之间设置拼装若干个胎架作为预制台座支架，然后通过吊装的方式在预制台座支架上低空拼装钢拱塔节段，钢拱塔拼装完成后，在滑移面3上放置滑靴4，将滑靴4推入钢拱塔底部拼装段尾部位置；

步骤3：安装水平牵引设备：在所述滑移轨道2上设置若干台水平牵引油缸，根据计算载荷布置水平牵引油缸大小；

步骤4：提升设备安装：在第二条形基础12和第三条形基础13中间位置设置拼装塔架作为提升塔架，提升塔架采用装配式塔架，标准段高度6m，顶节高8.5m，底节高6m，4个塔架横桥向间距13m，顺桥向间距14m，整体偏左中心轴线P24侧1m，为锚固横梁51在提升过程中预留空间；在塔架顶部设置2组提升横梁5，在提升横梁5上设置若干台提升油缸；在塔架提升横梁5两端安装2组缆风绳，每组缆风绳均设置2台缆风绳油缸，并在相应位置配置泵站，缆风绳油缸的牵引力为200t；在钢拱塔中上部位置设置锚固横梁51，作为钢绞线锚固结构，根据提升载荷布置提升点数量、每个提升点油缸数量和钢绞线数量，所述钢绞线数量应满足各提升点提升能力不小于对应吊点载荷标准值的1.25倍，提升油缸中单根钢绞线的拉力设计值不得超过其破断拉力的50%，提升能力是指指定提升点液压提升油缸额定载荷；所述钢拱塔共计17个节段，其中卧拼节段有15个，钢拱塔拼装控制基准点为所述锚固横梁51顶面销轴中心线；

步骤5：竖转施工：采用计算机控制液压同步提升系统控制钢拱塔的提升，竖直提升锚固横梁51，同时水平牵引滑靴4，保持竖直提升与水平牵引的运行轨迹相对同步，使钢拱塔重心沿着预定轨迹运行，直至钢拱塔完全竖立到位，所述预定轨迹方程为圆弧（3870+x）²+（66538-y）²= 66650²，其中x为钢拱塔底部滑靴的水平位移，y为锚固横梁锚固点竖向位移；具体为：同比例同步分级预紧提升塔架两侧的第一缆风绳7和第三缆风绳8，提升塔架稳定后用提升钢绞线将提升油缸提升50cm；提升油缸通过钢绞线作用于锚固横梁51，将钢拱塔提升至钢拱塔顶端离地面22m后，锁定提升油缸停止提升，调节提升钢绞线竖直，再同比例同步分级预紧第二缆风绳9和第四缆风绳10，与此同时等比例同步分级卸载第一缆风绳7和第三缆风绳8；继续提升至滑靴4离中心轴线P25 8m时，水平油缸停止工作，靠提升油缸钢绞线水平分力使钢拱塔向前移动；继续牵引到滑靴4离中心轴线P25约6m位置时，滑靴4后部采用带紧装置带紧，带紧装置为卷扬机，型号为JM电控慢速大吨位卷扬机，水平牵引油缸绷直钢绞线，靠提升油缸水平分力带动滑靴4尾部前移；待滑靴到达中心轴线P25时，此时提升钢绞线最短，提升油缸承受全部竖向力，滑靴4后部仍用带紧装置带紧；使提升油缸保持提升力，带紧装置带紧滑靴4，缓慢调整钢拱塔到竖直状态，此时提升段钢拱塔底部与钢拱塔预埋段顶部间隙362mm，滑靴4与轨道脱空112mm；

在运用所述钢拱塔提升方法过程中，需要搭设提升设备安全防护设施及钢绞线疏导架，疏导架最大承载要大于各提升点钢绞线总重的2倍。

滑靴的安装方法：在滑移轨道外侧安装滚轴和滑靴底座，将滑靴推到初始位置定位P25，底座与轨道梁接触密实，焊接连接板；焊接其余筋板，安装反扣和限位。

施工前期准备工作：包括场地划分、整体提升设备检验、提升油缸准备、计算机控制系统检测等，为确保钢结构提升工程顺利实施，在提升设备正式启用之前，参照实际工况，在试验台上进行全面的设备性能考核，实验项为空载试验、负载试验和应急试验，提升油缸需要进行锚具系统检查、锚具油缸动作与保压试验、主油缸动作与保压试验，计算机控制系统需要进行各项性能要求的检查；提升设备安装与调试包括钢绞线、提升油缸、计算机控制系统的安装与调试，同时为了施工安全，需要搭设提升设备安全防护设施及钢绞线疏导架，其中疏导架最大承载要大于各提升吊点钢绞线总重的2倍。

提升过程分为试提升与正式提升两部分，为了观察和考核整个提升施工系统的工作状态，在正式提升之前，需要进行试提升。在试提升过程中，对各点的位置与负载等参数进行监控，观察系统的同步控制状况；根据同步情况，对控制参数进行必要的修改与调整；在试提升过程中，分别试验两种控制策略，根据试提升情况，完成正式提升准备工作，按照提升步骤流程进行正式提升即步骤5；在结构整体提升到合拢口上准备就位时，需要对各点进行调整，直至结构提升到设计位置，根据合拢焊接情况初步卸载各点提升力，将负载全部转换到下锚，提升油缸进入安全行程。在结构就位调整时，注意各点的负载控制，确保提升平台和结构的安全。在各点就位到合拢口上后，结构嵌补杆件安装完成后，将荷载转换到设计支座上，完成钢绞线卸载和主塔安装。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，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前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种钢拱塔提升方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：安装滑移结构：在地面设置四个长度相同且相互平行的条形基础（1），所述条形基础（1）按顺序分别为第一条形基础（11）、第二条形基础（12）、第三条形基础（13）和第四条形基础（14），第一条形基础（11）的横向中心轴和第二条形基础（12）横向中心轴之间的距离与第三条形基础（13）的横向中心轴和第四条形基础（14）的横向中心轴之间的距离相同，第二条形基础（12）的横向中心轴与第三条形基础（13）的横向中心轴之间的距离大于第一条形基础（11）的横向中心轴和第二条形基础（12）的横向中心轴之间的距离，在条形基础（1）上安装预埋件，在预埋件上铺设若干条滑移轨道（2），在滑移轨道（2）上铺设钢板形成滑移面（3）；设定三个中心轴线，分别为左中心轴线（P24）、中心轴线（P25）和右中心轴线（P26）；

步骤2：拼装钢拱塔：在所述第一条形基础（11）与第二条形基础（12）之间、以及第三条形基础（13）与第四条形基础（14）之间设置拼装若干个胎架作为预制台座支架，然后通过吊装的方式在预制台座支架上低空拼装钢拱塔节段，钢拱塔拼装完成后，在滑移面（3）上放置滑靴（4），将滑靴（4）推入钢拱塔底部拼装段尾部位置；

步骤3：安装水平牵引设备：在所述滑移轨道（2）上设置若干台水平牵引油缸，根据计算载荷布置牵引油缸大小；

步骤4：提升塔架及设备安装：在第二条形基础（12）和第三条形基础（13）中间位置设置拼装塔架作为提升塔架，所述提升塔架包括4个塔架，提升塔架采用装配式塔架，标准段高度6m，顶节高8.5m，底节高6m，4个塔架横桥向间距13m，顺桥向间距14m，整体偏左中心轴线（P24）侧1m，为锚固横梁（51）在提升过程中预留空间，在塔架顶部设置2组提升横梁（5），在提升横梁（5）上设置若干台提升油缸；在提升横梁（5）两端安装2组缆风绳，第一组为第一缆风绳（7）和第三缆风绳（8），第二组缆风绳为第二缆风绳（9）和第四缆风绳（10），每组缆风绳均设置2台缆风绳油缸，并在相应位置配置泵站，缆风绳油缸的牵引力为200t；在钢拱塔中上部位置设置锚固横梁（51），作为钢绞线锚固结构，根据提升载荷布置提升点数量、每个提升点油缸数量和钢绞线数量，所述钢拱塔共计17个节段，其中卧拼节段有15个，钢拱塔拼装控制基准点为所述锚固横梁（51）顶面销轴中心线；

步骤5：竖转施工：采用计算机控制液压同步提升系统控制钢拱塔的提升，竖直提升锚固横梁（51），同时水平牵引滑靴（4），保持竖直提升与水平牵引的运行轨迹相对同步，使钢拱塔重心沿着预定轨迹运行，所述预定轨迹方程为圆弧（3870+x）²+（66538-y）²= 66650²，其中x为钢拱塔底部滑靴的水平位移，y为锚固横梁锚固点竖向位移，直至钢拱塔完全竖立到位，具体为：采用计算机控制液压同步提升系统控制钢拱塔的提升，同比例同步分级预紧提升塔架两侧的第一缆风绳（7）和第三缆风绳（8），提升塔架稳定后用提升钢绞线将提升油缸提升50cm；提升油缸通过钢绞线作用于锚固横梁（51），将钢拱塔提升至钢拱塔顶端离地面22m后，锁定提升油缸停止提升，调节提升钢绞线竖直，再同比例同步分级预紧第二缆风绳（9）和第四缆风绳（10），与此同时等比例同步分级卸载第一缆风绳（7）和第三缆风绳（8）；继续提升至滑靴（4）离中心轴线（P25）8m时，水平油缸停止工作，靠提升油缸钢绞线水平分力使钢拱塔向前移动；继续牵引到滑靴（4）离中心轴线（P25）6m位置时，滑靴（4）后部采用带紧装置带紧，水平牵引油缸绷直钢绞线，靠提升油缸水平分力带动滑靴（4）尾部前移；待滑靴到达中心轴线（P25）时，此时提升钢绞线最短，提升油缸承受全部竖向力，滑靴（4）后部仍用带紧装置带紧；使提升油缸保持提升力，带紧装置带紧滑靴（4），缓慢调整钢拱塔到竖直状态，此时提升段钢拱塔底部与钢拱塔预埋段顶部间隙362mm，滑靴（4）与轨道脱空112mm。

2.根据权利要求1所述的钢拱塔提升方法，其特征在于：第一条形基础（11）的横向中心轴和第二条形基础（12）横向中心轴之间的距离为8000mm，第二条形基础（12）的横向中心轴与第三条形基础（13）的横向中心轴之间的距离为21888mm。

3.根据权利要求2所述的钢拱塔提升方法，其特征在于：所述条形基础（1）的长度为85.7m，截面尺寸为1.5m×1.22m。

4.根据权利要求3所述的钢拱塔提升方法，其特征在于：所述钢绞线数量应满足各提升点提升能力不小于对应吊点载荷标准值的1.25倍，提升油缸中单根钢绞线的拉力设计值不得超过其破断拉力的50%，提升能力是指指定提升点液压提升油缸额定功率。

5.根据权利要求4所述的钢拱塔提升方法，其特征在于：所述滑移轨道（2）的数量为4条，当提升载荷为2100吨时，钢拱塔尾部设置2组滑靴，行走方向设置4台100t水平牵引油缸，反方向设置2组带紧装置。

6.根据权利要求5所述的钢拱塔提升方法，其特征在于：所述中心轴线（P25）位置处采用H488×300钢桁架结构，交接位置设置钢筋混凝土挡土墙。

7.根据权利要求6所述的钢拱塔提升方法，其特征在于：在运用所述钢拱塔提升方法过程中，需要搭设提升设备安全防护设施及钢绞线疏导架，疏导架最大承载要大于各提升点钢绞线总重的2倍。

8.根据权利要求7所述的钢拱塔提升方法，其特征在于：所述带紧装置为卷扬机，型号为JM电控慢速大吨位卷扬机。

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