CN110219249A - 一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置，属于桥梁施工技术领域，包括：竖向转铰，竖向转铰用于转动连接在钢塔的底端和钢梁的顶端，钢塔以竖向转铰为轴心在钢梁上竖向旋转；压杆，压杆的底部连接在钢塔底端的侧壁上，在压杆的顶部设有与钢塔连接的连接体；牵引系统，牵引系统固定连接在钢梁上，牵引系统设有与压杆顶部连接的锚索，牵引系统用于牵引钢塔竖向旋转。本发明还提供了一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置的安装方法。本发明将传统的高空作业转化为地面作业，保证了塔的空间焊接质量和钢塔的空间安装精度，降低了现场施工难度。该单向竖转装置减少了传统高空作业的斜钢塔施工支架、临时拉索及大型吊装设备的投入，降低了施工成本。

Description

一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置及其安装方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体是涉及一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置及其安装方法。

背景技术

钢塔由于自重轻、可工厂化制作，被广泛应用在斜拉桥及悬索桥施工中。随着城市发展需求，异型自锚式悬索桥等应运而生，单肢斜钢塔外观柔美，景观效果较佳。

此类钢塔结构较重，高度较高，若采用常规施工方法，需要搭设落地斜塔支架，并设置临时斜拉索防倾覆，采用大型吊装设备进行吊装，费用较高。同时钢塔的节段均为顺序作业，施工工期较长；而且高空作业安全风险较大，钢塔的空间焊接质量得不到保证，空间安装精度难以控制。

由此可见，若按照常规施工方法施工单肢斜钢塔，存在较多问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术采用大型吊装设备进行吊装施工作业，费用较高、高空作业安全风险较大，钢塔的空间焊接质量得不到保证，钢塔的空间安装精度难以控制的不足，提供一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置及其安装方法。

本发明提供一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置，包括：

竖向转铰，所述竖向转铰用于转动连接在钢塔底端的钢塔转体段和钢梁的顶端的塔梁固接段之间，钢塔以竖向转铰为轴心在钢梁上竖向旋转；

压杆，所述压杆的底部连接在钢塔底端的钢塔转体段侧壁上，在压杆的顶部设有与钢塔连接的连接体；

牵引系统，所述牵引系统位于远离钢塔的一侧，牵引系统固定连接在钢梁上，所述牵引系统设有与压杆顶部连接的锚索，牵引系统用于牵引钢塔竖向旋转。

优选方案：所述竖向转铰设有两组，两组竖向转铰对称设置在钢塔底端的钢塔转体段和钢梁的顶端的塔梁固接段两侧，竖向转铰包括上铰座、下铰座及转动连接在上铰座、下铰座之间的铰轴，所述上铰座固定连接在钢塔的钢塔转体段，下铰座固定连接在钢梁的塔梁固接段。

优选方案：所述压杆的底部转动连接有压杆铰座，所述压杆铰座焊接在钢塔底端的钢塔转体段侧壁上，所述压杆在压杆铰座上自由竖向旋转。

优选方案：所述钢塔上部设有前扣点，所述前扣点上连接有第一锚梁，所述压杆的顶部分别设有第二锚梁和第三锚梁，所述连接体的一端与第一锚梁固定连接，所述连接体的另一端与第二锚梁固定连接；

所述牵引系统的前端设有钢锚座，所述钢锚座与钢梁固定连接，在钢锚座上设有第四锚梁，所述锚索的一端与第三锚梁固定连接，锚索的另一端穿过第四锚梁后与牵引系统固定连接，所述牵引系统固定在第四锚梁上。

优选方案：所述连接体为两根平行钢丝或钢绞线材质的拉索，所述锚索为四束平行的钢绞线，所述压杆的轴线与钢塔的轴线在同一竖直平面内；

所述钢塔的顶端挂设有主缆和背索。

优选方案：所述第一锚梁与前扣点转动连接，第一锚梁的轴线与钢塔的轴线垂直，所述第二锚梁与压杆的顶部转动连接，所述第二锚梁与第一锚梁平行；

所述第三锚梁与压杆的顶部转动连接，第三锚梁与第二锚梁平行，所述第四锚梁与钢锚座转动连接，所述第四锚梁与第三锚梁平行。

优选方案：所述牵引系统为自动顶推连续千斤顶，所述自动顶推连续千斤顶与锚索连接，自动顶推连续千斤顶通过牵引锚索驱动钢塔竖向旋转运动。

优选方案：所述钢梁上设有钢塔卧拼支架，所述钢塔卧拼支架用于支撑所述钢塔，所述钢塔在钢塔卧拼支架上进行桥位卧拼安装；

所述钢梁上垂直设有压杆支架，在压杆支架的顶部设有垫块，所述垫块的顶部与所述压杆密贴接触，压杆支架用于辅助安装压杆。

本发明另一方面提供了一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置的安装方法，包括以下步骤：

在钢梁上安装钢塔卧拼支架和钢锚座，将钢塔的多个节段吊装在钢塔卧拼支架上，在钢塔卧拼支架上把钢塔的多个节段组装、焊接成整体的钢塔；同时在塔梁固接段上安装钢塔转体段，塔梁固接段和钢塔转体段之间临时利用码板固定；

在钢梁和钢塔之间安装竖向转铰，竖向转铰的上铰座固定连接在钢塔的钢塔转体段，将竖向转铰的下铰座固定连接在钢梁的塔梁固接段，在上铰座和下铰座之间连接铰轴；

在塔梁固接段上竖转钢塔转体段，进行竖转对位试验，竖转对位试验完成后将钢塔的钢塔转体段与钢塔其他节段焊接成钢塔整体；

将压杆安装在钢塔底端的钢塔转体段侧壁上，将压杆上的连接体与钢塔连接，压杆上的锚索与牵引系统连接，在钢塔的顶端挂设主缆和背索；

利用牵引系统牵引钢塔进行正式转体，将钢塔离开钢塔卧拼支架竖向旋转至设定角度，主缆和背索跟随一起转体到位；

转体到位后，将钢塔的钢塔转体段与钢梁的塔梁固接段焊接成整体。

优选方案：转体到位后，牵引系统自锁，将钢塔的钢塔转体段与钢梁的塔梁固接段焊接成整体，将钢塔的顶端的背索与钢梁张拉到位，卸载竖转装置，完成单肢斜钢塔单向竖转施工，再进行主缆与钢梁锚固。

在上述技术方案的基础上，与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明的一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置，该单向竖转装置采用了在钢塔的底端和钢梁的顶端设置竖向转铰，钢塔以竖向转铰为轴心在钢梁上竖向旋转。在对钢塔进行竖转过程中，牵引系统牵引压杆上的连接体和锚索来实现牵引钢塔竖向旋转。本发明的单向竖转装置将传统的高空作业转化为地面作业，保证了塔的空间焊接质量和钢塔的空间安装精度，降低了现场施工难度。该单向竖转装置减少了传统的高空作业的斜钢塔施工支架、临时拉索及大型吊装设备的投入，降低了施工成本。

附图说明

图1是本发明实施例的单向竖转装置处于初始状态的结构示意图；

图2是本发明实施例的单向竖转装置处于竖转状态的结构示意图；

图3是本发明实施例的压杆的结构示意图；

图4是本发明实施例的竖向转铰处于初始状态的结构示意图；

图5是本发明实施例的竖向转铰处于竖转完成状态的结构示意图；

图6是本发明实施例的钢锚座的结构示意图；

图7是本发明实施例的前扣点的结构示意图；

图8是本发明实施例的压杆支架的结构示意图；

图9是本发明实施例的成桥状态示意图。

附图标记：1-钢塔，2-连接体，3-压杆，4-竖向转铰，5-锚索，6-钢锚座，7-前扣点，8-第一锚梁，9-第二锚梁，10-第三锚梁，11-第四锚梁，12-牵引系统，13-压杆铰座，14-钢塔卧拼支架，15-压杆支架，16-钢梁，17-主缆，18-背索，19-钢塔转体段，20-塔梁固接段，21-上铰座，22-下铰座，23-铰轴，24-垫块，25-吊杆。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例

参见图1、图3、图4和图5所示，本发明实施例第一方面提供一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置，包括：

竖向转铰4，竖向转铰4用于转动连接在钢塔1底端的钢塔转体段19和钢梁16的顶端的塔梁固接段20之间，钢塔1以竖向转铰4为轴心在钢梁16上由水平方向竖向旋转至倾斜或竖直方向；在钢塔1的底端设有钢塔转体段19，钢塔转体段19与钢塔1焊接成一个整体，在钢梁16的顶端设有塔梁固接段20，塔梁固接段20与钢梁16焊接成一个整体。塔梁固接段20用于和钢塔转体段19对接，塔梁固接段20和钢塔转体段19对接定位后，塔梁固接段20用于和钢塔转体段19焊接成一个整体，把钢塔1固定在钢梁16上。

竖向转铰4设有两组，两组竖向转铰4的结构相同。两组竖向转铰4对称设置在钢塔转体段19、塔梁固接段20的左右两侧。竖向转铰4包括上铰座21、下铰座22及转动连接在上铰座21、下铰座22之间的铰轴23。上铰座21固定连接在钢塔1的钢塔转体段19，下铰座22固定连接在钢梁16的塔梁固接段20，两组竖向转铰4的铰轴23同轴设置。

压杆3，压杆3的底部转动连接有压杆铰座13，压杆铰座13焊接在钢塔1底端的钢塔转体段19侧壁上，当然压杆3底部的压杆铰座13也可以连接在钢塔1的其他节段上，压杆3在压杆铰座13上自由竖向旋转，压杆铰座13用于调节压杆3与钢塔1之间的倾角。在压杆3的顶部设有与钢塔1上部连接的连接体2。钢塔1上部设有前扣点7，前扣点7上连接有第一锚梁8，压杆3的顶部分别设有第二锚梁9和第三锚梁10，连接体2的一端与第一锚梁8固定连接，连接体2的另一端与第二锚梁9固定连接。

牵引系统12，牵引系统12位于远离钢塔1的一侧，牵引系统12固定连接在钢梁16上，牵引系统12设有与压杆3顶部连接的锚索5，牵引系统12用于牵引钢塔1竖向旋转。本实施例的牵引系统12优选但不限于为自动顶推连续千斤顶，还可以选用卷扬机等驱动机构。自动顶推连续千斤顶与锚索5连接，自动顶推连续千斤顶通过牵引锚索5和连接体2驱动钢塔1竖向旋转运动。

在牵引系统12的前端设有钢锚座6，钢锚座6与钢梁16固定连接，钢锚座6与钢梁16的连接结构如图7所示。在钢锚座6上设有第四锚梁11，第四锚梁11与钢锚座6转动连接。锚索5的一端与第三锚梁10固定连接，锚索5的另一端穿过第四锚梁11后与牵引系统12固定连接，牵引系统12固定在第四锚梁11上。

工作原理

本发明的一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置，该单向竖转装置采用了在钢塔1的底端的钢塔转体段19和钢梁16的顶端的塔梁固接段20设置竖向转铰4，钢塔1以竖向转铰4为轴心在钢梁16上竖向旋转。竖向转铰4的上铰座21固定连接在钢塔1的钢塔转体段19，竖向转铰4的下铰座22固定连接在钢梁16的塔梁固接段20。同时，在钢塔1底端的钢塔转体段19侧壁上设有压杆3，在压杆3的顶部设有连接体2和锚索5，连接体2与钢塔1的上部连接，锚索5与牵引系统12连接，压杆3用于改变牵引系统12牵引连接体2和锚索5的牵引方向，减轻牵引系统12的牵引力。在对钢塔1进行竖转过程中，牵引系统12首先牵引与压杆3连接的锚索5，锚索5把牵引力传递给连接体2，连接体2牵引钢塔1的上部的前扣点7，前扣点7拉动钢塔1以竖向转铰4为轴心在钢梁16上竖向旋转，直到把钢塔1竖向旋转至设定角度后停止。

优选实施例方案：参见图2、图3、图7和图9所示，本实施例的连接体2为两根平行钢丝或钢绞线材质的拉索，当然连接体2也可选用的硬质的连接体材料。锚索5为四束平行的钢绞线，当然锚索5也可选用钢丝绳等材料，压杆3的轴线与钢塔1的轴线在同一竖直平面内。第一锚梁8与前扣点7转动连接，第一锚梁8的轴线与钢塔1的轴线垂直，第二锚梁9与压杆3的顶部转动连接，第二锚梁9与第一锚梁8平行，两根连接体2固定连接在第二锚梁9与第一锚梁8之间。第三锚梁10与压杆3的顶部转动连接，第三锚梁10与第二锚梁9平行，第四锚梁11与钢锚座6转动连接，第四锚梁11与第三锚梁10平行，四束平行的锚索5固定连接在第四锚梁11与第三锚梁10之间。

在钢塔1的顶端挂设有主缆17和背索18，主缆17在钢塔1和钢梁16之间进行锚固，背索18上端与钢塔1锚固，下端与钢梁16张拉。背索18设有2根，主缆17设有2根，主缆17整体呈弧形结构，在主缆17上设有多根牵拉钢梁16的吊杆25，背索18和多根吊杆25共同用于悬拉钢梁16。

优选实施例方案：参见图1和图8所示，在钢梁16上设有钢塔卧拼支架14，钢塔卧拼支架14用于支撑钢塔1，便于把钢塔1与竖向转铰4连接，同时便于钢塔1在钢塔卧拼支架14上进行桥位卧拼安装。

在钢梁16上垂直设有压杆支架15，在压杆支架15的顶部设有垫块24，垫块24的顶部与压杆3紧密接触，压杆支架15用于辅助安装压杆3，安装压杆3时利用压杆支架15进行支撑。

本发明的另一方面提供了一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置的安装方法，包括以下步骤：

步骤1、在钢梁16上安装钢塔卧拼支架14和钢锚座6，将钢塔1的多个节段吊装在钢塔卧拼支架14上，在钢塔卧拼支架14上把钢塔1的多个节段组装、焊接成整体的钢塔1；同时在塔梁固接段20上安装钢塔转体段19，塔梁固接段20和钢塔转体段19之间临时利用码板固定。

步骤2、在钢梁16和钢塔1之间安装竖向转铰4，竖向转铰4的上铰座21固定连接在钢塔1的钢塔转体段19，将竖向转铰4的下铰座22固定连接在钢梁16的塔梁固接段20，在上铰座21和下铰座22之间连接铰轴23；竖向转铰4设有两组，两组竖向转铰4的结构相同。两组竖向转铰4对称设置在钢塔转体段19和塔梁固接段20的左右两侧，两组竖向转铰4的铰轴23同轴设置。

步骤3、在塔梁固接段20上通过竖向转铰4竖转钢塔转体段19，进行竖转对位试验，竖转对位试验完成后将钢塔1的钢塔转体段19与钢塔1其他节段焊接成钢塔1整体，竖转对位试验用于检测钢塔转体段19能否与塔梁固接段20精确对位，防止后续竖转作业出现失误。

步骤4、将压杆3安装在钢塔1底端的钢塔转体段19侧壁上，将压杆3上的连接体2与钢塔1的上部连接，压杆3上的锚索5与牵引系统12连接，在钢塔1的顶端挂设主缆17和背索18。

步骤5、利用牵引系统12通过连接体2和锚索5牵引钢塔1进行正式转体，通过牵引系统12将钢塔1离开钢塔卧拼支架14竖向旋转至设定角度，主缆17和背索18跟随一起转体到位。

步骤6、转体到位后，牵引系统12自锁，将钢塔1的钢塔转体段19与钢梁16的塔梁固接段20焊接成一个整体，将钢塔1的顶端的背索18与钢梁16张拉到位，卸载竖转装置，完成单肢斜钢塔单向竖转施工，再进行主缆17、吊杆25与钢梁16的锚固。

本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置，其特征在于，包括：

竖向转铰(4)，所述竖向转铰(4)用于转动连接在钢塔(1)底端的钢塔转体段(19)和钢梁(16)的顶端的塔梁固接段(20)之间，钢塔(1)以竖向转铰(4)为轴心在钢梁(16)上竖向旋转；

压杆(3)，所述压杆(3)的底部连接在钢塔(1)底端的钢塔转体段(19)侧壁上，在压杆(3)的顶部设有与钢塔(1)连接的连接体(2)；

牵引系统(12)，所述牵引系统(12)位于远离钢塔(1)的一侧，牵引系统(12)固定连接在钢梁(16)上，所述牵引系统(12)设有与压杆(3)顶部连接的锚索(5)，牵引系统(12)用于牵引钢塔(1)竖向旋转。

2.如权利要求1所述的一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置，其特征在于：

所述竖向转铰(4)设有两组，两组竖向转铰(4)对称设置在钢塔(1)底端的钢塔转体段(19)和钢梁(16)的顶端的塔梁固接段(20)两侧，竖向转铰(4)包括上铰座(21)、下铰座(22)及转动连接在上铰座(21)、下铰座(22)之间的铰轴(23)，所述上铰座(21)固定连接在钢塔(1)的钢塔转体段(19)，下铰座(22)固定连接在钢梁(16)的塔梁固接段(20)。

3.如权利要求1所述的一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置，其特征在于：

所述压杆(3)的底部转动连接有压杆铰座(13)，所述压杆铰座(13)焊接在钢塔(1)底端的钢塔转体段(19)侧壁上，所述压杆(3)在压杆铰座(13)上自由竖向旋转。

4.如权利要求1所述的一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置，其特征在于：

所述钢塔(1)上部设有前扣点(7)，所述前扣点(7)上连接有第一锚梁(8)，所述压杆(3)的顶部分别设有第二锚梁(9)和第三锚梁(10)，所述连接体(2)的一端与第一锚梁(8)固定连接，所述连接体(2)的另一端与第二锚梁(9)固定连接；

所述牵引系统(12)的前端设有钢锚座(6)，所述钢锚座(6)与钢梁(16)固定连接，在钢锚座(6)上设有第四锚梁(11)，所述锚索(5)的一端与第三锚梁(10)固定连接，锚索(5)的另一端穿过第四锚梁(11)后与牵引系统(12)固定连接，所述牵引系统(12)固定在第四锚梁(11)上。

5.如权利要求4所述的一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置，其特征在于：

所述连接体(2)为两根平行钢丝或钢绞线材质的拉索，所述锚索(5)为四束平行的钢绞线，所述压杆(3)的轴线与钢塔(1)的轴线在同一竖直平面内；

所述钢塔(1)的顶端挂设有主缆(17)和背索(18)。

6.如权利要求4所述的一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置，其特征在于：

所述第一锚梁(8)与前扣点(7)转动连接，第一锚梁(8)的轴线与钢塔(1)的轴线垂直，所述第二锚梁(9)与压杆(3)的顶部转动连接，所述第二锚梁(9)与第一锚梁(8)平行；

所述第三锚梁(10)与压杆(3)的顶部转动连接，第三锚梁(10)与第二锚梁(9)平行，所述第四锚梁(11)与钢锚座(6)转动连接，所述第四锚梁(11)与第三锚梁(10)平行。

7.如权利要求1所述的一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置，其特征在于：

所述牵引系统(12)为自动顶推连续千斤顶，所述自动顶推连续千斤顶与锚索(5)连接，自动顶推连续千斤顶通过牵引锚索(5)驱动钢塔(1)竖向旋转运动。

8.如权利要求1所述的一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置，其特征在于：

所述钢梁(16)上设有钢塔卧拼支架(14)，所述钢塔卧拼支架(14)用于支撑所述钢塔(1)，所述钢塔(1)在钢塔卧拼支架(14)上进行桥位卧拼安装；

所述钢梁(16)上垂直设有压杆支架(15)，在压杆支架(15)的顶部设有垫块(24)，所述垫块(24)的顶部与所述压杆(3)密贴接触，压杆支架(15)用于辅助安装压杆(3)。

9.如权利要求1至8任一项所述的一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

在钢梁(16)上安装钢塔卧拼支架(14)和钢锚座(6)，将钢塔(1)的多个节段吊装在钢塔卧拼支架(14)上，在钢塔卧拼支架(14)上把钢塔(1)的多个节段组装、焊接成整体的钢塔(1)；同时在塔梁固接段(20)上安装钢塔转体段(19)，塔梁固接段(20)和钢塔转体段(19)之间临时利用码板固定；

在钢梁(16)和钢塔(1)之间安装竖向转铰(4)，竖向转铰(4)的上铰座(21)固定连接在钢塔(1)的钢塔转体段(19)，将竖向转铰(4)的下铰座(22)固定连接在钢梁(16)的塔梁固接段(20)，在上铰座(21)和下铰座(22)之间连接铰轴(23)；

在塔梁固接段(20)上竖转钢塔转体段(19)，进行竖转对位试验，竖转对位试验完成后将钢塔(1)的钢塔转体段(19)与钢塔(1)其他节段焊接成钢塔(1)整体；

将压杆(3)安装在钢塔(1)底端的钢塔转体段(19)侧壁上，将压杆(3)上的连接体(2)与钢塔(1)连接，压杆(3)上的锚索(5)与牵引系统(12)连接，在钢塔(1)的顶端挂设主缆(17)和背索(18)；

利用牵引系统(12)牵引钢塔(1)进行正式转体，将钢塔(1)离开钢塔卧拼支架(14)竖向旋转至设定角度，主缆(17)和背索(18)跟随一起转体到位；

转体到位后，将钢塔(1)的钢塔转体段(19)与钢梁(16)的塔梁固接段(20)焊接成整体。

10.如权利要求9所述的一种用于单肢斜钢塔的单向竖转装置的安装方法，其特征在于：

转体到位后，牵引系统(12)自锁，将钢塔(1)的钢塔转体段(19)与钢梁(16)的塔梁固接段(20)焊接成整体，将钢塔(1)的顶端的背索(18)与钢梁(16)张拉到位，卸载竖转装置，完成单肢斜钢塔单向竖转施工，再进行主缆(17)与钢梁(16)锚固。