CN110273379B - 一种多点起吊平衡控制装置及控制方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多点起吊平衡控制装置及控制方法和应用。控制装置包括注液管、多根竖管、连通管和警示器；警示器包括浮漂、触发杆、导电片、电源和警示灯。控制方法采用控制装置进行，包括在吊点设置竖管，用连通管将竖管及注液管连通；根据导电片位置对应在注液管上的刻度、触发杆顶部与浮漂底部之间的高度以及吊装时各吊点允许的竖向偏差得出液体注入刻度并注入液体到该刻度；吊装时，若某一吊点位置低于初始起吊姿态的距离超出允许的竖向偏差，则该处竖管内液位上升，浮漂带动触发杆上移连通导电片，警示灯亮，调整该吊点高度，待灯熄灭后继续吊装施工。本发明装置及方法，可随时反映每个吊点是否平衡，具有可靠、高效、经济和安全等优点。

Description

一种多点起吊平衡控制装置及控制方法和应用

技术领域

本发明属于吊装施工技术领域，尤其涉及一种多点起吊平衡控制装置及控制方法和应用。

背景技术

平潭海峡公铁两用大桥是我国第一座跨海峡公铁两用大桥。海峡大桥不同于以往建设的海湾桥，其建设所面临的风大、浪高、涌激、强台风、复杂地质等恶劣条件，尤其平潭海峡是世界上著名的三大风暴海域之一，给大桥施工带来了巨大挑战和超高风险。本桥为国内在跨海峡桥梁领域的首次尝试，无论是环境的恶劣程度，还是所面临的技术挑战和施工风险都远超国内已建成或在建的其他跨海湾桥梁。平潭海峡公铁两用大桥是世界上第一次在复杂风浪涌环境下建设海峡大桥，建成后将满足海上桥面十级大风(陆地八级风运营)环境下大桥安全运营。

目前,大型构件吊装时，通常会采用多点同时起吊的方法进行吊装，为保证所吊构件平衡，目前主要采用通过以下方法进行控制：

①观察指挥法，在大型重物吊装时，由指挥人员观察吊具的每个吊点是否平衡，然后对起吊人员发出调整指令；这种方法要求指挥人员必须具备丰富的吊装经验，而且需要及时不间断性观察，很不便利，而且这种方法对平衡控制的不及时性、不准确性等都有可能造成吊装倾斜。

②动态跟踪测量法，测量人员进行动态跟踪测量也是控制起吊平衡的一种方法，对于多点吊装来说，测量人员要控制其平衡，必须每个点都具备测量管控，必须具备多台仪器观察每个吊点的高差变化情况，而且测量人员必须从吊装开始至结束随时测量指挥；这种方法人为因素很大，测量人员的测量以及指挥人员必须高度协调一致，配合指挥时都有可能造成吊装倾斜。

因此，非常有必要提供一种可靠、高效、经济的多点起吊平衡控制装置及控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种多点起吊平衡控制装置及控制方法和应用，以解决现有技术中存在的多点吊装过程中对平衡控制不及时、不准确以及人文因素影响大而造成吊装倾斜的问题。

为了实现上述目的，本发明在第一方面提供了一种多点起吊平衡控制装置，包括用于注液的注液管、安装在吊点位置的多根竖管、用于连通所述注液管和多根所述竖管的底部的连通管以及警示器；所述警示器包括浮漂、触发杆、导电片、电源以及与所述导电片和所述电源连接的警示灯；所述浮漂、所述触发杆和所述导电片从下至上依次设置在所述竖管的内侧，所述电源和所述警示灯设置在所述竖管的外侧；当所述竖管内的液位上升时，所述浮漂带动所述触发杆上移以使得所述触发杆连通所述导电片从而使得所述警示灯亮起。

优选地，所述触发杆包括杆体和导电块体，所述杆体的上下两端分别连接有所述导电块体和所述浮漂。

优选地，所述注液管为透明管；和/或所述注液管沿竖向设有刻度。

优选地，所述导电片呈L型；所述导电片采用钢弹簧片制成；和/或所述浮漂为软木浮漂。

优选地，所述导电块体采用钢弹簧片制成。

本发明在第二方面提供了一种多点起吊平衡控制方法，采用本发明在第一方面所述的多点起吊平衡控制装置进行，所述多点起吊平衡控制方法包括如下步骤：

(1)待起吊的构件拼装完成后，使所述构件满足起吊姿态要求；

(2)根据计算确定所述构件的多个吊点后，在每个吊点位置固定一根所述竖管，控制每根所述竖管内的导电片位于同一水平高度；

(3)用所述连通管将多根所述竖管与所述注液管连通以形成连通器，然后测出所述竖管内的导电片位置对应在所述注液管上的刻度；

(4)根据所述竖管内的导电片位置对应在所述注液管上的刻度、所述触发杆的顶部与所述浮漂的底部之间的高度以及吊装过程中各吊点允许的竖向偏差计算出所述注液管内液体的注入刻度，通过所述注液管向所述连通器内注入液体直至液面达到所述注入刻度；

(5)在所述构件的吊装过程中，若某一吊点位置低于初始起吊姿态的距离超出允许的竖向偏差，则该吊点处的所述竖管内的液位上升，所述浮漂带动所述触发杆上移以使得所述触发杆连通所述导电片从而使得所述警示灯亮起，当所述警示灯亮起后，调整该吊点高度直至警示灯熄灭后再继续吊装施工。

优选地，在步骤(2)中，通过全站仪控制每根所述竖管内的导电片位于同一水平高度；和/或在步骤(3)中，通过全站仪测出并记录所述竖管内的导电片位置对应在所述注液管上的刻度。

优选地，在步骤(2)中，在固定所述竖管时，通过全站仪控制所述竖管的垂直度。

优选地，在步骤(3)中，所述连通管与所述注液管和所述竖管之间通过接头连通。

本发明在第三方面提供了本发明在第一方面所述的多点起吊平衡控制装置或本发明在第二方面所述的多点起吊平衡控制方法在吊装作业中的应用。

本发明与现有技术相比至少具有如下的有益效果：

(1)本发明中的多点起吊平衡控制装置结构简单合理，本装置以警示灯的方式反映某一点是否超出平衡控制范围，光线较差的夜晚及恶劣天气下均可使用；本发明中的所述控制装置制作简便，成本低，可拆卸，可循环使用，经济性好。

(2)本发明中的多点起吊平衡控制方法操作过程简单，采用本发明中所述的控制装置进行，在吊装过程中，所述控制装置和所述控制方法可随时反映每个吊点是否平衡，不需要投入大量人员，只需指挥人员以及起吊人员简单配合即可，较为便利直观。

(3)本发明中的多点起吊平衡控制方法根据所述竖管内的导电片位置对应在所述注液管上的刻度、所述触发杆的顶部与所述浮漂的底部之间的高度以及吊装过程中各吊点允许的竖向偏差得出了所述注液管内液体的合理的注入刻度，即确定出了合理的液体注入量，有效地保证了吊装过程中待起吊的构件的平衡。

(4)本发明中的所述控制装置和所述控制方法在多点吊装过程中具有可靠、高效、经济和安全等优点。

附图说明

本发明附图仅仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。

图1是本发明一个具体实施方式中的多点起吊平衡控制装置的结构示意图。

图2是图1中包括的竖管和警示器的结构示意图。

图3是本发明另一个具体实施方式中的多点起吊平衡控制装置应用在桁架多点起吊过程中的示意图。

图4是图3中的多点起吊平衡控制装置的结构示意图。

图5是图4中的多点起吊平衡控制装置液面灌注时的示意图。

图中：1：竖管；2：注液管；3：连通管；4：多点起吊桁架；5：钢护筒；6：浮漂；7：触发杆；71：杆体；72：导电块体；8：导电片；9：警示灯；10：液体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明在第一方面提供了一种多点起吊平衡控制装置，图1是本发明一个具体实施方式中的多点起吊平衡控制装置的结构示意图；图2是图1中包括的竖管和警示器的结构示意图；图3是本发明另一个具体实施方式中的多点起吊平衡控制装置应用在桁架多点起吊过程中的示意图；图4是图3中的多点起吊平衡控制装置的结构示意图；图5是图4中的多点起吊平衡控制装置液面灌注时的示意图；其中，图3、图4和图5中均未示意出警示器的结构，图3、图4和图5中的A、B、C和D表示四个起吊点；图1表示的是待起吊的构件的起吊姿态水平(各吊点处于同一水平面)时，在起吊过程中所述构件出现倾斜时，所述多点起吊平衡控制装置未处于平衡状态时的示意图，图1中的虚线表示竖管和注液管内的液面处于同一水平高度；图4和图5是本发明的多点起吊平衡控制装置处于平衡状态时的示意图；在图1、图2以及图5中用填充的斜线表示连通器内灌注的液体10。

在本发明中，如图1和图2所示，所述多点起吊平衡控制装置包括用于注液的注液管2、安装在吊点位置(起吊点处)的多根(两根及两根以上)竖管1、用于连通所述注液管2和多根所述竖管1的底部的连通管3以及警示器；所述警示器包括浮漂6、触发杆7、导电片8、电源(图中未示出)以及与所述导电片8和所述电源连接的警示灯9(例如直流LED灯)；所述浮漂6、所述触发杆7和所述导电片8从下至上依次设置在所述竖管1的内侧，所述电源和所述警示灯9设置在所述竖管1的外侧，例如，如图2所示；当所述竖管1内的液位上升时，所述浮漂6带动所述触发杆7上移以使得所述触发杆7连通所述导电片8从而使得所述警示灯9亮起。在本发明中，所述导电片8的数量例如为两个，两个所述导电片8左右相对设置在所述竖管1内，并且两个所述导电片8之间断开；在本发明中，所述导电片8例如可以采用柔性导电线与竖管1外侧的警示灯9连接。

在本发明中，所述竖管1、所述连通管3和所述注液管2为中空管；所述竖管1内置除警示灯9和电源以外的警示器其它部件，所述浮漂6以下竖管1内充满从所述注液管2注入的水或者其它无粘性液体；所述连通管3与所有竖管1及所述注液管2底部连通，以保证竖管1及注液管2内填充的液体10连通。

在本发明中，多吊点同时起吊时，在每个吊点处(吊点位置或起吊点处)设置一根所述竖管1；例如可以在便于灌注的位置设置所述注液管2；在本发明中，通过所述连通管3将所述竖管1及所述注液管2连通形成连通器，在本发明中，利用连通器原理以及通过设置合理的警示器，实现了对多点起吊进行平衡控制，本发明中的多点起吊平衡控制装置结构简单合理，本装置以警示灯的方式反映某一点是否超出平衡控制范围，光线较差的夜晚及恶劣天气下均可使用；本发明中的所述控制装置制作简便，成本低，可拆卸，可循环使用，经济性好。

根据一些优选的实施方式，所述触发杆7包括杆体71和导电块体72，所述杆体71的上下两端分别连接有所述导电块体72和所述浮漂6，例如，如图2所示。在本发明中，所述触发杆7的杆体71例如可以采用光圆钢筋制成。

根据一些优选的实施方式，所述注液管2为透明管(例如中空透明管)；和/或所述注液管2沿竖向(如图1所示的上下方向)设有刻度。

根据一些具体的实施方式，所述注液管2为中空透明管，并且所述注液管2的管身沿竖向标有刻度。在本发明中，将带有刻度的透明注液管2也记作透明刻度管。

根据一些优选的实施方式，所述导电片8呈L型，例如，如图2所示；在本发明中，例如可以通过普通螺丝将L型导电片8的一端固定于所述竖管1的内壁上。

根据一些优选的实施方式，所述导电片8采用钢弹簧片制成；和/或所述浮漂6为软木浮漂。

根据一些优选的实施方式，所述导电块体72采用钢弹簧片制成。

根据一些具体的实施方式，所述杆体71采用光圆钢筋制成，所述导电块体72采用钢弹簧片制成，所述导电块体72焊接在所述杆体71的顶端点(上端)；在本发明中，所述杆体71的上端也即顶端。

本发明对所述竖管1、所述注液管2、所述连通管3、所述触发杆7包括的杆体71的大小以及所述导电片8的厚度没有特别的限制，可以根据实际的吊装任务进行设计。

本发明在第二方面提供了一种多点起吊平衡控制方法，采用本发明在第一方面所述的多点起吊平衡控制装置进行，所述多点起吊平衡控制方法包括如下步骤：

(1)待起吊的构件拼装完成后，调整各关键点标高后保持固定，使所述构件满足起吊姿态要求；在本发明中，将所述构件满足起吊时平衡性要求的姿态为起吊姿态也即初始起吊姿态。

(2)根据计算确定所述构件的多个吊点后，在每个吊点位置固定一根所述竖管，控制每根所述竖管内的导电片位于同一水平高度，即在安装过程中，所述竖管内的导电片需位于同一水平高度；在本发明中，通过调整竖管使各竖管内的导电片位于同一水平高度。

(3)用所述连通管将多根所述竖管与所述注液管连通以形成连通器，然后测出所述竖管内的导电片位置对应在所述注液管上的刻度。

(4)根据所述竖管内的导电片位置对应在所述注液管上的刻度、所述触发杆的顶部与所述浮漂的底部之间的高度以及吊装过程中各吊点允许的竖向偏差计算出所述注液管内液体的注入刻度，通过所述注液管向所述连通器内注入液体直至液面达到所述注入刻度；在本发明中，将所述导电片的底部与所述触发杆的顶部之间的高度记作L1，在本发明中，L1即为允许的竖向偏差，将所述触发杆的顶部与所述浮漂的底部之间的高度记作L2，例如，如图2所示；在本发明中，例如，如图5所示，当所述多点起吊平衡控制装置处于平衡状态时，所述导电片对应在所述注液管上的刻度等于所述注液管内液体的注入刻度(液面高度)与L1+L2的和，即在图5中，L1+L2表示的是所述注液管内的液面应低于所述导电片对应在所述注液管上的刻度的距离。

(5)在所述构件的吊装过程中，若某一吊点位置低于初始起吊姿态的距离超出允许的竖向偏差(竖直方向偏差)，则该吊点处的所述竖管内的液位上升，所述浮漂带动所述触发杆上移以使得所述触发杆连通所述导电片从而使得所述警示灯亮起，当所述警示灯亮起后，调整该吊点高度直至警示灯熄灭后再继续吊装施工；在本发明中，在所述构件的吊装过程中，将所述构件在任一竖向位置满足起吊时平衡性要求时的姿态为初始起吊姿态。

根据一些优选的实施方式，在步骤(2)中，通过全站仪控制每根所述竖管内的导电片位于同一水平高度；和/或在步骤(3)中，通过全站仪测出并记录所述竖管内的导电片位置对应在所述注液管上的刻度。

根据一些优选的实施方式，在步骤(2)中，在固定所述竖管时，通过全站仪控制所述竖管的垂直度。

根据一些优选的实施方式，在步骤(3)中，所述连通管与所述注液管和所述竖管之间通过接头连通；即优选地，在步骤(3)中，用连通管以及接头将各竖管与注液管相互连通，形成所述连通器。

本发明中的多点起吊平衡控制方法操作过程简单，采用本发明中所述的控制装置进行，在吊装过程中，所述控制装置和所述控制方法可随时反映每个吊点是否平衡，不需要投入大量人员，只需指挥人员以及起吊人员简单配合即可，较为便利直观。本发明中的多点起吊平衡控制方法根据所述竖管内的导电片位置对应在所述注液管上的刻度、所述触发杆的顶部与所述浮漂的底部之间的高度以及吊装过程中各吊点允许的竖向偏差得出了所述注液管内液体的合理的注入刻度，即确定出了合理的液体注入量，有效地保证了吊装过程中待起吊的构件的平衡。

本发明在第三方面提供了本发明在第一方面所述的多点起吊平衡控制装置或本发明在第二方面所述的多点起吊平衡控制方法在吊装作业中的应用。本发明中的所述控制装置和所述控制方法在多点吊装过程中具有可靠、高效、经济和安全等优点。

下文将以某公铁两用跨海大桥14#桥墩钢围堰封底桁架的吊装进行举例对本发明进一步说明，但是本发明的保护范围不限于该实施例。

实施例1

某公铁两用跨海大桥14#桥墩钢围堰封底时，10根桥桩钻孔钢护筒5已打设完毕且满足垂直度要求，由于原设计素混凝土封底厚度不能满足受力要求，故需采取钢桁架整体加劲式封底方式，即采用钢桁架整体吊装的方式穿过10根钢护筒5下放至钢围堰底部，然后浇筑混凝土形成封底，由于采用了钢桁架整体加劲，可以以较薄的封底厚度满足受力要求。吊装施工的关键在于整体式加劲钢桁架，平面尺寸达到了50m×32m，由于设备起重量和施工场地的限制，需采用多点起吊的方式进行吊装作业。同时，由于钢护筒5已施工完毕，加劲钢桁架(多点起吊桁架4)整体吊装时，需严格控制其平衡情况，若不平衡，钢桁架易被钢护筒5卡住，不仅影响吊装施工，也会导致已施工的钢护筒5脱离或者垂直度不满足要求。此外，由于海上作业天气、海浪等因素影响较大，施工窗口期较短，有时需夜间作业。因此，在加劲钢桁架整体吊装施工过程中使用了本发明所述的装置，如图3所示。其具体实施步骤如下：

①在岸上平台进行加劲钢桁架整体拼装；通过结构计算确定在钢桁架四个角点处布置A、B、C、D四个吊点；由于钢桁架上表面为一平面，在控制好钢护筒5插入处预留孔洞位置后，只需控制钢桁架上表面水平度即可满足吊装要求；在加劲钢桁架拼装时即严格控制包含吊点在内的各关键点标高，保证钢桁架上表面水平。

②在A、B、C、D四个吊点处安装一根竖管1，本实施例中采用了Φ40PVC管(管径为40mm的聚氯乙烯管)作为竖管1，通过全站仪严格控制竖管1的垂直度；竖管1内导电片8采用两片厚度0.1mm的L型钢弹簧片，通过普通螺丝将L型的一端固定于竖管1内壁，钢弹簧片采用柔性导电线与竖管1外侧的警示灯9连接；警示灯9采用普通直流LED灯，采用三节5号干电池作为电源供电，当浮漂6上升，触发杆7接通导电片8时形成回路，LED警示灯9亮起；安装导电片8时需注意在竖管1外侧对应位置做出标记，安装竖管1时通过全站仪严格控制使所有竖管1的导电片8位于同一标高；本实施例中浮漂6采用了软木浮漂，触发杆7的杆体71采用Φ8mm光圆钢筋，所述杆体71的顶端点(上端)焊接由钢弹簧片制成的导电块体72。

③竖管1安装完成后牢固固定在吊点位置，本实施例中在吊点位置临时焊接钢底座，将竖管1固定在钢底座上保持固定；通过连通管3和接头将各竖管1连接。

④采用透明刻度管作为注液管2，通过连通管3与其它竖管1连接形成连通器；本实施例中采用Φ40mm透明塑料管，在塑料管一侧粘贴打印有刻度的白纸；注液管2固定后采用全站仪记录竖管1导电片8水平方向对应在注液管2上的刻度，注液管2固定方法与竖管1相同；根据加劲钢桁架上的预留孔位置与现场实测的已施工完成的钢护筒5相对位置关系，确定钢桁架任一吊点竖直方向偏差L1不得超过15cm；同时，记录软木浮漂6底板至触发杆7的顶端钢弹簧片之间的距离L2为15cm。

⑤通过注液管2向整个连通器内注液；灌注后的注液管2内液体10的液面高度为竖管1导电片8水平方向对应在注液管2上的刻度以下30cm处。

⑥起吊构件，在吊装过程中若某吊点在竖向低于初始起吊姿态的距离超过允许的竖直方向偏差，则该处警示灯9会亮起，此时可适当调整该处吊点高度直至警示灯9熄灭方可继续吊装。

特别说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“竖向”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的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的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种多点起吊平衡控制方法，其特征在于，采用多点起吊平衡控制装置进行，所述多点起吊平衡控制装置包括用于注液的注液管、安装在吊点位置的多根竖管、用于连通所述注液管和多根所述竖管的底部的连通管以及警示器；所述警示器包括浮漂、触发杆、导电片、电源以及与所述导电片和所述电源连接的警示灯；所述浮漂、所述触发杆和所述导电片从下至上依次设置在所述竖管的内侧，所述电源和所述警示灯设置在所述竖管的外侧；当所述竖管内的液位上升时，所述浮漂带动所述触发杆上移以使得所述触发杆连通所述导电片从而使得所述警示灯亮起；所述注液管为透明管；所述注液管沿竖向设有刻度；

所述多点起吊平衡控制方法包括如下步骤：

(1)待起吊的构件拼装完成后，使所述构件满足起吊姿态要求；

(2)根据计算确定所述构件的多个吊点后，在每个吊点位置固定一根所述竖管，控制每根所述竖管内的导电片位于同一水平高度；

(3)用所述连通管将多根所述竖管与所述注液管连通以形成连通器，然后测出所述竖管内的导电片位置对应在所述注液管上的刻度；

(4)根据所述竖管内的导电片位置对应在所述注液管上的刻度、所述触发杆的顶部与所述浮漂的底部之间的高度以及吊装过程中各吊点允许的竖向偏差计算出所述注液管内液体的注入刻度，通过所述注液管向所述连通器内注入液体直至液面达到所述注入刻度；

(5)在所述构件的吊装过程中，若某一吊点位置低于初始起吊姿态的距离超出允许的竖向偏差，则该吊点处的所述竖管内的液位上升，所述浮漂带动所述触发杆上移以使得所述触发杆连通所述导电片从而使得所述警示灯亮起，当所述警示灯亮起后，调整该吊点高度直至警示灯熄灭后再继续吊装施工。

2.根据权利要求1所述的多点起吊平衡控制方法，其特征在于：

所述触发杆包括杆体和导电块体，所述杆体的上下两端分别连接有所述导电块体和所述浮漂。

3.根据权利要求1所述的多点起吊平衡控制方法，其特征在于：

所述导电片呈L型；

所述导电片采用钢弹簧片制成；和/或

所述浮漂为软木浮漂。

4.根据权利要求2所述的多点起吊平衡控制方法，其特征在于：

所述导电块体采用钢弹簧片制成。

5.根据权利要求1所述的多点起吊平衡控制方法，其特征在于：

在步骤(2)中，通过全站仪控制每根所述竖管内的导电片位于同一水平高度；和/或

在步骤(3)中，通过全站仪测出并记录所述竖管内的导电片位置对应在所述注液管上的刻度。

6.根据权利要求1所述的多点起吊平衡控制方法，其特征在于：

在步骤(2)中，在固定所述竖管时，通过全站仪控制所述竖管的垂直度。

7.根据权利要求1所述的多点起吊平衡控制方法，其特征在于：

在步骤(3)中，所述连通管与所述注液管和所述竖管之间通过接头连通。

8.权利要求1至7任一项所述的多点起吊平衡控制方法在吊装作业中的应用。

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