CN110863434A - 一种调整钢箱梁横向预拱度的装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢箱梁技术领域，具体为一种调整钢箱梁横向预拱度的装置及施工方法，包括上弦杆、下弦杆、下横杆、短斜杆、长斜杆、环链电动葫芦和调整块，所述装置可视为在一个基本的三角形框上添加杆件构成的桁架，施工人员可以根据设计图纸要求的钢箱梁预拱度来选择调整板的外表面坡度，所述装置材质均为Q345钢，杆件均为空腹圆杆，结构轻盈，充分发挥材料的性能，人、材、机投入成本大大减小，经济效益明显。所述装置亦满足快捷精确地调整不同形状钢箱梁的横向预拱度的需求，保证钢箱梁的个体单元之间焊缝的强度，对桥梁结构的安全运营有着很大的帮助。

Description

一种调整钢箱梁横向预拱度的装置及施工方法

技术领域

本发明涉及钢箱梁技术领域，具体为一种调整钢箱梁横向预拱度的装置及施工方法。

背景技术

当前钢箱梁是大跨度桥梁常用的一种结构形式，一般由顶板、底板、腹板、横隔板、纵隔板及加劲肋等通过全焊接的方式连接而成，具有强度高、结构轻、工业化生产程度高、易修复、可回收等优点，因此钢箱梁得到了越来越广泛的应用。

在建造大跨度连续钢箱梁时，由于钢箱梁截面较大，横向、纵向长度较大，通常采用工厂分段分幅分单元模块制作、现场拼装、现场焊接的施工方法，钢箱梁个体单元拼装焊接前，需要进行平面及高程的精确定位才能保证钢箱梁的横向预拱度。同时拼装焊接过程中也容易受到外界环境等因素的干扰，导致拼装焊接后的钢箱梁的各个单元个体之间产生错台，严重的会导致相邻单元个体之间的焊缝厚度不足，最终影响整个钢箱梁桥的正常运营。

申请公告号为CN110172925A、申请公布日为2019年8月27日的中国专利公开了一种调节钢箱梁或钢箱挑檐标高的简易装置及安装方法，本发明涉及一种调节钢箱梁或钢箱挑檐标高的简易装置及安装方法，简易装置包括两套千斤顶、两根长工字钢、两根短工字钢、起重机，起重机吊起标高待调节钢箱梁紧贴于已固定钢箱梁，且标高低于固定钢箱梁，将每根长工字钢和一根短工字钢焊接成一根L型工字钢；两根L型工字钢的长工字钢端头分别焊接在标高待调节钢箱梁上，两套千斤顶分别放置在已固定钢箱梁上，且每套千斤顶位于L型工字钢的短工字钢下面。本发明加工工序简单，通过千斤顶顶起钢箱梁或钢箱挑檐，达到调整控制钢箱梁或钢箱挑檐拼接高程的目的，现场施工操作简单方便，安全可靠，可周转使用，且人、材、机成本投入大大减小，节约成本，且易于在钢箱梁或钢箱挑檐拼接时调整标高位置。但是该装置只能粗略地调整钢箱梁或钢箱挑檐拼接时调整标高位置，无法快捷精确地调整钢箱梁的横向预拱度，不能满足高精度的钢箱梁施工要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种调整钢箱梁横向预拱度的装置及施工方法，该装置可以对横向桥面精确定位保证桥面的横向预拱度，保证拼装焊接的各个单元个体之间精确焊接，不易受到外界环境等因素的干扰，操作简单便捷。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种调整钢箱梁横向预拱度的装置，包括上弦杆、下弦杆、下横杆、短斜杆、长斜杆、环链电动葫芦和调整块，所述装置可视为在一个基本的三角形框上添加杆件构成的桁架。所述上弦杆位于基本三角形框的顶端，所述下弦杆位于基本三角形框的两个底端，所述下横杆水平放置并与两根下弦杆焊接，所述短斜杆与下横杆构成基本三角形，短斜杆的一端在下横杆和下弦杆焊接的位置处焊接，短斜杆的另一端与上弦杆焊接，长斜杆的一端与下横杆和下弦杆焊接的位置处焊接，长斜杆的另一端与上弦杆和相邻的短斜杆焊接的位置处焊接。

具体的，所述上弦杆和下弦杆的直径为0.2m，所述下横杆、短斜杆和长斜杆的直径为0.1m，杆件壁厚均为3cm。所述的杆件均为空腹圆杆，材质采用Q345钢，下横杆沿下弦杆的杆长方向距下弦杆两端0.3m处各布置一根，中部的下横杆沿下弦杆的杆长方向每间隔1m布置一根。

具体的，两根下弦杆之间的间距为1m，下弦杆与上弦杆之间的的距离为1m，所述的杆件沿上弦杆的杆长方向对称布置。

具体的，上弦杆上竖直悬挂吨位为20t 的环链电动葫芦，所述环链电动葫芦性能结构先进，体积小，重量轻，性能可靠，操作方便，适用范围广，有利于调整钢箱梁的横向预拱度。每两个环链电动葫芦之间沿上弦杆的杆长方向的距离为0.8m，并在钢箱梁的上表面对应位置处设置吊耳便于调整钢箱梁的预拱度。

具体的，所述调整块包括矩形板、调整板和直角板，材质采用Q345钢，矩形板的尺寸为0.5m×0.5m，厚度为5cm，中心圆孔直径为21cm。

具体的，所述调整板包括一号调整板、二号调整板、三号调整板和四号调整板，尺寸均为0.4m×0.4m，厚度为4cm，一号调整板、二号调整板、三号调整板和四号调整板表面中心线处与矩形板焊接，并在每个焊接位置中部两侧各焊接两个直角板，尺寸为0.1m×0.1m，厚度为3cm，共八个直角板。

具体的，所述调整板的焊接表面为平面，外表面为带一定坡度的倾斜面，所述一号调整板外表面坡度为0%，所述二号调整板外表面坡度为1%，所述三号调整板外表面坡度为2%，所述四号调整板外表面坡度为5%，施工人员可以根据设计图纸要求的钢箱梁横向预拱度选择调整板的外表面坡度。

所述的钢箱梁由钢箱梁第一个体单元、钢箱梁第二个体单元、钢箱梁第三个体单元焊接构成。

一种调整钢箱梁横向预拱度的装置的施工方法，包括以下步骤：

S1’.施工人员将钢箱梁第一个体单元、钢箱梁第二个体单元、钢箱梁第三个体单元吊装至指定高度，所述的装置在指定高度位置处就位；

S2’.施工人员转动调整块，选择所需坡度的调整板使其外表面朝下；

S3’.施工人员使用环链电动葫芦挂住钢箱梁第一个体单元、钢箱梁第二个体单元、钢箱梁第三个体单元的吊耳，调整钢箱梁第一个体单元、钢箱梁第二个体单元、钢箱梁第三个体单元的上表面与所需坡度的调整板的下表面紧密接触；

S4’.施工人员对钢箱梁第一个体单元、钢箱梁第二个体单元、钢箱梁第三个体单元之间拼接的部位进行焊接；

S5’.重复S1-S4调整后续一节钢箱梁横向预拱度。

本发明的有益效果是：所述调整钢箱梁横向预拱度的装置包括上弦杆、下弦杆、下横杆、短斜杆、长斜杆、环链电动葫芦及调整块，所述装置材质均为Q345钢，杆件均为空腹圆杆，结构轻盈，充分发挥材料的性能，人、材、机投入成本大大减小，经济效益明显。所述装置亦满足快捷精确地调整不同形状钢箱梁的横向预拱度的需求，保证钢箱梁的各个单元个体之间焊接过程中接缝的平整度，对桥梁结构的安全运营有着很大的帮助。这些有益效果能为钢箱梁技术领域做出一定贡献，取得较好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为图1的主视结构示意图；

图3为调整块的主视结构示意图；

图4为二号调整板的截面示意图 ；

图中：

1.钢箱梁、2.上弦杆、3.下弦杆、4.下横杆、5.短斜杆、6.长斜杆、7.环链电动葫芦、8.调整块、9.吊耳、10.矩形板、11.一号调整板、12.二号调整板、13.三号调整板、14.四号调整板、15.直角板、16.钢箱梁第一个体单元、17.钢箱梁第二个体单元、18.钢箱梁第三个体单元。

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明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

发明某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本发明的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本发明满足适用的法律要求。

第一实施例

作为本发明的基础实施例，本实施例的目的在于提供一种调整钢箱梁横向预拱度的装置，所述装置结构简单，可较为精密地调整钢箱梁的预拱度。

参照图1，本例中的装置设有一个支撑部，也可称之为桁架或机架，该部位的主要作用在于维持装置整体的刚性结构，并为各功能部件提供安装或支持功能。在本例中，所述支撑部由三个相互平行且呈三棱柱状刚性结构的刚性杆件组成，即图中相互平行的一个上弦杆2和两个下弦杆3。同时，为了满足（1）牵引钢箱梁1和（2）调整钢箱梁1角度的需求，支撑部还应设置至少三个相互平行的刚性轨道，即两个用于安装调角装置的轨道和一个用于安装牵引装置的三个刚性轨道。对比其功能可知，所述三个轨道与三个刚性杆件可为一体结构，因此，本例中，上弦杆2即为所述用于安装牵引装置的刚性轨道，下弦杆3即为所述用于安装调角装置的刚性轨道。本例上弦杆2与下弦杆3采用若干下横杆4、短斜杆5、长斜杆6将各上弦杆2、下弦杆3相互连接形成刚性支架，且在支架间形成各种刚性的三角形结构，其连接方式多种多样，本领域技术人员亦可图1所示连接方式，本发明对此不作赘述。

为实现所述功能（1）牵引钢箱梁1，本例在所述上弦杆2上设置若干牵引装置，在不考虑施工效率及施工难度的前提下，为使相邻的钢箱梁体单元形成一定的预拱度，本例装置应当具备至少两组牵引装置，分别用于牵引两个相邻的钢箱梁体单元，这是本领域技术人员容易理解的。本例中牵引装置采用环链电动葫芦7，所述环链电动葫芦7安装于上弦杆2上，其牵引部可与钢箱梁体单元上的吊耳9相连接，以提供必要的牵引力。该牵引力应当落入所述两个下弦杆3之间的位置，令本发明装置处于力学稳定状态。

为实现（2）调整钢箱梁1角度的功能，本例在所述下弦杆3上设置若干调角装置。所述调角装置与所述牵引装置相对应，根据所需装配的钢箱梁体单元的数目将其分为若干组。所述调角装置的作用是调整钢箱梁体单元的角度，使相邻的体单元达到所需要的预拱度。本发明方案采用的是接触式的调角装置，即当钢箱梁体单元与所述调角装置紧密贴合时，通过各组调角装置间所夹角度调整钢箱梁体单元的角度，此时，调角装置向钢箱梁提供了与牵引装置牵引力相反的作用力。

对于上述调角装置，其至少应当具有一个对接部，该对接部可与钢箱梁上表面紧密贴合。且该对接部与支撑部形成一定的夹角，所述夹角依需要预留的预拱度而定，如0°、1°、2°等。如此，当钢箱梁体单元与所述调角装置的对接部紧密接触时，对接部与支撑部所成夹角就是钢箱梁体单元与支撑部所成夹角，由此即可计算相邻钢箱梁体单元间的夹角。

基于上述说明可知，本例中的装置可通过包括如下步骤的方法施工得到特定预拱度的钢箱梁：

S1.将所述调整钢箱梁横向预拱度的装置固定在指定位置；

S2.调整调角装置，令调角装置的对接部与钢箱梁相对，并调整对接部与支撑部的夹角使其满足预拱度要求；

S3.令牵引部与钢箱梁相连接，提供牵引力直至所述对接部与钢箱梁上表面紧密贴合；

S4.在保持调整钢箱梁横向预拱度的装置所提供的预拱度的前提下，将相邻钢箱梁固定连接，使之成为一个整体。

第二实施例

本例旨在对实施例一所提及的调角装置进行说明。通常，角度调整装置可分为固定角度的调整装置与可变角度的调整装置，本例提供一种结构简易的固定角度的调角装置。

参照图1、图2，所述调整块8即为本例调角装置。图3是调整块8的放大结构，所述调整块8包括支撑板（矩形板10）和调整板（一号调整板11、二号调整板12、三号调整板13、四号调整板14，即所述对接部，所述四个调整板与支撑板所成夹角各不相同），支撑板上设有安装孔。调整块8通过该安装孔安装在下弦杆3上，且可通过该安装孔在下弦杆3上移动。所述调整板焊接在支撑板上，且与支撑板形成一定的夹角；所述调整板与支撑板间设有与调整板和支撑板均正交的直角板15。

参照图1，基于上述调整块8，本例的调整钢箱梁横向预拱度的装置可变种为：每组调角装置包括四个调整块8，所述两个下弦杆2分别各安装每组的四个调整块8中的两个。如此，只要每组四个调整块8的对接部与支撑部的夹角相同，即支撑板与调整板的夹角相同，且各调整板处于同一个平面，即可较大限度地令与其紧密贴合的钢箱梁体单元调整至指定角度。

第三实施例

在前述两个实施例的基础上，本例结合具体的施工条件，以同时装配三个钢箱梁体单元为例，对本发明方案作更进一步的说明。

如图1-图4所示为本发明的示例性实施例提供的一种调整钢箱梁横向预拱度的装置的结构示意图，该装置包括上弦杆2、下弦杆3、下横杆4、短斜杆5、长斜杆6、环链电动葫芦7和调整块8，所述装置可视为在一个基本的三角形框上添加杆件构成的桁架。所述装置的上弦杆2水平放置于基本三角形框的顶端，下弦杆3水平放置于基本三角形框的两个底端，上弦杆2、下弦杆3的杆件长度根据钢箱梁1的横向宽度进行相应的预制，一般情况下，上弦杆2、下弦杆3的杆件长度比钢箱梁1的横向宽度长4m，上弦杆2、下弦杆3的两端外露长度为2m，所述下横杆4与两根下弦杆3垂直焊接，所述短斜杆5与下横杆4构成基本三角形，短斜杆5的一端在下横杆4和下弦杆3焊接的位置处焊接，短斜杆5的另一端与上弦杆2焊接，长斜杆6的一端在下横杆4和下弦杆3焊接的位置处焊接，长斜杆6的另一端与上弦杆2和相邻的短斜杆5焊接的位置处焊接。

所述上弦杆2和下弦杆3的直径为0.2m，所述下横杆4、短斜杆5和长斜杆6的直径为0.1m，杆件壁厚均为3cm。所述的杆件均为空腹圆杆，材质采用Q345钢，两根下弦杆3之间的间距为1m，下弦杆3与上弦杆2之间的的距离为1m，下横杆4沿下弦杆3的杆长方向距下弦杆3两端0.3m处各布置一根，中部的下横杆4沿下弦杆3的杆长方向每间隔1m布置一根。所述的杆件沿上弦杆2的杆长方向对称布置。

预拱度，为抵消钢箱梁1在荷载作用下产生的挠度，而在施工或制造时所预留的与位移方向相反的校正量，钢箱梁1的横向预拱度一般在钢箱梁1横向宽度方向的中点处为最高点，钢箱梁1横向宽度方向的两端为零，按直线进行分配。

所述的上弦杆2上竖直悬挂吨位为20t 的环链电动葫芦7，所述环链电动葫芦7性能结构先进，体积小，重量轻，性能可靠，操作方便，适用范围广，有利于调整钢箱梁1的横向预拱度。每两个环链电动葫芦7之间沿上弦杆2的杆长方向的距离为0.8m，并在钢箱梁1的上表面对应位置处设置吊耳9便于调整钢箱梁1的预拱度。

具体的，所述调整块8包括矩形板10、调整板和直角板15，材质采用Q345钢，矩形板10的尺寸为0.5m×0.5m，厚度为5cm，中心圆孔直径为21cm。

具体的，所述调整板包括一号调整板11、二号调整板12、三号调整板13和四号调整板14，尺寸均为0.4m×0.4m，厚度为4cm，一号调整板11、二号调整板12、三号调整板13和四号调整板14表面中心线处与矩形板10焊接，并在每个焊接位置中部两侧各焊接两个直角板15，尺寸为0.1m×0.1m，厚度为3cm，共八个直角板15。

具体的，所述调整板的焊接表面为平面，外表面为带一定坡度的倾斜面，所述一号调整板11外表面坡度为0%，所述二号调整板12外表面坡度为1%，所述三号调整板13外表面坡度为2%，所述四号调整板14外表面坡度为5%，施工人员可以根据设计图纸要求的钢箱梁1横向预拱度选择调整板的外表面坡度。

所述的钢箱梁1由钢箱梁第一个体单元16、钢箱梁第二个体单元17、钢箱梁第三个体单元18焊接构成。

一种调整钢箱梁横向预拱度的装置的施工方法，包括以下步骤：

S1’.施工人员将钢箱梁第一个体单元16、钢箱梁第二个体单元17、钢箱梁第三个体单元18吊装至指定高度，所述的装置在指定高度位置处就位；

S2’.施工人员转动调整块8，选择所需坡度的调整板使其外表面朝下；

S3’.施工人员使用环链电动葫芦7挂住钢箱梁第一个体单元16、钢箱梁第二个体单元17、钢箱梁第三个体单元18的吊耳9，调整钢箱梁第一个体单元16、钢箱梁第二个体单元17、钢箱梁第三个体单元18的上表面与所需坡度的调整板的下表面紧密接触；

S4’.施工人员对钢箱梁第一个体单元16、钢箱梁第二个体单元17、钢箱梁第三个体单元18之间拼接的部位进行焊接；

S5’.重复S1-S4调整后续一节钢箱梁1横向预拱度。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种调整钢箱梁横向预拱度的装置，其特征在于，包括：

支撑部，设有至少三个相互平行的刚性轨道，包括两个用于安装调角装置的轨道和一个用于安装牵引装置的轨道；所述三个轨道刚性连接形成三棱柱状刚性结构；

至少两组牵引装置，所述牵引装置可与钢箱梁相连接，并通过施加牵引力将钢箱梁吊起；所述牵引装置对钢箱梁的牵引力落入所述两个用于安装调角装置的轨道之间；

至少两组调角装置，每组调角装置对应一组牵引装置；所述每组调角装置包括至少两个分别安装在不同的轨道上的调角装置；所述每个调角装置包括至少一个对接部，该对接部与所述支撑部形成一定的夹角，每组调角装置中各对接部与支撑部所成夹角相同；当所述牵引装置将钢箱梁吊起时，所述对接部与钢箱梁上表面紧密贴合，使钢箱梁与支撑部形成一定的夹角。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，包括三个相互平行的刚性轨道、三组牵引装置及三组调角装置；每组牵引装置包括两个牵引装置；每组调角装置包括四个调角装置，所述两个用于安装调角装置的轨道分别各安装所述每组的四个调角装置中的两个；所述每组的四个调角装置的对接部与支撑部夹角相同，且各对接部的对接平面处于同一个平面。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述三个相互平行的刚性轨道均为刚性杆件，各刚性轨道间通过刚性杆件焊接形成三棱柱状框架，即所述支撑部。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述调角装置包括支撑板和调整板，所述支撑板上设有安装孔；调角装置通过该安装孔安装在所述刚性杆件上，且可通过该安装孔在刚性杆件上移动；所述调整板焊接在支撑板上，且与支撑板形成一定的夹角；所述调整板与支撑板间设有与调整板和支撑板均正交的直角板。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述支撑板为矩形结构，所述矩形结构的四个边分别连接四个调整板，所述四个调整板与支撑板分别形成不同角度的夹角。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述牵引装置为环链电动葫芦。

7.权利要求1-6任一项所述装置调整钢箱梁横向预拱度的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将权利要求1-6任一项所述装置固定在指定位置；

S2.调整调角装置，令调角装置的对接部与钢箱梁相对，并调整对接部与支撑部的夹角使其满足预拱度要求；

S3.令牵引部与钢箱梁相连接，提供牵引力直至所述对接部与钢箱梁上表面紧密贴合；

S4.在保持权利要求1-6任一项所述装置所提供的预拱度的前提下，将相邻钢箱梁固定连接，使之成为一个整体。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述装置包括三个相互平行的刚性轨道、三组牵引装置及三组调角装置；每组牵引装置包括两个牵引装置；每组调角装置包括四个调角装置，所述两个用于安装调角装置的轨道分别各安装所述每组的四个调角装置中的两个；所述每组的四个调角装置的对接部与支撑部夹角相同，且各对接部的对接平面处于同一个平面；所述三个相互平行的刚性轨道均为刚性杆件，各刚性杆件相互焊接形成三棱柱状框架，即所述支撑部；所述调角装置包括支撑板和调整板，所述支撑板上设有安装孔；调角装置通过该安装孔安装在所述刚性杆件上，且可通过该安装孔在刚性杆件上移动；所述调整板焊接在支撑板上，且与支撑板形成一定的夹角；所述调整板与支撑板间设有与调整板和支撑板均正交的直角板；所述支撑板为矩形结构，所述矩形结构的四个边分别连接四个调整板，所述四个调整板与支撑板分别形成不同角度的夹角；所述牵引装置为环链电动葫芦；

该方法包括如下步骤：

S1’.施工人员将钢箱梁第一个体单元、钢箱梁第二个体单元、钢箱梁第三个体单元吊装至指定高度，所述的装置在指定高度位置处就位；

S2’.施工人员转动调整块，选择所需坡度的调整板使其外表面朝下；

S3’.施工人员使用环链电动葫芦挂住钢箱梁第一个体单元、钢箱梁第二个体单元、钢箱梁第三个体单元的吊耳，调整钢箱梁第一个体单元、钢箱梁第二个体单元、钢箱梁第三个体单元的上表面与所需坡度的调整板的下表面紧密接触；

S4’.施工人员对钢箱梁第一个体单元、钢箱梁第二个体单元、钢箱梁第三个体单元之间拼接的部位进行焊接；

S5’.重复S1’-S4’调整后续一节钢箱梁横向预拱度。

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