CN110886187A - 缆索吊系统安装体系及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及缆索吊系统安装体系，包括缆索吊塔架稳固结构、缆索卷扬机基础和转向轮承重绳安装体系；缆索吊塔架稳固结构包括塔架、预应力锚索、塔架锚固锚头、预应力索地锚锚钉、塔架承台、工字钢、工字钢孔洞焊接钢筋、牛腿支座、开孔固定钢、索塔、索塔锚固锚钉、索塔预应力钢索、预应力索锚头和开孔固定钢隅撑；缆索卷扬机基础包括斜桩、底板、卷扬机承台预应力锚索、卷扬机和连接钢索；转向轮承重绳安装体系包括拉带、连接夹板、转向轮、承重绳滑轮和销轴。本发明的有益效果是：缆索吊塔架稳固结构可以直接利用主体索塔结构作为塔架的基础无需设置庞大的塔架结构，极大的节约了施工成本，使得缆索吊在大跨度悬索桥中成为可能。

Description

缆索吊系统安装体系及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种索吊体系，特别涉及一种缆索吊系统安装体系及其施工方法。

背景技术

缆索吊最初被称为无支架吊装，是我国70年代在大江大河上安装拱桥节段独创的一种架设方法。由于在江河中不需搭设支架，后来得以广泛应用。90年代末及21世纪初，随着大跨径悬索桥在我国大量兴起，缆索吊应用到悬索桥加劲梁的吊装中。缆索吊虽不能利用主缆这一特点，而刚强的索塔则成为缆索吊塔架设计的理想依托；缆索吊起吊重物后可以沿中跨全跨范围内进行移动，起吊点位置不受限制，其架设速度极快、成本低，成为了悬索桥加劲梁吊装的一种可行方案。

新世纪以来，伴随我国经济的稳步增长，统筹区域均衡发展成为可持续发展的战略要求，因此连通山区的桥梁的勘察设计，特别是大跨越能力的桥型——悬索桥将大范围修建。针对西部山区地形地质条件复杂、施工场地狭小、交通不便、大件运输极为困难的特点；现有的缆载吊机架设法和桥面架桥机架设法无法适应工程建设需要，缆载吊机架设法：因缆载吊机不能带载在主缆上行走，只能定点进行垂直起吊，因此不适合山区粱段从两塔侧起吊后再纵向移动的需要；桥面架桥机架设法：采用从两塔位置向跨中的顺序进行架设钢梁，使得线形不易控制，对主体线形影响较大，因架桥机吊重限制，不能整体吊装梁段，粱段只能分拆成杆件或单元，施工难度极大且效率极低，同样不能满足工程建设需要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种缆索吊系统安装体系及其施工方法。

这种缆索吊系统安装体系，包括缆索吊塔架稳固结构、缆索卷扬机基础和转向轮承重绳安装体系；缆索吊塔架稳固结构包括塔架、预应力锚索、塔架锚固锚头、塔架锚固锚钉、预应力索地锚锚头、预应力索地锚锚钉、塔架承台、工字钢、孔洞、工字钢孔洞焊接钢筋、牛腿支座、隅撑、开孔固定钢、索塔、索塔锚固锚头、索塔锚固锚钉、索塔预应力钢索、预应力索锚头和开孔固定钢隅撑；缆索卷扬机基础包括斜桩、底板、承台、卷扬机承台预应力锚索、卷扬机承台预应力锚索锚头、卷扬机承台预应力锚索锚钉、卷扬机和连接钢索；转向轮承重绳安装体系包括拉带、连接夹板、转向轮、承重绳、索鞍、承重绳滑轮和销轴；缆索吊塔架稳固结构的塔架固定在塔架承台上，塔架通过预应力锚索、塔架锚固锚头、塔架锚固锚钉、预应力索地锚锚头和预应力索地锚锚钉固定于地面；塔架塔身上打设有孔洞，孔洞内安装工字钢，工字钢延伸出塔架，工字钢通过工字钢孔洞焊接钢筋固定于孔洞内，在塔架塔身上不同于工字钢的两侧安装有牛腿支座；开孔固定钢分别安置于工字钢和牛腿支座上，相邻两个开孔固定钢连接处通过隅撑与塔架连接以固定；索塔通过索塔锚固锚头和索塔锚固锚钉与塔架固定连接，开孔固定钢四周安装预应力索锚头，索塔通过索塔预应力钢索与开孔固定钢连接固定，塔架通过开孔固定钢隅撑与开孔固定钢连接加固。

作为优选：缆索卷扬机基础的斜桩打入岩层，土层上浇筑底板，底板的基础上浇筑承台，承台通过卷扬机承台预应力锚索、卷扬机承台预应力锚索锚头和卷扬机承台预应力锚索锚钉固定于地面，卷扬机设在承台上部并与承台为一体，卷扬机通过连接钢索与承台连接加固。

作为优选：塔架承台设置若干组转向轮，承重绳绕过转向轮后绳与绳之间连接起来，所有承重绳形成一个串联结构；两根拉带与一个转向轮相匹配，每根拉带设有两块连接夹板，连接夹板和拉带之间通过销轴相连，连接夹板通过销轴与转向轮相连；索鞍的底座焊接在索塔顶部；承重绳滑轮与索塔通过钢筋连接并固定在索塔上。

作为优选：预应力锚索上设有应力计。

作为优选：索塔预应力钢索上设有索塔应力计。

这种缆索吊系统安装体系的施工方法，包括以下施工步骤：

1)在土层上浇筑钢筋混凝土的塔架承台，然后在塔架承台上拼接并焊牢塔架，在塔架上锚固塔架锚固锚头和塔架锚固锚钉，然后通过预应力锚索与地面上的预应力索地锚锚头和预应力索地锚锚钉相连，利用应力计时刻观测预应力锚索的应力并观测控制；

2)塔架上预留孔洞，在孔洞内安装工字钢，工字钢延伸出塔架，工字钢通过工字钢孔洞焊接钢筋固定，在塔架塔身上不同于工字钢的两侧安装牛腿支座；开孔固定钢分别安置于工字钢和牛腿支座上，相邻两个开孔固定钢连接处通过隅撑与塔架连接以固定；

3)在塔架的基础上安装固定索塔，索塔通过索塔锚固锚头和索塔锚固锚钉与塔架固定连接，在开孔固定钢四周安装预应力索锚头，索塔通过索塔预应力钢索与开孔固定钢连接固定；开孔固定钢隅撑焊接在开孔固定钢与塔架之间以加固；

4)然后是缆索卷扬机基础的施工；首先将斜桩打入岩层，斜桩通过验收后在土层上浇筑钢筋混凝土的底板，再在底板的基础上浇筑钢筋混凝土的承台；在承台上锚固卷扬机承台预应力锚索锚钉和卷扬机承台预应力锚索锚头，再连接卷扬机承台预应力锚索并施加预应力；在完成以上施工步骤后安装卷扬机，卷扬机与承台连为一体，再通过连接钢索进行加固；

5)在塔架承台处设置若干组转向轮，承重绳绕过转向轮后绳与绳之间连接起来，所有承重绳形成一个串联结构，承重绳的不均衡力通过转向轮转动使垂度不一致的承重绳调整成标高一致，承重绳受力均衡；两根拉带配一个转向轮，每根拉带两侧设连接夹板，连接夹板和拉带之间采用销轴相连，连接夹板通过销轴与转向轮相连；为使每个转向轮的销孔都均匀受力，各个转向轮高度保持一致；缆索吊塔架稳固结构完成后，进行索鞍的安装，索鞍的底座焊接在索塔顶部，除了底座的平焊缝外，再焊接劲板；

6)架设承重绳；承重绳的牵拉按由外向内的顺序进行，承重绳的牵引利用卷扬机进行；利用卷扬机牵拉承重绳至索鞍，承重绳滑轮与索塔通过钢筋连接并固定在索塔上，承重绳依次穿过承重绳滑轮，利用卷扬机将承重绳配合翻过索塔，再连接拽拉器牵引至另一边的索塔，用同样的方法翻过索塔，再利用拽拉器牵拉至转向轮；

7)承重绳架设完毕后，在两岸索塔工作平台上拼装跑马滑车，跑马滑车分别安装在承重绳上，再将若干排跑马滑车联成整体；

8)布置起吊索；起吊索先从卷扬机上牵拉出来，再从转向轮下穿过；利用拽拉器将起吊索牵拉至索塔穿过索鞍，再穿过另一边的索塔，锚固于其上的索鞍门架上，完成起吊索的安装；

9)最后安装吊架；跑马下挂架下连接三角吊架作为起吊工具，三角吊架为等边三角形,三角吊架底下设一根工字钢承重，作为不同梁段的吊点分配；至此，整个缆索吊机系统形成。

本发明的有益效果是：

(1)缆索吊塔架稳固结构可以直接利用主体索塔结构作为塔架的基础无需设置庞大的塔架结构，极大的节约了施工成本，使得缆索吊在大跨度悬索桥中成为可能。

(2)缆索卷扬机基础可以很好地利用现场环境，且施工方便，卷扬机基础也相比之前更加牢固，在安全方面有了极大的提升。

(3)转向轮承重绳安装体系通过转向轮来实现各根钢丝绳之间的串联，使承重绳自行调节到基本一致的标高，并且承重绳受力基本均衡。

附图说明

图1是塔架地面搭设固定方式示意图；

图2是塔架塔身穿孔焊接固定工字钢示意图；

图3是工字钢、牛腿及开孔固定钢焊接搭设俯视图；

图4是塔架及索塔固定连接示意图；

图5是缆索卷扬机基础结构示意图；

图6是承重绳转向轮正视图；

图7是承重绳转向轮侧视图；

图8是索塔顶部塔鞍及承重绳布设图；

图9是跑马滑车、承重绳、起吊索布设图；

图10是缆索吊系统安装体系完成效果图；

附图标记说明：1-岩层；2-土层；3-塔架；4-预应力锚索；5-应力计；6-塔架锚固锚头；7-塔架锚固锚钉；8-预应力索地锚锚头；9-预应力索地锚锚钉；10-塔架承台；11-工字钢；12-孔洞；13-工字钢孔洞焊接钢筋；14-牛腿支座；15-隅撑；16-开孔固定钢；17-索塔；18-索塔锚固锚头；19-索塔锚固锚钉；20-索塔预应力钢索；21-索塔应力计；22-预应力索锚头；23-开孔固定钢隅撑；24-斜桩；25-底板；26-承台；27-卷扬机承台预应力锚索；28-卷扬机承台预应力锚索锚头；29-卷扬机承台预应力锚索锚钉；30-卷扬机；31-连接钢索；32-拉带；33-连接夹板；34-转向轮；35-承重绳；36-索鞍；37-承重绳滑轮；38-销轴；39-三角吊架；40-跑马滑车；41-起吊索。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。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的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

按照图1所示，在土层2上浇筑钢筋混凝土的塔架承台10，然后在塔架承台10上拼接并焊牢塔架3，在塔架3上锚固好塔架锚固锚头6、塔架锚固锚钉7，然后通过预应力锚索4与地面上的预应力索地锚锚头8、预应力索地锚锚钉9相连(塔架3通过预应力锚索4、塔架锚固锚头6、塔架锚固锚钉7、预应力索地锚锚头8和预应力索地锚锚钉9产生横向应力从而与地面固定)，利用应力计5可以时刻观测预应力锚索4的应力并观测控制。

按照图2和图3所示，塔架3上预留三个孔洞12，在孔洞12里安装工字钢11，工字钢11延伸出塔架3，工字钢11通过工字钢孔洞焊接钢筋13来固定，在塔架3塔身上不同于工字钢11的两侧安装牛腿支座14。4个开孔固定钢16可套嵌，分别安置于工字钢11和牛腿支座14上，相邻两个开孔固定钢16连接处通过隅撑15与塔架3连接以固定。

按照图4所示，在塔架3的基础上安装固定索塔17，索塔17通过索塔锚固锚头18、索塔锚固锚钉19与塔架3固定连接，在开孔固定钢16四周安装预应力索锚头22，索塔17通过索塔预应力钢索20与开孔固定钢16连接固定。开孔固定钢隅撑23焊接在开孔固定钢16与索塔17之间以加固。

按照图5所示，是缆索卷扬机基础的施工。首先将斜桩24打入岩层1，斜桩24通过验收后在土层2上浇筑钢筋混凝土的底板25，再在底板25的基础上浇筑钢筋混凝土的承台26。在承台26上锚固卷扬机承台预应力锚索锚钉29、卷扬机承台预应力锚索锚头28，再连接卷扬机承台预应力锚索27并施加预应力(承台26通过卷扬机承台预应力锚索27、卷扬机承台预应力锚索锚头28、卷扬机承台预应力锚索锚钉29提供横向应力与地面固定)。在完成以上施工步骤后安装卷扬机30，卷扬机30与承台26连为一体，再通过连接钢索31进行加固。

按照图6、7、8所示，在塔架承台10处设置多组转向轮34，承重绳35绕过转向轮34后绳与绳之间连接起来，所有承重绳35形成一个串联结构，承重绳35的不均衡力通过转向轮34转动使垂度不一致的承重绳35调整成标高基本一致，承重绳35受力基本均衡。两根拉带32配一个转向轮34，每根拉带32两侧设连接夹板33，连接夹板33和拉带32之间采用销轴38相连，连接夹板33通过销轴38和转向轮34相连。为保证每个转向轮34的销孔都均匀受力，4个转向轮34高度必须保持一致缆索吊塔架稳固结构完成后，进行索鞍36的安装，索鞍36的底座焊接在索塔17顶上，除了底座的平焊缝外，还需要焊接劲板，以抵抗承重绳35在塔顶产生的水平推力。架设承重绳35；承重绳35的牵拉按由外向内的顺序进行，承重绳35的牵引利用卷扬机30进行；利用卷扬机30牵拉承重绳至索鞍36，承重绳滑轮37与索塔3通过钢筋连接并固定在索塔3上，承重绳35依次穿过承重绳滑轮37，利用卷扬机30将承重绳35配合翻过索塔17，再连接拽拉器牵引至另一边的索塔17，用同样的方法翻过索塔17，再利用拽拉器牵拉至转向轮34。

按照图9、10所示，承重绳35架设完毕后，在两岸索塔工作平台上拼装跑马滑车40，跑马滑车40分别安装在承重绳35上，再将8排跑马滑车40联成整体。布置起吊索41，起吊索41先从卷扬机30上牵拉出来，再从转向轮34下穿过。利用拽拉器将起吊索41牵拉至索塔17穿过索鞍36，再穿过另一边的索塔17，锚固于其上的索鞍36门架上，完成起吊索41的安装。最后安装吊架。跑马下挂架下连接三角吊架39作为起吊工具，三角吊架39为等边三角形,三角吊架39底下设一根工字钢承重，作为不同梁段的吊点分配。至此，整个缆索吊机系统形成。

Claims (6)

1.缆索吊系统安装体系，其特征在于：包括缆索吊塔架稳固结构、缆索卷扬机基础和转向轮承重绳安装体系；缆索吊塔架稳固结构包括塔架(3)、预应力锚索(4)、塔架锚固锚头(6)、塔架锚固锚钉(7)、预应力索地锚锚头(8)、预应力索地锚锚钉(9)、塔架承台(10)、工字钢(11)、孔洞(12)、工字钢孔洞焊接钢筋(13)、牛腿支座(14)、隅撑(15)、开孔固定钢(16)、索塔(17)、索塔锚固锚头(18)、索塔锚固锚钉(19)、索塔预应力钢索(20)、预应力索锚头(22)和开孔固定钢隅撑(23)；缆索卷扬机基础包括斜桩(24)、底板(25)、承台(26)、卷扬机承台预应力锚索(27)、卷扬机承台预应力锚索锚头(28)、卷扬机承台预应力锚索锚钉(29)、卷扬机(30)和连接钢索(31)；转向轮承重绳安装体系包括拉带(32)、连接夹板(33)、转向轮(34)、承重绳(35)、索鞍(36)、承重绳滑轮(37)和销轴(38)；缆索吊塔架稳固结构的塔架(3)固定在塔架承台(10)上，塔架(3)通过预应力锚索(4)、塔架锚固锚头(6)、塔架锚固锚钉(7)、预应力索地锚锚头(8)和预应力索地锚锚钉(9)固定于地面；塔架(3)塔身上打设有孔洞(12)，孔洞(12)内安装工字钢(11)，工字钢(11)延伸出塔架(3)，工字钢(11)通过工字钢孔洞焊接钢筋(13)固定于孔洞(12)内，在塔架(3)塔身上不同于工字钢(11)的两侧安装有牛腿支座(14)；开孔固定钢(16)分别安置于工字钢(11)和牛腿支座(14)上，相邻两个开孔固定钢(16)连接处通过隅撑(15)与塔架(3)连接以固定；索塔(17)通过索塔锚固锚头(18)和索塔锚固锚钉(19)与塔架(3)固定连接，开孔固定钢(16)四周安装预应力索锚头(22)，索塔(17)通过索塔预应力钢索(20)与开孔固定钢(16)连接固定，塔架(3)通过开孔固定钢隅撑(23)与开孔固定钢(16)连接加固。

2.根据权利要求1所述的缆索吊系统安装体系，其特征在于：缆索卷扬机基础的斜桩(24)打入岩层(1)，土层(2)上浇筑底板(25)，底板(25)的基础上浇筑承台(26)，承台(26)通过卷扬机承台预应力锚索(27)、卷扬机承台预应力锚索锚头(28)和卷扬机承台预应力锚索锚钉(29)固定于地面，卷扬机(30)设在承台(26)上部并与承台(26)为一体，卷扬机(30)通过连接钢索(31)与承台(26)连接加固。

3.根据权利要求1所述的缆索吊系统安装体系，其特征在于：塔架承台(10)设置若干组转向轮(34)，承重绳(35)绕过转向轮(34)后绳与绳之间连接起来，所有承重绳(35)形成一个串联结构；两根拉带(32)与一个转向轮(34)相匹配，每根拉带(32)设有两块连接夹板(33)，连接夹板(33)和拉带(32)之间通过销轴(38)相连，连接夹板(33)通过销轴(38)与转向轮(34)相连；索鞍(36)的底座焊接在索塔(17)顶部；承重绳滑轮(37)与索塔(3)通过钢筋连接并固定在索塔(3)上。

4.根据权利要求1所述的缆索吊系统安装体系，其特征在于：预应力锚索(4)上设有应力计(5)。

5.根据权利要求1所述的缆索吊系统安装体系，其特征在于：索塔预应力钢索(20)上设有索塔应力计(21)。

6.一种如权利要求1所述的缆索吊系统安装体系的施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：

1)在土层(2)上浇筑钢筋混凝土的塔架承台(10)，然后在塔架承台(10)上拼接并焊牢塔架(3)，在塔架(3)上锚固塔架锚固锚头(6)和塔架锚固锚钉(7)，然后通过预应力锚索(4)与地面上的预应力索地锚锚头(8)和预应力索地锚锚钉(9)相连，利用应力计(5)时刻观测预应力锚索(4)的应力并观测控制；

2)塔架(3)上预留孔洞(12)，在孔洞(12)内安装工字钢(11)，工字钢(11)延伸出塔架(3)，工字钢(11)通过工字钢孔洞焊接钢筋(13)固定，在塔架(3)塔身上不同于工字钢(11)的两侧安装牛腿支座(14)；开孔固定钢(16)分别安置于工字钢(11)和牛腿支座(14)上，相邻两个开孔固定钢(16)连接处通过隅撑(15)与塔架(3)连接以固定；

3)在塔架(3)的基础上安装固定索塔(17)，索塔(17)通过索塔锚固锚头(18)和索塔锚固锚钉(19)与塔架(3)固定连接，在开孔固定钢(16)四周安装预应力索锚头(22)，索塔(17)通过索塔预应力钢索(20)与开孔固定钢(16)连接固定；开孔固定钢隅撑(23)焊接在开孔固定钢(16)与塔架(3)之间以加固；

4)然后是缆索卷扬机基础的施工；首先将斜桩(24)打入岩层(1)，斜桩(24)通过验收后在土层(2)上浇筑钢筋混凝土的底板(25)，再在底板(25)的基础上浇筑钢筋混凝土的承台(26)；在承台(26)上锚固卷扬机承台预应力锚索锚钉(29)和卷扬机承台预应力锚索锚头(28)，再连接卷扬机承台预应力锚索(27)并施加预应力；在完成以上施工步骤后安装卷扬机(30)，卷扬机(30)与承台(26)连为一体，再通过连接钢索(31)进行加固；

5)在塔架承台(10)处设置若干组转向轮(34)，承重绳(35)绕过转向轮(34)后绳与绳之间连接起来，所有承重绳(35)形成一个串联结构，承重绳(35)的不均衡力通过转向轮(34)转动使垂度不一致的承重绳(35)调整成标高一致，承重绳(35)受力均衡；两根拉带(32)配一个转向轮(34)，每根拉带(32)两侧设连接夹板(33)，连接夹板(33)和拉带(32)之间采用销轴(38)相连，连接夹板(33)通过销轴(38)与转向轮(34)相连；为使每个转向轮(34)的销孔都均匀受力，各个转向轮(34)高度保持一致；缆索吊塔架稳固结构完成后，进行索鞍(36)的安装，索鞍(36)的底座焊接在索塔(17)顶部，除了底座的平焊缝外，再焊接劲板；

6)架设承重绳(35)；承重绳(35)的牵拉按由外向内的顺序进行，承重绳(35)的牵引利用卷扬机(30)进行；利用卷扬机(30)牵拉承重绳至索鞍(36)，承重绳滑轮(37)与索塔(3)通过钢筋连接并固定在索塔(3)上，承重绳(35)依次穿过承重绳滑轮(37)，利用卷扬机(30)将承重绳(35)配合翻过索塔(17)，再连接拽拉器牵引至另一边的索塔(17)，用同样的方法翻过索塔(17)，再利用拽拉器牵拉至转向轮(34)；

7)承重绳(35)架设完毕后，在两岸索塔工作平台上拼装跑马滑车(40)，跑马滑车(40)分别安装在承重绳(35)上，再将若干排跑马滑车(40)联成整体；

8)布置起吊索(41)；起吊索(41)先从卷扬机(30)上牵拉出来，再从转向轮(34)下穿过；利用拽拉器将起吊索(41)牵拉至索塔(17)穿过索鞍(36)，再穿过另一边的索塔(17)，锚固于其上的索鞍(36)门架上，完成起吊索(41)的安装；

9)最后安装吊架；跑马下挂架下连接三角吊架(39)作为起吊工具，三角吊架(39)为等边三角形,三角吊架(39)底下设一根工字钢承重，作为不同梁段的吊点分配；至此，整个缆索吊机系统形成。

Images