CN111663450A - 一种悬索桥的跨缆吊机及其应用和使用方法 - Google Patents

一种悬索桥的跨缆吊机及其应用和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种悬索桥的跨缆吊机及其应用和使用方法，包括吊装单元、液压控制单元、横梁，吊装单元的数量为3套，3套吊装单元自左向右依次通过横梁连接，液压控制单元连接中间的吊装单元，解决了现有技术中三主缆悬索桥，在进行加劲梁吊装施工时，若采用常规跨缆吊机的两支点起吊形式，对吊装单元的起吊能力要求非常高，且起吊过程中加劲梁的变形比较大的问题，本发明在左、中、右三个位置各设置1套吊装单元，中间的吊装单元分担了两边吊装单元的荷载，且加劲梁的变形也在可控范围内，该结构具有较高的实际意义和研究价值。

Description

一种悬索桥的跨缆吊机及其应用和使用方法
技术领域
本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种悬索桥的跨缆吊机及其应用和使用方法。
背景技术
随着我国经济的高速发展，大跨度桥梁的建设越来越多，目前，国内正在规划的2000m以上的悬索桥就有4座，由于我国国情，对于这些2000m以上的悬索桥在设计的时候，车道通常设计为12车道及以上，这就导致主梁的重量以及宽度都非常大，要承受住又宽又重的悬索桥加劲梁，若采用常规悬索桥两根主缆的形式，主缆的直径非常大，施工十分困难。因此，可将主缆设置为三主缆形式(这也是2000m以上悬索桥主缆布置的主要形式之一)，即左、中、右各设置一根主缆，且两边主缆的直径要大于中间主缆的直径，这样做既可以改善超宽加劲梁的受力性能，又能使主缆施工方便可行。
针对三主缆悬索桥，在进行加劲梁吊装施工时，若采用常规跨缆吊机的两支点起吊形式，对吊装单元的起吊能力(千斤顶的吨位)要求非常高，且起吊过程中加劲梁的变形比较大。
发明内容
本发明提供的一种悬索桥的跨缆吊机及其应用和使用方法目的是克服现有技术中三主缆悬索桥，在进行加劲梁吊装施工时，若采用常规跨缆吊机的两支点起吊形式，对吊装单元的起吊能力(千斤顶的吨位)要求非常高，且起吊过程中加劲梁的变形比较大的问题。
为此，本发明提供了一种悬索桥的跨缆吊机，包括吊装单元、液压控制单元、横梁，吊装单元的数量为3套，3套吊装单元自左向右依次通过横梁连接，液压控制单元连接中间的吊装单元。
所述吊装单元包括2个起吊单元、吊具和支撑腿，2个起吊单元左右对称连接，2个起吊单元的中间下面连接支撑腿，2个起吊单元的下方连接吊具。
所述每个起吊单元包括钢丝卷筒、起重设备和钢丝绳，钢丝卷筒上缠绕连接钢丝绳，钢丝绳的一端穿过起重设备连接吊具。
所述液压控制单元包括卸油阀、供油泵、信号采集器、安全开关，起重设备分别连接信号采集器、卸油阀和供油泵，卸油阀连接安全开关。
所述起重设备为液压千斤顶。
所述安全开关为弹簧安全阀。
所述的悬索桥的跨缆吊机用于三主缆悬索桥加劲梁吊装的应用。
一种悬索桥的跨缆吊机的使用方法，具体步骤为：三主缆悬索桥的三根主缆均通过支撑腿连接1套吊装单元，起吊加劲梁时，钢丝卷筒下放钢丝绳并使吊具连接加劲梁，然后起重设备起吊加劲梁，同时钢丝卷筒回收钢丝绳直至将加劲梁提升。
所述三主缆悬索桥的中间主缆上的液压控制单元在起始状态时，安全开关关闭，卸油回路被阻断；当吊装单元在起吊加劲梁时，信号采集器采集起重设备的油压值P，将油压值P分别与所设定的最小油压限值P0和最大油压限值P1进行对比，若P＜P0，开启供油泵增大起重设备的油压值至P0≤P≤P1，若P>P1，关闭供油泵且开启安全开关打通卸油回路卸油降低起重设备的油压值至P0≤P≤P1。
本发明的有益效果：本发明提供的这种悬索桥的跨缆吊机及其应用和使用方法，包括吊装单元、液压控制单元、横梁，吊装单元的数量为3套，3套吊装单元自左向右依次通过横梁连接，液压控制单元连接中间的吊装单元。
一种悬索桥的跨缆吊机的使用方法，具体步骤为：三主缆悬索桥的三根主缆均通过支撑腿连接1套吊装单元，起吊加劲梁时，钢丝卷筒下放钢丝绳并使吊具连接加劲梁，然后起重设备起吊加劲梁，同时钢丝卷筒回收钢丝绳直至将加劲梁提升。所述三主缆悬索桥的中间主缆上的液压控制单元在起始状态时，安全开关关闭，卸油回路被阻断；当吊装单元在起吊加劲梁时，信号采集器采集起重设备的油压值P，将油压值P分别与所设定的最小油压限值P0和最大油压限值P1进行对比，若P＜P0，开启供油泵增大起重设备的油压值至P0≤P≤P1，若P>P1，关闭供油泵且开启安全开关打通卸油回路卸油降低起重设备的油压值至P0≤P≤P1；
由一个横梁将3套吊装单元连接成整体，在进行悬索桥加劲梁吊装的时候，将上述跨缆吊机支撑于三根主缆上，在设计上述3套吊装单元的受力时，为了横梁跨中变形不至于过大(变形限值可通过相关规范得到)且同时起到分担两边吊装单元受力的目的(这样可在一定程度上降低两边起吊单元的起吊能力要求，从而提高整体经济性)，需要利用液压控制单元对中间吊装单元分担的加劲梁荷载进行控制，保证整个过程中中间吊装单元的力不能过大(否则横梁变形较大)，又要保证中间吊装单元的力不能过小(否则两边吊装单元受荷过大)，使加劲梁的变形也在可控范围内，该结构具有较高的实际意义和研究价值。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是悬索桥的跨缆吊机的整体结构示意图；
图2是吊装单元的结构示意图；
图3是液压控制单元的结构示意图；
图4是横梁的变形图。
附图标记说明：1、吊装单元；2、液压控制单元；3、横梁；4、加劲梁；11、钢丝卷筒；12、起重设备；13、钢丝绳；14、吊具；15、支撑腿；21、卸油阀；22、供油泵；23、信号采集器；24、安全开关；31、变形后的横梁；41、边主缆；42、中主缆。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，一种悬索桥的跨缆吊机，包括吊装单元1、液压控制单元2、横梁3，吊装单元1的数量为3套，3套吊装单元1自左向右依次通过横梁3连接，液压控制单元2连接中间的吊装单元1。该悬索桥的跨缆吊机在三主缆的左、中、右三个位置(即边主缆41和中主缆42)各设置1套起吊单元1，中间的起吊单元1分担了两边起吊单元1的荷载，且加劲梁4的变形也在可控范围内，该结构具有较高的实际意义和研究价值，该结构可用于超大跨径悬索桥超宽加劲梁的吊装施工，为后续2000m以上跨度悬索桥奠定了一定的施工基础。
实施例2：
如图2所示，在实施例1的基础上，所述吊装单元1包括2个起吊单元、吊具14和支撑腿15，2个起吊单元左右对称连接，2个起吊单元的中间下面连接支撑腿15，2个起吊单元的下方连接吊具14。该结构简单稳定且受力均衡。
所述每个起吊单元包括钢丝卷筒11、起重设备12和钢丝绳13，钢丝卷筒11上缠绕连接钢丝绳13，钢丝绳13的一端穿过起重设备12连接吊具14。吊装单元1的工作原理为：吊装单元通过支撑腿15支撑在主缆上，需要吊装加劲梁4时，钢丝卷筒11下放钢丝绳13，吊具14向加劲梁4位置移动，将吊具14与加劲梁4上的吊耳连接，然后通过起重设备12起吊加劲梁4，同时钢丝卷筒11回收钢丝绳13，从而将加劲梁4提升。该起吊单元结构简单稳定，重量轻，操作简单方便，可将加劲梁平稳快速的起吊。
实施例3：
如图3所示，在实施例2的基础上，所述液压控制单元2包括卸油阀21、供油泵22、信号采集器23、安全开关24，起重设备12分别连接信号采集器23、卸油阀21和供油泵22，卸油阀21连接安全开关24。由一个横梁3将3套吊装单元1连接成整体，在进行悬索桥加劲梁4吊装的时候，将上述跨缆吊机支撑于三根主缆(边主缆41和中主缆42)上，在设计上述3套吊装单元的受力时，为了横梁3跨中变形不至于过大(变形限值可通过相关规范得到)且同时起到分担边主缆上吊装单元受力的目的(这样可在一定程度上降低两边吊装单元的起吊能力要求，从而提高整体经济性)，本发明利用液压控制单元2对中间吊装单元1分担的加劲梁4荷载进行控制，式加劲梁的变形也在可控范围内，该结构具有较高的实际意义和研究价值。
所述起重设备12为液压千斤顶。液压千斤顶构造简单、重量轻、移动方便、传递运动均匀平稳,负载变化时速度稳定。
所述安全开关24为弹簧安全阀。弹簧安全阀的结构简单、安装方便。
所述的悬索桥的跨缆吊机用于三主缆悬索桥加劲梁4吊装的应用。该结构可用于超大跨径悬索桥超宽加劲梁的吊装施工，为后续2000m以上跨度悬索桥奠定了一定的施工基础。
液压控制单元2的工作原理为：起始状态，在弹簧安全阀的作用下，卸油回路被阻断，通过信号采集器23读取液压千斤顶的油压值，当这个值过小时，开启供油泵22增大液压千斤顶的油压；当液压千斤顶油压过大时，关闭供油泵22，同时油压将弹簧安全阀顶升，卸油回路打通并通过卸油来降低液压千斤顶油压，这样使得液压千斤顶的油压始终处于一定可控范围内，进一步保证了中间起吊单元的受力可控。
实施例4：
一种悬索桥的跨缆吊机的使用方法，具体步骤为：三主缆悬索桥的三根主缆均通过支撑腿15连接1套吊装单元1，起吊加劲梁4时，钢丝卷筒11下放钢丝绳13并使吊具14连接加劲梁4，然后起重设备12起吊加劲梁4，同时钢丝卷筒11回收钢丝绳13直至将加劲梁4提升。
所述三主缆悬索桥的中间主缆上的液压控制单元2在起始状态时，安全开关24关闭，卸油回路被阻断；当吊装单元1在起吊加劲梁4时，信号采集器23采集起重设备12的油压值P，将油压值P分别与所设定的最小油压限值P0和最大油压限值P1进行对比，若P＜P0，开启供油泵22增大起重设备12的油压值至P0≤P≤P1，若P>P1，关闭供油泵22且开启安全开关24打通卸油回路卸油降低起重设备12的油压值至P0≤P≤P1；整个过程中既要保证中间吊装单元的力不能过大(否则横梁变形较大参见图4变形的横梁31)，又要保证中间吊装单元的力不能过小(否则两边吊装单元受荷过大)。
一种悬索桥的跨缆吊机的使用方法，第一步，查询相关规范，确定横梁变形的最小限值f0和最大限值f1，通过f0确定出中间吊装单元中液压千斤顶的最小受力F0，再通过F0计算出液压千斤顶的最小油压P0,通过f1确定出中间吊装单元中液压千斤顶的最大受力F1，再通过F1计算出液压千斤顶的最大油压P1,最后通过P0或P1可计算出弹簧安全阀受到的力及其刚度K；
第二步，同时考虑整个节段加劲梁的重量由三套吊装单元承担，两边的吊装单元受力相等，但是中间吊装单元由于其特殊性不等于两边吊装单元的受力，中间吊装单元的受力不能太小，否则会对两边吊装单元的起吊能力提出更高的要求，中间吊装单元的起吊能力值可根据具体情况(比如考虑经济性等因素)由设计者们自由确定。
第三步，在中间吊装单元的液压千斤顶上安装液压控制单元，通过液压控制单元控制液压千斤顶里面的油压，从而控制中间吊装单元在起吊加劲梁过程中的受力，这个值不能过大，也不能过小，若过大，将导致横梁3变形过大，如图4所示，产生安全隐患，若过小，这将导致两边的吊装单元受力较大，这使得两边吊装单元的吊装能力提高，从而导致该结构整体经济性较差。
第四步，液压控制单元的工作机理：起始状态，在弹簧安全阀的作用下(弹簧有个反作用力)，卸油回路被阻断，通过信号采集器读取液压千斤顶的油压值，当这个值过小时，开启供油泵增大液压千斤顶的油压；当液压千斤顶油压过大时，关闭供油泵，同时油压将弹簧安全阀顶升，卸油回路打通并通过卸油来降低液压千斤顶油压，这样使得液压千斤顶的油压始终处于一定可控范围内，进一步保证了中间吊装单元的受力可控。
第五步，吊装单元的工作机理：吊装单元通过支撑腿支撑在主缆上，需要吊装加劲梁时，钢丝卷筒下放钢丝绳，吊具向加劲梁位置移动，将吊具与加劲梁上的吊耳连接，然后通过液压千斤顶起吊加劲梁，同时钢丝卷筒回收钢丝绳，从而将加劲梁提升。
本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“中”、“右”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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种悬索桥的跨缆吊机，其特征在于：包括吊装单元(1)、液压控制单元(2)、横梁(3)，吊装单元(1)的数量为3套，3套吊装单元(1)自左向右依次通过横梁(3)连接，液压控制单元(2)连接中间的吊装单元(1)。
2.如权利要求1所述的悬索桥的跨缆吊机，其特征在于：所述吊装单元(1)包括2个起吊单元、吊具(14)和支撑腿(15)，2个起吊单元左右对称连接，2个起吊单元的中间下面连接支撑腿(15)，2个起吊单元的下方连接吊具(14)。
3.如权利要求2所述的悬索桥的跨缆吊机，其特征在于：所述每个起吊单元包括钢丝卷筒(11)、起重设备(12)和钢丝绳(13)，钢丝卷筒(11)上缠绕连接钢丝绳(13)，钢丝绳(13)的一端穿过起重设备(12)连接吊具(14)。
4.如权利要求1所述的悬索桥的跨缆吊机，其特征在于：所述液压控制单元(2)包括卸油阀(21)、供油泵(22)、信号采集器(23)、安全开关(24)，起重设备(12)分别连接信号采集器(23)、卸油阀(21)和供油泵(22)，卸油阀(21)连接安全开关(24)。
5.如权利要求3所述的悬索桥的跨缆吊机，其特征在于：所述起重设备(12)为液压千斤顶。
6.如权利要求4所述的悬索桥的跨缆吊机，其特征在于：所述安全开关(24)为弹簧安全阀。
7.如权利要求1-6任意一种所述的悬索桥的跨缆吊机用于三主缆悬索桥加劲梁(4)吊装的应用。
8.一种悬索桥的跨缆吊机的使用方法，其特征在于：具体步骤为：三主缆悬索桥的三根主缆均通过支撑腿(15)连接1套吊装单元(1)，起吊加劲梁(4)时，钢丝卷筒(11)下放钢丝绳(13)并使吊具(14)连接加劲梁(4)，然后起重设备(12)起吊加劲梁(4)，同时钢丝卷筒(11)回收钢丝绳(13)直至将加劲梁(4)提升。
9.如权利要求8所述的悬索桥的跨缆吊机的使用方法，其特征在于：所述三主缆悬索桥的中间主缆上的液压控制单元(2)在起始状态时，安全开关(24)关闭，卸油回路被阻断；当吊装单元(1)在起吊加劲梁(4)时，信号采集器(23)采集起重设备(12)的油压值P，将油压值P分别与所设定的最小油压限值P0和最大油压限值P1进行对比，若P＜P0，开启供油泵(22)增大起重设备(12)的油压值至P0≤P≤P1，若P>P1，关闭供油泵(22)且开启安全开关(24)打通卸油回路卸油降低起重设备(12)的油压值至P0≤P≤P1。
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