CN111676828B - 一种用于直立钢拱斜拉桥的对转施工装置及对转施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直立钢拱斜拉桥的对转施工装置及对转施工方法，对转施工装置包括门型支架和两个对转组件，对转组件包括第一拉索、第二拉索、第三拉索、第一张拉油缸、第二张拉油缸和第三张拉油缸，第一拉索的一端与地面连接，另一端连接半拱的顶部，第二拉索的一端与半拱的顶部连接，另一端与门型支架的顶部连接，第三拉索的一端与半拱的中部连接，另一端与门型支架的顶部连接；本发明的对转施工方法，基于上述的对转施工装置，将钢拱斜拉桥的两个半拱先旋转至重心临界位，然后旋转到位，完成施工。与现有技术相比，采用本发明能够通过对转的方式稳定拉起直立钢拱的半拱，避免分段吊装的多次焊接步骤，提高安全性和稳定性，降低施工难度和风险。

Description

一种用于直立钢拱斜拉桥的对转施工装置及对转施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，尤其是涉及一种用于直立钢拱斜拉桥的对转施工装置及对转施工方法。

背景技术

斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。斜拉桥主要由索塔、主梁、斜拉索组成。近年来，随着桥梁建设的发展，形式各异的斜拉桥不断涌现。直立钢拱式斜拉桥作为斜拉桥的一种形式，受力直接，造型美观，越来越受到设计者青睐。但直立主钢拱往往超高、超重、超大，给桥梁施工带来巨大的挑战。如何解决直立钢拱的施工是该类桥梁施工的重点和难点。

现有的钢拱斜拉桥常采用将直立钢拱分段提升吊装并逐段连接的形式完成施工，存在周期长、高空焊接量大、焊接质量难保证、操作人员存在安全隐患、使用吊车吨位大、施工措施费高昂等缺点。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种直立钢拱斜拉桥的对转施工装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种直立钢拱斜拉桥的对转施工装置，所述的斜拉桥包括直立钢拱和两个主桥墩，所述的直立钢拱包括两个半拱和两个拱脚，所述的两个拱脚分别固定设于两个主桥墩上，所述的半拱的底部与拱脚可转动连接，所述的对转施工装置用于直立钢拱的两个半拱绕所述半拱的拱脚对转拉起，所述的对转施工装置包括门型支架和对称设于门型支架两侧的两个对转组件，所述的对转组件包括第一拉索、第二拉索、第三拉索、第一张拉油缸、第二张拉油缸和第三张拉油缸，所述的第一张拉油缸、第二张拉油缸和第三张拉油缸分别设于第一拉索、第二拉索和第三拉索上，所述的第一拉索的一端与地面固定连接，另一端与半拱的顶部固定连接，所述的第二拉索的一端与半拱的顶部固定连接，另一端与门型支架的顶部固定连接，所述的第三拉索的一端与半拱的中部固定连接，另一端与门型支架的顶部固定连接。

优选地，所述的门型支架包括门架横梁、门架大梁和两个门架主肢，所述的门架主肢的底部与地面固定连接，所述的门架横梁的端部分别与两个门架主肢的顶端固定连接，所述的门架大梁固定于门架横梁上，所述的门架大梁与门架横梁垂直设置。

优选地，所述的门型支架还包括对称设于门型支架两侧的两个稳定缆风，所述的稳定缆风的顶端与门架横梁的端部固定连接，所述的稳定缆风的底部与地面固定连接。

优选地，所述的半拱通过转铰与拱脚转动连接。

优选地，所述的对转施工装置还包括多个用于支撑半拱的脚手架，所述的脚手架沿斜拉桥的宽度方向间隔设于主桥墩两侧，所述的脚手架的高度与半拱的形状相适配。

一种直立钢拱斜拉桥的对转施工方法，基于上述的一种直立钢拱斜拉桥的对转施工装置，包括以下步骤：

S1：修建两个主桥墩，并沿斜拉桥的宽度方向在主桥墩两侧对称搭设脚手架；

S2：将直立钢拱分为两个半拱和两个拱脚，所述的拱脚分别固定在所述的两个主桥墩上，所述的半拱架设在脚手架上，所述的半拱的底部分别与拱脚转动连接；

S3：安装直立钢拱斜拉桥的对转施工装置；

S4：所述的对转施工装置的两个第二拉索将两个半拱同步绕拱脚旋转拉起至重心临界位；

S5：所述的对转施工装置的两个第一拉索和两个第三拉索配合将两个半拱同步绕拱脚旋转拉起到位；

S6：焊接连接两个半拱的顶端，并焊接连接半拱与拱脚，完成直立钢拱的施工，然后拆卸所述的对转施工装置。

优选地，所述的步骤S4具体包括：

S41：所述的对转施工装置的第一张拉油缸控制第一拉索放松，所述的对转施工装置的第三张拉油缸控制第三拉索放松；

S42：所述的对转施工装置的两个第二张拉油缸控制第二拉索同步张拉，所述的第二拉索带动半拱同步绕拱脚旋转至重心临界位。

优选地，所述的步骤S5具体包括：

S51：所述的对转施工装置的第一张拉油缸控制第一拉索收紧，所述的对转施工装置的第三张拉油缸控制第三拉索收紧，所述的对转施工装置的两个第二张拉油缸控制第二拉索同步放松；

S52：所述的对转施工装置的两个第三张拉油缸同步控制第三拉索张拉，同时，所述的对转施工装置的两个第一张拉油缸同步控制第一拉索对应放松，所述的第三拉索的张拉距离与第一拉索的放松距离始终相同，所述的第三拉索与第一拉索配合带动半拱同步绕拱脚旋转到位。

优选地，该方法还包括：

S7：沿斜拉桥长度方向设置多列柱墩，所述的柱墩对称分布在所述直立钢拱两侧，所述的柱墩上设置支撑柱，所述的支撑柱的底部与柱墩的顶部固定连接，沿所述的支撑柱的顶部架设桥面梁。

优选地，该方法还包括：

S8：安装斜拉索，所述的斜拉索对称设于直立钢拱的两侧，所述的斜拉索的一端连接直立钢拱，另一端连接桥面梁。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)采用本发明的对转施工装置进行直立钢拱斜拉桥施工时，能够通过对转的方式稳定拉起直立钢拱的半拱，利用三个拉索使旋转稳定可靠，避免分段吊装的多次焊接步骤，降低施工难度；

(2)本发明的对转施工装置通过稳定缆风对门型支架进行固定，提高安全性和稳定性，降低施工风险；

(3)本发明的对转施工方法利用对转施工装置将直立钢拱的两个半拱同步对转拉起，然后对半拱顶部、底部焊接形成直立钢拱，避免分段吊装施工的多段焊接步骤，减少高空焊接作业，有效提高施工质量、降低施工作业的安全风险，降低施工成本。

附图说明

图1为本发明的直立钢拱斜拉桥进行对转施工时对转施工装置安装后的结构示意图；

图2为本发明的半拱同步绕拱脚旋转拉起至重心临界位时的结构示意图；

图3为本发明两个半拱同步绕拱脚旋转拉起到位时的结构示意图；

图4为本发明的两个半拱架设在脚手架上的结构示意图；

图5为本发明对转施工装置的门型支架的结构示意图；

图6为本发明对转施工装置的门型支架的结构示意图；

图7为本发明的直立钢拱斜拉桥对转施工完成后的结构示意图；

图8为本发明的直立钢拱斜拉桥对转施工完成后的结构示意图。

图9为本发明的一种用于直立钢拱斜拉桥的对转施工方法的流程图。

其中，1、直立钢拱，2、斜拉索，3、桥面梁，4、主桥墩，5、支撑柱，6、地面，7、柱墩，8、门架主肢，9、门架横梁，10、门架大梁，11、稳定缆风，12、第一拉索，13、第一张拉油缸，14、第二拉索，15、第二张拉油缸，16、第三拉索，17、第三张拉油缸，18、半拱，19、转铰，20、脚手架，21、拱脚。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。

实施例

一种直立钢拱斜拉桥的对转施工装置，用于直立钢拱1的两个半拱18绕所述半拱18的拱脚21对转拉起，斜拉桥包括直立钢拱1和两个主桥墩4，直立钢拱1包括两个半拱18和两个拱脚21，两个拱脚21分别固定设于两个主桥墩4上，半拱18的底部与拱脚21可转动连接。

如图1所示，本发明的对转施工装置包括门型支架和对称设于门型支架两侧的两个对转组件，对转组件包括第一拉索12、第二拉索14、第三拉索16、第一张拉油缸13、第二张拉油缸15和第三张拉油缸17，第一张拉油缸13、第二张拉油缸15和第三张拉油缸17分别设于第一拉索12、第二拉索14和第三拉索16上，第一拉索12的一端与地面6固定连接，另一端与半拱18的顶部固定连接，第二拉索14的一端与半拱18的顶部固定连接，另一端与门型支架的顶部固定连接，第三拉索16的一端与半拱18的中部固定连接，另一端与门型支架的顶部固定连接。

具体地，如图5、6所示，门型支架包括门架横梁9、门架大梁10和两个门架主肢8，门架主肢8的底部与地面6固定连接，门架横梁9的端部分别与两个门架主肢8的顶端固定连接，门架大梁10固定于门架横梁9上，门架大梁10与门架横梁9垂直设置。

为提高门型支架的稳定性，门型支架还包括对称设于门型支架两侧的两个稳定缆风11，稳定缆风11的顶端与门架横梁9的端部固定连接，稳定缆风11的底部与地面6固定连接。

本发明中，半拱18通过转铰19与拱脚21转动连接。

为便于半拱18的设置，如图4所示，对转施工装置还包括多个用于支撑半拱18的脚手架20，脚手架20沿斜拉桥的宽度方向间隔设于主桥墩4两侧，脚手架20的高度与半拱18的形状相适配，对转施工装置至少包括六个脚手架20，本实施例中，对转施工装置包括十二个脚手架20。

一种直立钢拱斜拉桥的对转施工方法，基于本发明的一种直立钢拱斜拉桥的对转施工装置。

该方法直立钢拱斜拉桥的成型状态包括直立钢拱1、斜拉索2、桥面梁3、主桥墩4、支撑柱5、柱墩7。施工时，施工主桥墩4，在地面上搭设脚手架20，先将直立钢拱1分成四段，即半拱18和拱脚21，分别在脚手架20上拼装。半拱18和拱脚21之间设有转铰19。然后在主桥墩4上安装门型支架，门型支架包括门架主肢8、门架横梁9、门架大梁10、稳定缆风11。稳定缆风11顶部与门架横梁9连接，底部与地面6连接。然后在门架大梁10顶部安装第二拉索14、第三拉索16，第二拉索14上带有第二张拉油缸15，第三拉索16上带有第三张拉油缸17。在半拱18上安装第一拉索12，第一拉索12另一侧连接到地面6。第一拉索12上带有第一张拉油缸13。通过第二张拉油缸15张拉第二拉索14，两侧对称同步，此时第一拉索12处于放松状态。对半拱18进行两侧对称张拉转体，半拱18与拱脚21绕19转铰旋转。当半拱18旋转到重心临界，转换拉索，第三拉索16开始工作，第二拉索14退出工作，同时通过第一张拉油缸13张紧第三拉索16，第三拉索16每转体一次，第一拉索12同步放松一次，防止半拱18倾覆。直到转体到位，将两个半拱18进行焊接对位。安装、柱墩、5支撑柱、3桥面梁、2斜拉索。完成整个钢拱斜拉桥施工。

进一步地，如图1～3及图9所示，该方法包括以下步骤：

S1：修建两个主桥墩4，并沿斜拉桥的宽度方向在主桥墩4两侧对称搭设脚手架20。

S2：将直立钢拱1分为两个半拱18和两个拱脚21，拱脚21分别固定在两个主桥墩4上，半拱18架设在脚手架20上，半拱18的底部分别与拱脚21转动连接。

S3：安装直立钢拱斜拉桥的对转施工装置。

具体地，安装对转施工装置时，先搭设门型支架，然后安装第一拉索12、第二拉索14和第三拉索16。

S4：对转施工装置的两个第二拉索14将两个半拱18同步绕拱脚21旋转拉起至重心临界位。

具体地，步骤S4包括：

S41：对转施工装置的第一张拉油缸13控制第一拉索12放松，对转施工装置的第三张拉油缸17控制第三拉索16放松；

S42：对转施工装置的两个第二张拉油缸15控制第二拉索14同步张拉，第二拉索14带动半拱18同步绕拱脚21旋转至重心临界位。

本发明中，半拱重心从第一拉索12侧转换为第二拉索14的位置为重心切换位，半拱18旋转至重心切换位前的临界位为重心临界位。

S5：对转施工装置的两个第一拉索12和两个第三拉索16配合将两个半拱18同步绕拱脚21旋转拉起到位。

具体地，步骤S5包括：

S51：对转施工装置的第一张拉油缸13控制第一拉索12收紧，对转施工装置的第三张拉油缸17控制第三拉索16收紧，对转施工装置的两个第二张拉油缸15控制第二拉索14同步放松；

S52：对转施工装置的两个第三张拉油缸17同步控制第三拉索16张拉，同时，对转施工装置的两个第一张拉油缸13同步控制第一拉索12对应放松，第三拉索16的张拉距离与第一拉索12的放松距离始终相同，第三拉索16与第一拉索12配合带动半拱18同步绕拱脚21旋转到位。

S6：焊接连接两个半拱18的顶端，并焊接连接半拱18与拱脚21，完成直立钢拱1的施工，然后拆卸对转施工装置。

为完成直立钢拱斜拉桥的完整施工，如图7、8所示，该方法还包括：

S7：沿斜拉桥长度方向设置多列柱墩7，柱墩7对称分布在所述直立钢拱1两侧，柱墩7上设置支撑柱5，支撑柱5的底部与柱墩7的顶部固定连接，沿支撑柱5的顶部架设桥面梁3。

本实施例中，沿斜拉桥长度方向设置两列柱墩7。

S8：安装斜拉索2，斜拉索2对称设于直立钢拱1的两侧，斜拉索2的一端连接直立钢拱1，另一端连接桥面梁3。

上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (7)

1.一种用于直立钢拱斜拉桥的对转施工装置，其特征在于，所述的斜拉桥包括直立钢拱（1）和两个主桥墩（4），所述的直立钢拱（1）包括两个半拱（18）和两个拱脚（21），所述的两个拱脚（21）分别固定设于两个主桥墩（4）上，所述的半拱（18）的底部与拱脚（21）可转动连接，所述的对转施工装置用于直立钢拱（1）的两个半拱（18）绕所述半拱（18）的拱脚（21）对转拉起，所述的对转施工装置包括门型支架和对称设于门型支架两侧的两个对转组件，所述的对转组件包括第一拉索（12）、第二拉索（14）、第三拉索（16）、第一张拉油缸（13）、第二张拉油缸（15）和第三张拉油缸（17），所述的第一张拉油缸（13）、第二张拉油缸（15）和第三张拉油缸（17）分别设于第一拉索（12）、第二拉索（14）和第三拉索（16）上，所述的第一拉索（12）的一端与地面（6）固定连接，另一端与半拱（18）的顶部固定连接，所述的第二拉索（14）的一端与半拱（18）的顶部固定连接，另一端与门型支架的顶部固定连接，所述的第三拉索（16）的一端与半拱（18）的中部固定连接，另一端与门型支架的顶部固定连接；

所述的门型支架包括门架横梁（9）、门架大梁（10）和两个门架主肢（8），所述的门架主肢（8）的底部与地面（6）固定连接，所述的门架横梁（9）的端部分别与两个门架主肢（8）的顶端固定连接，所述的门架大梁（10）固定于门架横梁（9）上，所述的门架大梁（10）与门架横梁（9）垂直设置；

所述的门型支架还包括对称设于门型支架两侧的两个稳定缆风（11），所述的稳定缆风（11）的顶端与门架横梁（9）的端部固定连接，所述的稳定缆风（11）的底部与地面（6）固定连接；

所述的半拱（18）通过转铰（19）与拱脚（21）转动连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于直立钢拱斜拉桥的对转施工装置，其特征在于，所述的对转施工装置还包括多个用于支撑半拱（18）的脚手架（20），所述的脚手架（20）沿斜拉桥的宽度方向间隔设于主桥墩（4）两侧，所述的脚手架（20）的高度与半拱（18）的形状相适配。

3.一种用于直立钢拱斜拉桥的对转施工方法，基于权利要求1-2中任意一项所述的一种用于直立钢拱斜拉桥的对转施工装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1：修建两个主桥墩（4），并沿斜拉桥的宽度方向在主桥墩（4）两侧对称搭设脚手架（20）；

S2：将直立钢拱（1）分为两个半拱（18）和两个拱脚（21），所述的拱脚（21）分别固定在所述的两个主桥墩（4）上，所述的半拱（18）架设在脚手架（20）上，所述的半拱（18）的底部分别与拱脚（21）转动连接；

S3：安装直立钢拱斜拉桥的对转施工装置；

S4：所述的对转施工装置的两个第二拉索（14）将两个半拱（18）同步绕拱脚（21）旋转拉起至重心临界位；

S5：所述的对转施工装置的两个第一拉索（12）和两个第三拉索（16）配合将两个半拱（18）同步绕拱脚（21）旋转拉起到位；

S6：焊接连接两个半拱（18）的顶端，并焊接连接半拱（18）与拱脚（21），完成直立钢拱（1）的施工，然后拆卸所述的对转施工装置。

4.根据权利要求3所述的一种用于直立钢拱斜拉桥的对转施工方法，所述的步骤S4具体包括：

S41：所述的对转施工装置的第一张拉油缸（13）控制第一拉索（12）放松，所述的对转施工装置的第三张拉油缸（17）控制第三拉索（16）放松；

S42：所述的对转施工装置的两个第二张拉油缸（15）控制第二拉索（14）同步张拉，所述的第二拉索（14）带动半拱（18）同步绕拱脚（21）旋转至重心临界位。

5.根据权利要求3所述的一种用于直立钢拱斜拉桥的对转施工方法，所述的步骤S5具体包括：

S51：所述的对转施工装置的第一张拉油缸（13）控制第一拉索（12）收紧，所述的对转施工装置的第三张拉油缸（17）控制第三拉索（16）收紧，所述的对转施工装置的两个第二张拉油缸（15）控制第二拉索（14）同步放松；

S52：所述的对转施工装置的两个第三张拉油缸（17）同步控制第三拉索（16）张拉，同时，所述的对转施工装置的两个第一张拉油缸（13）同步控制第一拉索（12）对应放松，所述的第三拉索（16）的张拉距离与第一拉索（12）的放松距离始终相同，所述的第三拉索（16）与第一拉索（12）配合带动半拱（18）同步绕拱脚（21）旋转到位。

6.根据权利要求3所述的一种用于直立钢拱斜拉桥的对转施工方法，其特征在于，还包括：

S7：沿斜拉桥长度方向设置多列柱墩（7），所述的柱墩（7）对称分布在所述直立钢拱（1）两侧，所述的柱墩（7）上设置支撑柱（5），所述的支撑柱（5）的底部与柱墩（7）的顶部固定连接，沿所述的支撑柱（5）的顶部架设桥面梁（3）。

7.根据权利要求6所述的一种用于直立钢拱斜拉桥的对转施工方法，其特征在于，还包括：

S8：安装斜拉索（2），所述的斜拉索（2）对称设于直立钢拱（1）的两侧，所述的斜拉索（2）的一端连接直立钢拱（1），另一端连接桥面梁（3）。