CN112726412A - 一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置及方法，其技术方案为：包括吸附部件、横向移动组件、纵向移动组件和升降组件，吸附部件用于将装置稳定固定在钢箱梁上；横向移动组件固定于吸附部件上方，包括底座和安装于底座一侧的横推千斤顶；纵向移动组件包括与横推千斤顶相连、并与底座滑动连接的定位支座，所述定位支座一侧安装纵推千斤顶；升降组件包括与定位支座滑动连接的提升梁，所述提升梁端部安装穿心千斤顶，穿心千斤顶与用于固定合龙段钢箱梁的对接耳板可拆卸连接。本发明将钢箱梁横向、纵向和竖向三维定位功能集成为一体，可以同时解决钢箱梁难以精确定位合龙、需要大量焊接定位码板的问题，定位准确、可重复使用。

Description

一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置及方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，尤其涉及一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置及方法。

背景技术

钢箱梁吊装合龙时，为确保主梁线形准确，必须先将待合龙的钢箱梁调整至设计位置，将横向、纵向和竖向位置与两侧已安装梁段精准对位。之后对合龙段钢箱梁临时固定，在适宜的温度环境下与两侧已安装梁段焊接成整体。

目前钢箱梁吊装合龙常用定位措施是：合龙段钢箱梁吊装到位后，对高程控制点进行观测，通过桥面吊机配合斜拉索进行高程调节，当高差较小时通过码板调节，完成竖向定位。横向和纵向定位通过撬杆或倒链完成。定位完成后，采用码板跨过拼缝焊接合龙段钢箱梁和已安装钢箱梁。该种定位措施存在以下缺陷：一是采用吊机和斜拉索调整高程，不能同时满足所有高程控制点的位置要求，调整一个高程控制点时往往会对另外的高程控制点产生干涉，需要往复调节，耗时长，精准定位困难；二是纵向、横向和竖向定位相互独立，调整一个方向可能会对其他方向产生影响；三是码板需要现场焊接，为保证合龙段钢箱梁空间位置稳定，必须将码板焊接的十分密集，不利于焊缝的焊接操作，焊缝焊接完成后还需再割除码板，污染环境，浪费人力和物力，效率低下。

桥梁领域施工定位安装专利技术尚不少见，专利申请号201510296185.X公开了一种三维可调千斤顶装置及用于架设磁浮轨道梁的方法，该装置采用在墩顶对称设置的三维千斤顶顶起轨道梁，实现轨道梁在横向、纵向、竖向位置的调整。由于该装置所受的反力最终需要由桥墩承受，因此只能配合桥墩或辅助墩使用，不适用于悬臂吊装的桥梁结构。

专利申请号202020197481.0公开了一种钢结构件现场安装定位装置，该装置通过第一和第二电动推杆推动横向定位机构，实现了钢构件安装定位。该装置仅适用于小型钢构件工厂内加工拼装，无法应用于大型钢箱梁吊装合龙。

专利申请号201710167961.5公开了一种钢箱梁吊装临时精确定位装置及定位方法，该装置将两个定位卡分别焊接在已安装和待安装钢箱梁上，使用精轧螺纹钢穿过两个定位卡和穿心式千斤顶，通过穿心千斤顶调整钢箱梁纵向距离并临时固定。该装置仅能实现一般梁段钢箱梁吊装的纵向一维定位，无法用于合龙段钢箱梁三维定位。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置及方法，将钢箱梁横向、纵向和竖向三维定位功能集成为一体，可以同时解决钢箱梁难以精确定位合龙、需要大量焊接定位码板的问题，定位准确、可重复使用。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置，包括：

吸附部件，用于将装置稳定固定在钢箱梁上；

横向移动组件，固定于吸附部件上方，包括底座和安装于底座一侧的横推千斤顶；

纵向移动组件，包括与横推千斤顶相连、并与底座滑动连接的定位支座，所述定位支座一侧安装纵推千斤顶；

升降组件，包括与定位支座滑动连接的提升梁，所述提升梁端部安装穿心千斤顶，穿心千斤顶与用于固定合龙段钢箱梁的对接耳板可拆卸连接。

作为进一步的实现方式，所述底座呈L型结构，其两侧对称设有横向滑槽。

作为进一步的实现方式，所述底座包括相互垂直的第一竖直板、第一底板，第一竖直板和第一底板的两侧安装有L形的第一侧板；第一侧板与第一竖直板之间连接有肋板。

作为进一步的实现方式，所述定位支座包括第二底板、第二竖直板、两个第二侧板，第二底板与第二竖直板、第二侧板之间形成矩形空间；第二底板两端形成横向轨道。

作为进一步的实现方式，所述第二侧板内侧沿其长度方向设有纵向滑槽，通过纵向滑槽与提升梁滑动连接；所述第二竖直板与第二侧板之间安装有第一加劲板，两个第二侧板之间通过第二加劲板连接。

作为进一步的实现方式，所述提升梁包括相互平行的顶板、第三底板，第三底板和顶板之间对称安装两个腹板；每个腹板外侧间隔安装若干第一立板，第三底板和顶板一端连接后盖板，另一端通过两个对称设置的第二立板连接。

作为进一步的实现方式，所述第三底板的两端分别超出第一立板设定距离以形成纵向轨道。

作为进一步的实现方式，所述穿心千斤顶与第三底板固定连接，穿心千斤顶通过吊杆与对接耳板相连。

作为进一步的实现方式，所述吸附部件为强力电磁铁。

第二方面，本发明实施例还提供了一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置的使用方法，包括：

在合龙前的两侧钢箱梁上沿拼缝方向每隔设定距离对称布置两套所述三维定位装置，将强力电磁铁吸附在钢箱梁顶面；

组装所述三维定位装置；

待合龙段钢箱梁提升到距已安装钢箱梁顶面设定距离处，将对接耳板焊接在合龙段钢箱梁顶面；

调整定位支座、提升梁和吊杆的位置，将吊杆通过螺栓与对接耳板连接在一起，吊杆顶端与穿心千斤顶连接；

依次启动横推千斤顶、纵推千斤顶、穿心千斤顶，实现对合龙段钢箱梁的三维定位。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

(1)本发明的一个或多个实施方式通过横向移动组件、纵向移动组件和升降组件配合作用，首次将钢箱梁横向、纵向和竖向三维定位功能集成为一体，解决了钢箱梁合龙三向独立定位相互影响的技术难题，实现钢箱梁吊装合龙快速精准三维定位和临时固定。

(2)本发明的一个或多个实施方式通过升降组件连接合龙段钢箱梁上的对接耳板，可将施加的横向、纵向和竖向力传递给合龙段钢箱梁上，首次提出了钢箱梁吊装合龙三维精准定位方法，解决了桥面吊机和斜拉索调整高程点易对另外的高程点产生干涉、影响钢箱梁纵向和横向位置的技术难题，节省了合龙时间，定位精准。

(3)本发明的一个或多个实施方式通过强力电磁铁吸附于钢箱梁上表面，可将定位装置的反力传递给钢箱梁承受，实现三维定位装置与钢箱梁的稳定固定，同时避免了与钢箱梁的焊接或螺栓连接，节省人力物力，可拆卸重复使用。

(4)本发明的一个或多个实施方式通过横推千斤顶、纵推千斤顶、穿心千斤顶可分别固定在底座、定位支座、提升梁上，无需单独设置反力架，实现了受力自平衡，简化了装置。

(5)本发明的一个或多个实施方式通过底座、定位支座、提升梁采用相互嵌套安装的方式，实现了三向独立自由移动，安装拆卸方便，节省了空间。

(6)本发明的一个或多个实施方式设置肋板、加劲板，以增强装置的整体结构强度和刚度。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的底座结构示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的定位支座结构示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的提升梁结构示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的吊杆结构示意图；

图6是本发明根据一个或多个实施方式的对接耳板结构示意图；

其中，1、钢箱梁，2、合龙段钢箱梁，3、强力电磁铁，4、底座，41、横向滑槽，42、第一螺纹孔道，43、肋板，44、第一竖直板，45、第一底板，46、第一侧板；5、定位支座，51、横向轨道，52、纵向滑槽，53、第二底板，54、第二侧板，55、第二螺纹孔道，56、第一加劲板，57、第二加劲板；6、提升梁，61、纵向轨道，62、第三底板，63、腹板，64、顶板，65、后盖板，66、第三螺纹孔道，67、第一立板，68、第二立板；7、横推千斤顶，8、纵推千斤顶，9、穿心千斤顶，10、螺栓，11、吊杆，12、对接耳板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅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设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

横推千斤顶、纵推千斤顶、穿心千斤顶为功能性命名的千斤顶，并不对其结构进行限定。

实施例一：

本实施例提供了一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置，如图1所示，包括吸附部件、横向移动组件、纵向移动组件和升降组件，升降组件通过纵向移动组件安装于横向移动组件上方，横向移动组件设置于吸附部件上方；通过横向移动组件、纵向移动组件和升降组件控制合龙段钢箱梁2的三维运动，以实现与钢箱梁1的精准对接。

进一步的，所述吸附部件采用强力电磁铁3，使用时强力电磁铁3吸附于钢箱梁1的上表面，以实现三维定位装置与钢箱梁1的稳定固定。

所述横向移动组件包括底座4、横推千斤顶7，横推千斤顶7安装于底座4一侧并与纵向移动组件连接。底座4固定于强力电磁铁3上方，例如焊接、螺栓连接或其他连接方式。

进一步的，如图2所示，底座4包括相互垂直的第一竖直板44、第一底板45，第一竖直板44和第一底板45的两侧安装有L形的第一侧板46。所述第一竖直板44开设有第一螺纹孔道42，第一螺纹孔道42用于安装横推千斤顶7。以图1所示方向为参考，第一竖直板44位于强力电磁铁3上方前侧，以使横推千斤顶7带动纵向移动组件和升降组件沿横向移动。

为了增加底座4的横向结构强度和刚度，第一侧板46与第一竖直板44之间连接有肋板43。优选地，所述肋板43为三角形。所述第一侧板46与第一底板45之间形成用于纵向移动组件移动的横向滑槽41，两个横向滑槽41对称设置。在本实施例中，所述横向滑槽41为C形。

进一步的，纵向移动组件包括定位支座5、纵推千斤顶8，纵推千斤顶8安装于定位支座5一侧并与升降组件连接。如图3所示，定位支座5包括第二底板53、第二竖直板、两个第二侧板54，第二底板53与第二竖直板、第二侧板54之间形成矩形空间。其中的一个第二侧板54与横推千斤顶7相连。

第二竖直板开设有第二螺纹孔道55，第二螺纹孔道55用于安装纵推千斤顶8。第二竖直板与第二侧板54之间安装有第一加劲板56，在本实施例中，第一加劲板56靠近第二竖直板、第二侧板54顶部安装，所述第一加劲板56呈三角形。

两个第二侧板54之间通过第二加劲板57连接，第二加劲板57远离第二竖直板的一端设置，且靠近于第二侧板54顶部。在本实施例中，所述第二加劲板57呈矩形，对升降组件起到竖直方向的限位作用。本实施例通过第一加劲板56和第二加劲板57增强定位支座5的整体结构强度和刚度。

进一步的，第二底板53的两端超出于第二侧板54端部设定长度，以形成与横向滑槽41相适配的横向轨道51；横向轨道51与横向滑槽41卡接，以使定位支座5与底座4之间形成滑动连接，定位支座5仅能在底座4上沿横向自由移动。所述第二侧板54内壁沿其长度方向设有纵向滑槽52，通过纵向滑槽52与升降组件相适配。

进一步的，所述升降组件包括提升梁6、穿心千斤顶9和对接耳板12，提升梁6与定位支座5滑动连接，并与纵推千斤顶8相连；所述吊杆10通过穿心千斤顶9连接对接耳板12，对接耳板12用于连接合龙段钢箱梁2。

如图4所示，所述提升梁6包括第三底板62、腹板63、顶板64、后盖板65、立板67，第三底板62和顶板64相互平行，且第三底板62长度大于顶板64长度。第三底板62和顶板64之间对称安装两个腹板63，腹板63的长度与顶板64长度保持一致；第三底板62和顶板64一端连接后盖板65，另一端通过两个对称设置的第二立板68连接。

进一步的，第二立板68与第三底板62和顶板64垂直，且第二立板68呈三角形。所述第三底板62介于两个第二立板68之间的位置开设有第三螺纹孔道66，第三螺纹孔道66用于安装穿心千斤顶9；所述穿心千斤顶9通过第三螺纹孔道66与第三底板62固定连接。

每个腹板63外侧间隔安装若干第一立板67，第一立板67与顶板64、第三底板62和腹板63均垂直。在本实施例中，所述第一立板67呈矩形。所述第三底板62的两端分别超出第一立板67设定距离，以形成纵向轨道61。所述纵向轨道61卡设于纵向滑槽52内，二者形成滑动连接。

所述穿心千斤顶9通过吊杆11与对接耳板12可拆卸连接，对接耳板12用于连接合龙段钢箱梁2。优选地，吊杆11与对接耳板12通过螺栓10连接。进一步的，如图5所示，吊杆11包括杆体和第一安装部，如图6所示，对接耳板12包括第二安装部和连接部；在本实施例中，第一安装部、第二安装部分别为矩形板，二者对应位置分别开设螺栓孔。

在本实施例中，所述连接部为十字型结构，连接部一端与第二安装部底面固定，另一端用于固定合龙段钢箱梁2。通过十字型结构的连接部，实现对合龙段钢箱梁2的稳定吊装。

使用时，合龙段钢箱梁2吊装提升到位后，将对接耳板12焊接在合龙段钢箱梁2顶面，并与吊杆10通过螺栓13连接在一起。横推千斤顶7推动定位支座5带动合龙段钢箱梁2横向移动，纵推千斤顶8推动提升梁6带动合龙段钢箱梁2纵向移动，穿心千斤顶9提落对接耳板12，带动合龙段钢箱梁2竖向移动，实现合龙段钢箱梁2的三维定位。

实施例二：

本实施例提供了一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置的使用方法，包括以下步骤：

(1)准备多套实施例一所述的三维定位装置。

(2)固定强力电磁铁3：

在合龙前的两侧钢箱梁1上沿拼缝方向每隔6m左右对称布置两套所述三维定位装置，将强力电磁铁3吸附在钢箱梁1顶面，离拼缝约20cm。

3)组装三维定位装置：

将定位支座5的横向轨道51穿入底座4的横向滑槽41中，将提升梁6的纵向轨道61穿入定位支座5的纵向滑槽52中；将穿心千斤顶9与提升梁6的第三底板62固定，并与吊杆11连接。将横推千斤顶7旋拧在底座4的第一螺纹孔道42中，将纵推千斤顶8旋拧在定位支座5的第二螺纹孔道55中,将穿心千斤顶9旋拧在提升梁6的第三螺纹孔道66中。

4)连接对接耳板12：

待合龙段钢箱梁2提升到距已安装钢箱梁1顶面3cm左右处，将对接耳板12焊接在合龙段钢箱梁2顶面；调整定位支座5、提升梁6和吊杆11的位置，将吊杆11通过螺栓10与对接耳板12连接在一起，吊杆11顶端与穿心千斤顶9连接。

5)钢箱梁2吊装合龙精准三维定位：

先启动横推千斤顶7，横推千斤顶7带动合龙段钢箱梁2横向移动；多套装置配合调节，完成合龙段钢箱梁2横向精准定位。再启动纵推千斤顶8，纵推千斤顶8带动合龙段钢箱梁2纵向移动，多套装置配合调节，完成合龙段钢箱梁2纵向精准定位。最后启动穿心千斤顶9，配合高程观测，提升或降落合龙段钢箱梁2，多套装置配合桥面吊机，完成合龙段钢箱梁2的竖向精准定位。

6)合龙段钢箱梁2精准定位完成后，在合适的温度完成焊缝焊接。

7)按组装的反顺序拆除所述三维定位装置，下次合龙时可重复利用。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置，其特征在于，包括：

吸附部件，用于将装置稳定固定在钢箱梁上；

横向移动组件，固定于吸附部件上方，包括底座和安装于底座一侧的横推千斤顶；

纵向移动组件，包括与横推千斤顶相连、并与底座滑动连接的定位支座，所述定位支座一侧安装纵推千斤顶；

升降组件，包括与定位支座滑动连接的提升梁，所述提升梁端部安装穿心千斤顶，穿心千斤顶与用于固定合龙段钢箱梁的对接耳板可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置，其特征在于，所述底座呈L型结构，其两侧对称设有横向滑槽。

3.根据权利要求2所述的一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置，其特征在于，所述底座包括相互垂直的第一竖直板、第一底板，第一竖直板和第一底板的两侧安装有L形的第一侧板；第一侧板与第一竖直板之间连接有肋板。

4.根据权利要求1所述的一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置，其特征在于，所述定位支座包括第二底板、第二竖直板、两个第二侧板，第二底板与第二竖直板、第二侧板之间形成矩形空间；第二底板两端形成横向轨道。

5.根据权利要求4所述的一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置，其特征在于，所述第二侧板内侧沿其长度方向设有纵向滑槽，通过纵向滑槽与提升梁滑动连接；所述第二竖直板与第二侧板之间安装有第一加劲板，两个第二侧板之间通过第二加劲板连接。

6.根据权利要求1所述的一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置，其特征在于，所述提升梁包括相互平行的顶板、第三底板，第三底板和顶板之间对称安装两个腹板；每个腹板外侧间隔安装若干第一立板，第三底板和顶板一端连接后盖板，另一端通过两个对称设置的第二立板连接。

7.根据权利要求6所述的一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置，其特征在于，所述第三底板的两端分别超出第一立板设定距离以形成纵向轨道。

8.根据权利要求6所述的一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置，其特征在于，所述穿心千斤顶通过吊杆与对接耳板相连。

9.根据权利要求1所述的一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置，其特征在于，所述吸附部件为强力电磁铁。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种钢箱梁吊装合龙精准三维定位装置的使用方法，其特征在于，包括：

在合龙前的两侧钢箱梁上沿拼缝方向每隔设定距离对称布置两套所述三维定位装置，将强力电磁铁吸附在钢箱梁顶面；

组装所述三维定位装置；

待合龙段钢箱梁提升到距已安装钢箱梁顶面设定距离处，将对接耳板焊接在合龙段钢箱梁顶面；

调整定位支座、提升梁和吊杆的位置，将吊杆通过螺栓与对接耳板连接在一起，吊杆顶端与穿心千斤顶连接；

依次启动横推千斤顶、纵推千斤顶、穿心千斤顶，实现对合龙段钢箱梁的三维定位。

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