CN113605259A - 用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置及方法，包括吊索整形机构、吊索柔性接长杆、吊索导管、吊索张拉机构和吊索锚固机构；所述的吊索整形机构包括能够在移动导轨内移动的多个撑拉杆；所述的撑拉杆包括固定撑拉杆和活动撑拉杆；牵引钢丝绳收紧器上缠绕有牵引钢丝绳的一端，牵引钢丝绳的另一端固定在移动导轨的顶面上或者固定在移动导轨端部的挑臂上。本发明的装置使得在吊索张拉过程中，既可以保证吊索在耳板处不产生弯折，又可以保证吊索在吊索导管处不发生弯折且顺利穿入吊索导管，不影响吊索的使用寿命。

Description

用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置及方法

技术领域

本发明属于道路桥梁领域，涉及空间缆索悬索桥，特别涉及一种用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置及方法。

背景技术

传统的悬索桥一般是平面索形的地锚式悬索桥，包括主缆、吊索、加劲梁、主塔和主缆锚固构件。主缆和吊索位于同一个铅垂平面内形成一个缆索索面，即主缆只有竖向垂度而没有横向垂度，全部吊索铅垂挂设且没有横桥向倾角，因此传统悬索桥往往由两个相互平行的缆索索面组成。传统悬索桥采用吊装施工，即“先缆后梁”法，步骤如下：①在猫道上架设主缆，此时的主缆线形称为空缆线形；②在主缆上安装吊索索夹；③安装吊索，吊索的上端与索夹连接；④吊装加劲梁，在吊索下端吊装加劲梁梁段，直至所有梁段吊装完成，此时各梁段之间临时铰接；⑤调整加劲梁线形，焊接为整体；⑥二期铺装、拆除猫道。

由于传统悬索桥主缆和吊索位于同一个铅垂平面内，所以上述吊装施工过程中，步骤②吊索索夹的安装无需考虑横桥向倾角，直接在缆索索面内铅垂定位即可。

相对传统悬索桥而言，空间缆索悬索桥最大的特点是：主缆和吊索形成的面是一个空间曲面，主缆不仅有竖向垂度还有横向垂度，吊索横桥向从上至下朝外倾斜且倾角各不相同。

空间缆索悬索桥吊装施工的优点：空间缆索悬索桥由于横桥向倾斜的吊索将主缆拉开到一定程度，空间缆索悬索桥的吊索和主缆均具有保向力，横桥向倾斜的吊索与加劲梁构成一个稳定的三角形，每对斜吊索中的横桥向水平分力将加劲梁夹住，使得主梁有类似钟摆的回复力，从而提高整体扭转刚度。空间缆索悬索桥其动力性能优越，抗风能力强，且其线形优美，造型新颖，已经越来越受人们青睐。

根据锚固形式的不同，空间缆索悬索桥可分为地锚式和自锚式。

对于空间缆索地锚式悬索桥，可以按照平面索形地锚式悬索桥的“先缆后梁”施工方法建造。

对于空间缆索自锚式悬索桥，传统的施工方法是“先梁后缆”，即搭设支架→支架上架设主梁→架设主缆，主缆两端锚固于梁端→张拉吊索→二期铺装→拆除支架。

对于空间缆索悬索桥，采用“先梁后缆”法，会存在以下需要解决的问题：主缆架设后的空缆状态为平面索形，即只有竖向垂度没有横向垂度，与成桥状态下的空间索形在横桥向位置相差很大。因此，施工中吊索上下吊点连线不可避免的与锚箱吊索导管轴线或索夹耳板轴线产生横向夹角，当角度大于限值时，会导致吊索在上端(索夹耳板)或下端(锚箱吊索导管)处出现严重弯折，减少吊索、索夹的使用寿命，甚至无法插入安装。

对于采用“先梁后缆”法施工的空间缆索悬索桥，目前的解决方法有临时吊索法、临时横撑法等。临时吊索法是采用临时吊索将空缆横向朝外张开，使得空缆线形在横桥向接近成桥线形，然后再安装吊索索夹，张拉吊索等工序，等二期铺装后拆除临时吊索。临时吊索的上端与主缆的临时吊索索夹连接，下端固定在已经施工的主梁上。临时横撑法工艺基本与临时吊索法一致，不过临时横撑法是采用刚性的横撑将空缆撑开。

上述临时吊索法需要在梁顶面做临时锚固支撑，且在吊索张拉过程中需要不断调整临时吊索张拉力以适应永久吊索张拉的主缆线形。临时横撑的安装和拆卸需要大型的吊装机械进行吊装，主缆在拉伸至接近成桥状态的过程中需要采用大型的卷扬机拖动主缆，大型卷扬机价格昂贵且仅适用于主缆的拉伸后期无其他作用，临时横撑法采用多个横撑将主缆撑开，横撑将同时承受巨大的轴向压力和水平力，在空缆状态下结构的整体稳定性不佳。

通过上述两种方法的施工工艺可知，上述两种方法都是通过调整主缆的空间线形来解决空间自锚式悬索桥吊索张拉过程中存在的问题，而目前基于调整吊索来解决空间吊索张拉过程中存在的问题的施工工艺在现有技术中尚未出现。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置及方法，以解决现有技术中基于调整主缆的方法影响吊索使用寿命的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置，包括吊索整形机构、吊索柔性接长杆、吊索导管、吊索张拉机构和吊索锚固机构；

所述的吊索整形机构包括工作平台，工作平台上沿着长轴方向固定设置有移动导轨，移动导轨内安装有多个撑拉杆，多个撑拉杆能够在移动导轨内移动；

所述的撑拉杆包括固定撑拉杆和活动撑拉杆，活动撑拉杆的底端可伸缩式安装在固定撑拉杆的顶端内，活动撑拉杆的顶端固定安装有固定滑轮，固定滑轮上安装有可拆卸滑轮，可拆卸滑轮和固定滑轮之间的空腔为吊索穿过腔；

所述的固定撑拉杆的底端可转动式安装在移动座上，移动座上安装有第一驱动电机，第一驱动电机驱动安装在移动座底部的移动齿轮转动，移动导轨内安装有齿条，移动齿轮与齿条的配合使得多个撑拉杆能够在移动导轨内移动；

所述的固定撑拉杆的顶端外壁上设置有一对第二驱动电机，第二驱动电机的转轴上安装有活动撑拉杆控制齿轮，活动撑拉杆控制齿轮装配在活动撑拉杆侧壁上开设的齿条槽内，驱动活动撑拉杆的伸缩；

所述的固定撑拉杆的前端外壁上还设置有一对第三驱动电机，第三驱动电机的转轴上安装有牵引钢丝绳收紧器，牵引钢丝绳收紧器上缠绕有牵引钢丝绳的一端，牵引钢丝绳的另一端固定在移动导轨的顶面上或者固定在移动导轨端部的挑臂上；

所述的移动导轨两侧的工作平台上均匀布设有多个压重水箱；所述的工作平台底部设置有承重梁，承重梁底部设置有承重托盘，承重梁长轴方向的两端分别设置有固定钢丝绳拉紧器，固定钢丝绳拉紧器缠绕有固定钢丝绳的一端，固定钢丝绳的另一端与能够安装在箱梁的桥面板两侧上的固定拉钩相连；

所述的吊索柔性接长杆包括半刚半柔接长杆，所述的半刚半柔接长杆包括多个螺纹钢杆节段，相邻两个螺纹钢杆节段之间通过第一万向铰连接；半刚半柔接长杆的一端通过第二万向铰与吊索的锚固端的水滴形锚杯相连，半刚半柔接长杆的另一端通过第三万向铰与柔性钢丝绳接长杆的一端相连；

所述的吊索张拉机构包括千斤顶张拉台座，千斤顶张拉台座的顶端上放置有吊索导管的底端，千斤顶张拉台座的底端安装有绞盘，柔性钢丝绳接长杆的另一端穿过吊索导管缠绕在绞盘上；

所述的吊索锚固机构包括用于临时锚固半刚半柔接长杆的临时锚固螺母和用于永久锚固水滴形锚杯的永久锚固螺母。

本发明还具有如下技术特征：

所述的吊索导管包括从顶端至底端减缩的变径管，变径管的底端与等径管的顶端相连通，等径管的底端开放且设置有锚垫板。

所述的千斤顶张拉台座包括一对垫板，一对垫板之间通过撑杆固定相连，垫板上开设有能够使得半刚半柔接长杆和水滴形锚杯通过的第一通孔。

所述的绞盘包括固定安装在千斤顶张拉台座底部的张拉座，张拉座上开设有能够使得柔性钢丝绳接长杆通过的第二通孔；张拉座底部竖向设置有一对支撑板，一对支撑板上安装有一对在第四驱动电机驱动下能够转动的牵引杆。

所述的牵引杆伸出支撑板外侧壁的端部安装有牵引齿轮，支撑板外侧壁上还安装有与牵引齿轮相配套的单向锁定器。

所述的临时锚固螺母包括一体成型设置的主锚固螺母和次锚固螺母。

所述的永久锚固螺母包括第一固定瓣和第二固定瓣，第一水固定瓣和第二固定瓣内侧分别设置有用于容纳水滴形锚杯的水滴半腔，第一固定瓣和第二固定瓣拼合后通过约束螺母实现锁定。

所述的螺纹钢杆节段的端部开设有用于增大第一万向铰转动角度的矩形开口。

所述的工作平台上还设置有整形控制器，整形控制器分别与第一驱动电机、第二驱动电机和第三驱动电机相连。

本发明还保护一种用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节方法，该方法采用如上所述的用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置；

该方法按照以下步骤进行：

步骤一，在吊索的锚固端的水滴形锚杯处安装吊索柔性接长杆用于吊索张拉；

步骤二，在吊索导管的底端安装吊索张拉机构；

步骤三，吊索柔性接长杆的柔性钢丝绳接长杆的另一端穿过吊索导管缠绕在吊索张拉机构中的绞盘上；启动绞盘，绞盘缠绕柔性钢丝绳接长杆，柔性钢丝绳接长杆收紧牵引吊索向吊索导管移动，直至柔性钢丝绳接长杆完全被绞盘缠绕完毕；

步骤四，安装吊索整形机构，定位吊索整形机构在箱梁的桥面板上的位置，调节承重托盘高度使其紧密贴合桥面板，向压重水箱注水，在箱梁的桥面板两侧安装固定拉钩并连接固定钢丝绳，转动固定钢丝绳拉紧器将固定钢丝绳拉紧，使得吊索整形机构在整形过程中在箱梁的横桥向不发生位移；

步骤五，启动吊索整形机构，通过控制第一驱动电机的转动实现撑拉杆沿着移动导轨的移动，通过控制第二驱动电机的转动实现活动撑拉杆的伸缩，通过控制第三驱动电机的转动实现牵引钢丝绳的收放，从而实现吊索的下锚固端与撑拉杆顶端的连线与吊索导管轴线的夹角在吊索张拉过程中始终保持在许可的夹角范围内；

步骤六，将张拉千斤顶安装在千斤顶张拉台座内，启动张拉千斤顶，使得张拉千斤顶夹片夹住半刚半柔接长杆，移除柔性钢丝绳接长杆和绞盘，将绞盘安装于其它吊索张拉机构对吊索进行初期张拉；

步骤七，启动液压油泵向张拉千斤顶供油，张拉千斤顶拉动半刚半柔接长杆对吊索进行张拉直至设定的吊索索力；

步骤八，在半刚半柔接长杆上安装临时锚固螺母对吊索进行临时锚固，移除吊索张拉机构对其它吊索进行张拉，如此反复直至吊索张拉至成桥状态；

步骤九，在水滴形锚杯上安装永久锚固螺母，移除半刚半柔接长杆、吊索张拉机构和吊索整形机构。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

(Ⅰ)本发明的装置结构稳定，构件受力明确，架设与操作过程方便。采用吊索整形机构可以有效配合吊索柔性接长杆和喇叭形的吊索导管，使得吊索顺利进入吊索导管对吊索进行合理的张拉。本发明的装置使得在吊索张拉过程中，既可以保证吊索在耳板处不产生弯折，又可以保证吊索在吊索导管处不发生弯折且顺利穿入吊索导管，不影响吊索的使用寿命。

(Ⅱ)本发明的吊索整形机构通过对吊索进行大范围的整形，使得吊索整体形成较大的弯折角而在吊索单位长度范围内小角度的弯折使得吊索在吊索与吊索导管轴线夹角在许可范围的内穿入吊索导管完成吊索的张拉，避免吊索在吊索导管处出现严重的弯折影响吊索的使用寿命。

(Ⅲ)本发明的柔性接长杆与常规的刚性接长杆相比，小范围弯折能力强，使得接长杆在吊索导管处可大角度弯折有效适应张拉过程中吊索与吊索导管轴线的夹角，避免永久吊索在张拉过程中的严重弯折。

柔性钢丝绳接长杆柔性大，弯折能力极强，可有效适应大的弯折角；钢丝绳的柔性使得钢丝绳在张拉完毕采用收线器即可收集，针对张拉初期的较大位移，刚性接长杆张拉后对张拉空间要求高不可在较小的张拉空间进行张拉，柔性钢丝绳接长杆可有效避免此类问题，可在较小的张拉空间内进行张拉从而降低了对张拉空间的需求，降低了施工难度，减少了施工成本。

半刚半柔接长杆与柔性钢丝绳接长杆间采用球形万向铰连接，钢丝绳的张拉功效完毕采用半刚半柔的接长杆进行张拉之后，柔性钢丝绳接长杆可轻松拆卸用于其他吊索的张拉，因此，柔性钢丝绳接长杆和柔性钢丝绳接长杆张拉机构可重复使用、有效降低施工成本；柔性钢丝绳接长杆与半刚半柔接长杆采用球形万向铰连接，球形万向铰可多向转动，使得柔性钢丝绳接长杆与半刚半柔接长杆连接时避免了栓接时钢丝绳的反扭作用影响螺栓杆旋入半刚半柔接长杆的内螺纹孔，同时万向铰的自由转动避免了吊索张拉过程中钢丝绳扭转作用导致的螺纹杆脱离进而导致吊索和柔性钢丝绳接长杆的突然崩开，影响吊索的张拉和张拉工艺的安全性；半刚半柔接长杆采用的万向铰连接的多节段螺纹钢杆可在小范围内进行较大角度的自由弯折避免了吊索进入吊索导管过程中的过度弯折，减小吊索的使用寿命。

(Ⅳ)本发明的吊索张拉机构的柔性钢丝绳接长杆张拉采用绞盘对钢丝绳进行张拉和收集，可有效减小张拉空间、降低施工成本；绞盘在柔性钢丝绳接长杆发挥完功效即可拆除用于其它吊索的张拉，可多次重复使用，降低施工成本。

(Ⅴ)本发明的喇叭形的吊索导管与常规的圆柱形吊索导管相比，在空间索形悬索桥吊索张拉过程中，本发明的喇叭形吊索导管可使吊索具备更大的横向倾角变化量以适应张拉过程中吊索与成桥状态吊索的横向夹角，且喇叭形吊索导管外倾角由近桥面板端向吊索锚固端方向逐渐减小，这种变化趋势与张拉过程中吊吊索与成桥状态吊索的横向夹角变化相一致，可有效适应空间索形悬索桥张拉过程中吊索与成桥状态吊索的横向夹角。

(Ⅵ)本发明的锚固机构中，永久锚固螺母可完美包裹水滴形锚杯以达到永久锚固的目的；临时锚固螺母的次锚固螺母具备限位功能可有效的配合半刚半柔接长杆螺纹面的不连续性从而达到可靠锚固的目的。

(Ⅶ)本发明的水滴形锚杯在吊索导管里随吊索的偏移在横桥向截面内局部自由转动从而避免吊索在锚杯处的局部弯折，水滴形锚杯四周光滑可有效避免锚杯在穿入吊索导管过程中出现锚杯外螺纹磨损和吊索导管划伤的问题。

附图说明

图1是本发明的用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置的整体结构示意图。

图2是本发明的用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置的另一个视角的整体结构示意图。

图3是吊索整形机构的整体结构示意图。

图4是撑拉杆的结构示意图。

图5是撑拉杆处于收缩状态的局部放大结构示意图。

图6是工作平台的结构示意图。

图7是承重梁的结构示意图。

图8是吊索柔性接长杆的整体结构示意图。

图9是吊索柔性接长杆的零件结构示意图。

图10是吊索导管的结构示意图。

图11是吊索张拉机构的结构示意图。

图12是吊索导管与吊索张拉机构的装配结构示意图。

图13是吊索锚固机构的结构示意图。

图14是永久锚固螺母的分解结构示意图。

图15是吊索整形机构整形后吊索主平面整形效果示意图。

图中各个标号的含义为：1-吊索整形机构，2-吊索柔性接长杆，3-吊索导管，4-吊索张拉机构，5-吊索锚固机构，6-箱梁，7-吊索，8-水滴形锚杯，9-主缆；

101-工作平台，102-移动导轨，103-撑拉杆，104-齿条，105-第三驱动电机，106-牵引钢丝绳收紧器，107-牵引钢丝绳，108-挑臂，109-压重水箱，110-承重梁，111-承重托盘，112-固定钢丝绳拉紧器，113-固定钢丝绳，114-固定拉钩，115-整形控制器；

10301-固定撑拉杆，10302-活动撑拉杆，10303-固定滑轮，10304-可拆卸滑轮，10305-吊索穿过腔，10306-移动座，10307-第一驱动电机，10308-移动齿轮，10309-第二驱动电机，10310-活动撑拉杆控制齿轮，10311-齿条槽；

201-半刚半柔接长杆，202-第二万向铰，203-第三万向铰，204-柔性钢丝绳接长杆；20101-螺纹钢杆节段，20102-第一万向铰，20103-矩形开口；

301-变径管，302-等径管，303-锚垫板；

401-千斤顶张拉台座，402-绞盘，403-凹槽；40101-垫板，40102-撑杆，40103-第一通孔；40201-张拉座，40202-第二通孔，40203-支撑板，40204-牵引杆，40205-牵引齿轮，40206-单向锁定器；

501-临时锚固螺母，502-永久锚固螺母；50101-主锚固螺母，50102-次锚固螺母；50201-第一固定瓣，50202-第二固定瓣，50203-水滴半腔，50204-约束螺母。

以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

需要说明的是，本发明中的所有部件或设备，如无特殊说明，全部均采用现有技术中已知的部件或设备。

遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1：

本实施例给出一种用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置，如图1至图14所示，包括吊索整形机构1、吊索柔性接长杆2、吊索导管3、吊索张拉机构4和吊索锚固机构5；

吊索整形机构1包括工作平台101，工作平台101上沿着长轴方向固定设置有移动导轨102，移动导轨102内安装有多个撑拉杆103，多个撑拉杆103能够在移动导轨102内移动；

撑拉杆103包括固定撑拉杆10301和活动撑拉杆10302，活动撑拉杆10302的底端可伸缩式安装在固定撑拉杆10301的顶端内，活动撑拉杆10302的顶端固定安装有固定滑轮10303，固定滑轮10303上安装有可拆卸滑轮10304，可拆卸滑轮10304和固定滑轮10304之间的空腔为吊索穿过腔10305；

固定撑拉杆10301的底端可转动式安装在移动座10306上，移动座10306上安装有第一驱动电机10307，第一驱动电机10307驱动安装在移动座10306底部的移动齿轮10308转动，移动导轨102内安装有齿条104，移动齿轮10308与齿条104的配合使得多个撑拉杆103能够在移动导轨102内移动；

固定撑拉杆10301的顶端外壁上设置有一对第二驱动电机10309，第二驱动电机10309的转轴上安装有活动撑拉杆控制齿轮10310，活动撑拉杆控制齿轮10310装配在活动撑拉杆10302侧壁上开设的齿条槽10311内，驱动活动撑拉杆10302的伸缩；

固定撑拉杆10301的前端外壁上还设置有一对第三驱动电机105，第三驱动电机105的转轴上安装有牵引钢丝绳收紧器106，牵引钢丝绳收紧器106上缠绕有牵引钢丝绳107的一端，牵引钢丝绳107的另一端固定在移动导轨102的顶面上或者固定在移动导轨102端部的挑臂108上；

移动导轨102两侧的工作平台101上均匀布设有多个压重水箱109；工作平台101底部设置有承重梁110，承重梁110底部设置有承重托盘111，承重梁110长轴方向的两端分别设置有固定钢丝绳拉紧器112，固定钢丝绳拉紧器112缠绕有固定钢丝绳113的一端，固定钢丝绳113的另一端与能够安装在箱梁6的桥面板两侧上的固定拉钩114相连；

吊索柔性接长杆2包括半刚半柔接长杆201，半刚半柔接长杆201包括多个螺纹钢杆节段20101，相邻两个螺纹钢杆节段20101之间通过第一万向铰20102连接；半刚半柔接长杆201的一端通过第二万向铰202与吊索7的锚固端的水滴形锚杯8相连，半刚半柔接长杆201的另一端通过第三万向铰203与柔性钢丝绳接长杆204的一端相连；

吊索张拉机构4包括千斤顶张拉台座401，千斤顶张拉台座401的顶端上放置有吊索导管3的底端，千斤顶张拉台座401的底端安装有绞盘402，柔性钢丝绳接长杆204的另一端穿过吊索导管3缠绕在绞盘402上；

吊索锚固机构5包括用于临时锚固半刚半柔接长杆201的临时锚固螺母501和用于永久锚固水滴形锚杯8的永久锚固螺母502。

作为本实施例的一种优选方案，吊索导管3包括从顶端至底端减缩的变径管301，变径管301的底端与等径管302的顶端相连通，等径管302的底端开放且设置有锚垫板303。千斤顶张拉台座401顶部的垫板40101的顶面上开设有用于放置锚垫板303的凹槽403，用于增加稳定性。

作为本实施例的一种优选方案，千斤顶张拉台座401包括一对垫板40101，一对垫板40101之间通过撑杆40102固定相连，垫板40101上开设有能够使得半刚半柔接长杆201和水滴形锚杯8通过的第一通孔40103。千斤顶张拉台座401用于安装千斤顶，对半刚半柔接长杆201进行张拉，直至水滴形锚杯8进入千斤顶张拉台座401内。

作为本实施例的一种优选方案，绞盘402包括固定安装在千斤顶张拉台座401底部的张拉座40201，张拉座40201上开设有能够使得柔性钢丝绳接长杆204通过的第二通孔40202；张拉座40201底部竖向设置有一对支撑板40203，一对支撑板40203上安装有一对在第四驱动电机驱动下能够转动的牵引杆40204。柔性钢丝绳接长杆204的另一端缠绕在牵引杆40204上，牵引杆40204的转动实现柔性钢丝绳接长杆204的张拉。

进一步优选的，牵引杆40204伸出支撑板40203外侧壁的端部安装有牵引齿轮40205，支撑板40203外侧壁上还安装有与牵引齿轮40205相配套的单向锁定器40206。绞盘402工作过程中，吊索7停止张拉时单向锁定器40206能够将牵引齿轮40205锁死进行临时锚固，第四驱动电机移除用于其它吊索7的张拉。

作为本实施例的一种优选方案，临时锚固螺母501包括一体成型设置的主锚固螺母50101和次锚固螺母50102。

作为本实施例的一种优选方案，永久锚固螺母502包括第一固定瓣50201和第二固定瓣50202，第一水固定瓣50201和第二固定瓣50202内侧分别设置有用于容纳水滴形锚杯8的水滴半腔50203，第一固定瓣50201和第二固定瓣50202拼合后通过约束螺母50204实现锁定。

作为本实施例的一种优选方案，螺纹钢杆节段20101的端部开设有用于增大第一万向铰20102转动角度的矩形开口20103。

作为本实施例的一种优选方案，工作平台101上还设置有整形控制器115，整形控制器115分别与第一驱动电机10307、第二驱动电机10309和第三驱动电机105相连。整形控制器115能够实现自动化控制，基于吊索7的几何参数获取整形数据并向整形控制器115输入整形参数，然后启动整形过程，吊索整形机构1在整形控制器115的控制下开始吊索整形过程。采用计算机控制可有效避免人工控制带来的误差和人工费用，可有效降低施工成本。

具体的，索整形机构1的工作过程为：控制第一驱动电机10307的转动，第一驱动电机10307带动移动齿轮10308转动，移动齿轮10308与移动导轨102内的齿条104相啮合，使得移动座10306在移动导轨102内移动，从而实现撑拉杆103沿着移动导轨102的移动。控制第二驱动电机10309的转动，第二驱动电机10309带动活动撑拉杆控制齿轮10310转动，活动撑拉杆控制齿轮10310与活动撑拉杆10302侧壁上开设的齿条槽10311相互啮合，驱动活动撑拉杆10302的伸缩，从而实现撑拉杆103的伸缩。控制第三驱动电机105的转动，第三驱动电机105带动牵引钢丝绳收紧器106转动，牵引钢丝绳收紧器106收紧牵引钢丝绳107，从而实现撑拉杆103的牵引。

实施例2：

本实施例给出一种用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节方法，该方法采用实施例1中的用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置；

该方法按照以下步骤进行：

步骤一，在吊索7的锚固端的水滴形锚杯8处安装吊索柔性接长杆2用于吊索张拉；

步骤二，在吊索导管3的底端安装吊索张拉机构4；

步骤三，吊索柔性接长杆2的柔性钢丝绳接长杆204的另一端穿过吊索导管3缠绕在吊索张拉机构4中的绞盘402上；启动绞盘402，绞盘402缠绕柔性钢丝绳接长杆204，柔性钢丝绳接长杆204收紧牵引吊索7向吊索导管3移动，直至柔性钢丝绳接长杆204完全被绞盘402缠绕完毕；

步骤四，安装吊索整形机构1，定位吊索整形机构1在箱梁6的桥面板上的位置，调节承重托盘111高度使其紧密贴合桥面板，向压重水箱109注水，在箱梁6的桥面板两侧安装固定拉钩114并连接固定钢丝绳113，转动固定钢丝绳拉紧器112将固定钢丝绳113拉紧，使得吊索整形机构1在整形过程中在箱梁6的横桥向不发生位移；

步骤五，启动吊索整形机构1，通过控制第一驱动电机10307的转动实现撑拉杆103沿着移动导轨102的移动，通过控制第二驱动电机10309的转动实现活动撑拉杆10302的伸缩，通过控制第三驱动电机105的转动实现牵引钢丝绳107的收放，从而实现吊索7的下锚固端与撑拉杆103顶端的连线与吊索导管3轴线的夹角在吊索7张拉过程中始终保持在许可的夹角范围内；

步骤六，将张拉千斤顶安装在千斤顶张拉台座401内，启动张拉千斤顶，使得张拉千斤顶夹片夹住半刚半柔接长杆201，移除柔性钢丝绳接长杆204和绞盘402，将绞盘402安装于其它吊索张拉机构4对吊索7进行初期张拉；

步骤七，启动液压油泵向张拉千斤顶供油，张拉千斤顶拉动半刚半柔接长杆201对吊索7进行张拉直至设定的吊索索力；

步骤八，在半刚半柔接长杆201上安装临时锚固螺母501对吊索7进行临时锚固，移除吊索张拉机构4对其它吊索7进行张拉，如此反复直至吊索7张拉至成桥状态；

步骤九，在水滴形锚杯8上安装永久锚固螺母502，移除半刚半柔接长杆201、吊索张拉机构4和吊索整形机构1。

采用本发明的装置和方法整形前后效果如图15所示，图15中，A表示未整形前吊索缆形，B表示整形后吊索缆形，α表示整形前后的吊索间夹角，从图15可以看出，经过整形后可有效确保吊索7在张拉过程中合理的索形，避免吊索整形过度而造成吊索的损伤。

Claims (10)

1.一种用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置，其特征在于，包括吊索整形机构(1)、吊索柔性接长杆(2)、吊索导管(3)、吊索张拉机构(4)和吊索锚固机构(5)；

所述的吊索整形机构(1)包括工作平台(101)，工作平台(101)上沿着长轴方向固定设置有移动导轨(102)，移动导轨(102)内安装有多个撑拉杆(103)，多个撑拉杆(103)能够在移动导轨(102)内移动；

所述的撑拉杆(103)包括固定撑拉杆(10301)和活动撑拉杆(10302)，活动撑拉杆(10302)的底端可伸缩式安装在固定撑拉杆(10301)的顶端内，活动撑拉杆(10302)的顶端固定安装有固定滑轮(10303)，固定滑轮(10303)上安装有可拆卸滑轮(10304)，可拆卸滑轮(10304)和固定滑轮(10304)之间的空腔为吊索穿过腔(10305)；

所述的固定撑拉杆(10301)的底端可转动式安装在移动座(10306)上，移动座(10306)上安装有第一驱动电机(10307)，第一驱动电机(10307)驱动安装在移动座(10306)底部的移动齿轮(10308)转动，移动导轨(102)内安装有齿条(104)，移动齿轮(10308)与齿条(104)的配合使得多个撑拉杆(103)能够在移动导轨(102)内移动；

所述的固定撑拉杆(10301)的顶端外壁上设置有一对第二驱动电机(10309)，第二驱动电机(10309)的转轴上安装有活动撑拉杆控制齿轮(10310)，活动撑拉杆控制齿轮(10310)装配在活动撑拉杆(10302)侧壁上开设的齿条槽(10311)内，驱动活动撑拉杆(10302)的伸缩；

所述的固定撑拉杆(10301)的前端外壁上还设置有一对第三驱动电机(105)，第三驱动电机(105)的转轴上安装有牵引钢丝绳收紧器(106)，牵引钢丝绳收紧器(106)上缠绕有牵引钢丝绳(107)的一端，牵引钢丝绳(107)的另一端固定在移动导轨(102)的顶面上或者固定在移动导轨(102)端部的挑臂(108)上；

所述的移动导轨(102)两侧的工作平台(101)上均匀布设有多个压重水箱(109)；所述的工作平台(101)底部设置有承重梁(110)，承重梁(110)底部设置有承重托盘(111)，承重梁(110)长轴方向的两端分别设置有固定钢丝绳拉紧器(112)，固定钢丝绳拉紧器(112)缠绕有固定钢丝绳(113)的一端，固定钢丝绳(113)的另一端与能够安装在箱梁(6)的桥面板两侧上的固定拉钩(114)相连；

所述的吊索柔性接长杆(2)包括半刚半柔接长杆(201)，所述的半刚半柔接长杆(201)包括多个螺纹钢杆节段(20101)，相邻两个螺纹钢杆节段(20101)之间通过第一万向铰(20102)连接；半刚半柔接长杆(201)的一端通过第二万向铰(202)与吊索(7)的锚固端的水滴形锚杯(8)相连，半刚半柔接长杆(201)的另一端通过第三万向铰(203)与柔性钢丝绳接长杆(204)的一端相连；

所述的吊索张拉机构(4)包括千斤顶张拉台座(401)，千斤顶张拉台座(401)的顶端上放置有吊索导管(3)的底端，千斤顶张拉台座(401)的底端安装有绞盘(402)，柔性钢丝绳接长杆(204)的另一端穿过吊索导管(3)缠绕在绞盘(402)上；

所述的吊索锚固机构(5)包括用于临时锚固半刚半柔接长杆(201)的临时锚固螺母(501)和用于永久锚固水滴形锚杯(8)的永久锚固螺母(502)。

2.如权利要求1所述的用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置，其特征在于，所述的吊索导管(3)包括从顶端至底端减缩的变径管(301)，变径管(301)的底端与等径管(302)的顶端相连通，等径管(302)的底端开放且设置有锚垫板(303)。

3.如权利要求1所述的用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置，其特征在于，所述的千斤顶张拉台座(401)包括一对垫板(40101)，一对垫板(40101)之间通过撑杆(40102)固定相连，垫板(40101)上开设有能够使得半刚半柔接长杆(201)和水滴形锚杯(8)通过的第一通孔(40103)。

4.如权利要求1所述的用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置，其特征在于，所述的绞盘(402)包括固定安装在千斤顶张拉台座(401)底部的张拉座(40201)，张拉座(40201)上开设有能够使得柔性钢丝绳接长杆(204)通过的第二通孔(40202)；张拉座(40201)底部竖向设置有一对支撑板(40203)，一对支撑板(40203)上安装有一对在第四驱动电机驱动下能够转动的牵引杆(40204)。

5.如权利要求4所述的用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置，其特征在于，所述的牵引杆(40204)伸出支撑板(40203)外侧壁的端部安装有牵引齿轮(40205)，支撑板(40203)外侧壁上还安装有与牵引齿轮(40205)相配套的单向锁定器(40206)。

6.如权利要求1所述的用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置，其特征在于，所述的临时锚固螺母(501)包括一体成型设置的主锚固螺母(50101)和次锚固螺母(50102)。

7.如权利要求1所述的用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置，其特征在于，所述的永久锚固螺母(502)包括第一固定瓣(50201)和第二固定瓣(50202)，第一水固定瓣(50201)和第二固定瓣(50202)内侧分别设置有用于容纳水滴形锚杯(8)的水滴半腔(50203)，第一固定瓣(50201)和第二固定瓣(50202)拼合后通过约束螺母(50204)实现锁定。

8.如权利要求1所述的用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置，其特征在于，所述的螺纹钢杆节段(20101)的端部开设有用于增大第一万向铰(20102)转动角度的矩形开口(20103)。

9.如权利要求1所述的用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置，其特征在于，所述的工作平台(101)上还设置有整形控制器(115)，整形控制器(115)分别与第一驱动电机(10307)、第二驱动电机(10309)和第三驱动电机(105)相连。

10.一种用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1至9任一项所述的用于空间缆索悬索桥吊索张拉的大角度调节装置；

该方法按照以下步骤进行：

步骤一，在吊索(7)的锚固端的水滴形锚杯(8)处安装吊索柔性接长杆(2)用于吊索张拉；

步骤二，在吊索导管(3)的底端安装吊索张拉机构(4)；

步骤三，吊索柔性接长杆(2)的柔性钢丝绳接长杆(204)的另一端穿过吊索导管(3)缠绕在吊索张拉机构(4)中的绞盘(402)上；启动绞盘(402)，绞盘(402)缠绕柔性钢丝绳接长杆(204)，柔性钢丝绳接长杆(204)收紧牵引吊索(7)向吊索导管(3)移动，直至柔性钢丝绳接长杆(204)完全被绞盘(402)缠绕完毕；

步骤四，安装吊索整形机构(1)，定位吊索整形机构(1)在箱梁(6)的桥面板上的位置，调节承重托盘(111)高度使其紧密贴合桥面板，向压重水箱(109)注水，在箱梁(6)的桥面板两侧安装固定拉钩(114)并连接固定钢丝绳(113)，转动固定钢丝绳拉紧器(112)将固定钢丝绳(113)拉紧，使得吊索整形机构(1)在整形过程中在箱梁(6)的横桥向不发生位移；

步骤五，启动吊索整形机构(1)，通过控制第一驱动电机(10307)的转动实现撑拉杆(103)沿着移动导轨(102)的移动，通过控制第二驱动电机(10309)的转动实现活动撑拉杆(10302)的伸缩，通过控制第三驱动电机(105)的转动实现牵引钢丝绳(107)的收放，从而实现吊索(7)的下锚固端与撑拉杆(103)顶端的连线与吊索导管(3)轴线的夹角在吊索(7)张拉过程中始终保持在许可的夹角范围内；

步骤六，将张拉千斤顶安装在千斤顶张拉台座(401)内，启动张拉千斤顶，使得张拉千斤顶夹片夹住半刚半柔接长杆(201)，移除柔性钢丝绳接长杆(204)和绞盘(402)，将绞盘(402)安装于其它吊索张拉机构(4)对吊索(7)进行初期张拉；

步骤七，启动液压油泵向张拉千斤顶供油，张拉千斤顶拉动半刚半柔接长杆(201)对吊索(7)进行张拉直至设定的吊索索力；

步骤八，在半刚半柔接长杆(201)上安装临时锚固螺母(501)对吊索(7)进行临时锚固，移除吊索张拉机构(4)对其它吊索(7)进行张拉，如此反复直至吊索(7)张拉至成桥状态；

步骤九，在水滴形锚杯(8)上安装永久锚固螺母(502)，移除半刚半柔接长杆(201)、吊索张拉机构(4)和吊索整形机构(1)。

Images