CN113622683A - 适用于索结构双索同步提升与张拉的工装及使用方法 - Google Patents

Abstract

适用于索结构双索同步提升与张拉的工装及使用方法，属于建筑领域索结构施工领域，其中适用于索结构双索同步提升与张拉的工装包括承力架，承力架内、中部插接有上、下并排设置的两个提升张拉索，承力架内、两侧插接有一对张拉拉杆；张拉拉杆的末端连接有第一反力架，第一反力架与钢结构主梁上的钢结构耳板通过销轴连接；张拉拉杆的前端连接有第二反力架，第二反力架与承力架固定连接；张拉拉杆的前端还连接有张拉千斤顶，张拉千斤顶位于第二反力架的前方。本发明解决索体提升时，无法实现索体提升、张拉一步到位，无法实现索体大提升力短距离提升的问题。

Description

适用于索结构双索同步提升与张拉的工装及使用方法

技术领域

本发明属于建筑领域索结构施工领域，具体为适用于索结构双索同步提升与张拉的工装及使用方法。

背景技术

在现代大型建筑钢结构中，索网结构越来越复杂，其结构受力也有逐渐增大趋势，并且在单个节点使用双索的情况也时有发生。

预应力钢结构大型索网结构中，最大的困难是在索体未挂上索体销轴前1～2米的距离时，索体结构受力较大，对提升到位实现挂索穿销轴工艺，增大了难度，而且随着提升到位的距离接近，索力呈指数型增大，最大能增大到2000千牛～3000千牛，对提升设备提出了很高的要求，因此提出了利用本发明工装，既实现提升情况下可以在张拉千斤顶十缸行程的范围内实现提升，并且同时在不更换设备的情况下，实现大预应力张拉到位。

发明内容

本发明的目的是提供适用于索结构双索同步提升与张拉的工装及使用方法，解决索体提升时，无法实现索体提升、张拉一步到位，无法实现索体大提升力短距离提升的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

适用于索结构双索同步提升与张拉的工装，包括承力架，承力架内、中部插接有上、下并排设置的两个提升张拉索，承力架内、两侧插接有一对张拉拉杆；张拉拉杆的末端连接有第一反力架，第一反力架与钢结构主梁上的钢结构耳板通过销轴连接；张拉拉杆的前端连接有第二反力架，第二反力架与承力架固定连接；张拉拉杆的前端还连接有张拉千斤顶，张拉千斤顶位于第二反力架的前方。

进一步优选的技术方案：承力架包括上下扣合的一对承力支架，一对承力支架通过固定螺栓穿接固定。

进一步优选的技术方案：承力支架包括竖直间隔设置的矩形前板和矩形后板；矩形前板和矩形后板之间的中部设有一对连板，一对连板的顶端之间连接有水平板，一对连板的两侧连接有一对水平肋板，一对水平肋板的下表面连接有一对竖直板，一对竖直板与一对连板平行；一对水平肋板的上、下表面对称连接有竖直肋板。

进一步优选的技术方案：矩形前板和矩形后板的下部中间对称开有一对U形开口。

一对承力支架上的U形开口上、下对应设置，拼合形成一体的长条开口。

进一步优选的技术方案：矩形前板的下边、位于U形开口的两侧各开有一个半圆形开口。

一对承力支架上的半圆形开口上、下对应设置，拼合形成一体的圆形开口。

进一步优选的技术方案：第一反力架包括立板，连接在立板前面的一对横板，连接在一对横板之间的一对竖板，连接在立板后面的两对反力架耳板。

进一步优选的技术方案：钢结构耳板焊接在钢结构主梁上。

每个钢结构耳板对应插接在第一反力架的一对反力架耳板之间，并通过销轴穿接固定。

进一步优选的技术方案：第二反力架包括一对圆板、垂直间隔连接在一对圆板之间的立连板，一对圆板的中心开有圆孔。

进一步优选的技术方案：提升张拉索成对设置，形成提升张拉双索，提升张拉索包括U形索头和螺纹连接在U形索头上的索杆。

权利要求所述的适用于索结构双索同步提升与张拉的工装的使用方法，步骤为：

步骤一，将第一反力架和钢结构耳板用销轴组装，并用开口销定位；将张拉拉杆穿入第一反力架的穿接孔中，并且拧上拉杆螺母；同样的方法穿入另一侧的张拉拉杆和拉杆螺母。

步骤二，把提升张拉双索穿过承力架中心的长条开口，把两块承力支架用螺栓组装在一起形成一体箱型结构，然后把张拉拉杆穿过承力架中心孔。

步骤三，张拉拉杆穿过第二反力架，并用拉杆螺母把第二反力架固定在承力架上。

步骤四，张拉千斤顶穿过张拉拉杆，后端用拉杆螺母固定；同时安装配套的压力传感器及高压油泵，以方便记录提升张拉的数值，并与设计值做比较。

步骤五，在张拉千斤顶出缸后，在第二反力架中的拉杆螺母处于自由状态，拧紧此拉杆螺母，使承力架、提升张拉双索往前移动；然后张拉千斤顶回缸，继续第二缸的操作，循环往复。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和有益效果：

1，本发明根据提升和张拉各自的特点，克服了他们各自装置的缺点（提升的缺点是提升最大力受到限制；张拉不能实现张拉千斤顶多缸行程）；结合他们各自的优点（提升可以使用张拉千斤顶连续多缸大行程提升；张拉可以实现大索力的张拉），巧妙运用于大索力提升及张拉施工工程中，并且可以实现双索的提升及张拉；减少了预应力钢结构提升张拉施工的局限性，是一种有独到创意的工艺装置。

2，本发明能保证双索同步提升，提升过程中，索力受力均匀、能够将位移和索力偏差同步控制在3%以内；该节点提升及张拉方法张拉作业量小，相对于传统的节点挂索及张拉，整体工艺作业量减少50%，避免了了更换工装的工艺，即实现了大提升力的同步提升，又同时完成了双索体张拉施工，工装整体结构简单，安装方便，安全性高。

附图说明

图1是本发明适用于索结构双索同步提升与张拉的工装的立体图。

图2是本发明承力架的立体图。

图3是本发明位于上方的承力支架的立体图。

图4是本发明位于下方的承力支架的立体图。

图5是本发明第一反力架的立体图。

图6是本发明第二反力架的立体图。

图7是本发明提升张拉索的立体图。

图8是本发明张拉千斤顶的立体图。

图9是本发明拉杆螺母的立体图。

图10是本发明销轴的立体图。

图11是本发明一对钢结构耳板的立体图。

附图标记：1—钢结构耳板、2—拉杆螺母、3—第一反力架、4—张拉拉杆、5—提升张拉索、6—承力架、7—第二反力架、8—张拉千斤顶、9—销轴、10—固定螺栓、

6.1—矩形前板、6.2—矩形后板、6.3—连板、6.4—水平板、6.5—水平肋板、6.6—竖直肋板、6.7—U形开口、6.8—半圆形开口、6.9—矩形块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1至11所示，本发明适用于索结构双索同步提升与张拉的工装及使用方法。

参见图1所示，适用于索结构双索同步提升与张拉的工装，包括承力架6，承力架6内、中部插接有上、下并排设置的两个提升张拉索5，承力架6内、两侧插接有一对张拉拉杆4；张拉拉杆4的末端连接有第一反力架3，第一反力架3与钢结构主梁上的钢结构耳板1通过销轴9连接；张拉拉杆4的前端连接有第二反力架7，第二反力架7与承力架6固定连接；张拉拉杆4的前端还连接有张拉千斤顶8，张拉千斤顶8位于第二反力架7的前方。

本发明适用于索结构双索同步提升与张拉的工装中，张拉拉杆4为工装传力装置，承力架6为主要的承力装置，第二反力架7为用于提升调节装置，拉杆螺母2为用于提升调节距离的，第一反力架3及配套的销轴9用于连接钢结构主梁，张拉千斤顶8为动力输入装置。

参见图2所示，主要的承力装置承力架6，包括上下扣合的一对承力支架，一对承力支架通过固定螺栓10穿接固定。

承力架6为内部中空的矩形箱体结构。

参见图3、4所示，承力支架包括竖直间隔设置的矩形前板6.1和矩形后板6.2，矩形前板的长度大于矩形后板；矩形前板和矩形后板之间的中部设有一对连板6.3，一对连板的顶端之间连接有水平板6.4，一对连板6.3的两侧连接有一对水平肋板6.5，一对水平肋板6.5的下表面连接有一对竖直板，一对竖直板与一对连板6.3平行；一对水平肋板6.5的上、下表面对称连接有竖直肋板6.6。

矩形前板和矩形后板的下部中间对称开有一对U形开口6.7，矩形前板的下边、位于U形开口的两侧各开有一个半圆形开口6.8；矩形前板上、U形开口的上方连接有矩形块6.9。

每块水平肋板6.5上开有三排竖向螺栓孔。

一对承力支架上的U形开口上、下对应设置，拼合形成一体的长条开口；一对承力支架上的半圆形开口上、下对应设置，拼合形成一体的圆形开口；一对承力支架通过穿过螺栓孔的固定螺栓10穿接固定。

参见图5所示，连接于钢结构主梁的第一反力架3，包括立板，连接在立板前面的一对横板，连接在一对横板之间的一对竖板，连接在立板后面的两对反力架耳板；立板的中心开有穿接孔。

参见图6所示，用于提升调节的第二反力架7，包括一对圆板、垂直间隔连接在一对圆板之间的立连板，一对圆板的中心开有圆孔。

参见图7所示，提升张拉索5成对设置，形成提升张拉双索，包括U形索头和螺纹连接在U形索头上的索杆；U形索头上开有一对穿孔。

钢结构主梁上间隔焊接四个钢结构耳板1，每个钢结构耳板1对应插接在第一反力架3的一对反力架耳板之间，并通过销轴9穿接固定。

张拉千斤顶8用于控制提升及张拉拉杆4时的力值大小。

两个提升张拉索5的索杆穿接在承力架6上的长条开口内。

一对张拉拉杆4的前端依次穿过承力架6上两侧的圆形开口、第二反力架7上的圆孔以及张拉千斤顶8，并第二反力架7拉杆螺母2紧固，并张拉千斤顶8的前端通过拉杆螺母2紧固。

第二反力架7通过张拉拉杆4安装于承力架6与张拉千斤顶8之间，并且通过拉杆螺母2嵌套其中固定。

一对张拉拉杆4的后端穿接在第一反力架3的立板的中心，并张拉拉杆4的后端头通过拉杆螺母2紧固。

本发明索结构双索同步提升与张拉的工装中各构件的具体作用：

1，与结构钢梁上的钢结构耳板1连接的第一反力架3：第一反力架3是钢结构梁和索体之间的连接桥梁，它的工艺诀窍在于既要考虑钢结构梁本身的特点，第一反力架成对设计，设计时要考虑比较方便索体安装的工艺，不能出现干涉安装的情况，又要考虑对后面承力架6的影响，成对的第一反力架间距过大会导致后面的承力架整体承载增大，间距过小会影响索头安装。

2，第一反力架用销轴9：销轴9是连接钢结构耳板与拉索第一反力架的构件，销轴要根据实际提升和张拉二者受力的最大的值来确定具体尺寸。

3，张拉拉杆4：张拉拉杆的受力根据提升张拉双索的提升及张拉的最大力来确定设计的力值，张拉拉杆的长度由提升的距离及索体尺寸来确定。

4，承力架6:承力架6的中心矩由两个第一反力架的中心矩来确定，受力有中心矩和受力大小来设计及计算；两个承力支架拼装成一个大承力架来承担受力。

5，第二反力架7：第二反力架7是一个筒状中空结构，除了考虑受力因素外，还要考虑拉杆螺母2的调节空间，及操作拉杆螺母的操作空间。

6，提升拉杆螺母2：提升拉杆螺母2用于在提升过程中的调节，根据受力要求设计具体的尺寸；拉杆螺母2是提升中的重要部件。

7，固定螺栓10：固定螺栓10是为了连接两个承力支架，使两个承力支架成为一个整体对索体提升及张拉进行操作。

8，施加预压应力的专用设备：两套2500 kn张拉千斤顶8、拉杆螺母2共六个、两根张拉拉杆4、承力架6、一组承力架用固定螺栓10、第二反力架7两件、两套第一反力架3及两个销轴9共同构成通用的双顶提升张拉体系，需要指出的是油泵系统配有压力传感器，可以准确地控制拉索提升及张拉内力。

本发明适用于索结构双索同步提升与张拉的工装的使用方法，步骤为：

步骤一，据设计要求的提升张拉双索的线型、提升张拉双索的最后提升点的位置，计算提升最大的力及提升的距离，来确定提升件、承力件、钢结构耳板1的位置及结构。

步骤二，根据提升点位置下的受力情况，设计详细的钢结构耳板1尺寸。

步骤三，根据钢结构耳板1位置、主体结构情况及受力情况，详细设计第一反力架3的具体结构及详细尺寸。

步骤四，根据第一反力架的位置及受力情况和提升长度的要求，设计传力件张拉拉杆4的尺寸及长度，设计承力件承力架6的详细尺寸，设计承力件第二反力架的结构。

步骤五，采用有限元分析软件，对所有承力件进行受力分析。

步骤六，根据最后的设计详细尺寸，进行模拟仿真操作，确定操作工艺过程不发生干涉或者空间受限问题。

本发明的设计注意事项如下：

1，根据钢结构索网体系的模拟仿真计算，得出提升张拉双索要提升的位置及相应的提升力，并根据最后提升张拉双索提升到位的最大提升力和提升张拉双索张拉成型的张拉力中的最大值来确定提升及张拉装置的设计力值及提升的距离。

2，根据设计力值及索网锚固点结构的特点，确定在结构上的钢结构耳板1的位置、尺寸要求及中心矩，其中心矩的设计要考虑索体安装时的操作空间及后面承力架6的承载情况。

3，根据钢结构耳板1的位置及载荷情况，来设计第一反力架3、相应的销轴9、张拉拉杆4及拉杆配套的拉杆螺母2。

4，根据载荷大小、两个第一反力架3的中心矩、张拉拉杆4尺寸和索头尺寸来设计承力架6详细结构及具体尺寸；因为承力架6是成对设计，并由数组螺栓组组成；因为承力架6是半剖结构，因此要考虑应力集中问题，加强应力集中点的结构强度。

5，第二反力架7的设计，是整个索结构双索同步张拉的工装的关键，是能够实现多缸提升的重要环节；第二反力架7与张拉拉杆4及拉杆螺母2共同组成了多缸提升的结构；此第二反力架7是中空的结构，并且侧端是敞口的，方便操作拉杆螺母2在张拉拉杆4上的位置。

本发明的组装及施工步骤如下：

1，将第一反力架3和钢结构耳板1用销轴9组装，并用开口销定位；张拉拉杆4穿入第一反力架3的孔中，并且拧上拉杆螺母2；同样的方法穿入另一侧的张拉拉杆4和拉杆螺母2。

2，把提升张拉索5穿过承力架6中心孔，把两块承力架6用二十二条螺栓组装在一起形成一个箱型结构，然后把张拉拉杆4穿过承力架6中心孔。

3，张拉拉杆4穿过第二反力架7并用拉杆螺母2把第二反力架7固定在承力架6上。

4，张拉千斤顶8穿过张拉拉杆4，后端用拉杆螺母2固定；同时安装配套的压力传感器及高压油泵，以方便记录提升张拉的数值，并与设计值做比较。

5，在张拉千斤顶出缸后，在第二反力架7中的拉杆螺母2处于自由状态，拧紧此拉杆螺母，使承力架6、提升张拉索5往前移动；然后张拉千斤顶8回缸，继续第二缸的操作，循环往复。

本发明根据提升和张拉各自的特点，克服了他们各自装置的缺点（提升的缺点是提升最大力受到限制；张拉不能实现千斤顶多缸行程）；结合他们各自的优点（提升可以千斤顶连续多缸大行程提升；张拉可以实现大索力的张拉），巧妙运用于大索力提升及张拉施工工程中，并且可以实现双索的提升及张拉；减少了了预应力钢结构提升张拉施工的局限性，是一种有独到创意的工艺装置。

本发明能保证双索同步提升，提升过程中，索力受力均匀、能够将位移和索力偏差同步控制在3%以内；该节点提升及张拉方法张拉作业量小，相对于传统的节点挂索及张拉，整体工艺作业量减少50%，避免了更换工装的工艺，即实现了大提升力的同步提升，又同时完成了双索体张拉施工，工装整体结构简单，安装方便，安全性高。

本发明是索结构双索大载荷同步近距离提升、挂索、张拉到位的多工艺连续施工的一体化的工装。

本发明可以实现索结构提升到位前，提升载荷可达3000千牛，提升距离可达1米～2米之间，拉索最后内部张拉力可达5000千牛，单索、双索均可操作。

本发明是针对双索提升到位前1～2米的时候，不更换工装设备，实现提升、挂索、张拉顺序进行，能多缸进行提升拉索，完成挂索工艺，并同时进行张拉到位。

本发明实现索结构提升、张拉一步到位，实现了大提升力短距离提升的要求，也同时实现了同步张拉一次到位，提高了施工安全性和高效性，较少了施工工作量。

本发明确保索网同时提升挂索张拉连续操作一气呵成，降低至少一半的操作流程，使操作难度减小，确保两根拉索能够在一定提升距离内实现提升及张拉的连续操作，大大提高施工效率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.适用于索结构双索同步提升与张拉的工装，其特征在于：包括承力架（6），承力架（6）内、中部插接有上、下并排设置的两个提升张拉索（5），承力架（6）内、两侧插接有一对张拉拉杆（4）；张拉拉杆（4）的末端连接有第一反力架（3），第一反力架（3）与钢结构主梁上的钢结构耳板（1）通过销轴（9）连接；张拉拉杆（4）的前端连接有第二反力架（7），第二反力架（7）与承力架（6）固定连接；张拉拉杆（4）的前端还连接有张拉千斤顶（8），张拉千斤顶（8）位于第二反力架（7）的前方。

2.根据权利要求1所述的适用于索结构双索同步提升与张拉的工装，其特征在于：承力架（6）包括上下扣合的一对承力支架，一对承力支架通过固定螺栓（10）穿接固定。

3.根据权利要求2所述的适用于索结构双索同步提升与张拉的工装，其特征在于：承力支架包括竖直间隔设置的矩形前板（6.1）和矩形后板（6.2）；矩形前板和矩形后板之间的中部设有一对连板（6.3），一对连板的顶端之间连接有水平板（6.4），一对连板（6.3）的两侧连接有一对水平肋板（6.5），一对水平肋板（6.5）的下表面连接有一对竖直板，一对竖直板与一对连板（6.3）平行；一对水平肋板（6.5）的上、下表面对称连接有竖直肋板（6.6）。

4.根据权利要求3所述的适用于索结构双索同步提升与张拉的工装，其特征在于：矩形前板和矩形后板的下部中间对称开有一对U形开口（6.7）；

一对承力支架上的U形开口上、下对应设置，拼合形成一体的长条开口。

5.根据权利要求3所述的适用于索结构双索同步提升与张拉的工装，其特征在于：矩形前板的下边、位于U形开口的两侧各开有一个半圆形开口（6.8）；

一对承力支架上的半圆形开口上、下对应设置，拼合形成一体的圆形开口。

6.根据权利要求1所述的适用于索结构双索同步提升与张拉的工装，其特征在于：第一反力架（3）包括立板，连接在立板前面的一对横板，连接在一对横板之间的一对竖板，连接在立板后面的两对反力架耳板。

7.根据权利要求6所述的适用于索结构双索同步提升与张拉的工装，其特征在于：钢结构耳板（1）焊接在钢结构主梁上；

每个钢结构耳板（1）对应插接在第一反力架（3）的一对反力架耳板之间，并通过销轴（9）穿接固定。

8.根据权利要求1所述的适用于索结构双索同步提升与张拉的工装，其特征在于：第二反力架（7）包括一对圆板、垂直间隔连接在一对圆板之间的立连板，一对圆板的中心开有圆孔。

9.根据权利要求1所述的适用于索结构双索同步提升与张拉的工装，其特征在于：提升张拉索（5）成对设置，形成提升张拉双索，提升张拉索（5）包括U形索头和螺纹连接在U形索头上的索杆。

10.权利要求1至9任意一项所述的适用于索结构双索同步提升与张拉的工装的使用方法，其特征在于，步骤为：

步骤一，将第一反力架（3）和钢结构耳板（1）用销轴（9）组装，并用开口销定位；将张拉拉杆（4）穿入第一反力架（3）的穿接孔中，并且拧上拉杆螺母（2）；同样的方法穿入另一侧的张拉拉杆（4）和拉杆螺母（2）；

步骤二，把提升张拉双索穿过承力架（6）中心的长条开口，把两块承力支架用螺栓组装在一起形成一体箱型结构，然后把张拉拉杆（4）穿过承力架（6）中心孔；

步骤三，张拉拉杆（4）穿过第二反力架（7），并用拉杆螺母（2）把第二反力架(7)固定在承力架（6）上；

步骤四，张拉千斤顶（8）穿过张拉拉杆（4），后端用拉杆螺母（2）固定；同时安装配套的压力传感器及高压油泵，以方便记录提升张拉的数值，并与设计值做比较；

步骤五，在张拉千斤顶出缸后，在第二反力架（7）中的拉杆螺母（2）处于自由状态，拧紧此拉杆螺母，使承力架（6）、提升张拉双索往前移动；然后张拉千斤顶（8）回缸，继续第二缸的操作，循环往复。

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