CN114855639A - 高空索塔横梁施工托架预压组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高空索塔横梁施工托架预压组件，包括若干根平行设置的上扁担梁、若干个设置于上扁担梁上部的横梁支架，上扁担梁靠近塔柱的一端与塔柱固定，上扁担梁上均匀布置有多个安装点位，每一安装点位上配合设置一钢绞线，钢绞线采用上锚固组件固定于上扁担梁的安装点位处，采用下横梁锚固组件固定于下横梁；采用预应力钢绞线对支架进行张拉，采用千斤顶对钢绞线施加预压荷载，消除支架非弹性变形，代替了巨大的配重且便于高空狭窄场地的操作施工，可根据横梁结构实际承载状态更精准加载，解决目前常规支架预压方法的吊装困难、安全风险高、费工多耗时长、荷载不可控的难题。

Description

高空索塔横梁施工托架预压组件

技术领域

本发明涉及悬索桥领域，尤其涉及一种高空索塔横梁施工托架预压组件。

背景技术

目前，大跨径桥梁一般采用悬索桥体系，而大跨径悬索桥的索塔一般由桩基、承台、塔柱、横梁等组成。索塔做为主缆的重要支承结构物，主要承担桥梁的竖向荷载和纵横桥向水平荷载，为增大塔柱横向刚度来抵抗横桥向水平荷载，确保塔柱从下至上的设计倾斜度，通常在索塔两个独立塔柱间设置一道或多道横梁形成刚架结构的门式索塔，以增强高塔柱在施工及运营期间的安全稳定性。对于千米级悬索桥而言，桥梁跨径越大，塔柱相应的越高，对应的横梁也会越高大，所以横梁支架也会越高大。

为验证横梁支架的结构设计承载能力和结构安全性，需要对横梁支架进行预压，以便消除支架的非弹性变形，得到支架弹性变形的数据，为支架设置预拱度提供立模依据。根据工程实际特点索塔横梁支架现有预压方法主要有堆载预压和千斤顶反压两种预压方案。

堆载预压法是以预制混凝土块、钢筋或水袋等压重物的重量加载到支架上来代替未浇筑的横梁重量，加载前需计算出横梁荷载，人群荷载，模板荷载和不可遇见荷载等，并根据50％、80％、110％的分级荷载来计算所需的压重物数量及布置方式。

堆载预压法为均匀受力体系，具有受力明确，分布均匀，装卸操作单一，布置简单的优点，主要适用于体量较小高度较矮的箱梁支架预压。对于超高索塔横梁支架而言，缺点和不足也非常明显，主要体现在：1)对于横梁高度而言，压重物的吊装成了很大的问题，高度越高，压重块吊装风险就越高，不确定因素就越多，在超高横梁支架上，压重块的转运和堆叠操作十分困难，且高处掉落风险极高；2)压重块用量较多，搭设时间长，耗时耗力，成本较高，对工期影响较大。3)荷载不易控制且受天气，温度影响极大。

根据上述分析可知，堆载预压方法已不适用于超高空大体积横梁支架预压的施工，于是采用了千斤顶反压的方法，千斤顶反压法是集中受力的受力体系，具有受力明确，力量可控，对吊装设备要求不高的优点，但缺点和不足也比较明显：1)张拉力比较集中，不能有效模拟荷载加载在支架上的情况；2)张拉点多，但布置场地却很有限，不能保证整个支架面层都能受到张拉力；

相关公开技术较少，如中国专利申请201310123978.2中一种预应力反张拉预压牛腿式鹰架支撑装置，包括承台、墩身、锚固端、钢绞线、预应力加载端和横梁，锚固端固定在承台两侧，墩身下端埋设在承台中，横梁固定连接在所述墩身的上端，钢绞线的下端与锚固端固定连接，上端穿过横梁与预应力加载端连接。此方法对于加载点只有在鹰架翼板处进行预应力反拉技术，但对于大体积横梁来说，受力不止于此处，对于荷载的分布不是很有针对性。

实用新型专利201521107875.8中预应力反压装置包括预埋锚筋、连接钢板和型钢锚固梁，预埋锚筋预埋在承台中，其上端突出于承台顶面，并与连接钢板焊接连接，型钢锚固梁位于连接钢板上方，型钢锚固梁与连接钢板之间通过连接钢绞线固定连接；张拉钢绞线的下端与型钢锚固梁固定连接，此方法中布置的预应力反压点也是非常有限，对于横梁的均布荷载对支架的压力模拟不太可观。

实用新型专利202021289804.5中的预应力反张结构为两索塔相对的侧壁上分别安装有至少2个并列的析架式三角托架，所述三角托架通过预埋在墩身上的连接件固定在墩身上，其特征在于：每个三角托架上方一定高度处分别安装一反力架，所述反力架与所述三角托架结构相同、安装方向相反，每个反力架也通过预埋在域身上的连接件固定在墩身上；每个三角托架顶面设有千斤顶，千斤顶的活塞端顶在所述反力架的底面。该方法对于支架的受力方向从由上而下的压力改变为由下而上的推力，受力方向有所改变，不能完全的模拟大体积横梁的荷载方向。

综上所述，常规支架预压方法的吊装困难、安全风险高、费工多耗时长、荷载不可控的难题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种高空索塔横梁施工托架预压组件，其能解决吊装困难、安全风险高、费工多耗时长、荷载不可控的问题。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种高空索塔横梁施工托架预压组件，安装于两个塔柱之间，两个塔柱的下部衔接有下横梁，所述高空索塔横梁施工托架预压组件包括若干根平行设置的上扁担梁、若干个设置于上扁担梁上部的横梁支架，所述上扁担梁靠近塔柱的一端与塔柱固定，所述上扁担梁上均匀布置有多个安装点位，每一安装点位上配合设置一钢绞线，所述钢绞线采用上锚固组件固定于上扁担梁的安装点位处，采用下横梁锚固组件固定于下横梁；所述上锚固组件包括上锚头、千斤顶，所述千斤顶布置于上扁担梁的安装点位处，所述上锚头设置于千斤顶上部，所述上锚头与钢绞线的上部固定。

进一步地，所述上扁担梁的延伸方向与所述横梁支架的延伸方向垂直，所述横梁支架从一塔柱向另一塔柱延伸，所述上扁担梁与地面平行。

进一步地，所述上锚固组件还包括上钢垫块，所述上钢垫块呈楔子状，所述上钢垫块的上下两端分别与上扁担梁、横梁支架贴合以保持所述上扁担梁与地面平行。

进一步地，所述钢绞线呈竖直分布。

进一步地，所述下横梁锚固组件包括扁平梁、下锚头、至少两根螺纹钢棒、上锚固螺母、下锚固螺母，所述下锚头固定于所述扁平梁内，所述钢绞线固定于所述下锚头，所述螺纹钢棒穿过扁平梁、下横梁，所述螺纹钢棒的上端通过上锚固螺母固定，所述螺纹钢棒的下端通过下锚固螺母固定。

进一步地，每一上锚固螺母或下锚固螺母都对应设置有一下钢垫块，所述下钢垫块的端部贴合于螺母。

进一步地，所述扁平梁的延伸方向与地面平行。

进一步地，所述下横梁锚固组件还包括调节块，每一钢绞线的两侧均设置有调节块，所述调节块分为左侧调节块、右侧调节块，所述调节块的上下端面分别与扁平梁、下横梁贴合。

进一步地，所述调节块包括上平展端、下倾斜端，所述上平展端抵触于扁平梁，所述下倾斜端抵触于下横梁。

进一步地，每一所述钢绞线对应设置4个螺纹钢棒，4个螺纹钢棒的连接线形成正方形，所述钢绞线与所述正方形的中心处重合。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

两个塔柱的下部衔接有下横梁，所述高空索塔横梁施工托架预压组件包括若干根平行设置的上扁担梁、若干个设置于上扁担梁上部的横梁支架，所述上扁担梁靠近塔柱的一端与塔柱固定，所述上扁担梁上均匀布置有多个安装点位，每一安装点位上配合设置一钢绞线，所述钢绞线采用上锚固组件固定于上扁担梁的安装点位处，采用下横梁锚固组件固定于下横梁；所述上锚固组件包括上锚头、千斤顶，所述千斤顶布置于上扁担梁的安装点位处，所述上锚头设置于千斤顶上部，所述上锚头与钢绞线的上部固定。采用预应力钢绞线对支架进行张拉，采用千斤顶对钢绞线施加预压荷载，消除支架非弹性变形，代替了巨大的配重且便于高空狭窄场地的操作施工，可根据横梁结构实际承载状态更精准加载，解决目前常规支架预压方法的吊装困难、安全风险高、费工多耗时长、荷载不可控的难题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明高空索塔横梁施工托架预压组件中一较佳实施例的侧视结构图；

图2为横梁支架张拉端预压系统平面布置图；

图3为下横梁锚固端预压系统平面布置图；

图4为横梁支架张的结构图；

图5为横梁支架张的另一结构图；

图6为下横梁锚固组件的结构图；

图7为下横梁锚固组件的另一结构图。

图中：100、塔柱；200、下横梁；10、上扁担梁；20、横梁支架；40、上锚固组件；41、上锚头；42、千斤顶；43、上钢垫块；60、下横梁锚固组件；61、扁平梁；62、下锚头；63、螺纹钢棒；64、下钢垫块；65、上锚固螺母；66、调节块；67、下锚固螺母；70、钢绞线。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1-7，一种高空索塔横梁施工托架预压组件，安装于两个塔柱100之间，两个塔柱100的下部衔接有下横梁200，所述高空索塔横梁施工托架预压组件包括若干根平行设置的上扁担梁10、若干个设置于上扁担梁10上部的横梁支架20，所述上扁担梁10靠近塔柱100的一端与塔柱100固定，所述上扁担梁10上均匀布置有多个安装点位，每一安装点位上配合设置一钢绞线70，所述钢绞线70采用上锚固组件40固定于上扁担梁10的安装点位处，采用下横梁锚固组件60固定于下横梁200；所述上锚固组件40包括上锚头41、千斤顶42，所述千斤顶42布置于上扁担梁10的安装点位处，所述上锚头41设置于千斤顶42上部，所述上锚头41与钢绞线70的上部固定。采用预应力钢绞线对支架进行张拉，采用千斤顶对钢绞线施加预压荷载，消除支架非弹性变形，代替了巨大的配重且便于高空狭窄场地的操作施工，可根据横梁结构实际承载状态更精准加载，解决目前常规支架预压方法的吊装困难、安全风险高、费工多耗时长、荷载不可控的难题。

具体的，采用本申请具有以下优点：

1、引入扁担梁分散作用力的设计原理，开拓创新，解决了单一钢绞线张拉时力量太集中的的施工难题，弥补了常规预压方法存在的缺点不足，论证了对超高空大体量横梁支架预压施工的科学合理、可靠经济。

2、本发明的设计可根据不同工程的实际情况灵活多变，其中，钢绞线长度可由横梁的高度自由变化，但对于预埋点的精度控制也需更高。

3、扁担梁的布置个数、宽度可由计算荷载的大小和横梁支架范围来设置。

4、本发明的适用范围较广，可适用于各类施工环境下超大跨径悬索桥、斜拉桥的塔柱横梁支架预压施工，像陆域、水域、山区的情况都可以满足，也可适用于常规支架预压施工。

5、本发明通过在扁担梁指定位置开孔，使得钢绞线收放自如，不会因为钢绞线过长而打转而缠绕在一起，缩短了施工工期、提高了施工功效。

具体的，根据横梁结构实际承载状态计算出预压荷载，确定预压节点个数，在预压时尽可能的模拟支架真实受力状态进行加载。根据支架反力计算结果，确定好支架预压反拉点，在反拉点上设置分配扁担梁，在扁担梁上布设连续千斤顶，穿钢绞线，采用千斤顶对钢绞线施加预压荷载，下横梁施工时，提前预埋好反拉点，每个反拉点由预应力高强螺纹钢和型钢组成，然后在搭设好的横梁支架上布置好相应的变形及应变监测点。

优选的，所述上扁担梁10的延伸方向与所述横梁支架20的延伸方向垂直，所述横梁支架20从一塔柱100向另一塔柱100延伸，所述上扁担梁10与地面平行。所述上锚固组件40还包括上钢垫块43，所述上钢垫块43呈楔子状，所述上钢垫块43的上下两端分别与上扁担梁10、横梁支架20贴合以保持所述上扁担梁10与地面平行。所述钢绞线70呈竖直分布。具体的，不同部位的上钢垫块43的角度是不一样的，目的是在于让上扁担梁10与地面平行，保障受力方向垂直于地面。

优选的，所述下横梁锚固组件60包括扁平梁61、下锚头62、至少两根螺纹钢棒63、上锚固螺母65、下锚固螺母67，所述下锚头62固定于所述扁平梁61内，所述钢绞线70固定于所述下锚头62，所述螺纹钢棒63穿过扁平梁61、下横梁200，所述螺纹钢棒63的上端通过上锚固螺母65固定，所述螺纹钢棒63的下端通过下锚固螺母67固定。每一上锚固螺母65或下锚固螺母67都对应设置有一下钢垫块64，所述下钢垫块64的端部贴合于螺母。所述扁平梁61的延伸方向与地面平行。所述下横梁锚固组件60还包括调节块66，每一钢绞线70的两侧均设置有调节块66，所述调节块66分为左侧调节块、右侧调节块，所述调节块66的上下端面分别与扁平梁61、下横梁200贴合。所述调节块66包括上平展端、下倾斜端，所述上平展端抵触于扁平梁61，所述下倾斜端抵触于下横梁200。具体的，设置调节块66的目的在于让扁平梁61保持水平，进而保障受力方向。

优选的，每一所述钢绞线70对应设置4个螺纹钢棒63，4个螺纹钢棒63的连接线形成正方形，所述钢绞线70与所述正方形的中心处重合，进一步提高了受力的稳定性。整个装置结构紧凑，结构新颖，设计巧妙，适用性强，便于推广。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种高空索塔横梁施工托架预压组件，安装于两个塔柱之间，两个塔柱的下部衔接有下横梁，其特征在于：

所述高空索塔横梁施工托架预压组件包括若干根平行设置的上扁担梁、若干个设置于上扁担梁上部的横梁支架，所述上扁担梁靠近塔柱的一端与塔柱固定，所述上扁担梁上均匀布置有多个安装点位，每一安装点位上配合设置一钢绞线，所述钢绞线采用上锚固组件固定于上扁担梁的安装点位处，采用下横梁锚固组件固定于下横梁；

所述上锚固组件包括上锚头、千斤顶，所述千斤顶布置于上扁担梁的安装点位处，所述上锚头设置于千斤顶上部，所述上锚头与钢绞线的上部固定。

2.如权利要求1所述的高空索塔横梁施工托架预压组件，其特征在于：所述上扁担梁的延伸方向与所述横梁支架的延伸方向垂直，所述横梁支架从一塔柱向另一塔柱延伸，所述上扁担梁与地面平行。

3.如权利要求1所述的高空索塔横梁施工托架预压组件，其特征在于：所述上锚固组件还包括上钢垫块，所述上钢垫块呈楔子状，所述上钢垫块的上下两端分别与上扁担梁、横梁支架贴合以保持所述上扁担梁与地面平行。

4.如权利要求1所述的高空索塔横梁施工托架预压组件，其特征在于：所述钢绞线呈竖直分布。

5.如权利要求1所述的高空索塔横梁施工托架预压组件，其特征在于：所述下横梁锚固组件包括扁平梁、下锚头、至少两根螺纹钢棒、上锚固螺母、下锚固螺母，所述下锚头固定于所述扁平梁内，所述钢绞线固定于所述下锚头，所述螺纹钢棒穿过扁平梁、下横梁，所述螺纹钢棒的上端通过上锚固螺母固定，所述螺纹钢棒的下端通过下锚固螺母固定。

6.如权利要求5所述的高空索塔横梁施工托架预压组件，其特征在于：每一上锚固螺母或下锚固螺母都对应设置有一下钢垫块，所述下钢垫块的端部贴合于螺母。

7.如权利要求5所述的高空索塔横梁施工托架预压组件，其特征在于：所述扁平梁的延伸方向与地面平行。

8.如权利要求7所述的高空索塔横梁施工托架预压组件，其特征在于：所述下横梁锚固组件还包括调节块，每一钢绞线的两侧均设置有调节块，所述调节块分为左侧调节块、右侧调节块，所述调节块的上下端面分别与扁平梁、下横梁贴合。

9.如权利要求8所述的高空索塔横梁施工托架预压组件，其特征在于：所述调节块包括上平展端、下倾斜端，所述上平展端抵触于扁平梁，所述下倾斜端抵触于下横梁。

10.如权利要求8所述的高空索塔横梁施工托架预压组件，其特征在于：每一所述钢绞线对应设置4个螺纹钢棒，4个螺纹钢棒的连接线形成正方形，所述钢绞线与所述正方形的中心处重合。

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