CN115559225A - 用于桥梁转体精确对中的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁技术领域，公开了一种用于桥梁转体精确对中的装置和方法，包括：支撑架，设置在桥梁转体的上转盘与下转盘之间，限位件，与支撑架连接，位于撑脚的转动行程上，正对撑脚设置，用于限制撑脚的转动幅度，使撑脚停止在目标位置；其中，撑脚停止的目标位置为限位件的预设的固定位置；调节件，与限位件连接，用于调节限位件与撑脚的相对距离，使限位件预固定在固定位置。本发明提高了撑脚位置控制精度，从而实现桥梁转体的精确对中。调整效率非常高，调整方法简单，保证了转体桥结构的施工质量和施工效率。

Description

用于桥梁转体精确对中的装置和方法

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，特别涉及一种用于桥梁转体精确对中的装置和方法。

背景技术

目前国内跨铁路平转桥转体施工常用预埋在上转盘转台内的钢绞线、连续千斤顶进行牵引，实现上转盘和上部转体结构的转动。正式转体过程一般分为启动、匀速转动、点动，点动是在上部转体结构桥梁纵向中心线(桥梁轴线)与设计目标值(桥梁设计轴线)弧长差值在1m左右时开始，通过多次点动实现上部转体结构桥梁纵向中心线与设计目标值对中，其中，弧长差值测量点位通常为上部转体结构桥梁的末端点位，该末端点位与转体的转动中心点位的距离是固定的或已知的。传统的桥梁转体施工方法主要利用了转动牵引时长与惯性制动距离存在一定的相关性，比如公开号为CN110468737A的专利中采用的桥梁转体系统。传统的桥梁转体对中方法通过正式转体前的试转，获得不同牵引时间段的惯性制动距离；在点动过程时，将剩余弧长分解为多次惯性制动距离进行牵引，最后实现对中。该方法存在比较多的问题；当球铰摩擦系数比较小时，最小牵引时长获得的惯性制动距离偏大，或惯性制动距离很离散，使得很难准确确定点动次数，最终对中轴线偏差较大或过转，完全不能满足桥梁轴线控制要求；当球铰摩擦系数比较大时，牵引时长获得的惯性制动距离具有一定的规律，可以通过反复多次点动实现对中，但由于最小牵引时长获得的惯性制动距离只能精确到2～3cm，最终需要反复多次调整才有可能实现高精度对中，随机性较大，准确性较差，过程复杂。

发明内容

本发明提供一种用于桥梁转体精确对中的装置和方法，以解决现有桥梁转体对中过程复杂、准确性较差的问题。

第一方面，本发明提出的一种用于桥梁转体精确对中的装置，包括：

支撑架，设置在桥梁转体的上转盘与下转盘之间，且位于所述桥梁转体的撑脚一侧，所述撑脚位于所述上转盘和所述下转盘之间，所述撑脚的上端与所述上转盘固定连接，下端与所述下转盘脱空，所述支撑架的下端与所述下转盘固定连接，上端与所述上转盘脱空；

限位件，与所述支撑架连接，位于所述撑脚的转动行程上，正对所述撑脚设置，用于限制所述撑脚的转动幅度，使撑脚停止在目标位置；其中，所述撑脚停止的目标位置为所述限位件的预设的固定位置；

调节件，与所述限位件连接，用于调节所述限位件与所述撑脚的相对距离，使所述限位件预固定在所述固定位置。

在一个实施方案中，所述限位件包括横向分配梁以及调节螺杆，所述横向分配梁的正面正对所述撑脚，背面设置有所述调节螺杆，所述调节螺杆与所述支撑架活动连接；所述调节件包括至少一个设置在横向分配梁和支撑架之间的调节螺母，所述调节螺母与所述调节螺杆螺纹配合。

在一个实施方案中，所述调节件还包括用于获取所述调节螺母的旋转角度的角度测量装置。

在一个实施方案中，所述调节螺母上设置有角刻度线。

在一个实施方案中，所述调节件还包括用于获取所述调节螺杆的位移量的位移测量装置。

在一个实施方案中，所述横向分配梁的背面沿其长度方向间距设置有多个所述调节螺杆，多个调节螺杆相平行。

在一个实施方案中，所述横向分配梁的正面还设置有垫板。

在一个实施方案中，所述支撑架包括沿所述调节螺杆的长度方向间隔设置的至少两个支撑竖杆，所述支撑竖杆上设置有通孔，所述调节螺杆穿过所述通孔；所述调节螺杆在所述支撑竖杆的两侧分别螺纹配合有一个所述调节螺母。

第二方面，本发明还提出一种利用上述任一个实施方案所述的用于桥梁转体精确对中的装置进行桥梁转体对中施工的方法，包括：

将所述支撑架安装在桥梁转体的下转盘上；

将限位件与支撑架连接，将调节件与限位件连接；

利用所述调节件调节所述限位件的位置，将限位件固定在预设的固定位置；其中，所述固定位置为桥梁转体的撑脚的目标位置；

利用牵引装置牵引所述桥梁转体的上转盘转动，直至随所述上转盘转动的所述撑脚贴紧所述限位件。

进一步地，所述利用所述调节件调节所述限位件的位置，将限位件固定在预设的固定位置的步骤包括：

基于已知的所述桥梁转体的悬臂长度L、撑脚的转动半径R、桥梁转体的转动结构梁面的实际纵向中心线与目标纵向中心线在悬臂末端的偏差弧长值S，计算出撑脚的目标转动弧长D；

基于所述撑脚的目标转动弧长D以及所述调节件已知的调整常数，计算出所述调节件的调节参数，基于所述调节参数调节所述调节件，将限位件固定在预设的固定位置。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：通过将包含限位件和支撑架的装置固定在下转盘上，并利用调节件调节限位件的位置，使其限制撑脚的转动幅度，保证桥梁转体不会发生过转现象；利用调节件调节限位件的位置，提高了撑脚位置控制精度，从而实现桥梁转体的精确对中。调整效率非常高，调整方法简单，保证了转体桥结构的施工质量和施工效率。另外，装置可拆卸周转重复使用，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的用于桥梁转体精确对中的装置安装在桥梁转体处的主视结构示意图。

图2为图1的俯视示意图。

图3为图1中用于桥梁转体精确对中的装置的放大示意图。

图4为图3的俯视示意图。

图5为本发明的桥梁转体的俯视图，其中虚线示意出了桥梁转体的转动结构梁面的纵向中心线。

图6为本发明的桥梁转体的转动结构梁面的实际纵向中心线与目标纵向中心线的偏差示意图。

图中：10-上转盘；20-撑脚；30-下转盘；31-下承台；40-用于桥梁转体精确对中的装置；41-支撑竖杆；42-横向分配梁；43-调节螺杆；44-调节螺母；45-垫板；50-转动结构梁面。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

如图1、2所示，本发明提出的用于桥梁转体精确对中的装置安装在桥梁转体处的示意图。

为了更充分的理解本发明的构思，先对桥梁转体进行相关解释。

附图1中简单的示意出了桥梁转体的上转盘10、下转盘30以及位于上转盘10和下转盘30之间的撑脚20，实际上，上转盘10、下转盘30和撑脚20属于桥梁转体的现有结构，属于常规设计。

其中，上转盘10包括上球铰、转台和上承台，整个上转盘10可转动。进行桥梁转体对中施工时，上承台上设置有转动结构，转台上设置有牵引装置，可以牵引转台，实现上转盘10的转动以及带动转动结构转动。牵引装置可采用现有的牵引机构。

下转盘30包括下球铰和下承台31，其中下球铰与上球铰配合，下球铰和下承台31均属于固定结构，无法转动。

撑脚20在实际施工中，有多个，沿上转盘10的周向均匀间隔设置。撑脚20位于所述上转盘10和所述下转盘30之间，所述撑脚20的上端与所述上转盘10固定连接，下端与所述下转盘30脱空，撑脚20跟随上转盘10转动。撑脚20在桥梁转体转动过程中，保护上转盘10和转动结构可能出现的倾覆。

以上为对现有桥梁转体结构的解释说明。

由上可知，现有桥梁转体在进行对中施工时，牵引装置的最小牵引时长获得的惯性制动距离只能精确到2～3cm，最终需要反复多次调整才有可能实现高精度对中，随机性较大，准确性较差，过程复杂。其中，需要重点强调的是，桥梁转体质量大，其惯性非常大，导致其精度很难控制，这也是造成其对中准确性较差的原因之一。

为了解决上述问题，结合附图3、4所示，本发明提出的用于桥梁转体精确对中的装置40，包括支撑架、限位件和调节件。

具体来说，支撑架设置在桥梁转体的上转盘10与下转盘30之间，且位于所述桥梁转体的撑脚20一侧，所述支撑架的下端与所述下转盘30固定连接，上端与所述上转盘10脱空。本发明的装置通过支撑架实现在下转盘30上的固定安装。

限位件与所述支撑架连接，位于所述撑脚20的转动行程上，正对所述撑脚20设置，用于限制所述撑脚20的转动幅度，使撑脚20停止在目标位置；其中，所述撑脚20停止的目标位置为所述限位件的预设的固定位置。

调节件与所述限位件连接，用于调节所述限位件与所述撑脚20的相对距离，使所述限位件预固定在所述固定位置。

所述限位件包括横向分配梁42以及调节螺杆43，所述横向分配梁42的正面正对所述撑脚20，背面设置有所述调节螺杆43，所述调节螺杆43与所述支撑架活动连接；所述调节件包括至少一个设置在横向分配梁42和支撑架之间的调节螺母44，所述调节螺母44与所述调节螺杆43螺纹配合。

所述横向分配梁42的正面还设置有垫板45。在一些实施例中，垫板45为5mm厚度的四氟乙烯板；经过试验，5mm厚度的四氟乙烯板在冲击力100吨的情况下，可能的变形为0.18mm，变形量较小，不会影响对中精度。而由于在横向分配梁42的正面设置垫板45，能降低撑脚20碰撞到横向分配梁42时产生缓冲作用，达到减震效果。而在进行对中数据计算时，应将垫板45和横向分配梁42考虑为一个整体结构，即需要计算横向分配梁42与撑脚20的距离时，应该考虑垫板45的厚度，需要进行测量时，可直接测量垫板45与撑脚20的距离，将该距离视为横向分配梁42与撑脚20的距离，从而对横向分配梁42进行距离调节。

在一些实施例中，所述调节件还包括用于获取所述调节螺母44的旋转角度的角度测量装置。利用角度测量装置精确的获取调节螺母44的旋转角度，以便于提高调节螺母44的调控精度。在一些实施例中，角度测量装置可以是现有的角度测量仪或角度传感器。

在一些实施例中，所述调节螺母44上设置有角刻度线。刻画度数为15°，其中调节螺母44按照15°刻度依据为：当桥梁转体的悬臂长度为75m时，15°转换到梁端(悬臂末端)弧长为3.1mm，满足控制要求。当然，也可以是其他度数。通过目测角刻度线，也可判断调节螺母44的转动角度。

在一些实施例中，所述调节件还包括用于获取所述调节螺杆43的位移量的位移测量装置。利用位移测量装置精确的检测调节螺杆43的位移量，从而检测到限位件的位移量，也能方便且精准的检测限位件是否到达预定的固定位置。

所述横向分配梁42的背面沿其长度方向间距设置有多个所述调节螺杆43，多个调节螺杆43相平行。本实施例中的调节螺杆43有两个，两个调节螺杆43均垂直于横向分配梁42。

所述支撑架包括沿所述调节螺杆43的长度方向间隔设置的至少两个支撑竖杆41，本实施例中，调节螺杆43有两个，每个调节螺杆43对应设置有两个支撑竖杆41，从而为调节螺杆43提供稳定的支撑，支撑竖杆41与调节螺杆43垂直，即支撑竖杆41竖立设置，调节螺杆43水平设置。

所述支撑竖杆41上设置有通孔，所述调节螺杆43穿过所述通孔，保持水平；所述调节螺杆43在所述支撑竖杆41的两侧分别螺纹配合有一个所述调节螺母44。本实施例中，每个调节螺杆43上设置有四个调节螺母44，两两为一组，每个支撑竖杆41的两侧对应设置有一组调节螺母44，利用调节螺母44在调节螺杆43上的旋转(或称转动)角度或旋转圈数，可调节与其配合的调节螺杆43的位移量，这种调节件将调节螺杆43的位移量转换为调节螺母44的旋转角度或旋转圈数，可获得更高的调节精度。

本实施例中的支撑竖杆41的下端通过连接螺栓与下转盘30的下承台31连接，可提前在下承台31的对应位置设置螺栓孔或预埋螺栓。当桥梁转体的对中施工完毕后，拆除装置，可供下一个桥梁转体使用。

基于同一构思，本发明提出的利用上述任一实施例的装置进行桥梁转体对中施工的方法，包括：

将所述支撑架安装在桥梁转体的下转盘30上；

将限位件与支撑架连接，将调节件与限位件连接；

利用所述调节件调节所述限位件的位置，将限位件固定在预设的固定位置；其中，所述固定位置为桥梁转体的撑脚20的目标位置；

利用牵引装置牵引所述桥梁转体的上转盘10转动，直至随所述上转盘10转动的所述撑脚20贴紧所述限位件。

其中，所述利用所述调节件调节所述限位件的位置，将限位件固定在预设的固定位置的步骤包括：

基于已知的所述桥梁转体的悬臂长度L、撑脚20的转动半径R、桥梁转体的转动结构梁面的实际纵向中心线与目标纵向中心线在悬臂末端的偏差弧长值S，计算出撑脚20的目标转动弧长D；

基于所述撑脚20的目标转动弧长D以及所述调节件已知的调整常数，计算出所述调节件的调节参数，基于所述调节参数调节所述调节件，将限位件固定在预设的固定位置。

具体的，将所述支撑架安装在桥梁转体的下转盘30上之前，先利用牵引装置牵引所述桥梁转体的上转盘10转动，使桥梁转体的转动结构梁面的实际纵向中心线与目标纵向中心线在桥梁转体的悬臂末端的偏差弧长值大约为1m时，将本发明的装置安装在下转盘30上。

利用牵引装置继续牵引所述桥梁转体的上转盘10转动，在桥梁转体的转动结构梁面的实际纵向中心线与目标纵向中心线在桥梁转体的悬臂末端的偏差弧长值大约为0.3m时，桥梁转体的转动暂停。当然，该偏差弧长值并非必须是0.3m，也可以是0.2m或0.4m等数值。另外，需要说明的是，之所以确定悬臂末端的偏差弧长值，是因为设定桥梁转体的悬臂长度L为已知，故在该悬臂的末端设置测量点，来测量该悬臂末端的偏差弧长值。在一些实施例中，桥梁转体的悬臂长度不方便确定时，可以任选桥梁转体的悬臂上的某一个固定点位，将该固定点位视为此前提及的悬臂末端，即将该固定点位与桥梁转体的转动中心的距离视为此前提及的桥梁转体的悬臂长度L’，以该固定点位为基准，测量梁转体的转动结构梁面的实际纵向中心线与目标纵向中心线在该固定点位的偏差弧长值S’，同样可计算出撑脚20的目标转动弧长D。

在桥梁转体的转动结构梁面的实际纵向中心线与目标纵向中心线在桥梁转体的悬臂末端的偏差弧长值大约为0.3m时，桥梁转体的转动暂停，此时通过转动调节螺母44，调整调节螺杆43的位置，使垫板45与撑脚20紧密贴合。

在此状态下，确定所述限位件的预设的固定位置，并将限位件调整至该固定位置。具体如下：

结合附图5、6所示，在此状态下，由于桥梁转体的悬臂长度L、桥梁转体的转动结构梁面的实际纵向中心线与目标纵向中心线在悬臂末端的偏差弧长值S、桥梁转体还需要转动的角度θ均是已知的或可通过测量得到。则有：

S＝θL

而根据转动结构梁面的实际纵向中心线还需要转动的角度与上转盘10还需要的转动角度相同可知，撑脚20还需要转动的弧长为D，或称此状态下，撑脚20的目标转动弧长为D，而撑脚20的转动半径为R，则有：

D＝θR

其中，基于撑脚20的目标转动弧长D以及撑脚20当前的位置，即可获得撑脚20的目标位置。将调节件调整到该目标位置即可。而由于本实施例中的调节件即调节螺母44具有已知的调整常数，该调整常数需要提前获取，调整常数与调节螺母44的尺寸有关。即调节螺母44旋转360°或称旋转一圈时，其在调节螺杆43上移动的距离为一个固定值H，将该固定值H视为调节件的调整常数。基于上述公式，将撑脚20的目标转动弧长D转换为调节螺母44的目标旋转圈数α，则有：

再将α按照一圈(360°)和剩余角度(小于360°)进行旋转，能够非常简单实现调整，调整精度可以达到1mm。

另外，在一些实施例中，当利用牵引装置对桥梁转体进行一次对中施工后，需要复测转动结构梁面的实际纵向中心线与目标纵向中心线在悬臂末端的偏差弧长值S1，若S1小于等于预设误差值，比如S1≤10mm(预设误差值)，则精确对中调整结束。若S1大于预设误差值，即S1＞10mm，则重复上述步骤，再次获得调节螺母44的目标旋转圈数α，以再次调整调节螺杆43的位置，直至满足要求，精确对中调整结束。

在一些实施例中，还包括装置的拆除步骤：将上转盘10和下转盘30固定，拆除本实施例的装置。

以下结合具体数据对本实施例的方法进行进一步解释说明：

若某转体桥或桥梁转体的长度为75+75m(桥梁转体的转动中心的两侧长度分别为75m)，桥梁转体的旋转半径L(即悬臂长度)＝75m。转台半径为5m，优选撑脚20设置在转台的边缘，将其视为撑脚20的转动半径，即撑脚20的转动半径R＝5.0m。当桥梁转体的转动结构梁面的实际纵向中心线与目标纵向中心线在悬臂末端的偏差弧长值S＝0.200m时，利用本实施例的装置进行桥梁转体的精确对中。则初步确定桥梁转体的调整弧长为0.2m。

当调节螺母44旋转一圈360°时，调节螺杆43的可位移距离H为0.005m，根据上述公式：

S＝θL

D＝θR

可得到：

即调节螺母44需要旋转的圈数为2.6667圈，将其分解为2圈和240°(0.6667×360＝240°)，即将调节螺母44旋转2圈和240°即可。

调节完成后，若复测时S1＝0.015m，则不满足要求，需要继续调整。将复测的S1更新替代上式的S，则有：

即还需要调整0.2圈，分解为0圈和0.2×360＝72°，即将调节螺母44旋转0圈和75°即可。

调节完成后，再次复测时S2＜10mm，满足要求，调整结束。

通过将转动结构梁面的纵向中心线与目标纵向中心线在悬臂末端的偏差弧长值转换为装置的垫板45与撑脚20的间隙，再进一步转换为调节螺母44的旋转角度，将随机、离散的转体牵引时长与惯性制动距离关系转化为确定的调整值，提高了精确对中的效率和精度，保证了转体桥结构施工质量。

可以根据结构梁面的纵纵向中心线与目标纵向中心线在悬臂末端的偏差弧长值计算得到准确的调节螺母44的旋转角度，调整1-2次即可实现高精度对中调整，调整效率非常高，调整方法简单。

本发明的装置具有限位功能，能保证桥梁转体不会发生过转现象；安装拆除方便，可以多次重复利用，节约了成本。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于桥梁转体精确对中的装置，其特征在于，包括：

支撑架，设置在桥梁转体的上转盘与下转盘之间，且位于所述桥梁转体的撑脚一侧，所述撑脚位于所述上转盘和所述下转盘之间，所述撑脚的上端与所述上转盘固定连接，下端与所述下转盘脱空，所述支撑架的下端与所述下转盘固定连接，上端与所述上转盘脱空；

限位件，与所述支撑架连接，位于所述撑脚的转动行程上，正对所述撑脚设置，用于限制所述撑脚的转动幅度，使撑脚停止在目标位置；其中，所述撑脚停止的目标位置为所述限位件的预设的固定位置；

调节件，与所述限位件连接，用于调节所述限位件与所述撑脚的相对距离，使所述限位件预固定在所述固定位置。

2.如权利要求1所述的用于桥梁转体精确对中的装置，其特征在于，所述限位件包括横向分配梁以及调节螺杆，所述横向分配梁的正面正对所述撑脚，背面设置有所述调节螺杆，所述调节螺杆与所述支撑架活动连接；所述调节件包括至少一个设置在横向分配梁和支撑架之间的调节螺母，所述调节螺母与所述调节螺杆螺纹配合。

3.如权利要求2所述的用于桥梁转体精确对中的装置，其特征在于，所述调节件还包括用于获取所述调节螺母的旋转角度的角度测量装置。

4.如权利要求2所述的用于桥梁转体精确对中的装置，其特征在于，所述调节螺母上设置有角刻度线。

5.如权利要求2所述的用于桥梁转体精确对中的装置，其特征在于，所述调节件还包括用于获取所述调节螺杆的位移量的位移测量装置。

6.如权利要求2所述的用于桥梁转体精确对中的装置，其特征在于，所述横向分配梁的背面沿其长度方向间距设置有多个所述调节螺杆，多个调节螺杆相平行。

7.如权利要求2所述的用于桥梁转体精确对中的装置，其特征在于，所述横向分配梁的正面还设置有垫板。

8.如权利要求2所述的用于桥梁转体精确对中的装置，其特征在于，所述支撑架包括沿所述调节螺杆的长度方向间隔设置的至少两个支撑竖杆，所述支撑竖杆上设置有通孔，所述调节螺杆穿过所述通孔；所述调节螺杆在所述支撑竖杆的两侧分别螺纹配合有一个所述调节螺母。

9.一种利用如权利要求1-8中任一项所述的用于桥梁转体精确对中的装置进行桥梁转体对中施工的方法，其特征在于，包括：

将所述支撑架安装在桥梁转体的下转盘上；

将限位件与支撑架连接，将调节件与限位件连接；

利用所述调节件调节所述限位件的位置，将限位件固定在预设的固定位置；其中，所述固定位置为桥梁转体的撑脚的目标位置；

利用牵引装置牵引所述桥梁转体的上转盘转动，直至随所述上转盘转动的所述撑脚贴紧所述限位件。

10.如权利要求9所述的桥梁转体对中施工方法，其特征在于，所述利用所述调节件调节所述限位件的位置，将限位件固定在预设的固定位置的步骤包括：

基于已知的所述桥梁转体的悬臂长度L、撑脚的转动半径R、桥梁转体的转动结构梁面的实际纵向中心线与目标纵向中心线在悬臂末端的偏差弧长值S，计算出撑脚的目标转动弧长D；

基于所述撑脚的目标转动弧长D以及所述调节件已知的调整常数，计算出所述调节件的调节参数，基于所述调节参数调节所述调节件，将限位件固定在预设的固定位置。

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