CN207392053U - 一种适用于钢结构异形塔的线形控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于钢结构异形塔的线形控制装置，该异形塔为拱形的曲线塔，塔身由下部的直立段和上部的曲线段组成，线形控制装置包括支架系统、直立段调位系统、直立段锁定系统、曲线段调位系统和曲线段锁定系统，支架系统设于拱形的曲线塔之间，包括下部的格构柱段、中部的桁架段以及上部的立柱支撑和调节段。直立段调位系统、直立段锁定系统、曲线段调位系统和曲线段锁定系统均依托支架系统1来实现钢塔安装及线形控制。本实用新型实现异形截面、空间变化倾斜钢塔吊装，缩短施工时间，降低成本和施工风险；克服现有技术局限性，在任何结构造型的钢塔安装都能保证安装线形精度的要求。

Description

一种适用于钢结构异形塔的线形控制装置

技术领域

本实用新型属于建筑结构及施工领域，适用于钢结构异形塔的安装施工。

背景技术

随着我国经济的发展，一些造型新颖的桥梁作为城市景观的“一张名片”在城市形态和城市景观上起着举足轻重的地位，这些桥梁结构新颖，造型独特，建成以后就成为了一个城市的标志性建筑，诸如：广州猎德大桥、南京青奥步行桥等。

由于这些桥梁多采用曲线和直线组合而成的异形截面，截面尺寸大、空间变化，钢塔竖向常为倾斜状，结构复杂，且重量一般较大，施工难度高、风险大，特别是节段的匹配和线形控制的安装精度，越来越受到工程建设者们的重视。

1)传统工艺采用的方法：

传统定位导向结构通过在上下两节钢塔上分别制作好牛腿，包括两个平行间隔布置的定位导向结构上部牛腿竖钢板、定位导向结构上部牛腿穿孔钢板、定位导向结构下部牛腿对位穿孔钢板、两个平行间隔布置的定位导向结构下部牛腿竖钢板及导向变径销，定位导向结构上部牛腿竖钢板和定位导向结构下部牛腿竖钢板对应焊接在钢塔节段拼接缝两侧，定位导向结构上部牛腿穿孔钢板水平设置并焊接在两个定位导向结构上部牛腿竖钢板的下端，定位导向结构下部牛腿对位穿孔钢板水平设置并焊接在两个定位导向结构下部牛腿竖钢板的上端，通过导向变径销穿过定位导向结构上部牛腿穿孔钢板和定位导向结构下部牛腿对位穿孔钢板实现定位导向结构的导向定位。

2)传统方法的局限性：

传统的导向定位对于变截面的直塔对接具有良好的效果，但是对应空间异形塔具有很大的局限性：

(1)仅能保证上下两节调节段的对接精度，不能保证钢塔的整体线形。

(2)对于空间曲线塔，特别是拱形的曲线塔，采用该方法不能满足精确调位的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种适用于钢结构异形塔的线形控制装置，实现异形截面、空间变化倾斜钢塔吊装，缩短施工时间，降低成本和施工风险；克服现有技术局限性，在任何结构造型的钢塔安装都能保证安装线形精度的要求。

本实用新型目的通过下述技术方案来实现：

一种适用于钢结构异形塔的线形控制装置，该异形塔为拱形的曲线塔，塔身由下部的直立段和上部的曲线段组成，线形控制装置包括支架系统、直立段调位系统、直立段锁定系统、曲线段调位系统和曲线段锁定系统，支架系统设于拱形的曲线塔之间，包括下部的格构柱段、中部的桁架段以及上部的立柱支撑和调节段，其中格构柱段和桁架段对应塔身的直立段，立柱支撑和调节段对应塔身的曲线段，立柱支撑和调节段对应塔身曲线段每个节段依托桁架段设置竖向支撑；直立段调位系统包括设于塔身直立段侧壁板四周的限位板，设于塔身直立段的已安装节段及吊装节段连接处侧壁上的若干对上下对应的钢牛腿，以及设于上下对应的钢牛腿之间的三向千斤顶，直立段锁定系统包括连接于塔身直立段和支架系统格构柱段之间的拉压杆；曲线段调位系统包括设于立柱支撑和调节段的竖向支撑顶部的若干三向千斤顶，曲线段锁定系统包括设于立柱支撑和调节段的竖向支撑顶部的三向千斤顶旁的临时固定装置。

作为选择，塔身直立段的各节段重心竖向投影均位于下层已安装节段范围，直立段线形呈椭圆曲线。

作为选择，塔身曲线段的各节段重心竖向投影均超出下层已安装节段范围，曲线段线形成半圆形曲线。

作为选择，格构柱段采用钢管桩形成格构式支架，并对应两侧塔身分为两组，两组格构柱之间设置桁架式横撑，桁架段由格构柱段支撑而横跨于两侧塔身之间，立柱支撑和调节段支撑于桁架段和塔身曲线段之间。

作为选择，立柱支撑和调节段的竖向支撑包括立柱，立柱桩顶设置的三角形支撑结构，以及三角形支撑结构上分别架设两根横梁，曲线段调位系统的三向千斤顶以及曲线段锁定系统的临时固定装置分别支撑在每个塔身曲线段节段的下端及上端。

作为进一步选择，曲线段锁定系统的临时固定装置包括底部的垫墩，顶部的楔形块，以及垫墩和楔形块之间的若干垫块，垫墩设于横梁上，楔形块与塔身曲线段节段固定。

前述本实用新型主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本实用新型可采用并要求保护的方案；且本实用新型，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本实用新型方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本实用新型所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本实用新型的有益效果：克服了现有技术的局限，充分利用了钢塔安装支架，调位及锁定装置受力明确、传力可靠，不仅能对相邻的上下两个节段的线形进行控制，而且对于节段整体线形也能进行有效控制，消除了线形累计误差，控制线形效果优良，对于任何钢结构异形塔具有广泛的适用性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的钢结构异形塔的立面视角的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例的钢结构异形塔的平面视角的立体结构示意图；

图3是本实用新型实施例的线形控制装置的使用状态的立面结构示意图；

图4是本实用新型实施例的立柱支撑和调节段及其曲线段调位系统和曲线段锁定系统的立面结构示意图；

图5是图4的纵剖结构示意图；

图6是本实用新型实施例的直立段调位系统的平面结构示意图；

图7是本实用新型实施例的直立段调位系统的立面结构示意图；

其中1为支架系统、11为格构柱段、110为格构柱、111为桁架式横撑、12为桁架段、13为立柱支撑和调节段、130为立柱、131为三角形支撑结构、132为横梁、2为塔身、21为直立段、22为曲线段、3为钢牛腿、4为三向千斤顶、5为拉压杆、6为临时固定装置。

具体实施方式

下列非限制性实施例用于说明本实用新型。

参考图1至3所示，一种适用于钢结构异形塔的线形控制装置，该异形塔为拱形的曲线塔，塔身2由下部的直立段21和上部的曲线段22组成，线形控制装置包括支架系统1、直立段调位系统、直立段锁定系统、曲线段调位系统和曲线段锁定系统，支架系统1设于拱形的曲线塔之间，包括下部的格构柱段11、中部的桁架段12以及上部的立柱支撑和调节段13，其中格构柱段11和桁架段12对应塔身的直立段21，立柱支撑和调节段13对应塔身的曲线段22，格构柱段11采用钢管桩形成格构式支架，并对应两侧塔身分为两组，两组格构柱110之间设置桁架式横撑111，桁架段12由格构柱段11支撑而横跨于两侧塔身之间，立柱支撑和调节段13支撑于桁架段12和塔身曲线段22之间，并对应塔身曲线段22每个节段依托桁架段设置竖向支撑；参考图6、7所示，直立段调位系统包括设于塔身直立段21侧壁板四周的限位板，设于塔身直立段21的已安装节段及吊装节段连接处侧壁上的若干对上下对应的钢牛腿3，以及设于上下对应的钢牛腿3之间的三向千斤顶4，直立段锁定系统包括连接于塔身直立段21和支架系统1格构柱段11之间的拉压杆5；曲线段调位系统包括设于立柱支撑和调节段13的竖向支撑顶部的若干三向千斤顶4，曲线段锁定系统包括设于立柱支撑和调节段13的竖向支撑顶部的三向千斤顶4旁的临时固定装置6。作为选择，如本实施例附图1、3所示，塔身直立段21的各节段重心竖向投影均位于下层已安装节段范围，直立段21线形呈椭圆曲线。塔身曲线段22的各节段重心竖向投影均超出下层已安装节段范围，曲线段22线形成半圆形曲线。参考图4、5所示，立柱支撑和调节段13的竖向支撑包括立柱130，立柱130桩顶设置的三角形支撑结构131，以及三角形支撑结构131上分别架设两根横梁132，曲线段调位系统的三向千斤顶4以及曲线段锁定系统的临时固定装置6分别支撑在每个塔身曲线段节段的下端及上端。曲线段锁定系统的临时固定装置6包括底部的垫墩61，顶部的楔形块63，以及垫墩61和楔形块63之间的若干垫块62，垫墩61设于横梁132上，楔形块63与塔身曲线段22节段固定。

一种适用于钢结构异形塔的线形控制方法，采用前述的线形控制装置，方法在于：支架系统1搭设过程中进行塔身直立段21节段安装，支架系统1搭设完成进行塔身曲线段22节段安装：

1)塔身直立段21安装和调节：

塔身直立段21侧壁板四周设置限位板，通过三向千斤顶4实现节段的平面调位和竖向调位；塔身线形调节完成后依托支架系统1格构柱段11，通过拉压杆5将塔身进行临时固定，临时固定后进行塔身节段焊接；

2)塔身曲线段22安装和调节：

塔身曲线段22每个节段在支架系统1立柱支撑和调节段13的竖向支撑顶面设置若干三向千斤顶4，塔身曲线段22节段对应位置焊接楔形块63，节段吊装放至三向千斤顶4顶面，通过三向调位实现节段精确定位；塔身线形调节完成后通过三向千斤4顶旁的临时固定装置6临时固定塔身节段，临时固定后进行塔身节段焊接；

3)钢塔柱在最高节段位置处完成合拢。

作为示例，参考图1至7，以某跨河大桥为例。主桥采用(152+90)m拱形独塔双索面斜拉桥，钢塔竖向高75米，横向宽60米，单节段重量高达190吨。异形钢塔采用下部椭圆形上部半圆形结构，左右塔腿顺桥向1：2斜向，塔底标高10.944m，塔顶标高85.444m，塔斜向高74.5m，塔最宽处横桥向60m。异形钢塔顺桥向的宽度8m下半部分加宽至12m，异形钢塔横桥向宽度由塔顶至塔中部的2.5m渐变至塔根的9.984m。整个塔身呈旋转对称的空间异形结构。

1)结构的组成：

钢结构异形塔的线形控制装置由支架系统1、直立段调位系统、直立段锁定系统、曲线段调位系统和曲线段锁定系统组成。

异形钢塔支架系统1采用钢管桩支架的形式。综合考虑异形钢塔的造型特点和现场场地情况，异形钢塔安装支架系统1包括三部分：支架系统1下部的格构柱段11、支架系统1中部的桁架段12以及支架系统1上部的立柱支撑和调节段13构成。直立段调位系统、直立段锁定系统、曲线段调位系统和曲线段锁定系统均依托支架系统1来实现钢塔安装及线形控制。

支架系统1下部的格构柱段11采用Φ800*10钢管桩形成格构式支架，对应两侧塔身分为两组，每组格构柱110有6根钢管桩，共有12根钢管桩，各桩位在平面内处于异形钢塔两个承台内侧的对应位置，两组格构柱110之间设置桁架式横撑111，以增加格构柱110的侧向刚度，桁架式横撑111的竖向间距为15m；格构柱段11根据现场情况设置有直立段调位系统、直立段锁定系统。

支架系统1中部的桁架段12采用2HM588×300型钢作为弦干，采用B400×200×6作为腹杆，桁架段12与格构柱段11柱顶位置的附近采用B400×200×10作为腹杆；桁架采用2片一组，通过HM588×300型钢连接成组。

如图3所示，该异形钢塔共13个节段，分别标记为J1-J13。其中J1-J8节段竖向倾斜角度较小，节段重心竖向投影均位于下层已安装节段范围，该部分塔身称为直立段21。参考图6、7所示，直立段21节段调位时采用四台三向千斤顶4，在已安装节段及吊装节段连接处侧壁分别焊接四个钢牛腿3，三向千斤顶4通过作用在钢牛腿3上实现节段的三向调位。

支架系统1上部的立柱支撑和调节段13，每个节段依托桁架段12设置竖向支撑，竖向支撑的钢管桩立柱130采用Φ630×8钢管，平联和斜撑采用Φ426×6钢管；在每列钢管桩立柱130桩顶设置三角形支撑结构131，分别架设两根2HN450×200型钢横梁132，其上设置三向千斤顶4和临时固定装置6，分别用来支撑每个异形钢塔节段的下端及上端；支架系统1上部的立柱支撑和调节段13的钢塔节段调节范围为J9～J12节段。

2)结构的施工工序：

钢塔底座在承台施工时进行安装调位，随后完成承台浇筑，承台浇筑完成后即可利用塔吊进行支架的分节安装，支架系统1搭设过程中进行钢塔柱下部椭圆形的直立段21节段安装，支架系统1搭设完成进行上部圆形的曲线段22节段安装。

1)塔身直立段21(J1～J8节段)安装和调节：

J1-J8节段竖向倾斜角度较小，节段近似直立，侧壁板四周设置限位板，通过三向千斤顶4实现节段的平面调位和竖向调位。钢塔线形调节完成后依托支架系统1格构柱段11，通过拉压杆5将钢塔进行临时固定，临时固定后进行钢塔节段焊接。

2)塔身曲线段22(J9-J13节段)安装和调节：

J9-J13节段竖向倾斜角度较大，节段重心竖向投影均超出下层已安装节段范围，该部分塔身称为曲线段22。J9-J13每个节段依托支架系统1立柱支撑和调节段13，均设置竖向支撑，在竖向支撑顶面设置四组三向千斤顶4，钢节段对应位置焊接楔形块63，节段吊装放至三向千斤顶4顶面，通过三向调位实现节段精确定位。钢塔线形调节完成后通过三向千斤顶4旁的临时固定装置6临时固定钢塔节段，临时固定后进行钢塔节段焊接。

3)钢塔柱在J13最高节段位置处完成合拢。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种适用于钢结构异形塔的线形控制装置，该异形塔为拱形的曲线塔，塔身由下部的直立段和上部的曲线段组成，其特征在于：线形控制装置包括支架系统、直立段调位系统、直立段锁定系统、曲线段调位系统和曲线段锁定系统，支架系统设于拱形的曲线塔之间，包括下部的格构柱段、中部的桁架段以及上部的立柱支撑和调节段，其中格构柱段和桁架段对应塔身的直立段，立柱支撑和调节段对应塔身的曲线段，立柱支撑和调节段对应塔身曲线段每个节段依托桁架段设置竖向支撑；直立段调位系统包括设于塔身直立段侧壁板四周的限位板，设于塔身直立段的已安装节段及吊装节段连接处侧壁上的若干对上下对应的钢牛腿，以及设于上下对应的钢牛腿之间的三向千斤顶，直立段锁定系统包括连接于塔身直立段和支架系统格构柱段之间的拉压杆；曲线段调位系统包括设于立柱支撑和调节段的竖向支撑顶部的若干三向千斤顶，曲线段锁定系统包括设于立柱支撑和调节段的竖向支撑顶部的三向千斤顶旁的临时固定装置。

2.如权利要求1所述的适用于钢结构异形塔的线形控制装置，其特征在于：塔身直立段的各节段重心竖向投影均位于下层已安装节段范围，直立段线形呈椭圆曲线。

3.如权利要求1所述的适用于钢结构异形塔的线形控制装置，其特征在于：塔身曲线段的各节段重心竖向投影均超出下层已安装节段范围，曲线段线形成半圆形曲线。

4.如权利要求1所述的适用于钢结构异形塔的线形控制装置，其特征在于：格构柱段采用钢管桩形成格构式支架，并对应两侧塔身分为两组，两组格构柱之间设置桁架式横撑，桁架段由格构柱段支撑而横跨于两侧塔身之间，立柱支撑和调节段支撑于桁架段和塔身曲线段之间。

5.如权利要求1所述的适用于钢结构异形塔的线形控制装置，其特征在于：立柱支撑和调节段的竖向支撑包括立柱，立柱桩顶设置的三角形支撑结构，以及三角形支撑结构上分别架设两根横梁，每个塔身曲线段节段的下端及上端均设置曲线段调位系统的三向千斤顶以及曲线段锁定系统的临时固定装置。

6.如权利要求5所述的适用于钢结构异形塔的线形控制装置，其特征在于：曲线段锁定系统的临时固定装置包括底部的垫墩，顶部的楔形块，以及垫墩和楔形块之间的若干垫块，垫墩设于横梁上，楔形块与塔身曲线段节段固定。