一种便于悬索桥体系转换的摆轴式转索鞍及其回转系统 |
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| 申请号 | CN202410121035.4 | 申请日 | 2024-01-29 | 公开(公告)号 | CN117926699A | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 中铁四局集团有限公司; 河南省济新高速公路有限公司; 中铁四局集团第一工程有限公司; 长安大学; | 发明人 | 李波; 刘宇轩; 张杰胜; 闫富军; 王安会; 毕凯; 杨俊芳; 刘世滨; 宋尧; 王晓明; 王义普; 陈钰; 孙占云; 帅勇; 节贺; 李小宏; 王洪波; 张大伟; 张珂普; 贾开杰; 陈智华; 张真慧; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种便于悬索桥体系转换的摆轴式转索鞍及其回转系统，涉及悬索桥技术领域，所述摆轴式转索鞍包括鞍体、 鞍座 ，所述鞍座设有回转槽，所述鞍体朝向鞍座的一侧设有摆轴，所述摆轴嵌入回转槽内并与回转槽同轴，所述摆轴两侧设有千斤顶，用于顶推鞍体。所述悬索桥回转系统包括主索鞍、转索鞍以及平行索鞍。本发明通过在鞍体和鞍座之间设置摆轴和千斤顶，使转索鞍在顶推过程中能够绕摆轴偏转，减小转索鞍两侧的索 力 偏差，避免主索从索鞍中脱出；通过在鞍体下方设置 滑轮 ，使其与聚四氟乙烯板共同承重，从而大幅减小了鞍体与聚四氟乙烯板之间的 摩擦力 ，大幅降低了顶推难度，可解决现有的转索鞍摩擦力过大、顶推困难以及容易使主缆脱出的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种便于悬索桥体系转换的摆轴式转索鞍，包括鞍体、鞍座，其特征在于，所述鞍座设有回转槽，所述鞍体朝向鞍座的一侧设有摆轴，所述摆轴嵌入回转槽内并与回转槽同轴，所述摆轴两侧设有千斤顶，所述千斤顶用于顶推鞍体。 |
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| 说明书全文 | 一种便于悬索桥体系转换的摆轴式转索鞍及其回转系统技术领域[0001] 本发明属于悬索桥技术领域，具体涉及一种便于悬索桥体系转换的摆轴式转索鞍及其回转系统。 背景技术[0002] 作为缆索的承重桥梁，悬索桥以其跨越能力强、受力合理、可充分发挥强度等特点，已成为当今世界特大跨径桥梁的首选桥型。回转缆是指主缆由一岸锚碇出发，绕过对岸锚碇后返回并锚固于出发岸锚碇的一种主缆布置方式。主缆索股在回转锚碇处连续通过，利用回转系统实现索股回转锚固。区别于传统的断开分散锚固方式，回转缆能够充分利用主缆的自平衡特性，并优化锚固构造以及锚碇结构。 [0003] 转索鞍作为辅助主索鞍回转的大型钢构件，可以平衡锚碇台的受力。悬索桥体系转换过程中，桥塔两侧的主缆不平衡力较大，为保证在不平衡推力作用下桥塔的结构安全，往往需要设置主索鞍及转索鞍预偏量并在体系转换过程中采用“小步快跑”原则进行多次顶推。随着体系转换过程的推进，新型高效的回转系统亟待研究。 [0004] 传统的转索鞍在施工过程中主要依靠设置聚四氟乙烯板获得低摩阻力，进而使用千斤顶进行顶推。但设置了防滑材料的转索鞍在顶推过程中依然存在很大的阻力，对后续的千斤顶的顶推工序依然存在很大的施工难度，且在顶推过程中转索鞍及转索鞍两侧的索力不平衡，易造成主缆从索鞍中脱出。因此，采用设置了低摩阻材料的转索鞍具有不可忽略的弊端，有一定的应用局限性。 [0005] 现有技术中，例如CN114086470A公开了一种用于悬索桥主缆水平回转的索鞍系统，采用了由主索鞍和两个转索鞍构成的三角形结构，其中主索鞍作为不动点，转索鞍作为滑动结构，可沿切向进行滑动，在施工过程中不需要分步顶推。然而，该方案仍采用聚四氟乙烯板作为摩擦副，尽管摩擦系数较小，但由于转索鞍重量较大，仍会产生巨大的摩擦阻力，顶推难度仍比较大。 [0006] 因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。 发明内容[0007] 本发明的目的在于提供一种便于悬索桥体系转换的摆轴式转索鞍及其回转系统，以解决现有的转索鞍摩擦力过大、顶推困难以及容易使主缆脱出的问题。 [0008] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案： [0009] 一种便于悬索桥体系转换的摆轴式转索鞍，包括鞍体、鞍座，所述鞍座设有回转槽，所述鞍体朝向鞍座的一侧设有摆轴，所述摆轴嵌入回转槽内并与回转槽同轴，所述摆轴两侧设有千斤顶，所述千斤顶用于顶推鞍体。 [0011] 优选的，还包括弹簧套筒，所述弹簧套筒的两端分别与鞍体、鞍座转动连接。 [0012] 优选的，所述鞍座上设有用于安装千斤顶的滑槽，所述千斤顶可在滑槽内滑动。 [0014] 优选的，所述鞍体、底板之间设有滑轮，所述鞍体、底板之间的间隙使用聚四氟乙烯板填充，所述聚四氟乙烯板上设置供滑轮移动的轨道。 [0015] 优选的，所述千斤顶之间通过限位管连接，所述限位管用于限制千斤顶的间距。 [0016] 本发明还提出一种便于悬索桥体系转换的悬索桥回转系统，包括： [0017] 主索鞍，所述主索鞍设置在锚碇中轴线上； [0018] 转索鞍，所述转索鞍对称设置在锚碇中轴线两侧； [0019] 平行索鞍，所述平行索鞍设置在转索鞍远离主索鞍的一侧； [0020] 所述转索鞍选自任一上述的摆轴式转索鞍。 [0021] 优选的，进出回转系统的主缆与所述转索鞍、平行索鞍的连线构成一组平行线。 [0022] 优选的，所述平行索鞍的鞍槽向外侧凸起呈弧形。 [0023] 有益效果： [0024] (1)本发明提供的摆轴式转索鞍，通过在鞍体和鞍座之间设置摆轴和千斤顶，利用千斤顶的行程差，使转索鞍在顶推过程中能够以摆轴偏转代替顶推，在体系转换施工过程中无需对转索鞍的鞍座进行顶推，降低了施工难度，且在摆轴转动的过程中，可通过来回小幅度摆动摆轴来平衡转索鞍两侧的索力；此外，由于转索鞍在锚碇中轴线两侧对称设置，能够使主索鞍两侧的索力也趋向平衡，从而避免主缆从转索鞍和主索鞍中脱出； [0025] (2)在底板与鞍体之间除了使用聚四氟乙烯板降低摩擦力外，还设置了滑轮，使其与聚四氟乙烯板共同承重，减小鞍体对聚四氟乙烯板的压力，从而大幅减小了鞍体与聚四氟乙烯板之间的摩擦力，在滑轮与聚四氟乙烯板的共同作用下，使鞍体在滑动与滚动的配合中转动，进行顶推时能够以远小于传统转索鞍所需要的顶推力进行顶推，从而大幅降低了施工难度； [0026] (3)本发明提供的悬索桥回转系统包括平行索鞍，能够保证主缆在进出回转系统时间距保持不变，可防止顶推过程中主缆位移过大对桥塔外部结构产生影响；平行索鞍的鞍槽向外侧凸起，并呈弧形，能够适应转索鞍在向两个方向转动时主缆的形变，确保主缆不会因为形变幅度较大而从平行索鞍中脱离。附图说明 [0028] 图1为本发明提供的摆轴式转索鞍的立体图。 [0029] 图2为图1中A处放大图。 [0030] 图3为鞍座与鞍体连接处的结构示意图。 [0031] 图4为弹簧套筒的立体图。 [0032] 图5为千斤顶及限位管的立体图。 [0033] 图6为底部的立体图。 [0034] 图7为本发明提供的悬索桥回转系统的平面布置图。 [0035] 图中：1、鞍体；2、鞍座；3、回转槽；4、摆轴；5、千斤顶；6、底板；7、弹簧套筒；8、螺纹钢筋；9、滑轮；10、聚四氟乙烯板；11、限位管；12、主索鞍；13、转索鞍；14、平行索鞍。 具体实施方式[0036] 下面将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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0037] 在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0038] 在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。 [0039] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”以及“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。 [0040] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通、间接连通或两个元件的相互作用关系。 [0041] 下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 [0042] 本发明针对目前转索鞍存在的容易使主缆脱出、摩擦力过大以及顶推困难等问题，提供一种便于悬索桥体系转换的摆轴式转索鞍，如图1～6所示，包括鞍体1、鞍座2，鞍座2设有回转槽3，鞍体1朝向鞍座2的一侧设有摆轴4，摆轴4嵌入回转槽3内并与回转槽3同轴，摆轴4两侧各设有1个千斤顶5，千斤顶5用于顶推鞍体1。 [0043] 如图3所示，本发明通过在鞍体1和鞍座2之间设置摆轴4和千斤顶5，利用千斤顶5的行程差，使鞍体1在顶推过程中能够绕摆轴4偏转，减小转索鞍13两侧的索力偏差，解决了转索鞍13两侧索力不平衡的问题，由于转索鞍13在锚碇中轴线两侧对称设置，能够使主索鞍12两侧的索力也趋向平衡，从而避免主缆从转索鞍13和主索鞍12中脱出。 [0044] 如图1、图6所示，转索鞍13的鞍体1下侧设有底板6，鞍体1可相对于底板6滑动，具体地，鞍体1、底板6之间设有若干组滑轮9，同时鞍体1、底板6之间的间隙使用聚四氟乙烯板10填充，使滑轮9与聚四氟乙烯板10共同承载鞍体1的重量，聚四氟乙烯板10上留出供滑轮9移动的轨道，鞍体1绕摆轴4发生偏转时，滑轮9随着鞍体1绕摆轴4做圆周运动，使鞍体1在滑动与滚动的配合中转动，进行顶推时能够以远小于传统转索鞍13所需要的顶推力进行顶推，从而大幅降低了施工难度。 [0045] 本发明优选实施例中，如图3所示，在鞍体1、鞍座2之间设有若干个均匀分布的弹簧套筒7，弹簧套筒7的两端分别与鞍体1、鞍座2转动连接；具体地，弹簧套筒7由可伸缩的套筒、位于套筒内部的弹簧、套筒两端的转动铰组成，能够大幅缓解顶推过程中可能产生的冲击荷载，防止主缆从转索鞍13中脱出，弹簧套筒7的施力方向与千斤顶5相反，可起到稳定转索鞍13的作用，使鞍体1上的摆轴4始终保持在回转槽3内。 [0046] 本发明优选实施例中，如图2所示，鞍座2的两侧对称设有用于安装千斤顶5的滑槽，千斤顶5在滑槽内的部分设有滑轮，通过滑轮在滑槽内滑动，滑槽的截面呈T形，其朝向鞍体1一侧的开口与千斤顶5配合，使千斤顶5在滑槽内的部分只能沿着2个千斤顶5的连线做往返运动。 [0047] 此外，如图5所示，为防止千斤顶5从滑槽的侧面开口脱离，2个千斤顶5的固定端通过限位管11连接，用于限制千斤顶5的间距。限位管11两端设有螺杆，利用螺杆上的螺纹与千斤顶5进行连接。 [0048] 本发明优选实施例中，在鞍体1、鞍座2之间还设有若干根螺纹钢筋8，用于在开始顶推转索鞍13的前固定鞍体1，防止架设主缆时转索鞍13的预偏量被外力扰动，本发明中螺纹钢筋8采用精轧螺纹钢筋。 [0049] 本发明提供的摆轴式转索鞍的安装施工过程如下： [0051] 步骤二、在钢底板6上预留滑轮9轨道，铺上聚四氟乙烯板10，在鞍体1侧面按滑轮9轨道焊接上多个小滑轮9，将转索鞍13放置在钢底板6上，并使摆轴4的轴线与回转槽3轴线重合，然后设置一定的预偏量； [0052] 步骤三、在鞍体1顶部预埋螺纹钢筋8，并将上端锚固，然后进行混凝土的浇筑，以保障精轧螺纹钢筋8与鞍座2建立可靠的连接； [0053] 步骤四、将弹簧套筒7的转动铰采用锚固的方式与鞍体1、鞍座2紧密连接，限位管11、螺杆焊接，长度保持在略小于鞍座2两端的两个滑槽中心点之间的间距，并与千斤顶5焊接，使两个千斤顶5的初始位置分别位于两个滑槽中心点上。 [0054] 本发明还提出一种便于悬索桥体系转换的悬索桥回转系统，如图7所示，包括： [0055] 主索鞍12，主索鞍12设置在锚碇中轴线上，主索鞍12的底部通过格栅固定，格栅预埋在锚碇内； [0056] 转索鞍13，转索鞍13选自任一上述的摆轴式转索鞍，在锚碇中轴线两侧对称设有2个； [0057] 平行索鞍14，平行索鞍14共有2个，并在转索鞍13远离主索鞍12的一侧沿锚碇中轴线对称设置。 [0058] 本发明优选实施例中，2个平行索鞍14的鞍槽之间的距离与2个转索鞍13的鞍槽之间的距离相等或者更大。通过该设置，当转索鞍13转动时，可以使主缆始终与桥塔外部结构保持安全间距，降低顶推施工时的安全风险。 [0059] 本发明优选实施例中，平行索鞍14的鞍槽向外侧凸起呈弧形，通过该设置，当转索鞍13偏转时，无论是向哪个方向偏转，平行索鞍14的鞍槽都能够适应主缆的形变，保证主缆不会因为形变过大从平行索鞍14中脱出。 [0060] 使用上述的回转系统进行悬索桥体系转换施工的施工方法，包括如下步骤： [0061] S1、将主索鞍12、转索鞍13、平行索鞍14安装到锚碇上，并使用螺纹钢筋8将转索鞍13的鞍体1、鞍座2固定； [0062] S2、架设主缆，并拆除转索鞍13的鞍座2、鞍体1之间的螺纹钢筋8； [0063] S3、顶推主索鞍12、平行索鞍14，同时通过千斤顶5对摆轴4的偏转角度进行微调，减小转索鞍13两侧主缆受力差；顶推过程中，转索鞍13的鞍体1处于倾斜状态，在千斤顶5与弹簧套筒7的共同作用下，不仅可以精准的将鞍体1顶推到适当位置，且在顶推过程中，可根据鞍体1两侧索力的不同而进行左右的小幅摆动，保证不会因为转索鞍13两侧的不平衡索力使主缆从转索鞍13中脱出；若需要较大幅度摆动转索鞍13，可调整千斤顶5在滑槽2中的位置； [0064] S4、重复步骤S3，直至所有主缆架设完成。 [0066] 综上所述，本发明通过在鞍体1和鞍座2之间设置摆轴4和千斤顶5，利用千斤顶5的行程差，使转索鞍13的鞍体1在顶推过程中能够绕摆轴4偏转，减小转索鞍13两侧的索力偏差，无需对鞍座2进行顶推，从而降低了施工难度；由于转索鞍13在锚碇中轴线两侧对称设置，能够使主索鞍12两侧的索力也趋向平衡，解决了现有的转索鞍13摩擦力过大、顶推困难以及容易使主缆脱出的问题；本发明提供的回转系统能够保证主缆在进出回转系统时间距保持不变，可防止顶推过程中主缆位移过大对桥塔外部结构产生影响。 [0067] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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