降低多塔悬索桥中塔吊梁过程不平衡水平力的装置及方法 |
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申请号 | CN202311662896.5 | 申请日 | 2023-12-06 | 公开(公告)号 | CN117626822A | 公开(公告)日 | 2024-03-01 |
申请人 | 中交第二航务工程局有限公司; | 发明人 | 黄灿; 代百华; 胡钦侠; 郑建新; 王昆; 朱金柱; 周浩; 周仁忠; 黄甘乐; 罗之然; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种降低多塔悬索桥中塔吊梁过程 不平衡 水 平 力 装置及方法,以中塔作为平衡分界点,在吊装首片梁的另一侧,设置牵引调节用 钢 绞线,调节用钢绞线一端通过临时 锁 夹与承受吊装首片梁重量的小里程侧的主缆进行连接,另一端则与大里程侧的边塔上的锚固装置进行连接,调节用钢绞线处于水平方向,通过张拉装置朝远离小里程侧的方向牵引调节用钢绞线,以平衡小里程侧主缆在吊装首片梁时于索鞍处产生的水平力,间接抑制了索股与鞍槽之间的相对滑动,操作便利迅速,可调节性能强,适用于梁缆重比较大的多塔悬索桥施工,有效的提高了施工过程中的安全性与结构整体性,大大提升了该类桥型施工的质效。 | ||||||
权利要求 | 1.降低多塔悬索桥中塔吊梁过程不平衡水平力的装置,其特征在于,包括用于调节主缆水平张力的调节用钢绞线,主缆在中塔两侧根据中塔与边塔的距离分为小里程侧和大里程侧,在大里程侧的边塔的上端朝向中塔的一面设置有锚固装置,调节用钢绞线沿水平方向设置,且一端通过设置张拉装置与锚固装置连接、另一端通过设置临时锁夹与小里程侧的主缆连接,张拉装置用于朝向边塔拉伸调节用钢绞线。 |
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说明书全文 | 降低多塔悬索桥中塔吊梁过程不平衡水平力的装置及方法技术领域[0001] 本发明涉及多塔悬索桥施工技术领域。更具体地说,本发明涉及一种降低多塔悬索桥中塔吊梁过程不平衡水平力的装置及方法。 背景技术[0002] 悬索桥的梁缆重比是指标准梁段重量与单跨主缆重量之比,过大的梁缆重比意味着加劲梁自重相对较大,那么在吊梁过程中,单节加劲梁吊装导致的主缆缆力增量会很大, 过大的主缆缆力增量会导致索鞍处不平衡水平力过大,过大的不平衡水平力会降低主索鞍 的抗滑安全系数,甚至造成主缆和鞍座之间产生相对滑动,造成安全隐患,尤其在施工吊装 第一片梁段的时候,该问题最容易出现。以往建设的多塔悬索桥梁缆重比均在一个合理的 范围内,因此在施工过程中并未采取临时措施去调整中塔处的不平衡水平力,但对于梁缆 重比较大的多塔悬索桥,在施工过程中若依旧不采取任何措施,施工过程中的安全性便难 以得到保障。 [0003] 目前针对索鞍抗滑的研究,主要是通过提高索股与鞍槽之间的名义摩擦系数,以增大鞍槽与索股之间的抗滑力,具体措施为在鞍槽内设置摩擦板以增大索股与索鞍的接触 面积,提高二者的滑动摩擦力限值,但该措施对抗滑力提升效果有限,且摩擦板易出现疲劳 损坏问题;另有研究提出将三塔悬索桥的中塔设置成柔性塔,可以减小两侧主缆的不平衡 力,但中塔过柔势必导致活载作用下的挠跨比过大,危害行车平稳性和安全性。 [0004] 并且,已有的抗滑措施主要针对成桥阶段,但实际上施工过程中也需要考虑索鞍的抗滑问题,尤其是首片梁段吊装阶段,目前针对首片梁段吊装阶段还未形成成熟可行的 方案体系。 发明内容[0005] 本发明的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。 [0007] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,一方面,本发明提供了一种降低多塔悬索桥中塔吊梁过程不平衡水平力的装置,包括用于调节主缆水平张力的调节用钢绞 线,主缆在中塔两侧根据中塔与边塔的距离分为小里程侧和大里程侧,在大里程侧的边塔 的上端朝向中塔的一面设置有锚固装置,调节用钢绞线沿水平方向设置,且一端通过设置 张拉装置与锚固装置连接、另一端通过设置临时锁夹与小里程侧的主缆连接,张拉装置用 于朝向边塔拉伸调节用钢绞线。 [0008] 优选的是,所述锚固装置包括贴合设置在边塔塔柱朝向中塔的一面的限位钢板,限位钢板朝向边塔的一面设置有预埋件,边塔上设置有锚固钢筋,限位钢板通过预埋件与 锚固钢筋固定连接,限位钢板朝向中塔的一面连接所述张拉装置。 [0009] 另一方面,本发明还提供一种降低多塔悬索桥中塔吊梁过程不平衡水平力的方法,包括如下施工步骤: [0010] S1、索塔、锚碇、索鞍、主缆结构、缆索吊机系统施工后,确定主缆相对于中塔的小里程侧和大里程侧,在大里程侧的边塔上端安装所述锚固装置,在主缆位于小里程侧靠近 中塔的一端安装所述临时锁夹,所述临时锁夹与所述锚固装置位于同一高度,然后在所述 临时锁夹与所述锚固装置之间安装连接所述调节用钢绞线、所述张拉装置; [0011] S2、在吊梁前,观测主缆在鞍槽内是否出现相对滑动并确保主缆安装平衡; [0012] S3、预张拉所述调节用钢绞线,以平衡主缆在吊装首片梁段时产生的不平衡水平力; [0013] S4、在小里程侧吊运首片梁段,实时观测主缆是否相对中塔索鞍产生相对滑动,若出现错位,及时停止吊梁作业并解决错位问题; [0014] S5、吊装大里程侧首片梁段,实时观测主缆是否相对中塔索鞍产生相对滑动,若出现错位,及时停止吊梁作业并解决错位问题; [0015] S6、当小里程侧与大里程侧的两个首片梁段吊装完成后,拆除所述临时锁夹、所述调节用钢绞线、所述张拉装置、所述锚固装置,随后继续后续梁段的吊装工作。 [0016] 优选的是,观测主缆是否相对中塔索鞍产生相对滑动时,在主缆平衡状态下,于塔索鞍鞍座中心位置绘制中心位移观测线L1,于主缆位于中塔索鞍鞍座两侧的对应位置绘制 位移观测线L2,吊梁过程中实时观测L1和L2的相对水平位移情况,以判断是否出现错位。 [0017] 优选的是,在步骤S3中,预张拉所述调节用钢绞线时,根据小里程侧主缆张力增大,导致中塔塔顶产生不平衡水平力的增量来施加预张拉的水平力F,F由如下公式计算: [0018] [0019] [0020] [0021] 式中,P为吊装梁段的重量,C为吊装跨矢跨比,ω为主缆自重均布荷载大小,L为吊梁所在跨的跨度,η为梁缆重比,α为预张拉系数,取0.5。 [0022] 本发明至少包括以下有益效果:本发明的降低多塔悬索桥中塔吊梁过程不平衡水平力的装置及方法以中塔作为平衡分界点,在吊装首片梁的另一侧,牵引设置调节用钢绞 线,调节用钢绞线一端通过临时锁夹与承受吊装首片梁重量的小里程侧的主缆进行连接, 作为施力牵引端,调节用钢绞线另一端则与大里程侧的边塔上的锚固装置进行连接,调节 用钢绞线处于水平方向,通过张拉装置朝远离小里程侧的方向牵引调节用钢绞线,以平衡 小里程侧主缆在吊装首片梁时于索鞍处产生的水平力,降低在吊梁后中塔两侧的不平衡水 平力大小,间接抑制了索股与鞍槽之间的相对滑动,操作便利迅速,可调节性能强,适用于 梁缆重比较大的多塔悬索桥施工,有效的提高了施工过程中的安全性与结构整体性,大大 提升了该类桥型施工的质效。 [0024] 图1为本发明的整体布置示意图; [0025] 图2为本发明的临时锁夹的放大结构图; [0026] 图3为本发明的锚固装置的放大结构图; [0027] 图4为本发明的降低多塔悬索桥中塔吊梁过程不平衡水平力的方法对应步骤S1‑S3的结构示意图; [0028] 图5为本发明的降低多塔悬索桥中塔吊梁过程不平衡水平力的方法对应步骤S4的结构示意图; [0029] 图6为本发明的降低多塔悬索桥中塔吊梁过程不平衡水平力的方法对应步骤S5的结构示意图; [0030] 图7为本发明的降低多塔悬索桥中塔吊梁过程不平衡水平力的方法对应步骤S6的结构示意图; [0031] 图8为本发明在观测主缆是否相对中塔索鞍产生相对滑动时的布置示意图; [0032] 说明书附图标记:1—主缆,2—中塔,3—中塔主索鞍,4—首片梁段,5—临时索夹,6—调节用钢绞线,7—锚固装置,8—锚固钢筋,9—预埋件,10—限位钢板,11—锚梁,12— 调节拉杆,13—千斤顶,14—鞍座,15—索股,16—位移位移观测线L1,17—位移位移观测线 L2,18、边塔。 具体实施方式[0033] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。 [0034] 需要说明的是,下述实施方案中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法,所述试剂和材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得;在本发明的描述中,术语“横向”、“纵 向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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, 并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。 [0035] 如图1、图5‑7所示,本发明提供一种降低多塔悬索桥中塔吊梁过程不平衡水平力的装置,包括用于调节主缆1水平张力的调节用钢绞线6,主缆1在中塔2两侧根据中塔2与边 塔18的距离分为小里程侧和大里程侧,在大里程侧的边塔18的上端朝向中塔2的一面设置 有锚固装置7,调节用钢绞线6沿水平方向设置,且一端通过设置张拉装置与锚固装置7连 接、另一端通过设置临时锁夹5与小里程侧的主缆1连接,张拉装置用于朝向边塔18拉伸调 节用钢绞线6。 [0036] 对于多塔悬索桥进行首片梁吊装时,以中塔2作为平衡分界点,在吊装首片梁的另一侧,牵引设置调节用钢绞线6,调节用钢绞线6一端通过临时锁夹5与承受吊装首片梁重量 的小里程侧的主缆1进行连接,作为施力牵引端,调节用钢绞线6另一端则与大里程侧的边 塔18上的锚固装置7进行连接,每侧主缆1分别对应设置一组调节用钢绞线6,调节用钢绞线 6处于水平方向,通过张拉装置朝远离小里程侧的方向牵引调节用钢绞线6,以平衡小里程 侧主缆1在吊装首片梁时于索鞍3处产生的水平力,降低在吊梁后中塔2两侧的不平衡水平 力大小,间接抑制了索股15与鞍槽之间的相对滑动,操作便利迅速,可调节性能强,适用于 梁缆重比较大的多塔悬索桥施工,有效的提高了施工过程中的安全性与结构整体性,大大 提升了该类桥型施工的质效。 [0037] 张拉装置在本技术领域很常见,常用于与钢绞线进行连接,通过设置基座与反力座,及基座与反力座之间连接千斤顶13的方式,千斤顶13启动,反力座提供反力,带动连接 基座的钢绞线张拉,结构形式多种多样,只需实现张拉功能即可,在此不再赘述,在安装调 节用钢绞线6时利用卷扬机进行牵引,采用类似于主缆1索股15架设的方式进行安装。 [0038] 在另一种技术方案中,如图1、3所示,所述锚固装置7包括贴合设置在边塔18塔柱朝向中塔2的一面的限位钢板10,限位钢板10朝向边塔18的一面设置有预埋件9,边塔18上 设置有锚固钢筋8,限位钢板10通过预埋件9与锚固钢筋8固定连接,限位钢板10朝向中塔2 的一面连接所述张拉装置,调节用钢绞线6以大里程侧(与吊装首片梁相对的一侧)的边塔 18作为锚固连接端,靠近中塔2的一端作为调整端,便于保持调节用钢绞线6在张拉时整体 结构受力平衡稳定。 [0039] 在本实施例中也给出一个张拉装置所设置的结构,包括如图3所示的两个锚梁11,两个锚梁11之间端部分别设置一个调节拉杆12,拉杆一端与一个锚梁11固定,另一端连接 一个千斤顶13,通过一个千斤顶13实现调节拉杆12的拉伸,调节用钢绞线6穿过远离限位钢 板10的锚梁11后连接张拉千斤顶13。 [0040] 本发明还提供一种降低多塔悬索桥吊梁过程中桥塔不平衡水平力的方法,结合图4‑8所示,包括如下施工步骤: [0041] S1、如图4所示,索塔、锚碇、索鞍3、主缆1结构、缆索吊机系统施工后,确定主缆1相对于中塔2的小里程侧和大里程侧,在大里程侧的边塔18上端安装所述锚固装置7,在主缆1 位于小里程侧靠近中塔2的一端安装所述临时锁夹5,所述临时锁夹5与所述锚固装置7位于 同一高度,然后在所述临时锁夹5与所述锚固装置7之间安装连接所述调节用钢绞线6、所述 张拉装置。 [0042] 结构整体布置如图1所示,小里程为左侧,大里程为右侧。首先施工索塔和锚碇,利用塔顶门架将主索鞍3安装至预设位置,随后施工猫道,利用猫道进行主缆1的架设、紧缆、 线形调整等工作,同时完成索夹、吊索的安装,最后安装缆索吊机系统,准备加劲梁的吊装, 调节用钢绞线6架设的工艺类似于主缆1索股15架设,借助猫道及卷扬机,将钢绞线安装至 指定位置。 [0043] S2、在吊梁前,观测主缆1在鞍槽内是否出现相对滑动并确保主缆1安装平衡。梁段吊装过程中严禁索鞍3与主缆1之间产生相对位移。 [0044] S3、通过所述张拉装置朝向右侧的大里程侧预张拉所述调节用钢绞线6,以预平衡主缆1在吊装首片梁段4时产生的不平衡水平力。 [0045] S4、如图5所示,在小里程侧吊运首片梁段4,实时观测主缆1是否相对中塔2索鞍3产生相对滑动,若出现错位,及时停止吊梁作业并解决错位问题。观测方式可通过设置传感 器或位移观测线进行。 [0046] S5、如图6所示,吊装大里程侧首片梁段4,实时观测主缆1是否相对中塔2索鞍3产生相对滑动,若出现错位,及时停止吊梁作业并解决错位问题。 [0047] S6、如图7所示,当小里程侧与大里程侧的两个首片梁段4吊装完成后,拆除所述临时锁夹5、所述调节用钢绞线6、所述张拉装置、所述锚固装置7,随后继续后续梁段的吊装工 作。 [0048] 本发明的降低多塔悬索桥吊梁过程中桥塔不平衡水平力的方法可以在多塔悬索桥吊梁施工过程中有效解决多塔悬索桥吊梁前期中塔2两侧不平衡力过大而导致的索股15 与鞍槽之间发生滑动的问题,大大提高施工质效,保障施工过程的安全性。 [0049] 在另一种技术方案中,如图8所示,观测主缆1是否相对中塔2索鞍3产生相对滑动时,在主缆1平衡状态下,于塔索鞍3鞍座14中心位置绘制中心位移观测线L1 16,于主缆1位 于中塔2索鞍3鞍座14两侧的对应位置绘制位移观测线L2 17,吊梁过程中实时观测L1 16和 L2 17的相对水平位移情况,以判断是否出现错位。 [0050] 对水平方向的调节用钢绞线6张拉后,开始吊装小里程侧第一片梁,如图5所示,并实时观测此时中塔2索鞍3处位移观测线L1 16与L2 17相对水平位移变化情况,若两者出现 错位时,应及时停止吊梁作业并查找出现位移原因。 [0051] 小里程第一片梁吊装完成后,吊装大里程侧第一片梁如图6所示,并实时观测此时中塔2索鞍3处位移观测线L1 16与L2 17相对水平位移变化情况,若两者出现错位时,应及 时停止吊梁作业并查找出现位移原因。 [0052] 在另一种技术方案中,如图4所示,在步骤S3中,预张拉所述调节用钢绞线6时,根据小里程侧主缆1张力增大,导致中塔2塔顶产生不平衡水平力的增量来施加预张拉的水平 力F,F由如下公式计算: [0053] [0054] [0055] [0056] 式中,P为吊装梁段的重量,C为吊装跨矢跨比,ω为主缆1自重均布荷载大小,L为吊梁所在跨的跨度,η为梁缆重比,α为预张拉系数,取0.5。 [0057] 利用上述公式即可计算首片梁段4吊装后,吊装跨水平力增量的大小,吊梁前中塔2塔顶水平力差值几乎为0,因此吊装跨水平力的增量即为吊装后中塔2塔顶不平衡水平力 值,不平衡水平力的产生降低了抗滑安全系数K值,通过在吊装第一片梁段之前,提前对水 平钢绞线进行预张拉,能够有效平衡吊梁过程中实时发生的不平衡水平力。 |