用于大吨位桥梁快速更换的自适应支撑系统及其使用方法 |
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| 申请号 | CN201911364958.8 | 申请日 | 2019-12-26 | 公开(公告)号 | CN111021268A | 公开(公告)日 | 2020-04-17 |
| 申请人 | 中交第二公路勘察设计研究院有限公司; | 发明人 | 陈金州; 宋林; 余顺新; 夏飞; 吴大健; 段宝山; 李谦; 王志刚; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种用于大吨位 桥梁 快速更换的自适应 支撑 系统及其使用方法，自适应支撑系统包括组装式 钢 管支撑结构、工字钢底梁以及自适应高度调整结构，自适应高度调整结构设置在组装式钢管支撑结构上且包括多个自 锁 式 液压缸 和连通相邻的自锁式液压缸的缸体的输液软管，缸体固定在组装式钢管支撑结构上，自锁式液压缸的 活塞 杆竖向支撑在桥梁梁体的底部，工字钢底梁可设置在模 块 车顶 面以支撑和满足组装式钢管支撑结构的布置。组装式钢管支撑结构在现场进行层间拼装，自适应高度调整结构采用液压缸及输液软管进行连通后可适应桥梁梁体底部的不平整性和梁底不同形状自动进行液压调节，实现各支撑点均匀受 力 ，确保梁体移运过程中的稳定和安全。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于大吨位桥梁快速更换的自适应支撑系统，其特征在于：包括可安装在桥梁快速更换施工所用SPMT模块车上的组装式钢管支撑结构(10)和工字钢底梁(40)、以及用于支撑桥梁梁体(30)的自适应高度调整结构(20)，所述自适应高度调整结构(20)设置在所述组装式钢管支撑结构(10)上且包括多个自锁式液压缸(21)和连通相邻的所述自锁式液压缸(21)的缸体(211)的输液软管(22)，所述缸体(211)固定在所述组装式钢管支撑结构(10)上，所述自锁式液压缸(21)的活塞杆(214)竖向支撑在桥梁梁体(30)的底部，所述工字钢底梁(40)可设置在模块车顶面以支撑和满足所述组装式钢管支撑结构(10)的布置。 |
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| 说明书全文 | 用于大吨位桥梁快速更换的自适应支撑系统及其使用方法技术领域[0001] 本发明涉及桥梁快速更换技术领域，具体地指一种用于大吨位桥梁快速更换的自适应支撑系统及其使用方法。 背景技术[0002] 随着社会的发展、人民生活水平的提高，汽车普及率不断新高，道路交通也变得愈发拥堵，很多已建桥梁因设计荷载不够和使用时间较长等原因，需要进行拆除和更换，为减小对现有繁重交通的影响，快速化理念成为了桥梁拆除和更换的重中之重。 [0003] 在桥梁上部结构快速更换技术及装备方面，美国交通运输研究委员会提出了快速桥梁建造技术，联邦公路管理局采用自行式模块化运输车(SPMT)实施了多座城市桥梁的运输与更换。国内苏州大方采用SPMT参与了上海浙江路桥的移位维修，北京市政养护集团采用桥梁驮运架一体机实施了北京西关环岛桥、三元桥的更换。 [0004] SPMT工法是目前桥梁拆除、更换中最为快速的方法，利用SPMT自行式模块车及模块车顶部的驮运支撑体系，可实现大吨位桥梁节段甚至整跨、整幅、整联桥梁的快速拆除、移运和安装。 [0005] 实际工程应用中，为适应不同的桥梁高度、不同的梁底形状，一般在SPMT上面采用固定钢支架和钢板垫块组成驮运支撑体系，其在模块化、通用化、智能化等方面表现不足，主要体现在以下两个方面：第一，当桥梁底部不平整、有横坡，或者移运过程中地面不平整时，这类驮运支撑体系无法确保各支撑点与梁体的紧密接触和均匀受力，存在局部支撑点受力过大而失稳甚至导致梁体倾覆失稳的风险；第二，这类驮运支撑体系均需要现场焊接组装，施工复杂，耗时较长，交通影响大，且一套驮运支撑体系只适用于一个工程项目，支撑体系高度不可调节，组件不能重复利用，通用性差。因此，现有技术及装备还难以满足桥梁快速更换的模块化、通用性、复杂环境的适用性等要求。 [0006] 因此，有必要研发一套适用性强、通用性广、灵活性高的模块化、智能化的驮运支撑体系，以克服上述桥梁快速更换施工中存在的驮运支撑体系支撑点受力不均匀和支撑体系通用性、适用性差等问题。 发明内容[0007] 本发明的目的在于，提供一种用于大吨位桥梁快速更换的自适应支撑系统，能够适应不同高度桥梁的快速更换，克服拆除、移运和安装过程中驮运支撑体系支撑点受力不均匀和支撑体系通用性、适用性差等问题。 [0008] 为实现上述目的，本发明所设计的用于大吨位桥梁快速更换的自适应支撑系统包括可安装在桥梁快速更换施工所用SPMT模块车上的组装式钢管支撑结构和工字钢底梁、以及用于支撑桥梁梁体的自适应高度调整结构，所述自适应高度调整结构设置在所述组装式钢管支撑结构上且包括多个自锁式液压缸和连通相邻的所述自锁式液压缸的缸体的输液软管，所述缸体固定在所述组装式钢管支撑结构上，所述自锁式液压缸的活塞杆竖向支撑在桥梁梁体的底部，所述工字钢底梁可设置在模块车顶面以支撑和满足所述组装式钢管支撑结构的布置。 [0011] 作为优选方案，所述缸体的尺寸可根据桥梁梁体不同吨位重量的需求进行调整，所述缸体底部带有与所述组装式钢管支撑结构连接的法兰盘底座。 [0013] 作为优选方案，每一层所述模块化组装钢管框架由多根标准节段钢管和纵横向连接相邻所述标准节段钢管的型钢斜撑和型钢横撑拼装而成，为适应不同支撑体系高度的需求，所述模块化组装钢管框架沿竖向设置有多种固定层高。 [0014] 作为优选方案，所述标准节段钢管包括钢管管体、钢管对接法兰盘及U型锚固钢板，所述钢管对接法兰盘设置在所述钢管管体的两端，所述U型锚固钢板由所述钢管管体端部的圆周壁外伸形成。 [0015] 作为优选方案，所述标准节段钢管的长度设置为多种固定高度，所述标准节段钢管以下其中一种：每一所述钢管管体上外伸2个所述U型锚固钢板的角钢管、每一所述钢管管体上外伸3个所述U型锚固钢板的边钢管以及每一所述钢管管体上外伸4个所述U型锚固钢板的中钢管。 [0016] 作为优选方案，所述组装式钢管支撑结构顶层的模块化组装钢管框架的每一个标准节段钢管顶部均有固定一个所述自锁式液压缸，纵向和横向相邻的两个所述自锁式液压缸之间均安装有所述输液软管连通所述缸体。 [0017] 为实现上述目的，本发明所设计的用于大吨位桥梁快速更换的自适应支撑系统使用方法，包括以下步骤：步骤a)，根据用于大吨位桥梁快速更换的自适应支撑系统的结构在工厂内制作组装式钢管支撑结构和工字钢底梁；步骤b)，在模块车的顶部预设位置处固定安装所述工字钢底梁和所述组装式钢管支撑结构；步骤c)，在所述组装式钢管支撑结构顶层的模块化组装钢管框架的各个标准节段钢管顶部均安装一个自锁式液压缸；步骤d)，在横向和纵向相邻的所述自锁式液压缸之间在安装的连通所述自锁式液压缸的缸体的输液软管；步骤e)通过上所述自锁式液压缸的加压阀门向所述缸体内输入油液使所述自锁式液压缸的活塞杆向上推动至与桥梁梁体的下表面接触，并实现各个活塞杆支撑点所受压力大小一致。 [0018] 作为优选方案，所述步骤a)中，制作所述组装式钢管支撑结构包括以下部件：所述模块化组装钢管框架的标准节段钢管、型钢横撑及型钢斜撑；所述底层支撑固定钢管。 [0019] 作为优选方案，所述步骤b)，进一步包括以下步骤：步骤b1)，在模块车的顶部预设位置处安装工字钢底梁，在所述工字钢底梁顶上预设位置固定安装所有底层支撑固定钢管，然后起吊第一层模块化组装钢管框架并沿竖向拼装至所述底层支撑固定钢管顶部，并通过螺栓固定；步骤b2)，起吊下一层模块化组装钢管框架并沿竖向拼装至前一层模块化组装钢管框架的顶部，并通过螺栓固定；步骤b3)，重复所述步骤b2)直至安装到达所述组装式钢管支撑结构(10)的设计高度。 [0020] 作为优选方案，桥梁梁体移运过程中受地面不平整等因素影响时，造成各个智能自锁式液压缸的活塞杆受力出现不均匀现象，此时，受力较大的活塞杆在不平衡压力作用下向下推动，使其所在智能自锁式液压缸内的油液经输液软管流向压力较低的智能自锁式液压缸内，使所有智能自锁式液压缸重新达到均与梁体紧密接触的均匀受压平衡状态，实现自适应高度调整。 [0021] 本发明的有益效果是：本发明所设计的用于大吨位桥梁快速更换的自适应支撑系统可安装在桥梁快速更换施工所用SPMT模块车上，实现大吨位桥梁节段或整跨、整幅、整联桥梁的快速拆除、移运和安装；其自适应高度调整结构采用液压缸及输液软管进行连通后可适应桥梁梁体底部的不平整性和梁底不同形状，以及梁体移运过程中地面的不平整等情形，并通过相邻液压缸内油压的变化和输液软管的连通作用，自动进行液压调节实现支撑体系中各支撑点的均匀受力，保障桥梁梁体移运过程中的稳定和安全，此外液压缸内活塞杆的行程可以满足不同支撑体系高度在一定范围内的调整要求，通过改变液压缸的尺寸可以适用于不同吨位梁体的快速更换；其组装式钢管支撑结构采用模块化的标准节段进行拼装组成，标准节段在工厂内生产并组装成标准钢管框架层结构，运输至施工现场进行层与层之间的起吊拼装连接，现场无焊接作业，施工操作简便，钢管框架层有多种结构层高度，组拼后可适用于不同支撑体系高度的需求，同时钢管框架层结构和标准节段可重复应用于多个工程项目，利用率高，周转性强，适用性广。附图说明 [0022] 图1为采用本发明的实施例的用于大吨位桥梁快速更换的自适应支撑系统进行桥梁更换时的立面图。 [0023] 图2为采用本发明的实施例的用于大吨位桥梁快速更换的自适应支撑系统进行桥梁更换时的侧面图。 [0024] 图3为图2中的用于大吨位桥梁快速更换的自适应支撑系统的俯视图。 [0025] 图4为图1中的组装式钢管支撑结构的分解图。 [0026] 图5为图1中的用于大吨位桥梁快速更换的自适应支撑系统的装配顺序示意图。 [0027] 图6A、图6B分别为图1中外伸2个U型锚固钢板的标准节段钢管的立面图和俯视图。 [0028] 图7A、图7B分别为图1中外伸3个U型锚固钢板的标准节段钢管的立面图和俯视图。 [0029] 图8为图1中的自适应高度调整结构的立面图。 [0030] 图9为图8中的自锁式液压缸的立面图。 [0031] 图中各部件标号如下： [0032] 组装式钢管支撑结构10(其中，模块化组装钢管框架11、底层支撑固定钢管12；型钢横撑111、型钢斜撑112、标准节段钢管113；钢管管体1131、钢管对接法兰盘1132；锚固钢板1133)； [0033] 自适应高度调整结构20(其中，自锁式液压缸21、输液软管22；缸体211、油液212、密封端盖213、活塞杆214、活塞215、活塞密封216、加压阀门217、智能自锁阀218)； [0034] 桥梁梁体30，工字钢底梁40。 具体实施方式[0035] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。 [0036] 请参阅图1，本发明的用于大吨位桥梁快速更换的自适应支撑系统主要包括组装式钢管支撑结构10和自适应高度调整结构20两大部分，自适应高度调整结构20设置在组装式钢管支撑结构10的顶部，用于支撑上方的桥梁梁体30，组装式钢管支撑结构10固定在模块车顶面设置的工字钢底梁40上。 [0037] 请参阅图2至图4，组装式钢管支撑结构10由底层支撑固定钢管12和多层模块化组装钢管框架11沿竖向拼接组装而成，实现了全装配化理念，全程无焊接。图式本实施例中，模块化组装钢管框架11在水平方向上布置2排标准节段钢管113，每一排沿纵向布置3根，纵向相邻标准节段钢管113之间和横向相邻标准节段钢管113之间均设有型钢横撑111和型钢斜撑112连接。 [0038] 请参阅图6和图7，标准节段钢管113包括钢管管体1131、钢管对接法兰盘1132及U型锚固钢板1133，钢管对接法兰盘1132设置在钢管管体1131的两端，U型锚固钢板1133由钢管管体1131端部的圆周壁外伸形成。钢管管体1131、钢管对接法兰盘1132及底层支撑固定钢管12的尺寸及孔位均一致匹配。标准节段钢管113的长度设置有2米长和3米长2种，根据其排列位置的不同，标准节段钢管113有三种形式：外伸2个U型锚固钢板(角钢管，如图6A和图6B中所示)、外伸3个U型锚固钢板(边钢管，如图7A和图7B中所示)和外伸4个U型锚固钢板(中钢管)。本实施例的标准节段钢管113只需要角钢管和边钢管这两种位置的钢管，因此只需要图6所示的外伸2个U型锚固钢板的标准节段钢管113和图7所示的外伸3个U型锚固钢板的标准节段钢管113。 [0039] 型钢横撑111和型钢斜撑112通过螺栓固定在标准节段钢管113外伸的U型锚固钢板上。 [0040] 请参阅图8，自适应高度调整结构20包括多个自锁式液压缸21和多根纵横向连接相邻自锁式液压缸21的输液软管22，组装式钢管支撑结构10顶层的模块化组装钢管框架11的各个标准节段钢管113顶部均固定一个自锁式液压缸21，纵向和横向相邻的两个自锁式液压缸21之间均安装输液软管进行连通。 [0041] 请参阅图9，自锁式液压缸21包括缸体211、油液212、密封端盖213、活塞杆214、活塞215、活塞密封216、加压阀门217和智能自锁阀218，缸体211的尺寸可根据桥梁梁体不同吨位重量的需求进行调整，其底部带有与标准节段钢管113连接的法兰盘底座2111，活塞杆214顶部侧面设置有压力传感器2141实时监测活塞杆214所受压力的变化，智能自锁阀218在液压缸21内油液212压力变化超过一定范围时能自动关闭以保护系统的稳定。当桥梁梁体30局部不平整或移运过程中梁体受地面不平整影响时，相应位置附近的支撑点会出现与梁体脱空或顶起梁体使其他支撑点脱空的现象，使各自锁式液压缸21的活塞杆214受力出现不均匀，从而推动受力较大自锁式液压缸21中的油液212向受力较小自锁式液压缸21中流动，实现各自锁式液压缸21内油液压力平衡，达到让各支撑点均与梁体紧密接触和均匀受力的目的。 [0042] 请结合参阅图5，本发明的用于大吨位桥梁快速更换的自适应支撑系统实施例的使用方法如下： [0043] (1)工厂内制作各组成构件。 [0044] 根据支撑系统设计在工厂内制作工字钢底梁40和模块化组装钢管框架11，包括制作并组装标准节段钢管113、型钢横撑111和型钢交叉斜撑112；以及制作底层支撑固定钢管12。 [0045] (2)模块车上安装组装式钢管支撑结构10。 [0046] 首先，在模块车的顶部预设位置处安装工字钢底梁40，并在工字钢底梁40顶上预设位置固定安装所有底层支撑固定钢管12； [0047] 然后起吊第一层模块化组装钢管框架11并沿竖向拼装至底层支撑固定钢管12顶部，并通过螺栓固定； [0048] 再起吊下一层模块化组装钢管框架11并沿竖向拼装至前一层模块化组装钢管框架11的顶部，并通过螺栓固定； [0049] 最后重复此步骤直至安装到达所述组装式钢管支撑结构10的设计高度[0050] (3)安装自适应高度调整结构20。 [0051] 首先，在组装式钢管支撑结构10顶层的模块化组装钢管框架11的各个标准节段钢管113顶部均安装一个自锁式液压缸21，并通过底部的法兰连接盘2111与顶层的模块化组装钢管框架11的标准节段钢管113进行连接固定； [0052] 然后，安装纵横向相邻自锁式液压缸21之间的输液软管22。 [0053] (4)自适应高度调整结构20加压。 [0054] 通过加压阀门217向自锁式液压缸21内输入油液212加压，使活塞杆214向上推动至与桥梁梁体接触，通过持续加压和输液软管22的连通作用，实现各个自锁式液压缸21的活塞杆214顶部均与桥梁梁体紧密接触和均匀受压。 [0055] (5)移运过程中自适应高度调整结构20油压自动调节。 [0056] 桥梁梁体移运过程中，受地面不平整等因素影响时，造成各个自锁式液压缸21的活塞杆214受力出现不均匀，受力较大的活塞杆214在不平衡压力作用下向下推动，使其所在自锁式液压缸21内的油液212经输液软管22流向压力较低的自锁式液压缸21内，使自适应高度调整结构20重新达到支撑点均与梁体紧密接触的均匀受压平衡状态。 |
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