專利名稱：橋梁鋼塔海上豎轉(zhuǎn)施工系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橋梁施工方法，具體涉及橋梁鋼塔海上豎轉(zhuǎn)施工系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
采用整體豎轉(zhuǎn)的施工方法進(jìn)行海上限高鋼塔的施工，可降低鋼塔結(jié)構(gòu)的高空拼裝工作難度，主要優(yōu)點(diǎn)在于:( I)由于采用地面拼裝和焊接，便于拼裝過(guò)程中的結(jié)構(gòu)尺寸精度控制，提高焊接質(zhì)量和工效。(2)鋼塔采取整體豎轉(zhuǎn)到位，最大程度減少了高空安裝、調(diào)整及焊接工作量，使鋼塔最終安裝精度得到了有效的保證。目前，常規(guī)的豎轉(zhuǎn)施工方法是利用梁面支架或地面作為提升及錨固平臺(tái)，設(shè)置側(cè)向纜風(fēng)索保證橫向穩(wěn)定性，利用扣索塔架及豎轉(zhuǎn)鉸轉(zhuǎn)動(dòng)至設(shè)計(jì)位置。但是，對(duì)于海上大橋主塔塔頂標(biāo)高與航空限高相差很少的情況下，豎轉(zhuǎn)施工設(shè)計(jì)及施工條件惡劣，采用上述常規(guī)方法已無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決對(duì)于海上大橋主塔塔頂標(biāo)高與航空限高相差很少的情況下，常規(guī)豎轉(zhuǎn)施工方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種橋梁鋼塔海上豎轉(zhuǎn)施工系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)鉸裝置、臨時(shí)墩、豎轉(zhuǎn)架和提升裝置，所述轉(zhuǎn)鉸裝置包括相互鉸接的下鉸座和上鉸座，所述下鉸座固定在下節(jié)塔柱上，所述上鉸座固定在上節(jié)塔柱上；所述臨時(shí)墩設(shè)置在主墩與輔助墩之間，用于支撐上節(jié)塔柱；所述豎轉(zhuǎn)架包括第一、第二剛性壓桿和第一、第二柔性拉索，所述第一、第二剛性壓桿的底端分別與上節(jié)塔柱的根部鉸接，所述第一柔性拉索的兩端分別與第一、第二剛性壓桿頂端連接固定，所述第二柔性拉索的兩端分別與第二剛性壓桿頂端橫梁和上節(jié)塔柱的自由端固定；所述提升裝置包括鉸座、鋼錨箱、千斤頂和牽引拉索，所述鉸座固定在主墩承臺(tái)上，所述鋼錨箱與所述鉸座鉸接，所述千斤頂設(shè)置在所述鋼錨箱內(nèi)，所述牽引拉索的一端與所述千斤頂連接，另一端固定在所述第二剛性壓桿的頂端。在上述系統(tǒng)中，還包括兩組橫向抗風(fēng)支撐，分別設(shè)置在上節(jié)塔柱的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面上，所述橫向抗風(fēng)支撐通過(guò)所述轉(zhuǎn)鉸裝置與所述下節(jié)塔柱連接。在上述系統(tǒng)中，所述橫向抗風(fēng)支撐由第一撐桿、第二撐桿和第三撐桿相互拼接而成，并在側(cè)向平面和水平平面內(nèi)分別組成三角形支撐結(jié)構(gòu)。在上述系統(tǒng)中，還包括后錨固裝置，所述后錨固裝置包括卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑車組和后錨索，所述卷?yè)P(yáng)機(jī)固定在輔助墩承臺(tái)，輔助墩承臺(tái)設(shè)置在臨時(shí)墩的前方，所述后錨索的上端與上節(jié)塔柱的頂端連接，下端經(jīng)所述滑車組與所述卷?yè)P(yáng)機(jī)連接。在上述系統(tǒng)中，還包括多個(gè)臨時(shí)連接件，多個(gè)所述臨時(shí)連接件分別兩兩相對(duì)地焊接在下節(jié)鋼塔和上節(jié)塔柱的側(cè)面上。本發(fā)明還提供了一種利用上述的橋梁鋼塔海上豎轉(zhuǎn)施工系統(tǒng)進(jìn)行施工的方法，包括以下步驟:在主墩與輔助墩之間設(shè)置臨時(shí)墩，在主墩承臺(tái)上布置提升裝置，在臨時(shí)墩的墩頂布置三向調(diào)整裝置；下節(jié)塔柱施工完成后，利用浮吊將上節(jié)塔柱水平放置在下節(jié)塔柱側(cè)面的橫梁和臨時(shí)墩上；通過(guò)三向調(diào)整裝置調(diào)整上節(jié)塔柱的位置，使上鉸座與下鉸座鉸接；利用浮吊安裝豎轉(zhuǎn)架；利用提升裝置整體豎轉(zhuǎn)上節(jié)塔柱；將上節(jié)塔柱與下節(jié)鋼塔I焊接連成整體，安裝剩余曲臂節(jié)段。在上述方法中，在上節(jié)塔柱的兩相對(duì)側(cè)面分別安裝兩組橫向抗風(fēng)支撐，并與下節(jié)塔柱鉸接。在上述方法中，在所述輔助墩承臺(tái)上布置豎轉(zhuǎn)后錨裝置，所述后錨固裝置包括卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑車組和后錨索，所述卷?yè)P(yáng)機(jī)固定在輔助墩承臺(tái)，所述后錨索的上端與上節(jié)塔柱的頂端連接，下端經(jīng)所述滑車組與所述卷?yè)P(yáng)機(jī)連接。在上述方法中，在所述上節(jié)塔柱豎轉(zhuǎn)為垂直狀態(tài)后，利用臨時(shí)連接件將下節(jié)鋼塔和上節(jié)塔柱臨時(shí)鎖定。本發(fā)明充分利用了橋梁的主體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)合理、受力明確，施工安全，可借鑒應(yīng)用于當(dāng)前海上橋梁豎轉(zhuǎn)施工。


圖1為本發(fā)明提供的橋梁鋼塔海上豎轉(zhuǎn)施工系統(tǒng)的組成示意圖；圖2為圖1所示系統(tǒng)的俯視圖；圖3為本發(fā)明中轉(zhuǎn)鉸裝置立面布置圖；圖4為本發(fā)明中轉(zhuǎn)鉸裝置側(cè)面布置圖；圖5為本發(fā)明中臨時(shí)墩的立面布置圖；圖6為本發(fā)明中臨時(shí)墩側(cè)面布置圖；圖7為本發(fā)明中豎轉(zhuǎn)架的立面布置圖；圖8為本發(fā)明中豎轉(zhuǎn)架的側(cè)面布置圖；圖9為本發(fā)明中橫向抗風(fēng)支撐立面布置圖；圖10為本發(fā)明中橫向抗風(fēng)支撐側(cè)面布置圖；圖11為本發(fā)明中橫向抗風(fēng)支撐結(jié)構(gòu)立面圖；圖12為本發(fā)明中橫向抗風(fēng)支撐結(jié)構(gòu)側(cè)面圖；圖13為本發(fā)明中橫向抗風(fēng)支撐結(jié)構(gòu)平面圖；圖14為本發(fā)明中提升及錨固系統(tǒng)立面布置圖；圖15為本發(fā)明中臨時(shí)連接件的立面布置圖；圖16為本發(fā)明中臨時(shí)連接件平面布置圖；圖17為本發(fā)明中臨時(shí)連接件結(jié)構(gòu)側(cè)面圖；
圖18為本發(fā)明中臨時(shí)連接件結(jié)構(gòu)平面圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作出詳細(xì)的說(shuō)明。首先介紹本發(fā)明提供的橋梁鋼塔海上豎轉(zhuǎn)施工系統(tǒng)，如圖1、圖2所示，本發(fā)明的目的是采用整體豎轉(zhuǎn)施工的方式，將上節(jié)塔柱100豎立在主墩承臺(tái)900上的下節(jié)鋼塔101上，為此，本發(fā)明提供的橋梁鋼塔海上豎轉(zhuǎn)施工系統(tǒng)，包括設(shè)置在下節(jié)鋼塔101上的多個(gè)轉(zhuǎn)鉸裝置200以及臨時(shí)墩300、豎轉(zhuǎn)架400、提升裝置500、橫向抗風(fēng)支撐800和臨時(shí)連接件600。下面對(duì)上述各裝置的結(jié)構(gòu)逐一進(jìn)行詳細(xì)的介紹。橫向抗風(fēng)支撐800的作用是防止上節(jié)塔柱100在豎轉(zhuǎn)過(guò)程中側(cè)傾，請(qǐng)參見(jiàn)圖9 圖13，兩組橫向抗風(fēng)支撐800分別設(shè)置在上節(jié)塔柱100的根部?jī)蓚?cè)，橫向抗風(fēng)支撐800由第一撐桿801、第二撐桿802和第三撐桿803相互拼接而成，并側(cè)向平面和水平平面內(nèi)分別組成三角形支撐結(jié)構(gòu)。上節(jié)塔柱100的根部和兩組橫向抗風(fēng)支撐800通過(guò)四個(gè)轉(zhuǎn)鉸裝置200連接在下節(jié)鋼塔101的上部，請(qǐng)參見(jiàn)圖3、圖4、圖9、圖10，下節(jié)塔柱101的側(cè)面焊接有牛腿205，牛腿205的頂面上焊接有橫梁204，橫梁204上布置有三向調(diào)整系統(tǒng)207和相應(yīng)的反力座208，上節(jié)塔柱100上設(shè)有三向調(diào)整系統(tǒng)207相匹配的起頂牛腿206，通過(guò)三向調(diào)整系統(tǒng)207實(shí)現(xiàn)上節(jié)塔柱100根部的位置調(diào)整。轉(zhuǎn)鉸裝置200包括上鉸座201和下鉸座202，上鉸座201和下鉸座202通過(guò)轉(zhuǎn)軸203鉸接連接，四個(gè)轉(zhuǎn)鉸裝置200中的轉(zhuǎn)軸203在同一條軸線上且與下節(jié)塔柱101的軸線垂直，四個(gè)轉(zhuǎn)鉸裝置200中，中間的兩個(gè)轉(zhuǎn)鉸裝置200中的上鉸座201分別焊接在上節(jié)塔柱100上，兩側(cè)的兩個(gè)上鉸座201分別焊接在兩組橫向抗風(fēng)支撐800上。在上節(jié)塔柱100的豎轉(zhuǎn)過(guò)程中，上節(jié)塔柱100與兩組橫向抗風(fēng)支撐800同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而防止上節(jié)塔柱100在豎轉(zhuǎn)過(guò)程中側(cè)傾。在上節(jié)塔柱100豎轉(zhuǎn)前，上節(jié)塔柱100的自由端支撐在臨時(shí)墩300上。臨時(shí)墩300的結(jié)構(gòu)如圖5、圖6所示，臨時(shí)墩300采用4根鋼管樁301和連接系302組成桁架式結(jié)構(gòu)，在鋼管樁301的頂面上布置有橫向分配梁303，橫向分配梁303上布置縱向分配梁304，縱向分配梁304上設(shè)有三向調(diào)整裝置305，臨時(shí)墩300用作上節(jié)塔柱100豎轉(zhuǎn)之前的支撐平臺(tái)，通過(guò)三向調(diào)整裝置305可以調(diào)整上節(jié)塔柱100自由端的位置。上節(jié)塔柱100的豎轉(zhuǎn)通過(guò)豎轉(zhuǎn)架400實(shí)現(xiàn)，請(qǐng)參見(jiàn)圖7、圖8，豎轉(zhuǎn)架400包括第一、第二剛性壓桿401、402和第一、第二柔性拉索403、404。第一、第二剛性壓桿分別由兩根鋼箱梁和橫向連接系405組成桁架式結(jié)構(gòu)且頂端設(shè)有橫梁406，上節(jié)塔柱100的頂面上間隔地設(shè)置有第一、第二耳座407、408，第一、第二剛性壓桿401、402的底端分別與第一耳座407鉸接，第一柔性拉索403的兩端分別與第一、第二剛性壓桿401、402頂端的橫梁通過(guò)錨箱409連接固定，第二柔性拉索404的兩端分別通過(guò)錨箱409與第二剛性壓桿402頂端橫梁和第二耳座408鉸接，在豎轉(zhuǎn)架的立面布置圖中，第一、第二剛性壓桿401、402和第一柔性拉索403組成三角形狀，第二剛性壓桿402、第二柔性拉索404和上節(jié)塔柱100也組成三角形狀。請(qǐng)參見(jiàn)圖14，提升系統(tǒng)500設(shè)置在主墩承臺(tái)900上，一共設(shè)置4組，相互平行設(shè)置，提升裝置包括鉸座501、鋼錨箱502、千斤頂503和牽引拉索504，鉸座501通過(guò)錨固裝置505固定在主墩承臺(tái)900的頂面上，鋼錨箱502與鉸座501通過(guò)銷軸506連接，千斤頂503設(shè)置在鋼錨箱502內(nèi)并與牽引拉索504連接，四根牽引拉索504的另一端通過(guò)另一個(gè)錨箱409固定在第二剛性壓桿402頂端的橫梁上，通過(guò)四個(gè)千斤頂503牽拉第二剛性壓桿402，進(jìn)而通過(guò)豎轉(zhuǎn)架400帶動(dòng)上節(jié)塔柱100繞轉(zhuǎn)鉸裝置200轉(zhuǎn)動(dòng)，并最終豎立在下節(jié)塔柱101上。當(dāng)上節(jié)塔柱100轉(zhuǎn)動(dòng)到豎直位置時(shí)，先利用限位牛腿603限位，再利用焊接在下節(jié)鋼塔101和上節(jié)塔柱100兩相對(duì)側(cè)面上的臨時(shí)連接件600進(jìn)行臨時(shí)鎖定，臨時(shí)連接件600共布置10組，上下兩兩相對(duì)設(shè)置，請(qǐng)參見(jiàn)圖15 圖17，臨時(shí)連接件600由面板601和四塊加勁板602組成，面板601上開(kāi)有通孔，上節(jié)塔柱100豎轉(zhuǎn)到位后，通過(guò)設(shè)置在下節(jié)鋼塔101側(cè)面上的限位牛腿603進(jìn)行定位，然后將螺栓604分別穿過(guò)下節(jié)鋼塔101和上節(jié)塔柱100上的臨時(shí)連接件上的通孔將相應(yīng)的臨時(shí)連接件600相互連接固定，實(shí)現(xiàn)下節(jié)鋼塔101和上節(jié)塔柱100的臨時(shí)鎖定。為了防止上節(jié)塔柱100在豎轉(zhuǎn)過(guò)程中突然發(fā)生前傾狀況，本發(fā)明中還設(shè)置了后錨固裝置700，請(qǐng)參見(jiàn)圖1、圖2，后錨固裝置700設(shè)置在輔助墩承臺(tái)901上，輔助墩承臺(tái)901設(shè)置在臨時(shí)墩300的前方，由5t卷?yè)P(yáng)機(jī)701、滑車組702及后錨索703組成，后錨索703的上端與上節(jié)塔柱100的頂端連接，下端經(jīng)滑車組702與5t卷?yè)P(yáng)機(jī)701連接，5t卷?yè)P(yáng)機(jī)701固定在輔助墩承臺(tái)901上。本發(fā)明還提供了利用上述施工系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)橋梁鋼塔海上豎轉(zhuǎn)施工的方法，請(qǐng)參見(jiàn)圖1，具體步驟如下:步驟1、在主墩承臺(tái)900與輔助墩承臺(tái)901之間設(shè)置臨時(shí)墩300和輔助墩承臺(tái)901，在主墩承臺(tái)900上布置提升裝置500，在輔助墩承臺(tái)901上布置豎轉(zhuǎn)后錨裝置700，在臨時(shí)墩300的墩頂布置三向調(diào)整裝置305。步驟2、下節(jié)塔柱101施工完成后，在下節(jié)塔柱101頂部側(cè)面焊接支撐牛腿205、橫梁204和四個(gè)下鉸座202，并布置三向調(diào)整裝置207。步驟3、上節(jié)塔柱100加工組拼成整體后在其根部焊接兩個(gè)上鉸座，水運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，由大型浮吊吊起水平放置在橫梁204和臨時(shí)墩300上。步驟4、在上節(jié)塔柱100的兩相對(duì)側(cè)面上分別安裝橫向抗風(fēng)撐桿800，并在橫向抗風(fēng)撐桿800焊接上鉸座201。步驟5、通過(guò)三向調(diào)整裝置調(diào)整上節(jié)塔柱100的位置，使4個(gè)上鉸座分別進(jìn)入相應(yīng)的下鉸座并插上銷軸，實(shí)現(xiàn)上節(jié)塔柱100吊裝后的精定位。步驟6、利用浮吊安裝豎轉(zhuǎn)架400。步驟7、利用提升裝置500及后錨固裝置700整體豎轉(zhuǎn)上節(jié)塔柱100，豎轉(zhuǎn)到位后連接臨時(shí)連接件600。步驟8、將上節(jié)塔柱100與下節(jié)鋼塔101焊接連成整體，安裝剩余曲臂節(jié)段。步驟9、拆除豎轉(zhuǎn)架400等相應(yīng)的輔助工具。本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本發(fā)明的啟示下作出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.橋梁鋼塔海上豎轉(zhuǎn)施工系統(tǒng)，其特征在于，包括: 轉(zhuǎn)鉸裝置，包括相互鉸接的下鉸座和上鉸座，所述下鉸座固定在下節(jié)塔柱上，所述上鉸座固定在上節(jié)塔柱上； 臨時(shí)墩，設(shè)置在主墩與輔助墩之間，用于支撐上節(jié)塔柱； 豎轉(zhuǎn)架，包括第一、第二剛性壓桿和第一、第二柔性拉索，所述第一、第二剛性壓桿的底端分別與上節(jié)塔柱的根部鉸接，所述第一柔性拉索的兩端分別與第一、第二剛性壓桿頂端連接固定，所述第二柔性拉索的兩端分別與第二剛性壓桿頂端橫梁和上節(jié)塔柱的自由端固定; 提升裝置，包括鉸座、鋼錨箱、千斤頂和牽引拉索，所述鉸座固定在主墩承臺(tái)上，所述鋼錨箱與所述鉸座鉸接，所述千斤頂設(shè)置在所述鋼錨箱內(nèi)，所述牽引拉索的一端與所述千斤頂連接，另一端固定在所述第二剛性壓桿的頂端。
2.如權(quán)利要求1所述的橋梁鋼塔海上豎轉(zhuǎn)施工系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 兩組橫向抗風(fēng)支撐，分別設(shè)置在上節(jié)塔柱的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面上，所述橫向抗風(fēng)支撐通過(guò)所述轉(zhuǎn)鉸裝置與所述下節(jié)塔柱連接。
3.如權(quán)利要求2所述的橋梁鋼塔海上豎轉(zhuǎn)施工系統(tǒng)，其特征在于，所述橫向抗風(fēng)支撐由第一撐桿、第二撐桿和第三撐桿相互拼接而成，并在側(cè)向平面和水平平面內(nèi)分別組成三角形支撐結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的橋梁鋼塔海上豎轉(zhuǎn)施工系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 后錨固裝置，包括卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑車組和后錨索，所述卷?yè)P(yáng)機(jī)固定在輔助墩承臺(tái)，輔助墩承臺(tái)設(shè)置在臨時(shí)墩的前方，所述后錨 索的上端與上節(jié)塔柱的頂端連接，下端經(jīng)所述滑車組與所述卷?yè)P(yáng)機(jī)連接。
5.如權(quán)利要求1所述的橋梁鋼塔海上豎轉(zhuǎn)施工系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 多個(gè)臨時(shí)連接件，分別兩兩相對(duì)地焊接在下節(jié)鋼塔和上節(jié)塔柱的側(cè)面。
6.利用如權(quán)利要求1所述的橋梁鋼塔海上豎轉(zhuǎn)施工系統(tǒng)進(jìn)行施工的方法，其特征在于，包括以下步驟: 在主墩與輔助墩之間設(shè)置臨時(shí)墩，在主墩承臺(tái)上布置提升裝置，在臨時(shí)墩的墩頂布置三向調(diào)整裝置； 下節(jié)塔柱施工完成后，利用浮吊將上節(jié)塔柱水平放置在下節(jié)塔柱側(cè)面的橫梁和臨時(shí)墩上； 通過(guò)三向調(diào)整裝置調(diào)整上節(jié)塔柱的位置，使上鉸座與下鉸座鉸接； 利用浮吊安裝豎轉(zhuǎn)架； 利用提升裝置整體豎轉(zhuǎn)上節(jié)塔柱； 將上節(jié)塔柱與下節(jié)鋼塔I焊接連成整體，安裝剩余曲臂節(jié)段。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在上節(jié)塔柱的兩相對(duì)側(cè)面分別安裝兩組橫向抗風(fēng)支撐，并與下節(jié)塔柱鉸接。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在所述輔助墩承臺(tái)上布置豎轉(zhuǎn)后錨裝置，所述后錨固裝置包括卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑車組和后錨索，所述卷?yè)P(yáng)機(jī)固定在輔助墩承臺(tái)，所述后錨索的上端與上節(jié)塔柱的頂端連接，下端經(jīng)所述滑車組與所述卷?yè)P(yáng)機(jī)連接。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在所述上節(jié)塔柱豎轉(zhuǎn)為垂直狀態(tài)后，利用臨時(shí)連接件將下 節(jié)鋼塔和上節(jié)塔柱臨時(shí)鎖定。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種橋梁鋼塔海上豎轉(zhuǎn)施工系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)鉸裝置、臨時(shí)墩、豎轉(zhuǎn)架和提升裝置，上節(jié)塔柱和下節(jié)塔柱利用轉(zhuǎn)鉸裝置鉸接，臨時(shí)墩設(shè)置在主墩與輔助墩之間，用于支撐上節(jié)塔柱，豎轉(zhuǎn)架包括第一、第二剛性壓桿和第一、第二柔性拉索，第一、第二剛性壓桿的底端分別與上節(jié)塔柱的根部鉸接，第一柔性拉索的兩端分別與第一、第二剛性壓桿頂端連接固定，第二柔性拉索的兩端分別與第二剛性壓桿頂端橫梁和上節(jié)塔柱的自由端固定，提升裝置固定在主墩承臺(tái)上，且利用牽引繩與第二剛性壓桿的頂端連接。本發(fā)明充分利用了橋梁的主體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)合理、受力明確，施工安全，可借鑒應(yīng)用于當(dāng)前海上橋梁豎轉(zhuǎn)施工。
文檔編號(hào)E01D21/08GK103194981SQ20131011320
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者涂滿明, 張立超, 佘巧寧, 李軍堂, 馬濤, 傅戰(zhàn)工, 萬(wàn)成鋼, 張瑞霞, 張克, 姚發(fā)海, 劉燦, 許佳平, 姚森, 王艷峰, 黃劍鋒 申請(qǐng)人:中鐵大橋局股份有限公司