用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的钢丝绳临时兜吊装置及其用于吊杆更换的方法与流程

本发明涉及一种桥梁施工机具，特别是一种用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的临时兜吊装置及其用于拱桥吊杆更换的方法。

背景技术：

目前，大多数钢管混凝土拱桥吊杆更换索力转换装置主要为临时吊杆或临时兜吊装置，拱上部分需采取焊接方式固定调平楔形块或抗滑挡块，达到拱上调平便于设置横梁或抗滑的目的；当临时吊杆或临时兜吊装置需转移至下一吊杆更换处时，拱上横梁需大型起吊设备吊装作业；缺点：工程作业强度大，现场焊接质量难控制，容易损伤原钢管混凝土拱肋和涂装，楔形块不能周转使用，拆除恢复作业进度慢，大型起吊设备台班消耗量大，施工成本较高；另外，对于跨越既有铁路线的吊杆拱桥，桥下既有作业高度受铁路界限安全高度影响较大，大多数临时兜吊装置采取梁下钢托梁托桥面横梁方式，该方式所需施工安装作业高度及空间较大，极易受铁路界限安全高度、安全距离所限，实施较困难。

申请公布号为：CN 102926332 A，发明名称为“钢拱桥吊杆更换用的工具吊杆装置及其更换方法”公开了一种钢拱桥吊杆更换用的工具吊杆装置,其不足之处仍然是需在每处更换吊杆位置附近焊接限位装置，现场焊接质量难控制，对原钢结构拱肋和涂装有损伤，限位装置材料不能周转使用，更换吊杆完毕需对钢结构表面局部焊接的位置进行修复处理，拆除恢复作业进度慢。另外，梁下钢构件托桥面横梁方式，所需施工安装作业高度及空间相对较大。

为解决上述问题，本申请人先后申请了专利号为201520814605.4，发明名称为：“一种用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的牵引式工具吊杆装置”，专利号201521046495.8，发明名称为：“一种牵引摩擦式锚固吊杆更换装置”先后公开了两种“拱桥吊杆更换索力转换装置”，解决了上述现有技术存在的技术问题，但都存在涉及机加工的构件较多，制造成本较高的问题，特别是在拱顶设置的牵引式拱顶锚固抗滑系统构造尺寸较大，在部分地方不太实用。

为此，本申请人又于2016年申请了“专利申请号为201610664498.0，发明名称为：《用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式工具吊杆装置》”，的发明专利，进一步解决了上述问题，但实施过程中，仍发现该专利申请技术存在一些不足之处，比如涉及机加工的构件较多，制造成本还较高，尤其是调平钢箱加工安装需现场放样、下料、焊接,现场安装工作强度较大。

技术实现要素：

本发明的目的是针对本申请人“专利申请号为201610664498.0，发明名称为：《用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式工具吊杆装置》”的进一步改进， 提供一种用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的钢丝绳临时兜吊装置及其用于吊杆更换的方法，该用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的钢丝绳临时兜吊装置结构简单、尺寸较小，涉及机加工的构件较少，且现场不需焊接抗滑抱、箍弧形钢箱和抗滑挡块，这些部件均可周转使用、施工简便、工效高。

解决上述问题的技术方案是：一种用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的钢丝绳临时兜吊装置，包括：四条上钢丝绳、锚固端绳夹Ⅰ、销轴Ⅰ、限位装置Ⅰ、转换梁Ⅰ、转换梁Ⅱ、千斤顶、下预应力精轧螺纹钢、张拉端锚具、固定端锚具、四个连接装置、四条下钢丝绳、锚固端绳夹Ⅱ、销轴Ⅱ、限位装置Ⅱ、保护垫板；其特征在于：该钢丝绳临时兜吊装置包括两个安装在钢管桁架混凝土拱桥拱上的抱箍式拱顶锚固抗滑系统，每个抱箍式拱顶锚固抗滑系统由2个抗滑抱箍、2个橡胶垫、预拉螺杆、2个弧形钢箱、以及位于弧形钢箱上的抗滑挡块组成；

所述弧形钢箱为弧形钢箱结构，顶面为弧形钢板，弧形钢板下方纵向为4道矩形钢板，围成3个箱室，每个箱室内设置若干道横向加劲钢板，弧形钢箱四周与抗滑抱箍以焊缝固定连接；

所述的抗滑挡块的端面为马鞍形钢板，作为上钢丝绳的抗滑反力支承点，侧面通过三块三角形钢板加强支撑，其与弧形钢箱为焊缝连接；

所述抗滑抱箍为两半式钢抱箍结构，通过预拉螺杆连接，预紧预拉螺杆实现抗滑；

所述的橡胶垫安装在抗滑抱箍与钢管拱顶面之间，增大两者之间摩擦系数；

所述转换梁Ⅰ为钢板拼焊组合截面，其中对称的两侧面为双耳板，耳板上开有用于安装销轴Ⅰ的销孔，便于，上钢丝绳一端绕过销轴Ⅰ通过锚固端绳夹Ⅰ锚固；

所述连接装置为钢板拼焊组合截面，下端为双耳板结构，耳板上开有用于安装销轴Ⅱ的销孔，下钢丝绳一端绕过销轴Ⅱ通过锚固端绳夹Ⅱ锚固；连接装置上端开有通孔，下预应力精轧螺纹钢下端穿过该通孔通过固定端锚具锚固，连接装置实现下预应力精轧螺纹钢与下钢丝绳的连接；

所述保护垫板为机加工的“∪”形结构，实现保护桥面横梁倒角及下钢丝绳转向平顺过渡；

工作状态下，上钢丝绳一端绕过转换梁Ⅰ一侧的销轴Ⅰ通过绳夹Ⅰ锚固，另一端绕过拱上抗滑挡块往下穿，再绕过转换梁Ⅰ另一侧的销轴Ⅰ通过绳夹Ⅰ锚固；下预应力精轧螺纹钢上端依次穿过转换梁Ⅱ、千斤顶，用张拉端锚具锚固，下预应力精轧螺纹钢下端穿过连接装置用固定端锚具锚固；下钢丝绳一端绕过连接装置的销轴Ⅱ通过绳夹Ⅱ锚固，另一端绕过吊杆横梁下方的保护垫板往上穿，再绕过另一个连接装置的销轴Ⅱ通过绳夹Ⅱ锚固；下钢丝绳绕过保护垫板兜住吊杆横梁下表面，橡胶垫设置在抗滑抱箍与钢管拱之间，弧形钢箱与抗滑抱箍通过焊缝连接，抗滑挡块与弧形钢箱通过焊缝连接。

相关的另一技术方案是：一种钢管拱桥吊杆更换的方法，它是采用本发明上述用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的钢丝绳临时兜吊装置实现钢管拱桥吊杆更换的方法，其更换方法包括以下步骤：

A、安装用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的钢丝绳临时兜吊装置：

A1、在钢管拱上纵向对称于原旧吊杆分别安装一个抱箍式拱顶锚固抗滑系统，每个抱箍式拱顶锚固抗滑系统由2个抗滑抱箍、2个橡胶垫、预拉螺杆、2个弧形钢箱以及位于弧形钢箱上的抗滑挡块组成；橡胶垫设置在抗滑抱箍与钢管拱之间，弧形钢箱与抗滑抱箍通过焊缝连接，抗滑挡块与弧形钢箱通过焊缝连接；

A2、安装换杆用辅助索——上钢丝绳和下钢丝绳：

A21、将两条上钢丝绳一端绕过转换梁Ⅰ一侧的销轴Ⅰ通过绳夹Ⅰ锚固，两条上钢丝绳的另一端绕过拱上抗滑挡块往下穿，再绕过转换梁Ⅰ另一侧的销轴Ⅰ通过绳夹Ⅰ锚固；

A22、将下预应力精轧螺纹钢上端依次穿过转换梁Ⅱ、张拉千斤顶，用张拉端锚具锚固，下预应力精轧螺纹钢下端穿过连接装置用固定端锚具锚固；

A23、将四条下钢丝绳一端分别绕过位于吊杆横梁一侧的两个连接装置的销轴Ⅱ通过绳夹Ⅱ锚固，四条下钢丝绳的另一端绕过吊杆横梁下方的保护垫板往上穿，再绕过位于吊杆横梁另一侧的两个连接装置的销轴Ⅱ通过绳夹Ⅱ锚固；下钢丝绳抄垫保护垫板兜住吊杆横梁下表面；橡胶垫设置在抗滑抱箍与钢管拱顶面之间，弧形钢箱与抗滑抱箍通过焊缝连接，抗滑挡块与弧形钢箱通过焊缝连接；

A3、检查钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的钢丝绳临时兜吊装置各组件的连接安全性以及稳定持荷能力：

通过驱动千斤顶张拉下预应力精轧螺纹钢逐级缓慢进行试张拉，查看钢丝绳临时兜吊装置各组件的连接安全性以及稳定持荷能力；

B、拆除原旧吊杆、完成索力体系向钢丝绳临时兜吊装置的转换：

原旧吊杆正式拆除时，逐级割断原旧吊杆钢丝，同步逐级张拉下预应力精轧螺纹钢，实现将原旧吊杆索力转换至钢丝绳临时兜吊装置，完成索力体系转换；逐级索力转换过程桥面标高变化控制在±5mm以内，原旧吊杆切断后，锚固下预应力精轧螺纹钢，之后拆除原旧吊杆；

C、安装新吊杆、完成索力体系向新吊杆的转换：

安装新吊杆完毕，逐级张拉新吊杆，同步逐级放张下预应力精轧螺纹钢，实现将钢丝绳临时兜吊装置索力转换至新吊杆，完成索力体系转换，逐级索力转换过程桥面标高变化控制在±5mm以内，新吊杆张拉到位后，通过锚头螺母锚固新吊杆；

D、拆除抱箍式锚固装置，转移至下一根原旧吊杆处；

拆除钢丝绳临时兜吊装置，转移至下一根原旧吊杆处；

E、每根吊杆更换重复步骤A～步骤D，完成其他吊杆更换。

由于采用上述技术方案，本发明之用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式工具吊杆装置及其用于吊杆更换的方法具有以下有益效果：

1．该装置在吊杆更换索力转换过程中，未改变原结构受力体系，对原结构受力影响较小：

本发明用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的钢丝绳临时兜吊装置有一个安装在钢管桁架混凝土拱桥拱上的抱箍式拱顶锚固抗滑系统，该抱箍式拱顶锚固抗滑系统由抗滑抱箍、橡胶垫、预拉螺杆、弧形钢箱、抗滑挡块组成；通过预紧抗滑抱箍预拉螺杆以实现拱上锚固抗滑,另外通过抗滑挡块作为上钢丝绳的抗滑反力支承点。

将本发明之用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的钢丝绳临时兜吊装置用于吊杆更换时，利用拱上设置的抱箍式锚固抗滑系统，通过上钢丝绳与桥面转换梁Ⅰ连接，吊杆横梁下设置保护垫板，下钢丝绳抄垫保护垫板兜住吊杆横梁下表面，通过下钢丝绳与桥面连接装置连接，连接装置与下预应力精轧螺纹钢连接，下预应力精轧螺纹钢依次穿过转换梁Ⅱ、千斤顶，通过张拉桥面转换梁Ⅱ上的千斤顶，实现吊杆索力转换；该装置在吊杆更换索力转换过程中，未改变原结构受力体系，对原结构受力影响较小，人工作业强度小，工效高，施工安拆进度快，对原钢管拱肋和涂装无损伤，便于标准化施工。

2．结构简单、施工成本低：

本发明之用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的钢丝绳临时兜吊装置采用安装在钢管桁架混凝土拱桥拱上的抱箍式拱顶锚固抗滑系统，橡胶垫设置在抗滑抱箍与钢管拱顶面之间，弧形钢箱与抗滑抱箍通过焊缝连接，抗滑挡块与弧形钢箱通过焊缝连接，抗滑挡块作为上钢丝绳的抗滑反力支承点，不需要调平；

相对于 “一种用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的牵引式工具吊杆装置”、“一种牵引摩擦式锚固吊杆更换装置”、“用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式工具吊杆装置”，本发明装置无须通过设置牵引装置、可调节螺杆、行走机构、调平机构共同以实现拱上抗滑和调平，也无须通过设置牵引索、骑马式摩擦锚固装置、可旋转式吊具共同以实现拱上抗滑和调平，也无须在每次移动至更换吊杆位置处，采取焊接调平不同角度的装置与拱顶连接实现调平，结构更简单、尺寸较小，涉及机加工的构件较少，制造成本较低，对原钢管拱肋和涂装无损伤，便于标准化施工。

3．梁下钢丝绳抄垫保护垫板兜住吊杆横梁方式，相对于其他实用新型钢构件托横梁方式，所需施工安装作业高度及空间较小，尤其适用于跨越既有铁路线的吊杆拱桥。

由于以上特点，本发明用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式工具吊杆装置及其用于吊杆更换的方法能适用于各种拱桥原旧吊杆更换，适用范围广，具有更好的社会经济效益。

下面，结合附图和实施例对本发明之用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式工具吊杆装置及其用于吊杆更换的方法的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明之用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的钢丝绳临时兜吊装置的整体结构及安装使用状态示意图；

图2是图1的A向视图；

图3是图1的B向视图；

图4是图1的C向视图；

图5是本发明之用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的钢丝绳临时兜吊装置的整体结构示意图；

图6是图5的D向视图；

图7是图5的E向视图；

图8是图5的F向视图；

图9是抱箍式拱顶锚固抗滑系统结构示意图；

图10是抗滑抱箍、弧形钢箱装配示意图；

图11是抗滑挡块结构示意图；

图12是弧形钢箱结构示意图；

图13是抗滑抱箍结构示意图。

图中：

1-钢管拱，2-抗滑挡块，3-弧形钢箱，4-抗滑抱箍，5-预拉螺杆，6-上钢丝绳，7-转换梁Ⅱ，8-千斤顶，9-张拉端锚具，10-锚固端绳夹Ⅰ，11-限位装置Ⅰ，12-转换梁Ⅰ，13-销轴Ⅰ，14-预应力精轧螺纹钢，15-连接装置，16-销轴Ⅱ，17-限位装置Ⅱ，18-锚固端绳夹Ⅱ，19-保护垫板，20-下钢丝绳，21-桥面横梁，22-固定端锚具，23-橡胶垫，24-原旧吊杆。

具体实施方式

实施例一：

一种用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的钢丝绳临时兜吊装置：

如图1所示，该钢丝绳临时兜吊装置包括：四条上钢丝绳6、锚固端绳夹Ⅰ10、销轴Ⅰ13、限位装置Ⅰ11、转换梁Ⅰ12、转换梁Ⅱ7、千斤顶8、下预应力精轧螺纹钢14、张拉端锚具9、固定端锚具22、四个连接装置15、四条下钢丝绳20、锚固端绳夹Ⅱ18、销轴Ⅱ16、限位装置Ⅱ17、保护垫板19；

该钢丝绳临时兜吊装置还包括两个安装在钢管桁架混凝土拱桥拱1上的抱箍式拱顶锚固抗滑系统，每个抱箍式拱顶锚固抗滑系统由2个抗滑抱箍4、2个橡胶垫23、预拉螺杆5、2个弧形钢箱3、以及位于弧形钢箱3上的抗滑挡块2组成；

所述弧形钢箱3为弧形钢箱结构，顶面为弧形钢板，弧形钢板下方纵向为4道矩形钢板，围成3个箱室，每个箱室内设置若干道横向加劲钢板，与抗滑抱箍4为焊缝连接，可增加上钢丝绳6绕过钢管拱1的转向半径（参见图9、图10、图12）；

所述的抗滑挡块2的端面201为马鞍形钢板，作为上钢丝绳6的抗滑反力支承点，侧面通过三块三角形钢板202加强支撑，其与弧形钢箱3为焊缝连接（参见图10）；

所述抗滑抱箍4为两半式钢抱箍结构，通过预拉螺杆5连接，预紧预拉螺杆5实现抗滑（参见图11）；

所述的橡胶垫23安装在抗滑抱箍4与钢管拱1顶面之间，增大两者之间摩擦系数；

所述转换梁Ⅰ12为钢板拼焊组合截面，其中对称的两侧面为双耳板，耳板上开有用于安装销轴Ⅰ13的销孔，便于，上钢丝绳6一端绕过销轴Ⅰ13通过锚固端绳夹Ⅰ10锚固；

所述连接装置15为钢板拼焊组合截面，下端为双耳板结构，耳板上开有用于安装销轴Ⅱ16的销孔，下钢丝绳20一端绕过销轴Ⅱ16通过锚固端绳夹Ⅱ18锚固；连接装置15上端开有通孔，下预应力精轧螺纹钢14下端穿过该通孔通过固定端锚具22锚固，连接装置15实现下预应力精轧螺纹钢14与下钢丝绳20的连接；

所述保护垫板19为机加工的“∪”形结构，实现保护桥面横梁21倒角及下钢丝绳20转向平顺过渡；

工作状态下，上钢丝绳6一端绕过转换梁Ⅰ12一侧的销轴Ⅰ13通过绳夹Ⅰ10锚固，另一端绕过拱上抗滑挡块2往下穿，再绕过转换梁Ⅰ12另一侧的销轴Ⅰ13通过绳夹Ⅰ10锚固；下预应力精轧螺纹钢14上端依次穿过转换梁Ⅱ16、千斤顶8，用张拉端锚具9锚固，下预应力精轧螺纹钢14下端穿过连接装置15用固定端锚具22锚固；下钢丝绳20一端绕过连接装置15的销轴Ⅱ16通过绳夹Ⅱ18锚固，另一端绕过吊杆横梁21下方的保护垫板19往上穿，再绕过另一个连接装置15的销轴Ⅱ16通过绳夹Ⅱ18锚固；下钢丝绳20绕过保护垫板19兜住吊杆横梁21下表面。

本发明实施例中，转换梁Ⅰ12、连接装置15、保护垫板19的具体结构及制作方法都是本领域技术人员利用现有技术能够实现的，此处不再赘述。

实施例二：

一种钢管拱桥吊杆更换的方法，它是采用实施例一所述用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的钢丝绳临时兜吊装置实现钢管拱桥吊杆更换的方法，其更换方法包括以下步骤：

A、安装用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的钢丝绳临时兜吊装置：

A1、在钢管拱1上纵向对称于原旧吊杆分别安装一个抱箍式拱顶锚固抗滑系统，每个抱箍式拱顶锚固抗滑系统由2个抗滑抱箍4、2个橡胶垫23、预拉螺杆5、2个弧形钢箱3、以及位于弧形钢箱3上的抗滑挡块2组成；橡胶垫23设置在抗滑抱箍4与钢管拱1之间，弧形钢箱3与抗滑抱箍4通过焊缝连接，抗滑挡块2与弧形钢箱3通过焊缝连接；

A2、安装换杆用辅助索——上钢丝绳6和下钢丝绳20：

A21、将两条上钢丝绳6一端绕过转换梁Ⅰ12一侧的销轴Ⅰ13通过绳夹Ⅰ10锚固，两条上钢丝绳6的另一端绕过拱上抗滑挡块2往下穿，再绕过转换梁Ⅰ12另一侧的销轴Ⅰ13通过绳夹Ⅰ10锚固；

A22、将下预应力精轧螺纹钢14上端依次穿过转换梁Ⅱ16、张拉千斤顶8，用张拉端锚具9锚固，下预应力精轧螺纹钢14下端穿过连接装置15用固定端锚具22锚固；

A23、将四条下钢丝绳20一端分别绕过位于吊杆横梁21一侧的两个连接装置15的销轴Ⅱ16通过绳夹Ⅱ18锚固，四条下钢丝绳20的另一端绕过吊杆横梁21下方的保护垫板19往上穿，再绕过位于吊杆横梁21另一侧的两个连接装置15的销轴Ⅱ16通过绳夹Ⅱ18锚固；下钢丝绳20抄垫保护垫板19兜住吊杆横梁21下表面；橡胶垫23设置在抗滑抱箍4与钢管拱1顶面之间，弧形钢箱3与抗滑抱箍4通过焊缝连接，抗滑挡块2与弧形钢箱3通过焊缝连接（参见图1-图8）。

A3、检查钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的钢丝绳临时兜吊装置各组件的连接安全性以及稳定持荷能力：

通过驱动千斤顶8张拉下预应力精轧螺纹钢14逐级缓慢进行试张拉，查看钢丝绳临时兜吊装置各组件的连接安全性以及稳定持荷能力；

B、拆除原旧吊杆、完成索力体系向钢丝绳临时兜吊装置的转换：

原旧吊杆正式拆除时，逐级割断原旧吊杆钢丝，同步逐级张拉下预应力精轧螺纹钢14，实现将原旧吊杆索力转换至钢丝绳临时兜吊装置，完成索力体系转换；逐级索力转换过程桥面标高变化控制在±5mm以内，原旧吊杆切断后，锚固下预应力精轧螺纹钢14，之后拆除原旧吊杆；

C、安装新吊杆、完成索力体系向新吊杆的转换：

安装新吊杆完毕，逐级张拉新吊杆，同步逐级放张下预应力精轧螺纹钢14，实现将钢丝绳临时兜吊装置索力转换至新吊杆，完成索力体系转换，逐级索力转换过程桥面标高变化控制在±5mm以内，新吊杆张拉到位后，通过锚头螺母锚固新吊杆；

D、拆除抱箍式锚固装置，转移至下一根原旧吊杆处；

拆除钢丝绳临时兜吊装置，转移至下一根原旧吊杆处；

E、每根吊杆更换重复步骤A～步骤D，完成其他吊杆更换。