一侧骑跨式临时索自平衡顶推式悬索桥吊索更换托换装置的制作方法

本发明涉及一种一侧骑跨式临时索自平衡顶推式悬索桥吊索更换托换装置，属于土木工程悬索桥维修加固工程技术领域。

背景技术：

悬索桥吊索是悬索桥构件中最容易受损、最关键的受力构件之一，设计使用年限仅为20年，而悬索桥的设计年限一般为100年以上，因此在悬索桥的设计使用年限期间，吊索至少要更换4-6次。

相对于建桥时的吊索安装，服役期间悬索桥吊索更换已经没有锚道和起重吊装设备可以利用，面临不中断交通、高空作业、施工面狭窄等问题，且存在拆除旧索和安装新索两种施工，施工工艺复杂。如果选用的悬索桥吊索托换体系不佳，吊索更换施工过程中很容易影响悬索桥结构的线形及内力，使更换前后的结构内力、线形发生很大变化。可见，悬索桥的吊杆更换具有难度大、施工工艺复杂、更换成本高的特点。

虽然国内有了江阴长江大桥、抚顺天湖自锚式混凝土悬索桥以及汕头海湾大桥出现更换吊索的案例，但相关技术资料仍较少。文献《大跨径悬索桥异响钢丝绳短吊索的检测和更换》和专利1（cn207685669u）公布了江阴大桥短吊索更换的装置和过程，其核心技术是在永久索的一侧布置临时索，张拉使永久索的索力降为零，然后拆除吊索。该方法采用单点更换，当临时索张拉较小时，待更换吊索存在索力，销轴拆除困难；当临时索索力张拉至待更换吊索索力为零时，临时索的索力非常大，吊耳耳板已经屈服，发生塑性变形，同时，临时索力大对主缆和加劲梁的线形挠动也大。专利2（cn202214681u）介绍了一种悬索桥的吊索更换装置，它在待更换吊索的一侧安装临时索张拉装置，并布置穿心式荷载传感器进行实时监控。公布一种短吊索更换装置，也是在临时吊索的一侧布置临时张拉装置，通过张拉使待更换吊索索力下降，存在同专利1同样的问题。专利3（cn106480822a）公布了一种悬索桥吊索更换系统及更换悬索桥吊索的方法，该方法给出了旧索拆除后或新索安装前如何放索和挂索的过程，并未给如何使待更换吊索索力为零的施工过程和装置,而缺失的该部分是悬索桥吊索更换的核心和关键内容。文献《汕头海湾大桥试验吊索更换工程施工和监控》公布了一种悬索桥吊索更换方式，它首先在桥面设置桁架，支撑于相邻吊索横梁，利用原主梁预制节段吊装施工时设置的吊装孔，将梁体预起吊。然后，按照两种方式进行吊索的更换：一种是对吊索的锚栓接长，在锚板与接长的锚栓上设置上、下支撑架，中间布置千斤顶，驱动千斤顶顶升上下支撑架，松动原锚栓的螺母，实现更换。另一种方式是加劲梁上、下设置反力梁，通过顶升上反力梁卸载吊索内力，实现吊索更换。毫无疑问，这种换索的方案比之前方案具有明显的优势，它只需将梁体预起吊400kn就可以，而不用使待更换吊索的索力降为零，从而实现对悬索桥加劲梁线形和内力干挠最少的目标。为了克服单点吊单点更换时，临时索索力过大的问题，江阴大桥在最近的一根吊索更换时，采用五吊点起吊更换一根吊索的方案，成功实现了吊索的更换。该方法有施工作业面多，对既有桥梁的状态影响大、范围广的特点。

可见，国内对悬索桥吊索更换技术已经有较深的研究。但本发明需要解决的问题是针对类似江阴大桥只预留了一个吊耳孔钢锚箱耳板，如何在较小的高空作业量和对原桥尽量少的挠动情况下，实现吊索的更换。本发明的特点是充分利用现有悬索桥吊索耳板只预留一个吊耳孔的构造情况下，设计出新的吊索更换托换体系。

技术实现要素：

本发明针对现有悬索桥吊索耳板只预留一个吊耳孔的构造情况，提出了一种新型的吊索更换托换装置，解决了悬索桥吊索更换时施工成本高、对桥梁结构现有状态影响大、施工过程复杂、难度大等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一侧骑跨式临时索自平衡顶推式悬索桥吊索更换托换装置，包括倾斜的主缆，所述主缆的下方设置有钢箱梁，所述钢箱梁上表面设置有耳板，所述主缆上设置有若干永久索夹，永久吊索的顶端与所述永久索夹相连，所述永久吊索的底端与所述耳板相连，所述耳板上预留有一个销轴孔；

位于所述永久索夹的高端的所述主缆上设置有临时索夹，临时吊索的中部骑跨式位于所述临时索夹上并向下延伸，所述临时吊索的两个底端均与临时吊索扁担梁相连，临时吊索扁担梁与所述耳板之间连有临时吊索张拉螺杆，所述临时吊索张拉螺杆的顶端穿出所述临时吊索扁担梁后再依次穿过临时吊索张拉撑脚与临时吊索张拉千斤顶后由临时吊索张拉杆螺母固定；所述临时吊索张拉螺杆的底端连有临时索张拉螺杆连接叉耳，张拉螺杆销轴依次穿过所述临时索张拉螺杆连接叉耳上的通孔和所述耳板上的销轴孔后固定；

相邻所述永久吊索的耳板与相邻吊索主拉杆底端相连，相邻吊索主拉杆的顶端与相邻吊索扁担梁相连，所述相邻吊索扁担梁和临时吊索扁担梁之间连有两个反力梁；

待更换的所述永久吊索中下端设置有永久索张拉扁担梁，所述永久索张拉扁担梁为一对对开梁，所述对开梁套住待更换的所述永久吊索；所述永久索张拉扁担梁上设置有永久索张拉千斤顶，所述永久索张拉千斤顶与所述反力梁相连。

所述永久吊索的两端均设置有第一连接叉耳，所述第一连接叉耳与所述耳板或永久索夹之间通过永久吊索销轴固定连接。

所述临时索夹为套包所述主缆的卡环结构，所述卡环结构的顶端设置有用于容纳所述临时吊索的凹口。

所述临时吊索扁担梁中央设置有用于穿过所述临时吊索张拉螺杆顶端的张拉杆孔，所述临时吊索扁担梁两端设置有用于固定所述临时吊索的临时索孔。

所述永久索张拉扁担梁的两个所述对开梁通过c型套固定连接。

所述反力梁为工字钢梁，所述工字钢梁上设置有若干腹板及横向加劲板。

所述临时索夹为薄壁轻型。

所述薄壁轻型包括由厚度小于0.5cm的铁片或者铜片制成的所述临时索夹。

所述永久索张拉扁担梁位于待更换的所述永久吊索的锚杯处。

本发明提供的一侧骑跨式临时索自平衡顶推式悬索桥吊索更换托换装置，临时吊索采用骑跨式，临时索夹只受压力，只须采用薄壁轻型材料制作，临时索夹轻，便于安装和施工。临时索夹的作用是对主缆起安全防护作用，防止被临时吊索划伤；本发明中的临时吊索只须张拉至目标索力，无须施加巨大的张拉力，使待更换永久吊索的索力降为零。临时吊索的作用一方面是对待更换永久吊索起卸载作用，另一方面是对待更换永久吊索施工过程起安全防护作用。

本发明具有以下优点：一、能适应钢箱梁耳板预留一个吊耳孔，不同吊索间距、吊索长度的各类悬索桥的吊索更换作业；二、临时吊索采用骑跨式，临时索夹只受压力，因此临时索夹只需要作的薄壁轻型，材料成本低；三、对主缆、主梁及永久吊索的内力和线形影响均较小，对周围索力的影响也小,永久吊索更换时施工安全，便捷,工期短。

本发明提供的一侧骑跨式临时索自平衡顶推式悬索桥吊索更换托换装置，解决了悬索桥吊索耳板只有一个吊孔时吊索更换的难题，避免了多点起吊更换一根吊索的情况，具有高空作业量少，施工简单，对既有悬索桥主缆和加劲梁线形内力挠动小的优势。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中反力梁的结构示意图；

图3为本发明中临时吊索扁担梁的结构示意图；

图4为本发明中永久索张拉扁担梁的结构示意图；

图5为本发明中临时吊索张拉螺杆的结构示意图；

图6为本发明中临时索夹的结构示意图；

其中：1、临时索夹，2、临时吊索，3、临时吊索扁担梁，4、临时吊索张拉撑脚，5、临时吊索张拉千斤顶，6、临时吊索张拉杆螺母，7、临时吊索张拉螺杆，8、临时索张拉螺杆连接叉耳，9、张拉螺杆销轴，10、永久索张拉千斤顶，11、永久索张拉扁担梁，12、反力梁，13、钢箱梁，14、相邻吊索扁担梁，15、相邻吊索主拉杆，16、凹口，17、张拉杆孔，18、临时索孔，19、腹板，20、横向加劲板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1~图6所示，一侧骑跨式临时索自平衡顶推式悬索桥吊索更换托换装置，包括倾斜的主缆，所述主缆的下方设置有钢箱梁13，所述钢箱梁13上表面设置有耳板，所述主缆上设置有若干永久索夹，永久吊索的顶端与所述永久索夹相连，所述永久吊索的底端与所述耳板相连，所述耳板上预留有一个销轴孔；

位于所述永久索夹的高端的所述主缆上设置有临时索夹1，临时吊索2的中部骑跨式位于所述临时索夹1上并向下延伸，所述临时吊索2的两个底端均与临时吊索扁担梁3相连，临时吊索扁担梁3与所述耳板之间连有临时吊索张拉螺杆7，所述临时吊索张拉螺杆7的顶端穿出所述临时吊索扁担梁3后再依次穿过临时吊索张拉撑脚4与临时吊索张拉千斤顶5后由临时吊索张拉杆螺母6固定；所述临时吊索张拉螺杆7的底端连有临时索张拉螺杆连接叉耳8，张拉螺杆销轴9依次穿过所述临时索张拉螺杆连接叉耳8上的通孔和所述耳板上的销轴孔后固定；

相邻所述永久吊索的耳板与相邻吊索主拉杆15底端相连，所述相邻吊索主拉杆15的顶端与相邻吊索扁担梁14相连，所述相邻吊索扁担梁14和临时吊索扁担梁3之间连有两个反力梁12；两个反力梁12对称设置，每个反力梁12连于相邻吊索扁担梁14和临时吊索扁担梁3的相同端头之间；

待更换的所述永久吊索中下端设置有永久索张拉扁担梁11，所述永久索张拉扁担梁11为一对对开梁，所述对开梁套住待更换的所述永久吊索；所述永久索张拉扁担梁11上设置有永久索张拉千斤顶10，所述永久索张拉千斤顶10与所述反力梁12相连。

所述永久吊索的两端均设置有第一连接叉耳，所述第一连接叉耳与所述耳板或永久索夹之间通过永久吊索销轴固定连接。

所述临时索夹1为套包所述主缆的卡环结构，所述卡环结构的顶端设置有用于容纳所述临时吊索2的凹口16。

所述临时吊索扁担梁3中央设置有用于穿过所述临时吊索张拉螺杆7顶端的张拉杆孔17，所述临时吊索扁担梁3两端设置有用于固定所述临时吊索2的临时索孔18。

所述永久索张拉扁担梁11的两个所述对开梁通过c型套固定连接。

所述反力梁12为工字钢梁，所述工字钢梁上设置有若干腹板19及横向加劲板20。

所述临时索夹1为薄壁轻型。

所述薄壁轻型包括由厚度小于0.5cm的铁片或者铜片制成的所述临时索夹1。

所述永久索张拉扁担梁11位于待更换的所述永久吊索的锚杯处。

本实施例充分利用悬索桥吊索耳板预留的一个销轴孔，在永久索夹一侧布置一个临时吊索2。临时吊索2上端采用骑跨式，另一端通过螺母与临时吊索扁担梁3连接，临时吊索扁担梁3中心预留孔洞，便于临时吊索张拉螺杆7穿过。在临时吊索扁担梁3的上侧，搁置临时吊索张拉撑脚4、临时吊索张拉千斤顶5和临时吊索张拉杆螺母6。

本实施例涉及的托换装置由包括临时索夹1、临时吊索2、临时吊索扁担梁3、临时吊索张拉螺杆7、临时吊索张拉杆螺母6、临时吊索张拉撑脚4、临时吊索张拉千斤顶5、临时索张拉螺杆连接叉耳8、待更换吊索张拉系统（包括反力梁12、永久索张拉扁担梁11、永久索张拉千斤顶10）、相邻吊索扁担梁14、相邻吊索主拉杆15等组成。该托换装置的主要技术特征如下：

1.托换装置仅在待更换吊索的一侧布置临时吊索2，上端与主缆连接采用骑跨式，临时索夹1只受压不受拉，下端是临时吊索扁担梁3，临时吊索扁担梁3中心预留张拉杆孔17，便于临时吊索张拉螺杆7穿过。临时吊索张拉螺杆7的下端叉耳采用销栓与钢箱梁13上耳板连接。临时吊索张拉千斤顶5顶推牵引临时吊索张拉螺杆7，对临时吊索2施加索力。临时吊索2的作用一方面是对待更换永久吊索起卸载作用，另一方面是对待更换永久吊索施工过程起安全防护作用。

2.托换装置充分考虑悬索桥吊索耳板只预留一个销轴孔，利用相邻吊索耳板上预留一个销轴孔形成永久吊索拆除时自平衡反力系统。布置的反力梁12一端与待更换永久吊索旁布置的一侧的临时吊索扁担梁3连接，另一端与相邻永久吊索耳板上连接的主拉杆（即相邻吊索主拉杆15）连接。这样，临时吊索扁担梁3，临时吊索张拉螺杆7，临时吊索张拉杆螺母6，临时索张拉螺杆连接叉耳8及销轴，待更换永久吊索钢箱梁13耳板，反力梁12，相邻永久吊索钢箱梁13耳板，相邻吊索主拉杆15及其下端连接叉耳及销轴，上端螺母组成自平衡体系。

3.托换装置进行永久吊索更换时力的传递顺序是：永久索张拉千斤顶10→反力梁12→临时吊索扁担梁3（相邻吊索扁担梁14）→反力梁12两端的临时吊索张拉杆螺母6→反力梁12两端的临时吊索张拉螺杆7和相邻吊索主拉杆15→两端的临时索张拉螺杆连接叉耳8和邻吊索主拉杆15的连接叉耳→销轴→钢箱梁13耳板。在永久索张拉千斤顶10的另一端的传力路径是：永久索张拉千斤顶10→永久索张拉扁担梁11→待更换永久吊索。

4.采用上述永久吊索更换施工方式，对主缆、主梁及永久吊索的内力和线形影响均较小，对周围索力的影响也小,永久吊索更换时施工安全，便捷,工期短。

本实施例的安装步骤如下：

步骤1：施工前准备

依据吊索更换托换装置尺寸图，放样、下料、拼装、钻孔、焊接。检测待更换吊索的索力及施工前的准备工作（卷扬机、材料、构件等）；

步骤2：临时吊索安装

安装临时索夹1、临时吊索2、临时吊索扁担梁3、临时吊索张拉螺杆7、临时吊索张拉撑脚4、临时吊索张拉千斤顶5、临时吊索张拉杆螺母6，然后张拉临时吊索2至目标索力，使旧永久吊索部分索力转移至临时吊索2；

步骤3：永久吊索、永久索夹及更换托换装置安装

安装永久索张拉扁担梁11，永久索张拉千斤顶10、反力梁12、相邻吊索扁担梁14，相邻吊索主拉杆15。

步骤4：待更换永久吊索的拆除

用永久索张拉千斤顶10顶推反力梁12，牵引永久索张拉扁担梁11，张拉待更换永久吊索，使旧永久吊索的索力转移至临时吊索张拉螺杆7，而使永久吊索销轴处于无应力状态，拆除永久吊索销轴，然后永久索张拉千斤顶10缓慢卸载，拆除张拉系统，拆除旧的永久吊索；然后用卷扬机拆除旧永久吊索上端的永久吊索销轴，并将旧索缓慢放置桥面。

步骤5：新索安装

新的永久吊索由卷扬机牵引安装上端永久吊索销轴，然后安装永久索张拉扁担梁11及反力梁12，用永久索张拉千斤顶10顶推反力梁12及永久索张拉扁担梁11，张拉新索，使新索的连接叉耳与钢箱梁13耳板预留孔同心，安装永久吊索销轴，拆除张拉系统；

步骤6:重复以上步骤4和步骤5，拆除另一根旧索，安装另一根新索；

步骤7：拆除托换装置和临时吊索

拆除吊索更换托换装置，临时吊索2、临时吊索扁担梁3、临时吊索张拉螺杆7及临时索夹1等，临时吊索2索力转移至一对新的永久吊索上，吊索索力重新分配，吊索更换完毕。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。