一种极不平衡转体桥多支点自动转体系统及施工方法与流程

本发明属于建筑桥梁技术领域，尤其涉及一种极不平衡转体桥多支点自动转体系统及施工方法。

背景技术：

为了更好地满足和顺应我国复杂多变交通道路的发展要求，大批新技术、新结构、新工艺、新材料、新设施和新方案不时出现，使桥梁的施工得到了空前的发展。桥梁的施工经历了从以前广阔的平面布置到如今交错复杂的空间布置，如一些跨铁路、跨海跨河的桥梁，而为了不阻碍其交通要道的通行，必须对施工方法进行改良和创新。在这种情况下，普通的施工方法在车辆较多的交通线上方施工会存在很大的安全隐患，影响交通通行，造成城市拥堵，转体施工在这种困境下应运而生。

转体施工方法常用于跨越铁路、公路、沟壑等施工现场受限制的桥梁施工，一般情况下跨铁路桥梁的施工都采用这种转体施工方法。常规转体施工方法的转体部分基本为平衡体，通过适当配重容易达到转体施工要求的平衡条件，通常采用转体墩球铰的单点支承转体施工方法，该施工方法充分利用施工地形，施工期间不影响交通；施工设备少，减少高空作业，施工工序简单且施工迅速。

综上所述，现有技术存在的问题是：

要达到常规转体施工时转体平衡施工条件，转体过程需要一定的作业空间，需要对转体范围的建筑物进行拆迁。如果在闹市区，有时遇到一些拆迁比较困难或无法拆迁的建筑物，即使能拆迁耗费资金较庞大，这种情况会出现极不平衡转体即转体墩两侧梁体长度相差较大。这种极不平衡转体的平衡配重很大，配重可能会影响桥梁结构施工期的安全性，因此，常规转体施工不适应这种极不平衡转体施工，需要发明一种新型转体施工方法。为了解决这一难题，本发明发明了多点支承转体系统施工方法。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种极不平衡转体桥多支点自动转体施工系统及施工方法。

本发明是这样实现的，一种极不平衡转体桥多支点自动转体施工方法，所述不平衡转体桥多支点自动转体施工方法包括：

根据转体桥不平衡弯矩大小和场地布置，在距离转体球铰一定距离设置以转体球铰为圆心的多个可移动自适应附加支点及其智能驱动系统，使支点反力不超过附加支撑承载能力，由球铰和附加支点共同支承不平衡转体，形成多支点转体系统，实现转体不平衡弯矩和不平衡配重，提高转体稳定性。

进一步，所述极不平衡转体桥多支点自动转体施工方法进一步包括：

在附加支点处设置滚轮式自适应支撑，其反力自诊断，高度自调节，滚动支撑可降低转体时附加支点摩阻力，可减少称重工序，节约施工时间和成本；

进一步，所述极不平衡转体桥多支点自动转体施工方法进一步包括：

在附加支点处设置伺服油缸连续自动顶推系统，形成比常规转体牵引装置更长的力臂和更大的转动力矩，减少转体牵引力，并实现转体全过程的智能控制和精确定位，施工方便容易，经济性和可靠性更高。

进一步，所述极不平衡转体桥多支点自动转体施工方法具体包括：

在拟建桥梁的转体墩布置转体球铰，平行需要跨越的障碍方向(既有铁路、公路或沟壑)搭设支架建造梁体；在转体墩和障碍之间的空地设置以转体墩为圆心的圆弧形梁架支撑体系，用于承担附加支点的反力。弧形梁架的圆弧半径尽可能大以减少附加支点反力，弧心角大于转体桥需要转动的角度，并在弧形梁两端设置限位挡块，弧形梁架的设计应保证弧形梁的刚度和承载力要求。

在转体梁底和弧形梁架之间设置滚轮式自适应支撑，双幅桥同墩转体或宽桥转体设置两个辅助支撑，同时设置横梁加强结构(索塔或顶部横梁)；宽度较小的单幅桥转体可只设置一个辅助支撑，通过设置的监控系统来实现反力自诊断及高度自调节等自适应功能。

在弧形轨道梁上设置液压伺服顶推油缸和可自动折叠、伸缩锁紧的底座，通过设置的自动控制系统控制顶推系统实现自动连续转体的自动转体功能。

本发明的另一目的在于提供一种运行所述极不平衡转体桥多支点自动转体施工方法的计算机监控软件系统，包含数据采集、实时监测及控制程序。

本发明的另一目的在于提供一种运行所述极不平衡转体桥多支点自动转体施工方法的信息传感、数据存储及处理的控制终端。

本发明的另一目的在于提供一种运行所述极不平衡转体桥多支点自动转体施工方法的极不平衡转体桥多支点自动转体施工系统，所述极不平衡转体桥多支点自动转体施工系统包括转体结构、转动球铰、辅助支撑、滑道梁、横梁加强结构、驱动系统、监控系统、控制终端；

转体结构是跨越铁路、高速公路及沟壑的拟建桥梁，在狭窄作业空间内采用转体施工方法时形成的极不平衡转体桥梁；

转动球铰，用于承受转体结构的主要重量，转体施工时的转动中心和弧形梁的圆心；

辅助支撑，用于承受极不平衡转体不平衡弯矩的产生反力，转动时跟随转体一起转动；

弧形轨道梁，用于承受辅助支撑传来的荷载，并提供辅助支撑行走轨道面；

横梁加强结构，双幅桥同墩转体时在转体球铰处设置连接左右两幅转体梁的联系横梁，桥梁较宽且横梁承载力差不大时同时设置临时索搭横梁加强结构，横梁承载力差不大时设置顶部横梁加强，降低横梁的力和横向变形。

驱动系统，设置在弧形轨道梁上，用于辅助支撑在轨道梁上自动弧形行走，为转体转动提供动力。

进一步，所述极不平衡转体桥多支点自动转体施工系统进一步包括：

平行跨越铁路公路方向上安装有支架系统，在支架系统上进行预制梁体的拼装和调节。

进一步，所述极不平衡转体桥多支点自动转体施工系统进一步包括：

在转体墩和跨越障碍之间的空档位置安装有以转体墩转体球铰为圆心的弧线轨道梁及其支架，用于形成辅助支撑的支承系统,并在转体短臂端堆放平衡配重调整辅助支撑的反力。

进一步，所述辅助支撑系统位于转体梁的梁底，所述辅助支撑包括调高柱、智能支座(承力柱)和滚轮小车，具有自适应调节功能：

调高柱安装在转体梁底，用斜块调节变截面梁高度，斜块下面通过短柱(钢管柱或钢管混凝土柱)调节附加支点与转体球铰的高差，转体梁与斜块、短柱固定连接。

智能支座安装调高柱下面，用于承受调节柱转来的荷载，智能支座设置有反力及高度自诊断、高度自调节的监控系统，采用但不限于液压千斤顶及其自动控制系统实现支座反力及高度的自适应。

滚轮小车位于智能支座下面、弧形轨道梁之上，滚轮小车的滚轮为锥形，锥形与附加支点圆弧半径相适应，用于辅助支撑在弧形轨道上走圆弧形曲线。

进一步，所述转体转动的驱动系统设置在弧形轨道梁处，在弧形轨道梁上安装有液压伺服顶推油缸和可自动折叠、伸缩锁紧的底座，通过设置的监测系统和控制系统实现自动连续转体和精准对位；

所述伺服油缸顶推系统仿照人爬梯动作实现自动连续顶推，弧形梁上设置有三角形凸出块用于承担顶推油缸底座反力，顶推油缸底座处安装有自动折叠和伸缩锁紧的装置，顶推油缸前端通过万向轴承与滚轮小车连接。顶推油缸外伸时顶推梁体转动，顶推油缸回缩时暂停转动，当顶推油缸回缩使底座再次卡入三角形凸出块时重复顶推动作，如此重复完成转体转动。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

根据拟建造桥梁的现场情况，在距转体墩球铰一定距离的空地设置以球铰为中心的圆弧形轨道梁架和转体附加支点；由球铰和附加支点共同支承不平衡转体，并在附加支点处设置转体驱动装置，形成多支点转体系统。该系统大幅降低转体不平衡弯矩和提高转体稳定性；附加支点采用具有采用自诊断、自适应和自调节的智能支座，支座反力自动反馈，可减少称重工序，节约时间和成本；转体驱动系统采用伺服液压油缸实现连续自动顶推和自动行走，实现转体全过程的智能控制和精准定位，做到极不平衡转体桥的一键式智能转体施工。

本发明不影响被跨铁路和公路的正常运行，避免了一些不必要的拆迁，采用本不平衡转体施工技术，极大地增强了转体桥施工的安全性，减少了拆迁损失，节省了工程投资；解决了极不对称转体施工桥配重不平衡的问题；远离中心球铰的转体驱动装置，其力臂比常规转体牵引装置力臂的更长，可以减少转体牵引力；同时滚动支撑可降低支点摩阻力，转体转动更容易。

本发明针对现有转体施工存在的缺点和不足，提出一种不平衡转体多支点智能转体系统，具有支点自诊断、自适应和自调节，实现不平衡桥梁转体控制自动化，有效解决现有桥梁转体系统存在的诸多问题。与现有技术相比本发明具有以下几个特点：

多支点支撑转体有效解决狭窄施工空间环境下极不平衡转体桥的自动转体施工，多支点转体的平衡稳定更高，提高转体施工安全性，减少拆迁，节约工期，节省工程投资；

自适应多支点解决了转体施工桥的配重和称重问题，支点高度具有自调节，支点反力自诊断，可减少称重工序，节约时间和成本；

远离中心球铰的转体驱动装置，其力臂比常规转体牵引装置力臂的更长，可以减少转体牵引力；同时滚动支撑可降低支点摩阻力，转体转动更容易。

液压缸连续自动顶推，实现转体全过程的智能控制和精确定位，施工方便容易，经济性和可靠性更高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的极不平衡转体桥多支点自动转体施工系统示意图。

图2是本发明实施例提供的极不平衡转体桥多支点自动转体系统立面布置示意图。

图3是本发明实施例提供的辅助支撑系统立面结构示意图。

图4是本发明实施例提供的驱动系统平面结构示意图。

图5是本发明实施例提供的驱动系统侧立面结构示意图。

图6是本发明实施例提供的驱动系统正立面结构示意图。

图中：1、铁路线；2、弧形轨道梁；3、转体梁；4、不可拆建筑；5、转动球铰；6、辅助支撑；7、横梁加强结构；8、配重；9、支架系统；10、轨道梁支撑；11、门式主墩；12、锲形调节块；13、调高柱；14、智能支座；15、滚轮小车；16、压力计；17、位移计；18、弹簧；19、底座；20、顶推油缸；21、撑脚。

图7是本发明实施例提供的极不平衡转体桥多支点自动转体施工方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现有技术中，遇到一些无法进行拆迁或拆迁比较困难、耗费资金较庞大的建筑，形成极不平衡转体，配重不能满足要求时，普通的转体施工无法实现。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细描述说明。

本发明实施例提供的极不平衡转体桥多支点自动转体施工系统包括：转体结构、转动球铰、辅助支撑、滑道梁、横梁加强结构、驱动系统、监控系统、控制终端；

转体结构是跨越铁路、高速公路及沟壑的拟建桥梁，在狭窄作业空间内采用转体施工方法时形成的极不平衡转体桥梁；

转动球铰，用于承受转体结构的主要重量，转体施工时的转动中心和弧形梁的圆心；

辅助支撑，用于承受极不平衡转体不平衡弯矩的产生反力，转动时跟随转体一起转动；

弧形轨道梁，用于承受辅助支撑传来的荷载，并提供辅助支撑行走轨道面；

横梁加强结构，双幅桥同墩转体时在转体球铰处设置连接左右两幅转体梁的联系横梁，桥梁较宽且横梁承载力差不大时同时设置临时索搭横梁加强结构，横梁承载力差不大时设置顶部横梁加强，降低横梁的力和横向变形。

驱动系统，设置在弧形轨道梁上，用于辅助支撑在轨道梁上自动弧形行走，为转体转动提供动力。

作为本发明优选实施例，所述极不平衡转体桥多支点自动转体施工系统进一步包括：

平行跨越铁路公路方向上安装有支架系统，在支架系统上进行预制梁体的拼装和调节。

作为本发明优选实施例，所述极不平衡转体桥多支点自动转体施工系统进一步包括：

在转体墩和跨越障碍之间的空档位置安装有以转体墩转体球铰为圆心的弧线轨道梁及其支架，用于形成辅助支撑的支承系统,并在转体短臂端堆放平衡配重调整辅助支撑的反力。

作为本发明优选实施例，所述辅助支撑系统位于转体梁的梁底，所述辅助支撑包括调高柱、智能支座(承力柱)和滚轮小车，具有自适应调节功能：

调高柱安装在转体梁底，用斜块调节变截面梁高度，斜块下面通过短柱(钢管柱或钢管混凝土柱)调节附加支点与转体球铰的高差，转体梁与斜块、短柱固定连接。

智能支座安装调高柱下面，用于承受调节柱转来的荷载，智能支座设置有反力及高度自诊断、高度自调节的监控系统，采用但不限于液压千斤顶及其自动控制系统实现支座反力及高度的自适应。

滚轮小车位于智能支座下面、弧形轨道梁之上，滚轮小车的滚轮为锥形，锥形与附加支点圆弧半径相适应，用于辅助支撑在弧形轨道上走圆弧形曲线。

作为本发明优选实施例，所述转体转动的驱动系统设置在弧形轨道梁处，在弧形轨道梁上安装有液压伺服顶推油缸和可自动折叠、伸缩锁紧的底座，通过设置的监测系统和控制系统实现自动连续转体和精准对位；

所述伺服油缸顶推系统仿照人爬梯动作实现自动连续顶推，弧形梁上等间距设置有三角形凸出块(底座)用于承担顶推油缸底座反力，顶推油缸底座处安装有自动折叠和伸缩锁紧的装置(撑脚)，顶推油缸前端通过万向轴承与滚轮小车连接。顶推油缸外伸时顶推梁体转动，顶推油缸回缩时暂停转动，当顶推油缸回缩使底座再次卡入三角形凸出块(底座)时重复顶推动作，如此重复完成转体转动。

在本发明实施例中，如图1至图6所示，本发明实施例提供的极不平衡转体桥多支点自动转体施工系统包括：铁路线1、弧形轨道梁2、转体梁3、不可拆建筑4、转动球铰5、辅助支撑6、横梁加强结构7、配重8、支架系统9、轨道梁支撑钢管10、门式主墩11、锲形调节块12、调高柱13、智能支座14、滚轮小车15、压力计16、位移计17、弹簧18、底座19、顶推油缸20、撑脚21。

在本发明实施例中，跨越多条铁路线1进行某两幅转体桥(2*25m)施工时，遇到不可拆迁建筑或者拆迁花费较大的不可拆建筑4时，形成极不平衡转体桥3时，仅靠配重较难实现单点转体条件；另外，施工现场只具备一个桥墩转体施工场地，故采用双幅同墩多点支撑转体系统来完成该桥转体施工。

根据现场环境布置，合理利用作业空间，在转动中心布置转动球铰5，平行铁路方向上设置支架系统9，在支架上预制梁体；由于场地限制采用双幅同墩转体方案，在转动球铰上方设置横梁连接两幅桥；因该桥较宽，在离转动球铰合适距离设置两个辅助支点6，同时在球铰上部设置横向加强索塔7，并在短悬臂较远处设置配重8。

长臂端和短臂端重量相差太大，长臂端在转体过程中跨铁路线，仅靠短臂端配重很难实现单点转体平衡条件，且横梁承载力不足，故在转体墩和铁路线路之间的空地设置以转体墩转动球铰中心为圆心的临时弧线轨道梁2及钢管支架10，在转体梁的左右两幅合适位置梁底设置辅助支撑6，形成多支点(三点)支撑转体系统。

所述辅助支撑6包括梁底锲形调节块12、调高柱13、智能支座14和滚轮小车15。梁底锲形调节块12和调高柱13用于调节变截面梁高差，滚轮小车15的滚轮根据弧线轨道梁半径大小设计成有锥形，保证滚轮小车正常走弧形；智能支座14带有位置锁定液压千斤顶可保证调整到位后高度不变，设置的压力计16和位移计17监测支座压力和高度变化，通过控制终端对支座高度进行自动调整控制，同时指导落架施工和配重工序。

所述驱动系统可放置在弧形轨道梁2上，采用伺服油缸自动顶推技术。在弧形轨道梁上设置底座19，伺服顶推油缸20顶端撑脚21设置一个压缩弹簧18，保证撑脚移动到底座后自动撑开支承在底座19上，顶推油缸向外伸出带着梁体转动，将滚轮小车顶推到轨道梁上下一个底座18时，顶推油缸20自动缩回带动撑脚移动到下一个底座处。顶推油缸重复上述动作，实现转体梁自动转体。

转体开始前进行短臂端配重6，通过智能支座14实现支座反力大小的自诊断，控制支座反力不超过设计值，省去称重工序。

图7，本发明实施例提供的极不平衡转体桥多支点自动转体施工方法，包括如下步骤：

s101:在桥梁跨铁路修建时，平衡转体范围遇到不可拆迁障碍物时，形成极不平衡转动体时，同时通过配重很难满足平衡转体条件时，采用多点支撑转体系统。

s102:根据现场环境布置，在转动墩布置转动球铰，平行铁路方向上设置支架系统，在支架上预制梁体。

s103:长臂端和短臂端重量相差太大，仅靠配重很难实单点转体的平衡条件，在转体墩和铁路之间的空地临时设置以转体球铰为圆心的弧线轨道梁。

s104:在弧线轨道梁顶、两幅转体梁底设置辅助支撑，所述辅助支撑包括梁底锲形调节块、调高柱、智能支座和滚轮小车。梁底锲形调节块及调高柱与转体梁固定连接，滚轮小车位于弧形轨道梁上，保证辅助支撑在弧形轨道上走圆曲线。

s105:辅助支撑反力和高度是监控重点，采用智能支座监测系统监测辅助支撑反力和高度，通过控制终端对支座高度进行自动调整控制。

s106:所述驱动系统放置在弧形轨道梁上，采用伺服油缸自动顶推。顶推油缸外伸带动梁体转动，顶推油缸自动回缩带动撑脚移动到下一个底座处，压缩弹簧使撑脚自动张开支撑在底座上。顶推油缸重复上述动作，实现转体梁自动转体。

下面结合施工系统的原理对本发明作进一步描述。

现有桥梁转体施工通常采用转体墩球铰单点支承转体方法，转体部分基本对称平衡，通过适当平衡配重容易使转体部分平衡来实现桥梁转体。但在建设场地狭窄和拆迁困难时，往往出现极不平衡转体，通常单点支承转体方法较难顺利实现桥梁转体施工，本发明的多支点转体系统可以实现极不平衡转体施工。

本发明提供的施工方法根据转体桥不平衡弯矩大小和场地布置，在距离转体球铰一定距离设置以转体球铰为圆心的多个可移动自适应附加支点及其智能驱动系统，使支点反力不超过附加支撑承载能力，由球铰和附加支点共同支承不平衡转体，形成多支点转体系统，实现转体不平衡弯矩和不平衡配重，提高转体稳定性。

在附加支点处设置滚轮式自适应支撑，其反力自诊断，高度自调节，滚动支撑可降低转体时附加支点摩阻力，可减少称重工序，节约施工时间和成本；

在附加支点处设置伺服油缸连续自动顶推系统，形成比常规转体牵引装置更长的力臂和更大的转动力矩，减少转体牵引力，并实现转体全过程的智能控制和精确定位，施工方便容易，经济性和可靠性更高。

在本发明实施例具体施工中，在拟建桥梁的转体墩布置转体球铰，平行需要跨越的障碍方向(既有铁路、公路或沟壑)搭设支架建造梁体；在转体墩和障碍之间的空地设置以转体墩为圆心的圆弧形梁架支撑体系，用于承担附加支点的反力。弧形梁架的圆弧半径尽可能大以减少附加支点反力，弧心角大于转体桥需要转动的角度，并在弧形梁两端设置限位挡块，弧形梁架的设计应保证弧形梁的刚度和承载力要求。

在转体梁底和弧形梁架之间设置滚轮式自适应支撑，双幅桥或宽桥转体设置两个辅助支撑，宽度较小的单幅桥转体可只设置一个辅助支撑，通过设置的监控系统来实现反力自诊断及高度自调节等自适应功能。

在弧形轨道梁上设置液压伺服顶推油缸和可自动折叠、伸缩锁紧的底座，通过设置的自动控制系统控制顶推系统实现自动连续转体的自动转体功能。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。