一种适用于拱肋的安装系统及其安装方法与流程

本发明涉及桥梁施工领域，特别涉及一种适用于拱肋的安装系统及其安装方法。

背景技术：

目前，既有钢拱桥主拱安装施工主要有无支架法和支架法两大类，均需将主拱肋分节并逐节段接长至合龙。其中，无支架法施工主要采用缆索吊机斜拉扣挂悬臂逐节段拼装至中间合龙，施工控制要求高、安全风险大；支架法施工时，需要为每个拱肋节段提供足够强的支撑，然后利用起重设备吊装节段构件，在支撑处将拱桥拼装成整体。

相关技术中，在进行钢拱桥主拱安装施工时，一般是先在拱肋桥位处搭设专用的落地式拼装支架，然后用大型起重设备进行逐段吊装，并在高空处拼装成整体，最后在跨中合龙。

但是，采用这种拼装方法，在拼装前需要搭设钢拱肋拼装支架，拼装过程中需要逐个节段高空对接，过程中的工作量大、耗费时间长，导致工作效率低下，同时，当支架较高时安全风险较大。

因此，有必要设计一种新的适用于钢拱桥的施工方法及其安装方法，以克服上述问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种适用于拱肋的安装系统及其安装方法，以解决相关技术中钢拱桥主拱拼装过程中需要逐个节段高空对接，工作量大、耗费时间长，工作效率低下的问题。

第一方面，提供了一种适用于拱肋的安装系统，其包括：拱座；拱肋，其侧卧于所述拱座的一侧，且所述拱肋通过拱脚转铰与所述拱座连接，使所述拱肋可相对于所述拱座沿横桥向转动；第一驱动机构，其与所述拱肋分别位于所述拱座的相对两侧，且所述第一驱动机构通过第一拽拉绳与所述拱肋的一侧连接，用于拽拉所述拱肋整体翻身。

一些实施例中，所述第一拽拉绳通过拽拉架与所述拱肋连接，且当所述拱肋旋转至竖直状态时，所述拽拉架的轴线与所述第一拽拉绳大致共线。

一些实施例中，所述第一驱动机构与所述拱座之间设有转向架，所述转向架包括：架体，其固定于地基；转向轮，其安装于所述架体顶部，且所述第一拽拉绳缠绕于所述转向轮。

一些实施例中，所述转向架还包括：平衡吊重，其设置于所述架体；以及平衡吊绳，所述平衡吊绳的一端固定于所述架体或者地基，另一端与所述第一拽拉绳连接。

一些实施例中，所述安装系统还包括反向拽拉保险装置，所述反向拽拉保险装置与所述第一驱动机构位于所述拱肋的相对两侧，所述反向拽拉保险装置包括：第二驱动机构，其固定于地基；第二拽拉绳，其一端连接所述拱肋，另一端连接所述第二驱动机构。

第二方面，提供了一种采用上述的适用于拱肋的安装系统的安装方法，其包括以下步骤：以卧姿逐节段将拱肋拼装成整体；通过拱脚转铰将所述拱肋的两端与拱座连接；启动第一驱动机构，使所述第一驱动机构通过第一拽拉绳拽拉所述拱肋，所述拱肋从卧姿态绕拱脚转铰旋转至竖直状态。

一些实施例中，所述以卧姿逐节段将拱肋拼装成整体，包括：在拱座的一侧放置拼装支墩；在所述拼装支墩上将所述拱肋以卧姿逐节段拼装，并调整所述拱肋的线性后，将所述拱肋焊接成整体。

一些实施例中，所述安装系统还包括转向架，所述转向架包括架体和转向轮，在启动第一驱动机构，使所述第一驱动机构通过第一拽拉绳拽拉所述拱肋，所述拱肋从卧姿态旋转至竖直状态之前，还包括：将所述第一驱动机构按预设位置固定于地基；将所述转向架按预设位置固定于地基，且所述转向架位于所述第一驱动机构与拱座之间；使用第一拽拉绳连接所述第一驱动机构与所述拱肋，同时，所述第一拽拉绳缠绕于所述转向轮。

一些实施例中，所述安装系统还包括反向拽拉保险装置，所述反向拽拉保险装置包括第二驱动机构和第二拽拉绳，所述启动第一驱动机构，使所述第一驱动机构通过第一拽拉绳拽拉所述拱肋，所述拱肋从卧姿态旋转至竖直状态，包括：启动所述第一驱动机构，所述第一拽拉绳将所述拱肋缓缓拉起，同时，反向侧的所述第二驱动机构通过所述第二拽拉绳反向拉住所述拱肋。

一些实施例中，在启动第一驱动机构，使所述第一驱动机构通过第一拽拉绳拽拉所述拱肋，所述拱肋从卧姿态旋转至竖直状态之后，还包括：锁定所述拱脚转铰，并在所述拱肋底面与所述拱座之间支撑垫座。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种适用于拱肋的安装系统及其安装方法，由于拱肋侧卧于拱座的一侧，可以先在拱座的一侧将拱肋以卧姿逐节段拼装成一个整体，拼装过程中拱肋每一节段距离地基的高度是相同的，不需要进行高空对接，且拼装完成之后，可以通过第一驱动机构和第一拽拉绳将拱肋从卧姿态拉起旋转至竖直状态，因此，在地面拼装拱肋工作量较小，提升了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种适用于拱肋的安装系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种适用于拱肋的安装系统的拱肋转体过程中的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种适用于拱肋的安装系统的拱肋转体到位后的左视示意图；

图4为本发明实施例提供的一种适用于拱肋的安装系统的拱肋转体到位后的主视示意图；

图5为本发明实施例提供的一种适用于拱肋的安装系统的拱肋转体到位后的俯视示意图。

图中：

1、拱座；

2、拱肋；

3、拱脚转铰；

4、第一驱动机构；41、第一拽拉绳；

5、拽拉架；

6、转向架；61、架体；62、转向轮；

7、反向拽拉保险装置；71、第二驱动机构；72、第二拽拉绳；

8、拼装支墩；9、垫座。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种适用于拱肋的安装系统及其安装方法，其能解决相关技术中钢拱桥主拱拼装过程中需要逐个节段高空对接，工作量大、耗费时间长，工作效率低下的问题。

参见图1至图3所示，为本发明实施例提供的一种适用于拱肋的安装系统，其可以包括：拱座1，本实施例中，拱座1部分埋设于地基中；拱肋2，其侧卧于拱座1的一侧，本实施例中，拱肋2位于拱座1的左侧，且拱肋2通过拼装支墩8临时支撑于地基上，在拼装支墩8上将拱肋2逐节段以卧姿拼装成一个整体，且拱肋2的底部可以通过拱脚转铰3与拱座1连接，也就是说，拱肋2底部靠近拱座1的一侧通过拱脚转铰3与拱座1连接，拱肋2沿纵桥向的相对两端均可以设有拱脚转铰3，使拱肋2可相对于拱座1绕拱脚转铰3的转轴在横桥向方向转动；以及第一驱动机构4，其与拱肋2分别位于拱座1的相对两侧，本实施例中，拱肋2侧卧于拱座1的左侧，第一驱动机构4设置于拱座1的右侧，且第一驱动机构4可以与地基固定，第一驱动机构4优选地锚式卷扬机，为拱肋2翻身转体施工提供动力，同时，便于抵抗拱肋2转体过程中产生的部分水平力，第一驱动机构4可以通过第一拽拉绳41与拱肋2的一侧连接，本实施例中，第一拽拉绳41连接于拱肋2的右侧，用于拽拉拱肋2整体翻身，也就是使拱肋2从侧卧状态旋转成竖直状态，从而可以竖直支撑于拱座1的上方，通过侧卧拼装，然后再拽拉竖转的方式，使拱肋2在地面即可完成整体拼装，不需要将拱肋2节段吊至高空中，也不需要在高空进行拼装作业，降低了安全风险，减少了大型起重设备以及每个节段对应的竖直拼装支架的使用，工作量较小，且提高了工作效率。

参见图1和图2所示，进一步，拱脚转铰3可以包括基座耳箱，其中基座耳箱可以固定于拱座1的顶部，以及连接耳箱，连接耳箱可以固定于拱肋2的底部，基座耳箱与连接耳箱可以通过销轴连接为一个整体，使得拱肋2可以绕销轴的轴线转动，其中，基座耳箱和连接耳箱优选为箱型焊接结构或成型铸件，销轴优选为合金钢铸件。

参见图1和图2所示，在一些实施例中，第一拽拉绳41可以通过拽拉架5与拱肋2连接，也就是说，当拱肋2处于侧卧状态时，拱肋2的上侧可以固定有拽拉架5，其中，拽拉架5具有一定的宽度，拽拉架5的一侧与拱肋2固定，另一侧连接第一拽拉绳41，且拽拉架5可以采用桁架式结构，结构简单且轻便，通过设置拽拉架5增大第一拽拉绳41与拱肋2的接触面积，同时提供安全保障，在第一拽拉绳41与拱肋2之间起到缓冲的作用，避免第一拽拉绳41直接拽拉拱肋2，使拱肋2局部受力集中，对拱肋2的结构造成影响；且当拱肋2旋转至竖直状态时，拽拉架5的轴线与第一拽拉绳41大致共线，使得当拱肋2旋转至竖直状态时，第一拽拉绳41施加于拱肋2上的力几乎均是沿着第一拽拉绳41的倾斜方向，在其他方向几乎不存在分力，避免了其他方向的分力对拱肋2以及拽拉架5进行拉扯，导致拱肋2以及拽拉架5发生变形；本实施例中，拽拉架5设有两个，且其中一个设置于拱肋2长度的四分之一处，另一个设置于拱肋2长度的四分之三处，在其他实施例中，也可以设置一个或者三个及以上的拽拉架5。

参见图1和图3所示，在一些可选的实施例中，第一驱动机构4与拱座1之间可以设有转向架6，其中转向架6可以包括：架体61，本实施例中，架体61可以采用桁架焊接成支架结构，架体61的底部可以固定于地基，以抵抗拱肋2在翻身转体过程中产生的部分水平力和竖直力；转向轮62，其可以安装于架体61的顶部，使得第一拽拉绳41可以缠绕于转向轮62上，不至于悬落至地面，同时转向轮62可以改变第一拽拉绳41的缠绕方向，使第一拽拉绳41提供的竖转力较大，拽拉施工处于可控的状态，架体61和转向轮62能够起到为第一拽拉绳41提供转向和方便拽拉的作用，并将转体翻身过程中的部分力传递给地基。

参见图1所示，进一步，转向架6还可以包括：平衡吊重，其可以设置于架体61上，使得转向架6具有一定的重量，不易倾倒或者被提升；以及平衡吊绳，平衡吊绳的一端固定于架体61或者地基，另一端与第一拽拉绳41连接，使得第一拽拉绳41在拽拉拱肋2进行翻身转体的过程中处于绷紧状态。

参见图2所示，优选的，架体61上可以固设一个或者多个滑轮组，平衡吊绳可以缠绕于滑轮组，通过设置滑轮组能够克服平衡吊绳在拽拉第一拽拉绳41时产生的水平力，平衡吊绳承受的力越大，设置的滑轮组越多，当平衡吊绳承受的力较小时，也可以不设置滑轮组。

参见图2、图3和图5所示，在一些实施例中，安装系统还可以包括反向拽拉保险装置7，反向拽拉保险装置7与第一驱动机构4可以位于拱肋2的相对两侧，同时，当拱肋2处于侧卧状态时，拱肋2和反向拽拉保险装置7位于拱座1的同一侧，其中，反向拽拉保险装置7可以包括：第二驱动机构71，其可以固定于地基，本实施例中，第二驱动机构71也优选地锚式卷扬机，便于锚固于地基；以及第二拽拉绳72，其一端连接拱肋2，另一端连接第二驱动机构71，本实施例中，第二拽拉绳72缠绕于第二驱动机构71上，并随着拱肋2的翻身转体过程，第二驱动机构71逐渐释放第二拽拉绳72，第二拽拉绳72在拱肋2翻身的过程中可以一直处于绷紧状态，通过设置反向的第二驱动机构71和第二拽拉绳72，可以为拱肋2转体提供反向纠正，避免正向转体速度过快、外部风力作用下导致拱肋2倾覆。

参见图1至图5所示，为本发明实施例提供的一种采用上述适用于拱肋的安装系统的安装方法，其可以包括以下步骤：

步骤1：以卧姿逐节段将拱肋2拼装成整体。

在一些实施例中，在以卧姿逐节段将拱肋2拼装成整体之前，可以先将多个拱肋2节段运送至施工现场，并在施工现场结合实际情况按照相关规范对地基进行处理。

在一些实施例中，所述以卧姿逐节段将拱肋2拼装成整体，可以包括：在拱座1的一侧放置拼装支墩8，本实施例中拼装支墩8放置于拱座1的左侧，同时，每个拼装支墩8的高度相同；然后可以在拼装支墩8上将拱肋2以卧姿逐节段拼装，也就是说，在拼装过程中拱肋2是侧卧状态的，由于每节段拱肋2的宽度一般是相同的，侧卧放置后，每节段拱肋2的顶面距离地面的高度是相同的，且相较于竖直状态的拱肋2，侧卧拼装过程中每节段拱肋2距离地面的高度相对较低，然后可以根据预设的线性对拱肋2进行调整，调整好拱肋2的线性后，可以将拱肋2焊接成一个整体。

步骤2：通过拱脚转铰3将拱肋2的两端与拱座1连接。

在一些实施例中，拱脚转铰3包括基座耳箱、连接耳箱和销轴；所述通过拱脚转铰3将拱肋2的两端与拱座1连接，可以包括：将基座耳箱固定于拱座1的顶部，连接耳箱固定于拱肋2的底部，并且将基座耳箱与连接耳箱通过销轴连接，同时，沿拱肋2纵长方向的两端均设有拱脚转铰3，使拱肋2的两端均与拱座1连接。

步骤3：启动第一驱动机构4，使第一驱动机构4通过第一拽拉绳41拽拉拱肋2，拱肋2从卧姿态旋转至竖直状态。

在一些实施例中，安装系统还可以包括转向架6，转向架6可以包括架体61和转向轮62，在启动第一驱动机构4，使第一驱动机构4通过第一拽拉绳41拽拉拱肋2，拱肋2从卧姿态旋转至竖直状态之前，还可以包括：将第一驱动机构4按预设位置固定于地基；将转向架6也按预设位置固定于地基，且转向架6位于第一驱动机构4与拱座1之间；使用第一拽拉绳41连接第一驱动机构4与拱肋2，其中，第一拽拉绳41的一端缠绕于第一驱动机构4上，另一端可以通过拽拉架5与拱肋2连接，同时，第一拽拉绳41的中部可以缠绕于转向架6顶部的转向轮62上，以便改变第一拽拉绳41的缠绕方向。

进一步，安装系统还可以包括反向拽拉保险装置7，反向拽拉保险装置7可以包括第二驱动机构71和第二拽拉绳72，所述启动第一驱动机构4，使第一驱动机构4通过第一拽拉绳41拽拉拱肋2，拱肋2从卧姿态旋转至竖直状态，可以包括：启动第一驱动机构4将第一拽拉绳41向回收，使第一拽拉绳41将拱肋2缓缓拉起，同时，反向侧的第二驱动机构71通过第二拽拉绳72反向拉住拱肋2，也就是说，在拱肋2转体翻身的过程中，第二驱动机构71逐渐释放第二拽拉绳72，且第二拽拉绳72在拱肋2翻身的过程中一直处于绷紧的状态，为拱肋2转体提供过度拽拉和临时抗风稳定保障。

在一些可选的实施例中，在启动第一驱动机构4，使第一驱动机构4通过第一拽拉绳41拽拉拱肋2，拱肋2从卧姿态旋转至竖直状态之后，还可以包括：待拱肋2原位竖转到位后，锁定拱脚转铰3，本实施例中，采用焊接的方式将拱脚转铰3锁定牢固，并且可以在拱肋2底面与拱座1之间支撑垫座9，本实施例中，垫座9可以为临时支座，且垫座9设于拱肋2未设置拱脚转铰3的一端，将临时的垫座9换成永久性支座后，可以在拱脚转铰3和永久性支座处浇筑混凝土成型为拱脚，最后可以将拽拉架5、转向架6、第一驱动机构4、第二驱动机构71等辅助设施拆除，完成拱肋2的整体原位翻身转体施工。

本发明实施例提供的一种适用于拱肋的安装系统及其安装方法的原理为：

由于拱肋2侧卧于拱座1的一侧，可以先在拱座1的一侧将拱肋2以卧姿逐节段拼装成一个整体，拼装过程中拱肋2每一节段距离地基的高度是相同的，不需要进行高空对接，将拱肋2的高空作业转化为地面作业，且拼装完成之后，可以通过第一驱动机构4和第一拽拉绳41将拱肋2从卧姿态拉起旋转至竖直状态，同时，拱脚转铰3能够在拱肋2转体翻身时提供一定幅度的角度，并将转动时的作用效应传递给拱座1，因此，在地面拼装拱肋2工作量较小，大幅降低拼装难度，提升了工作效率，且施工安全可靠，在地面拼装质量更优；同时，不需要大型吊机或者专用吊机，适应性强，临时设施和投入较少，便于施工现场布置和管理，操作简易可控；在拱肋2翻身转体的过程中，充分利用拱座1作为刚体，抵抗转体翻身的部分作用效应，减轻其他机械的负荷，施工中拱肋2整体温度性好，拱肋2无需在空中进行合龙和体系转换，使得拱肋2结构的线形和次应力更易保证和控制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。