一种倾斜锚杆群高精度定位装置及其定位方法与流程

1.本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种倾斜锚杆群高精度定位装置及其定位方法。


背景技术：

2.在桥梁设计过程中，钢混组合箱梁斜拉桥的边跨通常采用混凝土梁，能够压重平衡中跨大跨度钢梁的自重，边跨混凝土梁还能够增加主梁的整体刚度；此外边跨混凝土梁减少了全桥用钢量提升了经济性以及后续维护费用；钢混结合部在两种材料间传递着巨大的主梁内力，具有构造复杂、传力复杂等特点；
3.传统的钢混结合部由混凝土梁过渡段、钢混结合段和钢梁过渡段三部分组成；其中，钢混结合段通常是将钢梁套在混凝土梁之外所形成的；并且，通常在钢梁顶、底及腹板各部位还设置有格室，在格室内填充混凝土使其与混凝土梁融为一体；同时，在格室的顶板、底板及腹板格室的腹板上还需焊接栓钉或设有pbl剪力键，以便传递纵向剪力，然后通过张拉预应力钢绞线将钢梁、钢混结合段和混凝土梁形成连续结构；但在上述的传统的钢混结合部连接构造的施工过程中，仍存在以下问题，如：
4.(1)现有的连接构造在拱肋段预制浇筑的过程中缺乏有效的固定结构来对锚杆和预应力钢束进行定位，导致浇筑过程中锚杆和预应力钢束的位置发生移动和变形，严重影响了预制拱肋段的浇筑质量，容易造成由于局部截面有承受拉应力而造成的混凝土开裂；
5.(2)由于桥梁主拱结构为大体积的钢筋混凝土结构，现有的连接构造在连接时，多采用预制拼装的安装方式，因此一旦浇筑完成后，预制块的锚杆位置固定，在桥梁肋拱段安装时难以调整，无法有效的避免安装过程中变形锚杆群的对接问题；
6.(3)现有的连接构造在连接时，难以实现空间斜面处的锚杆的倾斜角度、位置和弯曲度的调整，严重影响了混凝土梁对接安装过程中的对接效率和对接精度，影响工程质量；
7.因此，亟需设计一种能够实现空间斜面锚杆群高精度定位的装置，以克服上述现有技术存在的问题。


技术实现要素：

8.针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种倾斜锚杆群高精度定位装置及其定位方法，通过本定位装置能够有效的对锚杆进行定位，从而解决锚杆群在浇筑过程中发生形变和位移的问题，具有定位精度高、使用和调节灵活的特点。
9.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
10.一种倾斜锚杆群高精度定位装置，包括调整底板、对布设于待施工结构内倾斜锚杆群的张拉端进行同步定位的定位工装和通过调整定位工装的倾斜角度对所述倾斜锚杆群的倾斜角度进行相应调整的倾斜度调节组件，所述待施工结构为由后向前逐渐向上倾斜的钢筋混凝土结构，所述倾斜锚杆群包括多根沿所述待施工结构长度方向布设的预应力锚杆；所述待施工结构后部与已施工结构连接，所述已施工结构为钢筋混凝土结构；所述待施
工结构分为先浇筑段和位于所述先浇筑段前端的后浇筑段；所述倾斜锚杆群中每根所述预应力锚杆的后端均为锚固于所述已施工结构内的锚固端，每根所述预应力锚杆的前端均为张拉端；所述调整底板为平放于所述先浇筑段内钢筋笼前端的平直钢板，所述调整底板能在所述钢筋笼前端平移且平移过程中能带动所述定位工装同步移动；所述定位工装布设于所述调整底板上，所述倾斜度调节组件安装于所述调整底板上；所述定位工装上开有多个对所述预应力锚杆进行定位的定位孔，所述调整底板上开有供所述倾斜锚杆群穿过的通道。
11.优选的，所述定位工装包括上层板和下层板，在所述上层板与下层板之间设置具有增强安装强度的加强结构，且在上层板和下层板上均设置有锚杆定位孔，其中，所述锚杆定位孔布设在中心孔的外侧，与预应力锚杆相适配；所述中心孔设置在上层板、下层板和调整底板的中心处。优选的，所述定位装置还包括带动对所述调整底板在所述钢筋笼前端平移的位置调节组件，所述位置调节组件安装于所述先浇筑段的外侧模板上。
12.优选的，所述位置调节组件包括左右微调组件和前后微调组件，通过所述前后微调组件调节调整底板与外侧模板前后位置方向的位置关系；通过所述左右微调组件调节调整底板与外侧模板左右位置方向的位置关系。
13.优选的，所述前后微调组件和左右微调组件均包括滑绳、嵌固座和调节件，其中，所述嵌固座安装在外侧模板上，所述调节件安装在嵌固座上；所述滑绳的固定端与底板连接，自由端通过滑轮与调节件连接，所述滑轮设置在外侧模板上。
14.优选的，所述调节件上安装有滑绳线盘，所述滑绳线盘上盘设有所述滑绳，且滑绳线盘与减速电机连接。
15.优选的，所述调节件安装在嵌固座上的梯形卡槽内，且在梯形卡槽的端部安装有限位块。
16.优选的，所述倾斜度调节组件包括第一刚性垫块及第一调节螺杆，其中，所述第一刚性垫块固定设置在调整底板上，所述第一调节螺杆贯穿第一刚性垫块和调整底板，且第一调节螺杆的两端部分别通过第一紧固螺帽与下层板和后浇筑段的钢筋网片连接。
17.一种高精度定位装置对倾斜锚杆群进行定位的方法，包括：
18.步骤一、倾斜锚杆群布设及锚固：所述已施工结构施工完成后，对所述倾斜锚杆群中的各预应力锚杆进行布设，并将各预应力锚杆后端均锚固所述已施工结构内；
19.步骤二、待施工结构施工，过程如下：
20.步骤s1、先浇筑段施工，包括以下步骤：
21.步骤s101、支模与钢筋笼绑扎：对所述先浇筑段进行支模，同时对所述先浇筑段内的所述钢筋笼进行绑扎，并使步骤一中各预应力锚杆前端均从所述钢筋笼前端穿出；
22.步骤s102、高精度定位装置吊装到位：将所述高精度定位装置吊装到位，并使所述倾斜锚杆群中各预应力锚杆的张拉端均从所述定位孔穿出；
23.步骤s103、定位工装倾斜角度调整：通过所述倾斜度调节组件对所述定位工装的倾斜角度进行调整，使得所述定位工装位于所述待施工结构的一个横断面上；
24.步骤s104、锚杆张拉端位置调整：在所述钢筋笼前端平移所述调整底板，平移过程中带动所述定位工装与各预应力锚杆的张拉端同步移动，以对各预应力锚杆的张拉端位置进行同步调整，直至调整到位；
25.步骤s105、混凝土浇筑：对所述先浇筑段进行混凝土浇筑；
26.步骤s2、锚杆张拉：利用所述定位工装对所述倾斜锚杆群中各预应力锚杆进行张拉；
27.步骤s3、后浇筑段施工：对所述后浇筑段进行施工。
28.优选的，所述高精度定位装置还包括带动对所述调整底板在所述钢筋笼前端平移的位置调节组件，所述位置调节组件安装于所述先浇筑段的支护模板上。
29.本发明的有益效果是：本发明公开了一种倾斜锚杆群高精度定位装置及其定位方法，与现有技术相比，本发明的改进之处在于：
30.本发明设计了一种倾斜锚杆群高精度定位装置及其定位方法，包括定位工装和底板，在安装过程中：
31.(1)能够利用位置调节组件对底板的位置进行微调，使其与预应力锚杆位置和后浇筑段的端部截面相适配，进而对锚杆进行有效的初步定位和导向固定；
32.(2)在位置调节组件的基础上，本倾斜锚杆群高精度定位装置利用倾斜度调节组件对整体定位工装在调整底板上的位置进行调整，使其倾斜度能够与预应力锚杆的位置和弯曲度相适配，对锚杆的前端弯曲度进行定位，进而有效避免注浆过程中锚杆发生形变，便于锚杆群的精准定位；
33.(3)同时通过调节后的调节底板和定位工装上的锚杆定位孔对锚杆进行精准定位，能够有效保证定位后锚杆的位置精度和弯曲度，便于后浇筑段与钢箱拱段对接过程中的锚杆连接，有效提高了施工效率；
34.(4)通过本倾斜锚杆群高精度定位装置的使用，能够在倾斜锚杆群施工过程中有效的对锚杆的位置和倾斜度进行定位，保证其定位精度满足设计要求，有效解决了锚杆群在浇筑过程中发生形变和位移的问题，具有对接精度高、使用和调节灵活的优点；
35.(5)为在使用时微调定位工装的位置，本倾斜锚杆群高精度定位装置还设计了一种微调组件，在使用时通过减速电机的作用来调节定位工装的位置，有效减轻了施工工人的工作量，同时避免了人工调节时的手动误差，具有自动化程度、调节精度高且使用方便的优点。
附图说明
36.图1为本发明空间斜面锚杆群高精度定位装置的装配效果图。
37.图2为本发明空间斜面锚杆群高精度定位装置的安装剖视图。
38.图3为本发明定位工装的装配效果图。
39.图4为本发明空间斜面锚杆群高精度定位装置的主视图。
40.图5为本发明空间斜面锚杆群高精度定位装置的俯视图。
41.图6为本发明空间斜面锚杆群高精度定位装置的左视图。
42.图7为本发明空间斜面锚杆群高精度定位装置a处的局部放大图。
43.图8为本发明嵌固座和调节件的安装效果图。
44.图9为本发明嵌固座的结构示意图。
45.图10为本发明调节件的结构示意图。
46.图11为本发明限位块的结构示意图。
47.图12为本发明限位块的剖视图。
48.图13为本发明限位块b处的局部放大图。
49.其中：1.拱桥拱脚，11.后浇筑段，12.先浇筑段，13.已施工结构，2.定位装置，3.钢箱拱段，4.定位工装，41.上层板，411.吊环，412.平面水平尺，413.角度水准尺，42.下层板，43.滑绳，431.滑轮，432.嵌固座，4321.梯形卡槽，4322.栓接孔，433.调节件，4331.安装槽，4332.梯形卡块，434.减速电机，435.滑绳线盘，436.第一轴承，437.插孔，438.限位块，4381.限位块外壳，4382.插杆，4383.转杆，4384.卡槽，4385.滑槽，4386.滑块，4387.调节凸轮，4388.卡口，4389.第二轴承，44.纵向加强肋板，45.横向加强肋板，46.第一刚性垫块，47.第一调节螺杆，471.第一紧固螺帽，48.角隅角钢，49.侧向限位板，40.锚杆定位孔，401.中心孔，6.预应力锚杆，7.预应力钢束，8.外侧模板，9.调整底板。
具体实施方式
50.为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
51.实施例1：参照附图1-13所示的一种倾斜锚杆群高精度定位装置及其定位方法；
52.所述倾斜锚杆群高精度定位装置为定位装置2，所述定位装置2包括调整底板9、对布设于待施工结构内倾斜锚杆群的张拉端进行同步定位的定位工装4和通过调整定位工装4的倾斜角度对所述倾斜锚杆群的倾斜角度进行相应调整的倾斜度调节组件，所述待施工结构为由后向前逐渐向上倾斜的钢筋混凝土结构，所述倾斜锚杆群包括多根沿所述待施工结构长度方向布设的预应力锚杆6；所述待施工结构后部与已施工结构13连接，所述已施工结构13为钢筋混凝土结构；所述待施工结构分为先浇筑段12和位于所述先浇筑段前端的后浇筑段11；所述倾斜锚杆群中每根所述预应力锚杆6的后端均为锚固于所述已施工结构13内的锚固端，每根所述预应力锚杆的前端均为张拉端；所述调整底板9为平放于所述先浇筑段11内钢筋笼前端的平直钢板，所述调整底板9能在所述钢筋笼前端平移且平移过程中能带动所述定位工装4同步移动；所述定位工装布设于所述调整底板9上，通过调整底板9将定位工装4安装在后浇筑段11上，所述倾斜度调节组件安装于所述调整底板9上；所述定位工装4上开有多个对所述预应力锚杆6进行定位的定位孔，所述调整底板上开有供所述倾斜锚杆群穿过的通道。
53.优选的，所述的定位孔为与预应力锚杆6相适配的圆形通孔，同时所述待施工结构与所述已施工结构均为拱桥主拱的混凝土拱段。
54.优选的，为便于对所述预应力锚杆6进行定位，所述的定位工装4包括上层板41和下层板42，所述上层板41与下层板42之间通过具有增强安装强度的加强结构连接，来保证定位工装4的整体强度。
55.所述加强结构包括纵向加强肋板44、横向加强肋板45和角隅角钢48，其中所述纵向加强肋板44和横向加强肋板45分别设置在定位工装4的纵向加强区和横向加强区，且纵向加强肋板44和横向加强肋板45均为焊设在上层板41与下层板42之间的连接钢板，用于提高上层板41和下层板42的连接强度，防止对接过程中压弯失稳，所述上层板41和下层板42的布置数量参考定位工装截面尺寸设计；所述角隅角钢48为焊接在上层板41和下层板42四个角上的角钢，起承压作用，防止定位工装4的4个角点发生压弯失稳；在使用过程中，主要
还是角隅角钢48起承压作用，纵向加强肋板44和横向加强肋板45作为安全储备来设置，起到防止压弯和径向、纵向变形的作用。
56.优选的，所述纵向加强肋板44设置在上层板41与下层板42的长边上，横向加强肋板45设置在上层板41与下层板42的短边上。
57.优选的，为便于在安装过程中，与待施工结构中的预应力钢束7相适配，在所述上层板41、下层板42和调整底板9的中心处均设置有相互相适配的中心孔401，使用时在中心孔401内拉结预应力钢束7，形成预应力张拉区，便于在施工过程中对预应力钢束7进行张拉；
58.同时为便于与所述预应力锚杆6相适配，对预应力锚杆6进行精准定位和有效张拉，在所述上层板41和下层板42上均设置有锚杆定位孔40，便于利用锚杆定位孔40对穿过调整底板9上的通道的预应力锚杆6进行定位。
59.优选的，可根据实际需要，在所述的调整底板9上开设锚杆定位孔40对预应力锚杆6进行定位；当不需要在调整底板9上开设锚杆定位孔40时，所述预应力锚杆6从开设在调整底板9上的中心孔(通道)内穿过，穿入定位工装上的锚杆定位孔40内进行定位。
60.优选的，为便于吊装，在所述上层板41上还设置有吊环411，所述吊环411对称设置在上层板41上，同时为便于在定位工装4上还设置有平面水平尺412和角度水准尺413，其中所述平面水平尺412用于安装时判断定位工装平面内平整度(控制锚杆端部位于同一空间平面上)，所述角度水准尺413用来判断是否与已施工结构混凝土端部截面角度一致。
61.实施例2：与上述实施例1不同的是，为便于在安装过程中，对所述调整底板9在后浇筑段11的端部截面处的钢筋笼前端的位置进行调整，设计所述的定位装置还包括带动对所述调整底板9在所述钢筋笼前端平移的位置调节组件，所述位置调节组件安装于所述先浇筑段的外侧模板8上，使用时，通过位置调节组件对调整底板9在后浇筑段11的端部截面处的钢筋笼前端的位置进行调整，使其与预应力锚杆6的位置匹配，在所述调整底板9上还设置有滑轮吊耳91，所述滑轮吊耳91与位置调节组件相适配，来对调整底板9的位置进行调整；
62.所述位置调节组件包括左右微调组件和前后微调组件，所述前后微调组件设置在外侧模板8的上侧面板上，左右微调组件设置在外侧模板8的前或后侧面板上，在使用时，
63.通过所述前后微调组件调节调整底板9与外侧模板8前后位置方向的位置关系；
64.通过所述左右微调组件调节调整底板9与外侧模板8左右位置方向的位置关系。
65.优选的，所述前后微调组件和左右微调组件均包括滑绳43、嵌固座432和调节件433，所述滑绳43的一端固定端与滑轮吊耳91固定连接，滑绳43的另一端自由端穿过滑轮431与调节件433连接，所述调节件433通过嵌固座432安装在外侧模板8上，即在使用时，通过转动调节件433，进而调节滑绳43的相对长度，来对调整底板9在后浇筑段11的端部截面处的钢筋笼前端的位置进行调整，使其与预应力锚杆6配合的位置适配，对预应力锚杆6进行精准定位。
66.优选的，为便于在使用时可以根据需要对嵌固座432和调节件433进行固定，使嵌固座432可以快速的固定在外侧模板8上，在所述嵌固座432上设置有栓接孔4322，使用时可以通过栓接孔4322将所述嵌固座432固定安装在外侧模板8上，也可直接将所述嵌固座432焊设在外侧模板8上。
67.优选的，为便于对调节件433进行固定和安装，在所述嵌固座432上还设置有梯形卡槽4321，所述梯形卡槽4321与设置在调节件433底部的梯形卡块4332相适配，即在使用时将梯形卡块4332卡在梯形卡槽4321内，实现嵌固座432与调节件433的连接，且在所述梯形卡槽4321的端部开口部可拆卸安装有限位块438，在使用时，利用限位块438对梯形卡块4332进行限位，防止其从梯形卡槽4321内滑出；且在所述调节件433上还开设有安装槽4331，所述安装槽4331内通过第一轴承436安装有滑绳线盘435，所述滑绳线盘435与滑绳43固定连接，且滑绳线盘435与减速电机434的驱动端连接，即在使用时，通过减速电机434的驱动作用来带动滑绳线盘435转动，进而通过滑绳43来调节所述调整底板9在后浇筑段11的端部截面处的钢筋笼前端的位置。
68.优选的，为便于将梯形卡块4332安装在梯形卡槽4321内，所述限位块438可拆卸安装在梯形卡槽4321的端部开口部处，且与设置在梯形卡槽端部开口部处的插孔437相适配，所述限位块438包括限位块外壳4381、插杆4382和转杆4383，所述限位块外壳4381为与梯形卡槽4321相匹配的梯形卡块，且限位块外壳4381的内部中空，所述转杆4383通过第二轴承4389转动安装在限位块外壳4381的内部空腔中，且在所述转杆4383上还固定安装有调节凸轮4387，使用时，通过调节设置在转杆4383顶部的卡槽4384转动带动转杆4383转动，继而使得调节凸轮4387与转杆4383同轴转动，且在所述调节凸轮4387上还设置有滑槽4385，所述滑槽4385与设置在插杆4382尾端的滑块4386相适配，且所述插杆4382的前端伸出设置在限位块外壳4381上的伸缩槽与插孔437相适配，即在使用时通过调节凸轮4387转动带动插杆4382沿着插槽伸缩，卡入到插孔437内，来对限位块438进行安装。
69.优选的，为在使用时能够有效的通过调节凸轮4387转动带动插杆4382沿着插槽伸缩，设计所述滑槽4385为弧形卡槽，所述弧形卡槽与滑块4386前端的卡球相适配，即当卡球卡入弧形卡槽内时，卡球可以沿着弧形卡槽滑动，且不会从弧形卡槽内滑出，同时为便于在安装时将所述与滑块4386卡入到滑槽4385内，在所述滑槽上开设有卡口4388，且为避免滑块4386从滑槽4385内滑出，所述卡口4388的上下两个弧形槽相互错位设置。
70.优选的，为在安装后固定定位工装4的位置，在所述调整底板9的外侧还设置有侧向限位板49，通过侧向限位板49来控制定位工装4的侧向摆动。
71.实施例3：与上述实施例不同的是，为便于在安装定位工装4的过程中，对定位工装4在调整底板9上的倾斜度进行调整，保证预应力锚杆6端部的位置和弯曲度，所述的倾斜度调节组件包括第一刚性垫块46及第一调节螺杆47，其中，
72.所述第一刚性垫块46固定设置在调整底板9上，所述第一调节螺杆47贯穿第一刚性垫块46和调整底板9设置，且第一调节螺杆47的两端部分别通过第一紧固螺帽471与下层板42和后浇筑段11内的钢筋网片连接，便于在安装定位工装4时，对下层板42的安装倾斜角度进行调整，使其倾斜度满足安装要求。
73.实施例4：与上述实施例不同的是，一种高精度定位装置对倾斜锚杆群进行定位的方法，其特征在于：包括：
74.步骤一、倾斜锚杆群布设及锚固：所述已施工结构施工完成后，对所述倾斜锚杆群中的各预应力锚杆进行布设，并将各预应力锚杆后端均锚固所述已施工结构内；
75.步骤二、待施工结构施工，过程如下：
76.步骤s1、先浇筑段施工，包括以下步骤：
77.步骤s101、支模与钢筋笼绑扎：对所述先浇筑段进行支模，同时对所述先浇筑段内的所述钢筋笼进行绑扎，并使步骤一中各预应力锚杆前端均从所述钢筋笼前端穿出；
78.步骤s102、高精度定位装置吊装到位：将所述高精度定位装置吊装到位，并使所述倾斜锚杆群中各预应力锚杆的张拉端均从所述定位孔穿出；
79.步骤s103、定位工装倾斜角度调整：通过所述倾斜度调节组件对所述定位工装的倾斜角度进行调整，使得所述定位工装位于所述待施工结构的一个横断面上；
80.步骤s104、锚杆张拉端位置调整：在所述钢筋笼前端平移所述调整底板，平移过程中带动所述定位工装与各预应力锚杆的张拉端同步移动，以对各预应力锚杆的张拉端位置进行同步调整，直至调整到位；
81.步骤s105、混凝土浇筑：对所述先浇筑段进行混凝土浇筑；
82.步骤s2、锚杆张拉：利用所述定位工装对所述倾斜锚杆群中各预应力锚杆进行张拉；
83.步骤s3、后浇筑段施工：对所述后浇筑段进行施工。
84.优选的，所述高精度定位装置还包括带动对所述调整底板在所述钢筋笼前端平移的位置调节组件，所述位置调节组件安装于所述先浇筑段的支护模板上。
85.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。