一种管道桥悬吊钢索的更换方法
【专利摘要】本发明涉及一种管道桥悬吊钢索的更换方法，塔架顶部平台上分别固定有承索马鞍，先在承索马鞍上叠置安装拉索马鞍，拉索马鞍分别设有面向河流的主索挂耳和背向河流的背索挂耳，将四根背索分别连接在背索挂耳与同侧的钢索地锚之间；再将两根主索分别连接在两主索挂耳之间；接着在管道桥与主索之间安装吊索，然后逐根均匀拆除吊杆，使管道桥的载荷逐渐转移至新主索上；再拆除原有的钢索；最后在管道桥靠近端头的两侧壁分别连接抗风索，抗风索的下端分别固定于抗风索地锚上，在管道桥靠近端头的底壁两侧分别连接抗震索，抗震索的下端固定于相应塔架的基础上。该悬吊钢索的更换方法投资省，工期短，安全性好。
【专利说明】一种管道桥悬吊钢索的更换方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于管道跨越河流、峡谷的管道桥，特别涉及一种管道桥悬吊钢索的更换方法。
【背景技术】
[0002]管道跨越河流、峡谷等经常采用管道悬索桥的形式，管道支撑在水平的管道桥上，管道桥的宽度方向的两侧分别连接有吊杆，多个吊杆沿管道桥的长度方向均匀分布将管道桥吊起，各吊杆的上部与钢索固定连接，钢索在河面上方呈中间低两端高的悬索状，河流两岸分别建有塔架，两塔架的顶部平台上分别固定有一对马鞍，钢索通过马鞍转弯向下且端头固定连接在钢索地锚上。
[0003]钢索在使用多年后需要更换，在管道不停输的情况下，钢索的更换比较困难。目前采用的施工方法为:在原有塔架外侧建造高于原塔架的临时塔架一在临时塔架的外侧预制临时地锚一在临时塔架的顶部安装临时马鞍一在两岸临时塔架之间架设临时钢索，临时钢索越过临时马鞍下行且端头分别固定在临时地锚上一将临时钢索通过临时吊索与管道桥相连接一拆除旧钢索一安装新钢索一新钢索与管桥通过吊索连接一拆除临时钢索与临时吊索一拆除临时塔架。
[0004]以上施工方法存在如下不足之处:⑴建造两临时塔架的工费比较高，周期比较长，加大了人力成本、材料成本和时间成本；⑵很多施工场地不具备建造临时塔架的条件，导致更换钢索无法进行，更不可能在管道不停输的情况下更换；⑶临时塔架之间的跨距比原有塔架大，临时钢索的架设难度大，风险大、对钢索的强度及规格要求更高，施工成本大；(4)临时塔架和临时地锚的占地空间大，施工对环境会造成较大的破坏；(5)除了更换的新钢索外，还需要使用临时钢索，增加了造价；(6)管道桥的载荷先从独根钢索转移到临时钢索上，再从临时钢索转移到新钢索上，至少经过了两次载荷转移，增大了安全风险；⑴现场施工周期长，对管道正常输送增加了安全隐患。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种管道桥悬吊钢索的更换方法，能够节省投资，缩短工期，安全且减少对环境的破坏。
[0006]为解决以上技术问题，本发明的一种管道桥悬吊钢索的更换方法，管道桥悬吊系统包括位于河流两岸的塔架和位于两塔架之间的管道桥，两所述塔架的顶部平台上分别固定有承索马鞍，所述管道桥宽度方向的两侧分别连接有多个吊杆，各吊杆的上部分别与相应的钢索固定连接，两所述钢索的两端分别支撑在所述承索马鞍上且端头向下固定于钢索地锚上，钢索的更换依次包括如下步骤:⑴在承索马鞍上叠置安装拉索马鞍，所述拉索马鞍包括拉索马鞍本体、主索挂耳和背索挂耳，所述主索挂耳连接在所述拉索马鞍本体面向河流一端的中部，两所述背索挂耳分别连接在所述拉索马鞍本体背向河流一端的两侧；⑵将四根背索分别连接在背索挂耳与同侧的钢索地锚之间；⑶在管道桥上高出管线架设支撑构件，铺设木板形成作业通道；⑷将两根主索分别连接在两所述主索挂耳之间；(5)在所述管道桥宽度方向的两侧分别均匀安装吊索，各所述吊索的上端分别与所述主索垂直固定连接；(6)逐根均匀拆除所述吊杆，使管道桥的载荷逐渐转移至新主索上；(7)拆除原有的所述钢索；⑶在管道桥靠近端头的两侧壁分别连接抗风索，所述抗风索的下端分别固定于抗风索地锚上，所述抗风索地锚分别位于相应塔架的两侧；⑶在管道桥靠近端头的底壁两侧分别连接抗震索，所述抗震索的下端固定于相应塔架的基础上。
[0007]相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果:⑴拉索马鞍骑装在承索马鞍上，需要更换独根钢索时，主索连接在主索挂耳上，背索连接在背索挂耳上，不需要建造临时塔架，也不需要建造临时地锚，投资仅为建造塔架施工的几十分之一，且大大缩短了工期；(2)对施工场地没有要求，无需占用更大的面积，保护了现场环境；(3)用一根主索加两根背索取代原来的独根钢索，也可以实现逆向互换，不需要安装临时钢索，直接将新主索连接在拉索马鞍的主索挂耳上；⑷管道桥只需进行一次载荷转移，即完成了钢索的更换，提高了施工的安全性；(5)施工过程中，管道可以不停输。
[0008]作为本发明的优选方案，所述钢索地锚包括两根对称位于轴线两侧的地锚螺杆，两所述地锚螺杆相互平行且上端指向所述承索马鞍，两地锚螺杆的中部共同旋接有索锚连接块，所述钢索的两端分别固定于所述索锚连接块的中部，各所述背索的下端分别连接在同侧对应的所述地锚螺杆上。钢索地锚既可以供原有钢索使用，又可以供新背索使用，更换钢索时，无需构筑新的背索地锚，节省投资，缩短工期，且减少对环境的破坏。
[0009]作为本发明的优选方案，所述承索马鞍宽度方向的中部设有中间高两端低的鞍形导槽，所述鞍形导槽的两侧对称设有与所述鞍形导槽连为一体的承索马鞍飞边，所述承索马鞍飞边上沿所述承索马鞍的长度方向分别分布有垂直的承索马鞍螺栓孔，所述钢索的两端分别嵌于所述承索马鞍的鞍形导槽中，所述钢索、鞍形导槽与钢索地锚的轴线位于同一个竖直平面内。钢索可以在承索马鞍的鞍形导槽中自由穿行，也可以沿鞍形导槽滑动，便于调整钢索长度及张力，同时承索马鞍承受的水平方向的力很小，旧钢索拆除后，可以在鞍形导槽中直接穿入新钢索，与拉索马鞍配合更换钢索十分方便。
[0010]作为本发明的优选方案，所述拉索马鞍本体宽度方向的两侧下端面分别为平面且分别骑装在所述承索马鞍飞边上，所述拉索马鞍本体宽度方向的两侧分别设有与所述承索马鞍螺栓孔共轴线的拉索马鞍螺栓孔，安装时先将承索马鞍点焊固定在塔架顶部平台上，再拆除承索马鞍的固定螺栓，将拉索马鞍叠置在承索马鞍上后对齐两者的螺栓孔，采用长螺栓依次穿过所述拉索马鞍螺栓孔及承索马鞍螺栓孔将拉索马鞍和承索马鞍共同固定在塔架顶部平台上；所述拉索马鞍本体宽度方向的中部下端面的形状与所述承索马鞍鞍形导槽的形状相适配。拉索马鞍骑装在承索马鞍上，可以共用原有塔架，不需要新建临时塔架，且拉索马鞍与承索马鞍可以各自发挥作用互不影响，施工过程中也不影响管道桥的正常工作。
[0011]作为本发明的优选方案，所述主索的端头分别固定在注铅热熔接头中，所述注铅热熔接头的另一端分别旋接有主索短螺杆，所述主索短螺杆的另一端分别旋接有可调节主索长度的正反牙调节套筒，所述正反牙调节套筒的另一端分别旋接有主索双叉接头，所述主索双叉接头的两挂耳分别夹在所述主索挂耳的两侧且通过主索销轴相互铰接。通过正反牙调节套筒的旋转，主索短螺杆与主索双叉接头之间的距离增大或减小可以调整主索的悬垂度及张力，使两根主索受力一致；主索双叉接头通过销轴与主索挂耳铰接，可以适应一定的晃动。
[0012]作为本发明的优选方案，所述背索的两端固定在注铅热熔接头中，上端的注铅热熔接头旋接有背索双叉接头，所述背索双叉接头的两挂耳分别夹在所述背索挂耳的两侧且通过背索销轴相互铰接；下端的注铅热熔接头旋接有背索短螺杆，所述背索短螺杆的下端旋接有可调节背索长度的正反牙调节套筒，所述正反牙调节套筒的下端旋接在相应的所述地锚螺杆上。通过正反牙调节套筒的旋转，背索短螺杆与背索双叉接头之间的距离增大或减小可以调整两根背索的悬垂度及张力，使两根背索张力一致且符合要求。
[0013]作为本发明的优选方案，所述主索挂耳和所述背索挂耳远离所述拉索马鞍本体的一端分别向下倾斜，且倾斜角度分别与靠近塔架两侧的主索和背索的切线方向一致。主索挂耳和背索挂耳顺着主索和背索牵拉的方向倾斜，可以具有更大的承载能力，减小与拉索马鞍本体连接部位的应力。
[0014]作为本发明的优选方案，所述拉索马鞍本体的顶部呈弧形，且分别与所述主索挂耳和所述背索挂耳光滑过渡连接。可以进一步减少主索挂耳和背索挂耳与拉索马鞍本体连接部位的应力。
[0015]作为本发明的优选方案，还包括如下步骤，(W)当主索和背索需要更换时，采用独根新钢索依次穿过承索马鞍的鞍形导槽，且新钢索的两端固定在所述钢索地锚上；(11)在所述管道桥宽度方向的两侧分别均匀安装新吊杆，各所述新吊杆的上端分别与所述新钢索垂直固定连接；(12)逐根均匀拆除所述吊索，使管道桥的载荷逐渐转移至新钢索上。当新主索使用年限到需要更换时，仍然可以使用承索马鞍安装更新的独根钢索，无需再进行其他改造，大大节省了投资。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。
[0017]图1为本发明管道桥悬吊系统采用独根钢索的主视图。
[0018]图2为图1的俯视图。
[0019]图3为本发明管道桥悬吊系统中承索马鞍的立体图。
[0020]图4为本发明管道桥悬吊系统中拉索马鞍的立体图。
[0021]图5为本发明管道桥悬吊系统中拉索马鞍的主视图。
[0022]图6为图5的俯视图。
[0023]图7为本发明管道桥悬吊系统中马鞍装置整体的装配图。
[0024]图8为图7中沿A-A的剖视图。
[0025]图9为钢索地锚的结构示意图。
[0026]图10为本发明管道桥悬吊系统采用三根钢索的主视图。
[0027]图11为图10的俯视图。
[0028]图12为主索连接的结构示意图。
[0029]图13为背索连接的结构示意图。
[0030]图中:1.承索马鞍；la.鞍形导槽；lb.承索马鞍飞边；lc.承索马鞍螺栓孔；2.拉索马鞍；2a.拉索马鞍本体；2b.主索挂耳；2c.背索挂耳；2d.拉索马鞍螺栓孔；3.独根钢索；4.塔架；5.钢索地锚；5a.地锚螺杆；5b.索锚连接块；6.管道桥；7.吊杆；8.主索；8a.注铅热熔接头；8b.主索短螺杆；8c.正反牙调节套筒；8d.主索双叉接头；8e.主索销轴；9.背索；9a.注铅热熔接头；9b.背索双叉接头；9c.背索销轴；9d.背索短螺杆；9e.正反牙调节套筒；10.吊索；11.抗风索；12.抗风索地锚；13.抗震索。
【具体实施方式】
[0031]如图1、图2所示，管道桥悬吊系统包括位于河流两岸的塔架4和位于两塔架之间的管道桥6，塔架4的外侧分别设有钢索地锚5，钢索地锚5包括两根对称位于轴线两侧的地锚螺杆5a，两地锚螺杆5a相互平行且上端指向马鞍装置，两地锚螺杆5a的中部共同旋接有索锚连接块5b。
[0032]各塔架4的顶部平台上分别固定有马鞍装置，管道桥6宽度方向的两侧分别连接有多个吊杆7，各吊杆7的上部分别与相应的钢索固定连接，两钢索在河面上方呈中间低两端高的悬索状。
[0033]马鞍装置包括承索马鞍I和叠置在承索马鞍I上的拉索马鞍2。如图3、图9所示，承索马鞍I宽度方向的中部设有中间高两端低的鞍形导槽la，独根钢索3嵌装在鞍形导槽Ia中且实现转向，独根钢索3的两端分别嵌于承索马鞍I的鞍形导槽Ia中且端头向下固定于索锚连接块5b的中部，钢索、鞍形导槽Ia与索锚连接块5b的轴线位于同一个竖直平面内。鞍形导槽Ia的两侧分别设有与鞍形导槽Ia连为一体的承索马鞍飞边lb，承索马鞍飞边Ib上沿承索马鞍I的长度方向分别分布有垂直的承索马鞍螺栓孔lc。
[0034]如图4、图5和图6所示，拉索马鞍2包括拉索马鞍本体2a、主索挂耳2b和背索挂耳2c，主索挂耳2b连接在拉索马鞍本体2a面向河流一端的中部，两背索挂耳2c分别连接在拉索马鞍本体2a背向河流一端的两侧；拉索马鞍本体2a宽度方向的两侧分别设有与承索马鞍螺栓孔Ic对应的拉索马鞍螺栓孔2d。主索挂耳2b和背索挂耳2c远离拉索马鞍本体2a的一端分别向下倾斜，且倾斜角度分别与靠近塔架两侧的主索8和背索9的切线方向一致。拉索马鞍本体2a的顶部呈弧形，且分别与主索挂耳2b和背索挂耳2c光滑过渡连接。
[0035]如图7、图8所示，拉索马鞍本体2a宽度方向的两侧下端面分别为平面且分别骑装在承索马鞍飞边Ib上，螺栓分别穿过拉索马鞍螺栓孔2d及承索马鞍螺栓孔Ic将拉索马鞍2和承索马鞍I共同固定在塔架顶部平台上；拉索马鞍本体2a宽度方向的中部下端面的形状与承索马鞍鞍形导槽Ia的形状相适配。
[0036]如图10至图13所示，主索8连接在两塔架上的主索挂耳2b之间，主索8呈中间低两端高的悬索状且通过吊索10与管道桥6连接；各背索挂耳2c分别连接有背索9，各背索9的下端分别连接在同侧对应的地锚螺杆5a上。
[0037]管道桥6靠近端头的两侧壁分别连接有向远离管道桥侧壁方向延伸的抗风索11，抗风索11的下端固定于抗风索地锚12上，抗风索地锚12分别位于相应塔架的两侧。
[0038]管道桥6靠近端头的底壁两侧分别连接有向远离管道桥底壁方向延伸的抗震索13，抗震索13的下端固定于相应塔架的基础上。
[0039]如图1至图13所示，本发明管道桥悬吊钢索的更换方法，依次包括如下步骤:⑴先将承索马鞍I点焊固定在塔架顶部平台上，再拆除承索马鞍I的固定螺栓，将拉索马鞍2叠置在承索马鞍I上并对齐承索马鞍螺栓孔Ic和拉索马鞍螺栓孔2d，采用长螺栓依次穿过拉索马鞍螺栓孔2d及承索马鞍螺栓孔Ic将拉索马鞍2和承索马鞍I共同固定在塔架顶部平台上。
[0040]⑵将四根背索9分别连接在背索挂耳2c与同侧的钢索地锚5之间；背索9的两端固定在注铅热熔接头9a中，上端的注铅热熔接头9a旋接有背索双叉接头9b，背索双叉接头9b的两挂耳分别夹在背索挂耳2c的两侧且通过背索销轴9c相互铰接；下端的注铅热熔接头9a旋接有背索短螺杆9d，背索短螺杆9d的下端旋接有可调节背索长度的正反牙调节套筒9e，正反牙调节套筒9e的下端旋接在相应的地锚螺杆5a上。通过正反牙调节套筒9e的旋转，调整两根背索9的悬垂度及张力，使两根背索9张力一致且符合要求。
[0041]⑶在管道桥6上高出管线架设支撑构件，铺设木板形成作业通道。
[0042]⑷将两根主索8分别连接在两主索挂耳2b之间；主索8的端头分别固定在注铅热熔接头8a中，注铅热熔接头8a的另一端分别旋接有主索短螺杆Sb，主索短螺杆Sb的另一端分别旋接有可调节主索长度的正反牙调节套筒8c，正反牙调节套筒Sc的另一端分别旋接有主索双叉接头8d，主索双叉接头8d的两挂耳分别夹在主索挂耳2b的两侧且通过主索销轴Se相互铰接。通过正反牙调节套筒Sc的旋转，调整主索8的悬垂度及张力，使两根主索8受力一致；主索双叉接头8d通过销轴与主索挂耳2b铰接，可以适应一定的晃动。
[0043](5)在管道桥6宽度方向的两侧分别均匀安装吊索10，各吊索10的上端分别与主索8垂直固定连接。
[0044](6)逐根均匀拆除吊杆7，使管道桥6的载荷逐渐转移至新主索8上。
[0045](7)拆除原有的独根钢索3。
[0046](8)在管道桥6靠近端头的两侧壁分别连接抗风索11，抗风索11的下端分别固定于抗风索地锚12上，抗风索地锚12分别位于相应塔架的两侧。
[0047](9)在管道桥6靠近端头的底壁两侧分别连接抗震索13，抗震索13的下端固定于相应塔架的基础上。
[0048](IQ)当主索8和背索9需要更换时，采用独根新钢索依次穿过承索马鞍I的鞍形导槽la，且新钢索的两端固定在钢索地锚5的索锚连接块5b的中部。
[0049](11)在管道桥6宽度方向的两侧分别均匀安装新吊杆，各新吊杆的上端分别与新钢索垂直固定连接。
[0050](12)逐根均匀拆除吊索10，使管道桥6的载荷逐渐转移至新钢索上。
[0051]以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。
【权利要求】
1. 一种管道桥悬吊钢索的更换方法，管道桥悬吊系统包括位于河流两岸的塔架和位于两塔架之间的管道桥，两所述塔架的顶部平台上分别固定有承索马鞍，所述管道桥宽度方向的两侧分别连接有多个吊杆，各吊杆的上部分别与相应的钢索固定连接，两所述钢索的两端分别支撑在所述承索马鞍上且端头向下固定于钢索地锚上，其特征在于，钢索的更换依次包括如下步骤:⑴在承索马鞍上叠置安装拉索马鞍，所述拉索马鞍包括拉索马鞍本体、主索挂耳和背索挂耳，所述主索挂耳连接在所述拉索马鞍本体面向河流一端的中部，两所述背索挂耳分别连接在所述拉索马鞍本体背向河流一端的两侧；⑵将四根背索分别连接在背索挂耳与同侧的钢索地锚之间在管道桥上高出管线架设支撑构件，铺设木板形成作业通道；⑷将两根主索分别连接在两所述主索挂耳之间；(5)在所述管道桥宽度方向的两侧分别均匀安装吊索，各所述吊索的上端分别与所述主索垂直固定连接；(6)逐根均匀拆除所述吊杆，使管道桥的载荷逐渐转移至新主索上；(7)拆除原有的所述钢索；(8)在管道桥靠近端头的两侧壁分别连接抗风索，所述抗风索的下端分别固定于抗风索地锚上，所述抗风索地锚分别位于相应塔架的两侧；⑶在管道桥靠近端头的底壁两侧分别连接抗震索，所述抗震索的下端固定于相应塔架的基础上。
2.根据权利要求1所述的管道桥悬吊钢索的更换方法，其特征在于:所述钢索地锚包括两根对称位于轴线两侧的地锚螺杆，两所述地锚螺杆相互平行且上端指向所述承索马鞍，两地锚螺杆的中部共同旋接有索锚连接块，所述钢索的两端分别固定于所述索锚连接块的中部，各所述背索的下端分别连接在同侧对应的所述地锚螺杆上。
3.根据权利要求1所述的管道桥悬吊钢索的更换方法，其特征在于:所述承索马鞍宽度方向的中部设有中间高两端低的鞍形导槽，所述鞍形导槽的两侧对称设有与所述鞍形导槽连为一体的承索马鞍飞边，所述承索马鞍飞边上沿所述承索马鞍的长度方向分别分布有垂直的承索马鞍螺栓孔，所述钢索的两端分别嵌于所述承索马鞍的鞍形导槽中，所述钢索、鞍形导槽与钢索地锚的轴线位于同一个竖直平面内。
4.根据权利要求3所述的管道桥悬吊钢索的更换方法，其特征在于:所述拉索马鞍本体宽度方向的两侧下端面分别为平面且分别骑装在所述承索马鞍飞边上，所述拉索马鞍本体宽度方向的两侧分别设有与所述承索马鞍螺栓孔共轴线的拉索马鞍螺栓孔；安装时先将承索马鞍点焊固定在塔架顶部平台上，再拆除承索马鞍的固定螺栓，将拉索马鞍叠置在承索马鞍上后对齐两者的螺栓孔，采用长螺栓依次穿过所述拉索马鞍螺栓孔及承索马鞍螺栓孔将拉索马鞍和承索马鞍共同固定在塔架顶部平台上；所述拉索马鞍本体宽度方向的中部下端面的形状与所述承索马鞍鞍形导槽的形状相适配。
5.根据权利要求1所述的管道桥悬吊钢索的更换方法，其特征在于:所述主索的端头分别固定在注铅热熔接头中，所述注铅热熔接头的另一端分别旋接有主索短螺杆，所述主索短螺杆的另一端分别旋接有可调节主索长度的正反牙调节套筒，所述正反牙调节套筒的另一端分别旋接有主索双叉接头，所述主索双叉接头的两挂耳分别夹在所述主索挂耳的两侧且通过主索销轴相互铰接。
6.根据权利要求1所述的管道桥悬吊钢索的更换方法，其特征在于:所述背索的两端固定在注铅热熔接头中，上端的注铅热熔接头旋接有背索双叉接头，所述背索双叉接头的两挂耳分别夹在所述背索挂耳的两侧且通过背索销轴相互铰接；下端的注铅热熔接头旋接有背索短螺杆，所述背索短螺杆的下端旋接有可调节背索长度的正反牙调节套筒，所述正反牙调节套筒的下端旋接在相应的所述地锚螺杆上。
7.根据权利要求1所述的管道桥悬吊钢索的更换方法，其特征在于:所述主索挂耳和所述背索挂耳远离所述拉索马鞍本体的一端分别向下倾斜，且倾斜角度分别与靠近塔架两侧的主索和背索的切线方向一致。
8.根据权利要求7所述的管道桥悬吊钢索的更换方法，其特征在于:所述拉索马鞍本体的顶部呈弧形，且分别与所述主索挂耳和所述背索挂耳光滑过渡连接。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的管道桥悬吊钢索的更换方法，其特征在于:还包括如下步骤，_当主索和背索需要更换时，采用独根新钢索依次穿过承索马鞍的鞍形导槽，且新钢索的两端固定在所述钢索地锚上；(11)在所述管道桥宽度方向的两侧分别均匀安装新吊杆，各所述新吊杆的上端分别与所述新钢索垂直固定连接；(12)逐根均匀拆除所述吊索，使管道 桥的载荷逐渐转移至新钢索上。
【文档编号】E01D22/00GK103526699SQ201310494078
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】汪飞, 张洪军, 王健恺, 李熙岩, 戚国顺 申请人:中国石油化工股份有限公司, 江苏石油勘探局油田建设处