铁路桥梁架空悬索作业装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及铁路桥梁的检修设备，具体为一种铁路桥梁架空悬索作业装置。一种铁路桥梁架空悬索作业装置，其特征在于：在同桥墩支撑下的两并行桥梁（11）的一端，并行桥梁（11）的梁端之间固结有第一上支撑横梁，在第一上支撑横梁下方的桥梁支座上固结有第一下稳定横梁，所述第一上支撑横梁和第一下稳定横梁之间纵向固定有两根竖向支柱（4），所述竖向支柱（4）端部支撑于桥梁支座（12）上；与固结第一下稳定横梁的桥梁支座相邻的桥梁支座上固结有第一后锚固横梁。本实用新型设计合理、结构简单，经过多次应用，证明该系统效果良好，精度满足使用要求，达到了设计目标，满足了桥梁线间梁体检查作业的需求。
【专利说明】铁路桥梁架空悬索作业装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及铁路桥梁的检修设备，具体为一种铁路桥梁架空悬索作业装置。
【背景技术】
[0002]既有线铁路桥梁混凝土强度不足引起梁体开裂；碱骨料反应引起梁体顺筋裂纹；空气中的水分及有害物质的侵蚀引起混凝土保护层酥裂、脱落、掉块、钢筋锈蚀等等一系列梁体病害，这些病害存在并发展，严重危及铁路行车安全。以往铁路工务人员在检查和处理时，针对两片梁内侧的病害采用在梁体内侧下翼缘铺设木板或在横隔板上穿铺木板的方式来实现，对于梁体外侧病害近年多是利用人行道栏杆扶手作为轨道及承力点安装滚动检修小车来实现，2010年虽然通过利用人行道托架为支撑的多功能组合外挂架来实现梁体外侧的检查和维修，但以上检修梁体外侧病害的两种手段也仅仅能解决单线桥梁或双线(多线)桥梁梁体外侧病害的问题，对于双线及多线桥，两线间既无人行道栏杆又无人行道托架，线与线间的梁体病害一直以来无法检测，也就更无法维修处理了。
[0003]那么如何研制出一种廉价高效、适用范围广，不受桥下环境影响，转移过桥墩简便、拼装迅速的线间移动检修装置，能够近距离靠近梁体内侧实施检查和维修，延长梁体使用寿命，保证铁路运输安全，显得非常迫切而必要了。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种用于检测双线或多线桥梁的梁体内侧病害的作业装置。
[0005]本实用新型是采用如下技术方案实现的:
[0006]一种铁路桥梁架空悬索作业装置，在同桥墩支撑下的两并行桥梁的一端，并行桥梁的梁端之间固结有第一上支撑横梁，在第一上支撑横梁下方的桥梁支座上固结有第一下稳定横梁，所述第一上支撑横梁和第一下稳定横梁之间纵向固定有两根竖向支柱，所述竖向支柱端部支撑于桥梁支座上；与固结第一下稳定横梁的桥梁支座相邻的桥梁支座上固结有第一后锚固横梁。
[0007]在同桥墩支撑下的两并行桥梁的另一端，并行桥梁的梁端之间固结有第二上支撑横梁，在第二上支撑横梁下方的桥梁支座上固结有第二下稳定横梁，所述第二上支撑横梁和第二下稳定横梁之间纵向固定有两根竖向支柱，所述竖向支柱端部支撑于桥梁支座上；与固结第二下稳定横梁的桥梁支座相邻的桥梁支座上固结有第二后锚固横梁。
[0008]所述第一和第二上支撑横梁之间通过转向滑轮架设有吊篮承力索，所述吊篮承力索跨过第一和第二上支撑横梁后分别与第一和第二后锚固横梁固定连接。
[0009]所述吊篮承力索上安装有带有运动滑轮的高空检修吊篮。
[0010]本实用新型的工作原理如下:
[0011]1、悬索系统:高空检修吊篮在吊篮承力索(例如钢丝绳)上的水平工作跨度L范围内运动，分别与水平方向形成动态夹角Θ1与Θ2，吊篮荷载水平位置的移动引起钢丝绳上应力T1、T2产生动态变化，同时在钢丝绳工作跨度内的任意位置上钢丝绳应力Τ1、Τ2与承重吊篮G保持力学平衡。因此悬索系统的技术分析重点在于寻找出钢丝绳上应力Τ1、Τ2的最大应力值Tmax。在实际工作中，如果钢丝绳的理论破断拉力大于最大应力值Tmax，则钢丝绳处于安全状态；否则钢丝绳随时会进入破断状态。
[0012]2、悬索端锚固系统:悬索端锚固系统由上支撑横梁、下稳定横梁、后锚固横梁、竖向支柱、钢丝绳转向滑轮组成。其中上支撑横梁、下稳定横梁、竖向支柱组合成“井”字型框架，并与后锚固横梁共同作用形成悬索端受力系统的主要结构。上支撑横梁主要承担竖向合力N产生的弯矩，上支撑横梁通过两端插入相邻两片桥梁的梁缝与并单侧梁端作用获得抗力E来平衡钢丝绳X方向的应力差；竖向支柱(例如支承钢管)用于分担竖向合力N，在悬索端锚固系统中起结构支承作用；下稳定横梁与桥梁支座固结，限制支承钢管跟部的位移，保证支承钢管的竖向稳定；后锚固横梁作为钢丝绳的最终固结点，与相邻桥梁支座固结，限制钢丝绳在各方向上的位移。
[0013]钢丝绳上最大应力Tmax通过钢丝绳转向滑轮将应力分别传导至上受力横梁及后锚固横梁(锚固端钢丝绳应力Tm=Tmax)上，上支撑横梁与单侧梁端作用抗力Ε、竖向钢管支承力N、钢丝绳工作拉力Tmax、锚固端钢丝绳工作拉力Tm共同作用达到力学平衡。
[0014]优选地，所述第一和第二上支撑横梁之间架设有安全绳承力索。所述第一和第二下稳定横梁之间架设有两根安全网承力索，所述两根安全网承力索之间安装有安全防护网。
[0015]工作时，利用梁体上翼缘原有的托架螺栓将一侧梁端上翼缘三角形固定架固定好，用井字形连接支架将其连接，用同样的方法在梁体的另一端设置井字形支架，设置好固定支架后，先把安全绳承力索固定在梁端一端的支架横梁上，通过另一端的上支撑横梁用2吨的紧线器将其拉紧，达到安全要求。然后把2根安全网承力索用同样的方法固定。铺设好安全网后把吊篮承力索一端固定好后，将另一端挂在安全绳承力索上，拉到另一端，通过三角形固定架的滚轴，用6吨的倒链将其拉到计算好规定值。最后把吊篮承力索、安全绳承力索、安全网承力索固定在上支撑横梁上锁定，挂好吊篮就可以作业了。针对梁跨距离长短的各种差异，承力索使用的长短差异等，设定承力索拉力值，使32.0m,24.0m、16.0m的梁跨都可使用。
[0016]通过使用观测证明，该系统效果良好，精度满足使用要求，达到了设计目标，实现梁体检查作业一体化，大大提高了工作效率，有如下特点:
[0017]1、结构设计合理:利用既有梁体作为支撑受力点，使得梁端拼装受力结构稳定牢固。
[0018]2、安全稳定性好:本系统采用了人身安全防护装置和作业吊篮平衡稳定装置，使得检修过程的安全得以保证。
[0019]3、操作简便易用:运用普通的钢板、钢管、钢丝绳、紧线器、倒链的技术，使得现场拼装转移方便易操作。
[0020]铁路并行桥梁线间架空悬索检查作业装置针对铁路双线及多线桥梁线间高空施工作业及设备检查的具体特点，制定了相应的设计方案，使本设计既能满足铁路桥梁设备维修及检查的需要，又能最大限度地降低成本。铁路并行桥梁线间架空悬索检查作业装置具有设备组装简单、便于现场操作、安全可靠性高等优点，能最大限度的解决关于铁路并行桥梁间高空作业及设备检查的难题。
[0021]本实用新型设计合理、结构简单，采用高空架索的桥梁线间检查作业结构设计和加工工艺，运用普通的钢板、钢管、钢丝绳、紧线器、倒链技术，使本装置达到了国内先进水平。不仅保证了该系统具有安全保证高，同时也保证了本系统简便易用的操作，实现梁体检查作业一体化，大大提高了工作效率。经过多次应用，证明该系统效果良好，精度满足使用要求，达到了设计目标，满足了桥梁线间梁体检查作业的需求，非常适合在各铁路局工务段高墩梁体设备维修与检查中推广使用，具有较高的技术水平与广阔的使用领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型在两并行桥梁的一端的安装结构正视图。
[0023]图2是本实用新型在两并行桥梁的一端的安装结构俯视图。
[0024]图3是本实用新型在两并行桥梁的两端的安装结构俯视图。
[0025]图中，1-上支撑横梁，2-下稳定横梁，3-后锚固横梁，4-纵向支柱，5-吊篮承力索，6-安全绳承力索，7-安全网承力索，8-安全防护网，9-高空检修吊篮，11-桥梁，12-桥梁支座。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。
[0027]—种铁路桥梁架空悬索作业装置，在同桥墩支撑下的两并行桥梁11的一端，并行桥梁11的梁端之间固结有第一上支撑横梁1，在第一上支撑横梁I下方的桥梁支座12上固结有第一下稳定横梁2,所述第一上支撑横梁I和第一下稳定横梁2之间纵向固定有两根竖向支柱4,所述竖向支柱4端部支撑于桥梁支座12上；与固结第一下稳定横梁的桥梁支座相邻的桥梁支座上固结有第一后锚固横梁3。
[0028]在同桥墩支撑下的两并行桥梁11的另一端，并行桥梁11的梁端之间固结有第二上支撑横梁1，在第二上支撑横梁I下方的桥梁支座12上固结有第二下稳定横梁2，所述第二上支撑横梁I和第二下稳定横梁2之间纵向固定有两根竖向支柱4,所述竖向支柱端部支撑于桥梁支座上；与固结第二下稳定横梁的桥梁支座相邻的桥梁支座上固结有第二后锚固横梁3。
[0029]所述第一和第二上支撑横梁之间通过转向滑轮架设有吊篮承力索5，所述吊篮承力索5跨过第一和第二上支撑横梁后分别与第一和第二后锚固横梁固定连接。
[0030]所述吊篮承力索5上安装有带有运动滑轮的高空检修吊篮9。
[0031]工作时，受力装置利用梁自身受压和梁端支座为受力部分提供可靠的固定点，利用梁端缝隙和桥墩两线间的空间为受力部分提供了充足的拼装场地。如图1、2、3所示，用无缝管制作井字形排架，置于梁缝间，同时可利用另外一侧支座，作为受力横梁支撑点。在梁端利用既有梁缝空间，拼装“井”字形受力架，悬索钢丝绳从受力架上横梁跨过，用倒链将钢丝绳固定在支座横梁上。为整个作业装置提供了悬索系统、悬索端受力系统。
[0032]作业装置利用比较成熟的电力高空检修吊篮作业手段，加以合理的升降、稳固设计，完全可实现对全梁跨的移动乘载检修。在活动吊篮上每侧吊挂一个2.0t紧线器，当吊篮行进到指定位置时(吊篮上预先捆绑绳索连接在梁端，通过梁端拽动绳索控制吊篮行进)，紧线器上方固定在梁体上翼缘高强度螺栓上，操作紧线器可上下调整吊篮的竖向高度到要求的位置，然后固定。同时，将吊篮两端可调整长度的折叠杆件(稳定支撑)，调整到合适的长度，垂直梁体支撑。这样一方面，可以保证作业面的高度和稳固，另一方面，也可以保证作业中的移动和平稳。
[0033]安全防护装置，在井字形架上第一和第二上支撑横梁用倒链另处固定一根钢丝绳安全承力索，用于作业人员悬挂安全带使用，在第一和第二下稳定横梁上用倒链固定两根钢丝绳安全网承力索，上面铺设安全防护网，作业人员吊挂安全绳、梁跨范围内架设安全防护网的双重防护手段。
[0034]具体实施时，所述高空检修吊篮的两侧安装有稳定支撑和定位悬挂紧线器。所述第一、二上支撑横梁和第一、二下稳定横梁均为直径为76_、壁厚为6_的无缝钢管；所述第一、二后锚固横梁均为直径为190mm、直径为8mm的无缝钢管。所述吊篮承力索5为直径为20mm、抗拉强度为1700Mpa的钢丝绳；所述安全绳承力索6和安全网承力索7均为直径为Ilmm的钢丝绳。以目前铁路桥梁最普遍的32m简支梁作业检查项目为例，并结合现场调查的实际情况，形成以下技术参数:
[0035]1、钢丝绳:水平工作跨度L=33m、钢丝绳在水平工作跨度内的自由长度P=33.2m ；
[0036]2、承重吊篮总荷载:0.4吨，其中，吊篮自重76kg按IOOkg计算、双人作业重量按200kg计算、施工荷载70kg按IOOkg计算；
[0037]3、上支撑横梁:总长度L=2.5m、工作跨度Ll=L 5m、两侧分别插入梁缝长度各0.5m共 1.0m ;
[0038]4、支撑钢管:高度L=3.1m ；
[0039]5、下稳定横梁、后锚固横梁:总长度L=3.5m、工作跨度Ll=L 5m、两侧分别与桥梁支座固结长度各1.0m共2.0m；
[0040]6、C>76mm*6mm无缝管8根18m,用于制作井字形架上、下横梁、竖向立柱；
[0041]7、Φ 190mm*8mm无缝管2根12m,用于制作后锚固横梁；
[0042]8、Φ20mm, 6*19钢丝绳50m，用于制作吊篮承力索；
[0043]9、Φ 11mm，6*19钢丝绳180m，用于制作安全绳、安全网承力索；
[0044]10、2.0T紧线器2个，用于调整作业吊栏竖向高度；
[0045]11,6.0T倒链I个，用于制作悬索受力锚固；
[0046]12、钢筋、扁铁、木板、绳索，用于制作作业活动吊篮。
[0047]具体安装方法如下:
[0048]1、利用梁体上翼缘原有的托架螺栓将梁端上翼缘三角形固定架固定好，用井字形钢管连接支架将其连接，用同样的方法在梁体的另一端设置。
[0049]2、把安全绳承力索固定在梁端一端的上支撑横梁上，通过另一端的上支撑横梁用2吨的紧线器将其拉紧，达到安全要求。
[0050]3、把吊篮承力索一端固定好后，将另一端挂在安全绳承力索上，拉到另一端，通过三角形固定架的滚轴，用6吨的倒链将其拉到计算好规定值。
[0051]4挂好吊篮，放入设计好的重物。
[0052]5、观察4根承力索有无断丝断股，三角形固定架是否变形，支架钢管是否弯曲。
[0053]针对梁跨距离长短的各种差异，承力索使用的长短差异等，设定承力索拉力值，使32.0m, 24.0m、16.0m的梁跨都可使用。
[0054]设备的维护:为了保证铁路并行桥梁线间架空悬索检查作业装置的顺畅运行，安装时应根据实际情况选择合适的安装高度，并对主装置进行防锈处理。管理人员应有周期性的检查装置的工作状态，并在使用结束后对装置各部，进行除尘和涂油检查，防止设备锈蚀出现不活动的现象。
[0055]经济效益如下:
[0056]1、人工成本的节省:据调查，目前对并行桥梁线间设备病害都没有进行有效的检查维修。即使有也是桥高小于5m的桥梁，维修是在桥下搭设整孔的脚手架进行，耗费了大量的人力物力。按搭设I孔5m以下梁跨16.6m的脚手架计算，须搭设脚手架5层，共500m2，需人工50左右，材料费除外。桥高大于5m的桥梁就更费工费料，高于IOm以上将无法搭设。大部分桥梁位于河道、山谷之间，给搭设脚手架带来很大的困难。而铁路并行桥梁线间架空悬索检查作业装置的成本仅仅6万元左右，不受桥下各种条件限制，可以反复重复使用，使用寿命平均10年以上。
[0057]2、安全行车、人身保障:铁路并行桥梁线间架空悬索检查作业装置，在安装、作业整个过程全部是在桥中进行，在安装过程中人员必须系好安全带，按程序安装，各部件的安全系数远远高于承载重量的10倍，人员在跨中作业，一是把安全带系在全承力索上，二是下部铺设有防护安全网，起到了双重的保护措施。在逆运行过程时，设好作业防护，人员及料物从墩台提到桥面后，顺人行道一侧搬运，不走线路。遇来车时，将料物放置平稳牢固，人员进入避车台避车，不影响行车。
[0058]3、桥梁使用寿命延长:使用该装置可以有效的对并行梁体内侧进行检查和病害处理，大大延长了桥梁的使用寿命，减少了因病害发展引起的大型改造施工对行车的影响。
[0059]4、安全分析评估:铁路并行桥梁线间架空悬索检查作业装置在设计时，充分考虑到作业人员的人身安全，设计有双重安全防护系统:作业人员安全承力索，用于吊挂作业人员安全绳；梁底安全防护网，用于作业人员的第二道安全防护。
[0060]但在使用中应注意作业吊篮不要超载，总荷载为400kg ;在日常使用过程中，要对各种构件进行定期的保养和维护，检查承力索有无断丝断股，三角形支撑架有无变形，支架钢管有无弯曲，遇有上述情况发生时，应立即停止使用。
[0061]总之，铁路并行桥梁线间架空悬索检查作业装置为铁路工务部门整治桥梁的各种病害提供了一种施工简易、操作简洁、价位低廉、整治效果好的检查作业办法，很有必要，具有很大的推广价值。
【权利要求】
1.一种铁路桥梁架空悬索作业装置，其特征在于:在同桥墩支撑下的两并行桥梁(11)的一端，并行桥梁(11)的梁端之间固结有第一上支撑横梁，在第一上支撑横梁下方的桥梁支座上固结有第一下稳定横梁，所述第一上支撑横梁和第一下稳定横梁之间纵向固定有两根竖向支柱(4),所述竖向支柱(4)端部支撑于桥梁支座(12)上；与固结第一下稳定横梁的桥梁支座相邻的桥梁支座上固结有第一后锚固横梁； 在同桥墩支撑下的两并行桥梁(11)的另一端，并行桥梁(11)的梁端之间固结有第二上支撑横梁，在第二上支撑横梁下方的桥梁支座上固结有第二下稳定横梁，所述第二上支撑横梁和第二下稳定横梁之间纵向固定有两根竖向支柱(4),所述竖向支柱(4)端部支撑于桥梁支座上；与固结第二下稳定横梁的桥梁支座相邻的桥梁支座上固结有第二后锚固横梁； 所述第一和第二上支撑横梁之间通过转向滑轮架设有吊篮承力索(5)，所述吊篮承力索(5)跨过第一和第二上支撑横梁后分别与第一和第二后锚固横梁固定连接； 所述吊篮承力索(5)上安装有带有运动滑轮的高空检修吊篮(9)。
2.根据权利要求1所述的铁路桥梁架空悬索作业装置，其特征在于:所述第一和第二上支撑横梁之间架设有安全绳承力索(6 )。
3.根据权利要求1或2所述的铁路桥梁架空悬索作业装置，其特征在于:所述第一和第二下稳定横梁之间架设有两根安全网承力索(7)，所述两根安全网承力索(7)之间安装有安全防护网(8)。
4.根据权利要求3所述的铁路桥梁架空悬索作业装置，其特征在于:所述高空检修吊篮的两侧安装有稳定支撑和定位悬挂紧线器。
5.根据权利要求4所述的铁路桥梁架空悬索作业装置，其特征在于:所述第一、二上支撑横梁和第一、二下稳定横梁均为直径为76_、壁厚为6_的无缝钢管；所述第一、二后锚固横梁均为直径为190mm、直径为8mm的无缝钢管。
6.根据权利要求5所述的铁路桥梁架空悬索作业装置，其特征在于:所述吊篮承力索(5)为直径为20mm、抗拉强度为1700Mpa的钢丝绳；所述安全绳承力索(6)和安全网承力索(7)均为直径为Ilmm的钢丝绳。
【文档编号】E01D22/00GK203475332SQ201320565562
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】闫爱民, 侯兴生, 李强, 梁秋红, 冯汉卿, 祁革强, 杨小虎, 柴文礼 申请人:太原铁路局侯马北工务段运城劳动服务公司