用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置及其用于吊杆更换的方法与流程

本发明涉及一种桥梁施工机具，特别是一种用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的工具吊杆装置及其用于拱桥吊杆更换的方法。

背景技术：

目前，大多数钢管混凝土拱桥吊杆更换索力转换装置主要为临时吊杆或临时兜吊装置，拱上部分需采取焊接方式固定调平楔形块或抗滑挡块，达到拱上调平便于设置横梁或抗滑的目的；当临时吊杆或临时兜吊装置需转移至下一吊杆更换处时，拱上横梁需大型起吊设备吊装作业，其缺点是：工程作业强度大，现场焊接质量难控制，容易损伤原钢管混凝土拱肋和涂装，楔形块不能周转使用，拆除恢复作业进度慢，大型起吊设备台班消耗量大，施工成本较高。

申请公布号为：CN102926332 A，发明名称为“钢拱桥吊杆更换用的工具吊杆装置及其更换方法”公开了一种钢拱桥吊杆更换用的工具吊杆装置,其不足之处仍然是需在每处更换吊杆位置附近焊接限位装置，现场焊接质量难控制，对原钢结构拱肋和涂装有损伤，限位装置材料不能周转使用，更换吊杆完毕需对钢结构表面局部焊接的位置进行修复处理；钢丝绳环绕拱圈道数多，施工工序复杂，工程作业强度大，拆除恢复作业进度慢，大型起吊设备台班消耗量大，施工成本较高。

为解决上述问题，本申请人先后申请了专利号为201520814605.4，发明名称为：“一种用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的牵引式工具吊杆装置”，专利号201521046495.8，发明名称为：“一种牵引摩擦式锚固吊杆更换装置”的实用新型专利，先后公开了两种“拱桥吊杆更换索力转换装置”，解决了上述现有技术存在的技术问题，但都存在涉及机加工的构件较多，制造成本较高的问题，特别是在拱顶设置的牵引式拱顶锚固抗滑系统构造尺寸较大，在部分地方不太实用。

为此，本申请人又于2016年提交了“专利申请号为201610664498.0，发明名称为：《用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式工具吊杆装置》”的发明专利申请，进一步解决了上述问题，但实施过程中，仍发现该专利申请技术仍存在一些不足之处，比如涉及机加工的构件较多，制造成本还较高，尤其是调平钢箱加工安装需现场放样、下料、焊接,现场安装工作强度较大。

技术实现要素：

本发明的目的是针对本申请人“专利申请号为201610664498.0，发明名称为：《用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式工具吊杆装置》”的进一步改进，提供一种用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置及其用于吊杆更换的方法，该抱箍式抱箍式自动调平锚固装置结构简单、尺寸较小，涉及机加工的构件较少，且现场不需焊接调平钢箱,可周转使用、施工简便、工效高。

解决上述问题的技术方案是：一种用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置，包括：上横梁、张拉端锚具Ⅰ、上临时索、张拉端锚具Ⅱ、转换梁、固定端锚具Ⅰ、下临时索、下托梁和固定端锚具Ⅱ；

该抱箍式自动调平锚固装置还包括两个安装在钢管混凝土拱桥拱上的抱箍式拱顶锚固抗滑系统，每个抱箍式拱顶锚固抗滑系统由2个旋转式吊具、抗滑钢箱、上横梁、抗滑抱箍和橡胶垫组成；

所述抗滑钢箱的两侧面为矩形钢板、另两侧面为马鞍形钢板，顶面为矩形钢板，拼焊成钢箱结构；

所述上横梁为两层结构, 两者之间通过高强螺栓连接,上横梁的上层结构为纵向分配梁,上横梁的下层结构为“井”字结构；

所述抗滑抱箍为两半式钢抱箍结构，通过高强螺栓连接、并通过预紧高强螺栓实现抗滑；

所述旋转式吊具为中间开孔圆柱体及两端连有一销轴的整体结构，2个旋转式吊具分别位于上横梁两端，通过销轴将与上横梁连接，另外通过销轴转动自适应实现旋转式吊具的调平；

工作状态下，上临时索上端穿过上横梁用张拉端锚具Ⅰ锚固，上临时索下端穿过转换梁，用固定端锚具Ⅰ锚固；下临时索上端依次穿过转换梁、千斤顶，用张拉端锚具Ⅱ锚固，下临时索下端穿过下托梁用固定端锚具Ⅱ锚固，下托梁兜住吊杆横梁下表面；用于增大抗滑抱箍与钢管拱之间摩擦系数的橡胶垫设置在抗滑抱箍与钢管拱侧面之间，抗滑钢箱下部弧面与抗滑抱箍通过焊缝固定连接，上横梁下层 “井”字结构的一边与抗滑钢箱侧面贴紧,以抗滑钢箱为抗滑反力支承点，上横梁下层 “井”字结构的另一边与抗滑钢箱通过高强螺杆栓接。

相关的另一技术方案是：一种钢管拱桥吊杆更换的方法，它是采用本发明上述用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置用于钢管拱桥吊杆更换的方法，它包括如下步骤：

A、安装用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置：

该用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置上横梁、张拉端锚具Ⅰ、上临时索、张拉端锚具Ⅱ、转换梁、固定端锚具Ⅰ、下临时索、下托梁和固定端锚具Ⅱ以及两个安装在钢管混凝土拱桥拱上的抱箍式拱顶锚固抗滑系统；每个抱箍式拱顶锚固抗滑系统由2个旋转式吊具、抗滑钢箱、上横梁、抗滑抱箍和橡胶垫组成；

A1、在钢管拱上纵向对称于原旧吊杆分别安装一个抱箍式拱顶锚固抗滑系统，每个抱箍式拱顶锚固抗滑系统由2个旋转式吊具、抗滑钢箱、上横梁、抗滑抱箍和橡胶垫组成；

所述抗滑钢箱的两侧面为矩形钢板、另两侧面为马鞍形钢板，顶面为矩形钢板，拼焊成钢箱结构；

所述上横梁为两层结构, 两者之间通过高强螺栓连接,上横梁的上层结构为纵向分配梁,上横梁的下层结构为“井”字结构；

所述抗滑抱箍为两半式钢抱箍结构，通过高强螺栓连接、并通过预紧高强螺栓实现抗滑；

所述旋转式吊具为中间开孔圆柱体及两端连有一销轴的整体结构，2个旋转式吊具分别位于上横梁两端，通过销轴将与上横梁连接，另外通过销轴转动自适应实现旋转式吊具的调平；

A2、安装换杆用辅助索——上临时索和下临时索：

将上临时索上端穿过上横梁用张拉端锚具Ⅰ锚固，上临时索下端穿过转换梁，用固定端锚具Ⅰ锚固；下临时索上端依次穿过转换梁、千斤顶，用张拉端锚具Ⅱ锚固，下临时索下端穿过下托梁用固定端锚具Ⅱ锚固，下托梁兜住吊杆横梁下表面；用于增大抗滑抱箍与钢管拱之间摩擦系数的橡胶垫设置在抗滑抱箍与钢管拱侧面之间，抗滑钢箱下部弧面与抗滑抱箍通过焊缝固定连接，上横梁下层 “井”字结构的一边与抗滑钢箱侧面贴紧,以抗滑钢箱为抗滑反力支承点，上横梁下层 “井”字结构的另一边与抗滑钢箱通过高强螺杆栓接；

A3、检查抱箍式自动调平锚固装置各组件的连接安全性以及稳定持荷能力：

通过驱动千斤顶张拉下临时索逐级缓慢进行试张拉，查看抱箍式自动调平锚固装置各组件的连接安全性以及稳定持荷能力；

B、拆除原旧吊杆、完成索力体系向抱箍式自动调平锚固装置的转换：

原旧吊杆正式拆除时，逐级割断原旧吊杆钢丝，同步逐级张拉下临时索，实现将原旧吊杆索力转换至抱箍式自动调平锚固装置，完成索力体系转换；逐级索力转换过程桥面标高变化控制在±5mm以内，原旧吊杆切断后，锚固下临时索，之后拆除原旧吊杆；

C、安装新吊杆、完成索力体系向新吊杆的转换：

安装新吊杆完毕，逐级张拉新吊杆，同步逐级放张下临时索，实现将抱箍式自动调平锚固装置索力转换至新吊杆，完成索力体系转换，逐级索力转换过程桥面标高变化控制在±5mm以内，新吊杆张拉到位后，通过锚头螺母锚固新吊杆；

D、拆除抱箍式自动调平锚固装置，转移至下一根原旧吊杆处；

E、每根吊杆更换重复步骤A～步骤D，完成其他吊杆更换。

由于采用上述技术方案，本发明之用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置及其用于吊杆更换的方法具有以下有益效果：

1．该装置在吊杆更换索力转换过程中，未改变原结构受力体系，对原结构受力影响较小：

本发明之用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置有一个安装在钢管混凝土拱桥拱上的抱箍式拱顶锚固抗滑系统，该抱箍式拱顶锚固抗滑系统由旋转式吊具、抗滑钢箱、上横梁、抗滑抱箍和橡胶垫组成；通过预紧抗滑抱箍高强螺栓以实现拱上锚固抗滑,另外通过旋转式吊具的销轴转动自适应实现旋转式吊具的调平。

将本发明之用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置用于吊杆更换时，利用拱上设置的抱箍式锚固抗滑系统，通过上临时索与桥面转换梁连接，吊杆横梁下设置下托梁，通过下临时索与桥面转换梁连接，通过张拉桥面转换梁上的千斤顶，实现吊杆索力转换；该装置在吊杆更换索力转换过程中，未改变原结构受力体系，对原结构受力影响较小，人工作业强度小，工效高，施工安拆进度快，对原钢管拱肋和涂装无损伤，便于标准化施工。

2．结构简单、施工成本低：

本发明之用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置采用安装在钢管桁架混凝土拱桥拱上的抱箍式拱顶锚固抗滑系统，橡胶垫设置在抗滑抱箍与钢管拱侧面之间，抗滑钢箱与抗滑抱箍通过焊缝连接，上横梁与抗滑钢箱通过高强螺杆栓接，将旋转式吊具安装在上横梁两端，即可实现拱上吊具自动调平；

①相对于 “一种用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的牵引式工具吊杆装置”、“一种牵引摩擦式锚固吊杆更换装置”、本发明装置无须通过设置牵引装置、可调节螺杆、行走机构、调平机构共同以实现拱上抗滑和调平，也无须通过设置牵引索、骑马式摩擦锚固装置、可旋转式吊具共同以实现拱上抗滑和调平，也无须在每次移动至更换吊杆位置处，采取焊接调平不同角度的装置与拱顶连接实现调平；仅仅通过设置抱箍式自动调平锚固装置、旋转式吊具共同以实现拱上抗滑和调平，结构更简单、尺寸较小，涉及机加工的构件较少，制造成本较低，对原钢管拱肋和涂装无损伤，便于标准化施工。

②相对于“专利号为201610664498.0，发明名称《用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式工具吊杆装置》而言，本发明结构更简单、尺寸较小，涉及机加工的构件较少，制造成本较低：

《用于钢管桁架混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式工具吊杆装置》除包括上横梁、张拉端锚具，上、下临时索，转换梁，固定端锚具和下托梁外，还包括由插销、吊带、锚固抱箍、调平钢箱、上横梁、抗滑索和抗滑抱箍组成的抱箍式拱顶锚固抗滑系统，锚固抱箍一端通过插销、吊带以缠绕方式锚固在钢管桁架拱圈上，抗滑索的一端与锚固抱箍底部固定连接、另一端与抗滑抱箍底部固定连接；该抱箍式拱顶锚固抗滑系统的抗滑抱箍与锚固抱箍之间通过钢绞线或刚性拉杆连接，拱顶调平通过调平钢箱调平；

而本发明无需分别设置锚固抱箍和抗滑抱箍；仅需在拱顶设置由旋转式吊具、抗滑钢箱、上横梁、抗滑抱箍和橡胶垫组成抱箍式拱顶锚固抗滑系统，拱顶调平通过可旋转式吊具实现自动调平；减少了调平钢箱、锚固抱箍、吊带以及将抗滑抱箍与锚固抱箍连接的钢绞线或刚性拉杆等零部件，结构更简单；

其次，本发明现场不需焊接调平钢箱,可周转使用、施工简便、工效高。

由于以上特点，本发明用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置及其用于吊杆更换的方法能适用于各种拱桥旧吊杆更换，适用范围广，具有更好的社会经济效益。

下面，结合附图和实施例对本发明之用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置及其用于吊杆更换的方法的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明之用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置的整体结构及安装使用状态示意图；

图2是图1的A向视图；

图3是图1的B向视图；

图4是用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置的整体结构示意图；

图5是图4的C向视图；

图6是图4的D向视图；

图7是拱上抗滑系统结构示意图；

图8：抗滑钢箱、抗滑抱箍结构及装配示意图；

图9：上横梁结构示意图；

图10：旋转式吊具结构示意图。

图中：

1-上横梁，101-上横梁的上层，102-上横梁的下层，2-旋转式吊具，3-抗滑钢箱，4-上临时索，5-张拉端锚具Ⅰ， 6-钢管拱，7-抗滑抱箍，8-橡胶垫，9-下临时索，10-张拉端锚具Ⅱ，11-千斤顶，12-转换梁，13-固定端锚具Ⅰ，14-下托梁，15-固定端锚具Ⅱ，16-吊杆横梁，17-原旧吊杆。

具体实施方式

实施例一：

一种用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置：

如图1所示，该抱箍式自动调平锚固装置包括：上横梁1、张拉端锚具Ⅰ5、上临时索4、张拉端锚具Ⅱ10、转换梁12、固定端锚具Ⅰ13、下临时索9、下托梁14和固定端锚具Ⅱ15以及两个安装在钢管混凝土拱桥拱上的抱箍式拱顶锚固抗滑系统，每个抱箍式拱顶锚固抗滑系统由2个旋转式吊具2、抗滑钢箱3、上横梁1、抗滑抱箍7和橡胶垫8组成（参见图1-图6）；

所述抗滑钢箱3的两侧面为矩形钢板、另两侧面为马鞍形钢板，顶面为矩形钢板，拼焊成钢箱结构（参见图7、图8）；

所述上横梁1为两层结构, 两者之间通过高强螺栓连接, 上横梁的上层101结构为纵向分配梁,上横梁的下层102结构为“井”字结构（参见图9）；

所述抗滑抱箍7为两半式钢抱箍结构，通过高强螺栓连接、并通过预紧高强螺栓实现抗滑（参见图7）；

所述的橡胶垫8安装在抗滑抱箍与钢管拱之间，增大两者之间摩擦系数；

所述旋转式吊具2为中间开孔圆柱体及两端连有一销轴的整体结构，2个旋转式吊具2分别位于上横梁1两端，通过销轴将与上横梁1连接，另外通过销轴转动自适应实现旋转式吊具的调平（参见图10）；

工作状态下，上临时索4上端穿过上横梁1用张拉端锚具Ⅰ5锚固，上临时索4下端穿过转换梁12，用固定端锚具Ⅰ13锚固；下临时索9上端依次穿过转换梁12、千斤顶11，用张拉端锚具Ⅱ10锚固，下临时索9下端穿过下托梁14用固定端锚具Ⅱ15锚固，下托梁14兜住吊杆横梁16下表面；用于增大抗滑抱箍7与钢管拱之间摩擦系数的橡胶垫8设置在抗滑抱箍7与钢管拱6侧面之间，抗滑钢箱3下部弧面与抗滑抱箍7通过焊缝固定连接，上横梁1下层 “井”字结构的一边与抗滑钢箱3侧面贴紧,以抗滑钢箱3为抗滑反力支承点，上横梁1下层 “井”字结构的另一边与抗滑钢箱3通过高强螺杆栓接（参见图1-图6）。

实施例二

一种钢管拱桥吊杆更换的方法，它是采用实施例一所述用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置实现钢管拱桥吊杆更换的方法，它包括如下步骤：

A、安装用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置：

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，该用于钢管混凝土拱桥吊杆更换的抱箍式自动调平锚固装置上横梁1、张拉端锚具Ⅰ5、上临时索4、张拉端锚具Ⅱ10、转换梁12、固定端锚具Ⅰ13、下临时索9、下托梁14和固定端锚具Ⅱ15以及两个安装在钢管混凝土拱桥拱上的抱箍式拱顶锚固抗滑系统，每个抱箍式拱顶锚固抗滑系统由2个旋转式吊具2、抗滑钢箱3、上横梁1、抗滑抱箍7和橡胶垫8组成；

A1、在钢管拱6上纵向对称于原旧吊杆17分别安装一个抱箍式拱顶锚固抗滑系统，该抱箍式拱顶锚固抗滑系统由旋转式吊具2、抗滑钢箱3、上横梁1、抗滑抱箍7和橡胶垫8组成；

所述抗滑钢箱3的两侧面为矩形钢板、另两侧面为马鞍形钢板，顶面为矩形钢板，拼焊成钢箱结构（参见图7、图8）；

所述上横梁1为两层结构, 两者之间通过高强螺栓连接, 上横梁的上层101为纵向分配梁, 上横梁的下层102结构为“井”字结构（参见图9）；

所述抗滑抱箍7为两半式钢抱箍结构，通过高强螺栓连接、并通过预紧高强螺栓实现抗滑（参见图7）；

所述旋转式吊具2为中间开孔圆柱体及两端连有一销轴的整体结构，2个旋转式吊具2分别位于上横梁1两端，通过销轴将与上横梁1连接，另外通过销轴转动自适应实现旋转式吊具的调平（参见图10）；

A2、安装换杆用辅助索——上临时索4和下临时索9：

将上临时索4上端穿过上横梁1用张拉端锚具Ⅰ5锚固，上临时索4下端穿过转换梁12，用固定端锚具Ⅰ13锚固；下临时索9上端依次穿过转换梁12、千斤顶11，用张拉端锚具Ⅱ10锚固，下临时索9下端穿过下托梁14用固定端锚具Ⅱ15锚固，下托梁14兜住吊杆横梁16下表面；用于增大抗滑抱箍7与钢管拱之间摩擦系数的橡胶垫8设置在抗滑抱箍7与钢管拱6侧面之间，抗滑钢箱3下部弧面与抗滑抱箍7通过焊缝固定连接，上横梁1下层 “井”字结构的一边与抗滑钢箱3侧面贴紧,以抗滑钢箱3为抗滑反力支承点，上横梁1下层 “井”字结构的另一边与抗滑钢箱3通过高强螺杆栓接；

A3、检查抱箍式自动调平锚固装置各组件的连接安全性以及稳定持荷能力：

通过驱动千斤顶11张拉下临时索9逐级缓慢进行试张拉，查看抱箍式自动调平锚固装置各组件的连接安全性以及稳定持荷能力；

B、拆除原旧吊杆、完成索力体系向抱箍式自动调平锚固装置的转换：

原旧吊杆17正式拆除时，逐级割断原旧吊杆17钢丝，同步逐级张拉下临时索9，实现将原旧吊杆索力转换至抱箍式自动调平锚固装置，完成索力体系转换；逐级索力转换过程桥面标高变化控制在±5mm以内，原旧吊杆17切断后，锚固下临时索9，之后拆除原旧吊杆17；

C、安装新吊杆、完成索力体系向新吊杆的转换：

安装新吊杆完毕，逐级张拉新吊杆，同步逐级放张下临时索9，实现将抱箍式自动调平锚固装置索力转换至新吊杆，完成索力体系转换，逐级索力转换过程桥面标高变化控制在±5mm以内，新吊杆张拉到位后，通过锚头螺母锚固新吊杆；

D、拆除抱箍式自动调平锚固装置，转移至下一根原旧吊杆处；

E、每根吊杆更换重复步骤A～步骤D，完成其他吊杆更换。