一种带轨道及转体小车的新型转体系统的制作方法

1.本发明涉及桥梁设计和施工技术领域，尤其涉及一种带轨道及转体小车 的新型转体系统。


背景技术：

2.常规转体系统施工复杂，其中转动支撑系统分别是由上转盘与下转盘组 成，下转盘作为基础设施通过球铰与上转盘相互连接。采用球铰作为转动和 承载的核心，支撑腿和滑道作为防倾覆保险体系，牵引索、连续张拉千斤顶 和反力座为转体的施力系统。转体时通过布置在球铰左右两侧轴对称位置的 反力座为连续千斤顶提供一对牵引反力，连续牵引缠绕在转台上的拉索，形 成一对力偶，使球铰以上的结构沿球铰中心进行转动。为防止转体过程中结 构倾覆，同时在转体结构的上下转盘之间对称设置撑脚和滑道等平衡系统。
3.常规转体系统构造复杂，施工复杂，上下转盘之间混凝土需在转体完毕 后进行封铰，封铰部分一般为桥墩受力最大地方，后浇筑部分上下钢筋焊接 质量难以保证，封铰段为转体桥梁的薄弱环节，存在安全隐患。随着转体吨 位增大，球铰尺寸变大，球铰运输困难，限制转体吨位的发展。
4.

技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提供了一种带轨道及转体小车的新型转体系 统，包括桥墩基础、桥墩和梁体，所述桥墩设置在所述桥墩基础上，所述梁 体与所述桥墩之间设置有可使所述梁体在所述桥墩上转动的旋转连接组件， 所述梁体的其中一端设置有梁端支撑组件，所述梁端支撑组件的下方设置有 弧形的轨道，所述轨道和所述梁端支撑组件之间还设置有沿所述轨道移动的 转体小车，所述转体小车带动所述梁体旋转。
6.较佳地，所述梁端支撑组件由若干个钢管柱在纵向上拼接而成，所述钢 管柱可以承受拉力以及压力。
7.较佳地，所述梁端支撑组件和所述梁体之间还设置有可调节高度的沙箱。
8.较佳地，所述旋转连接组件包括设置在所述桥墩上的支撑垫石，还包括 设置在所述支撑垫石以及所述梁体上的钢板，所述支撑垫石内还设置有销轴 并延伸至所述梁体上的钢板内。
9.梁体在转体的过程中，梁体可以销轴为中心轴转动，销轴限制梁体在转 动的过程中出现位置偏移。
10.较佳地，所述旋转连接组件包括分别设置在所述桥墩上方以及所述梁体 下方的下支撑座和上支撑座，所述上支撑座和所述下支撑座之间可转动连接， 所述上支撑座和所述下支撑座之间还设置有千斤顶。
11.梁体在转体的过程中，梁体可通过上支撑座和下支撑座进行限位，避免 在转体的过程中发生位置偏移，具体的实施方式是，上支撑座和下支撑座可 以设置凹槽和凸起，凸
起可插入凹槽内移动完成限位，为了方便梁体更方便 的转动，上支撑座和下支撑座之间还设置有千斤顶。
12.梁体在桥墩上进行转体，旋转连接组件还可以是铰链支座，铰链支座设 置在梁体和桥墩之间，在梁体转体过程中，对梁体起到支撑以及限位的作用。
13.较佳地，还包括轨道基础，所述轨道基础上设置有所述轨道。
14.较佳地，所述转体小车设置有至少四个车轮，所述车轮设置在所述轨道 上方并可沿所述轨道移动。
15.较佳地，所述梁体连接有所述梁端支撑组件的一端还设置有压重块。
16.较佳地，所述转体小车设置有至少四个车轮，所述轨道设置有开口钢箱 梁，所述车轮设置在所述开口钢箱梁内并沿所述开口钢箱梁移动。
17.较佳地，所述转体小车和所述开口钢箱梁之间还设置有导向轮。
18.转体小车设置有至少四个车轮，车轮设置在轨道上并可沿轨道移动，转 体小车自带动力系统，可趋势转体小车沿轨道移动，并带动梁体转动，在转 动过程中，如果车轮设置在轨道上方，则转体小车不能承受向上的拉力，即 梁体在有梁端支撑组件的一端的重量与另一端至少相同，最好是梁体在有梁 端支撑组件的一端要略重一些，避免梁体另一端自重重，对转体小车产生向 上的拉力，使得转体小车脱离轨道，在梁体有梁端支撑组件的一端可放置压 重块来进行配重，满足重量要求；轨道也可以采用开口钢箱梁的结构，转体 小车的车轮设置在开口钢箱梁内，开口钢箱梁可以限制车轮在纵向上移动， 转体小车可以承受压力以及拉力，梁体有梁端支撑组件的一端的重量可以通 过设置压重块进行施压，或者是梁体有梁端支撑组件的一端略轻，转体小车 会受到向上的拉力，开口钢箱梁会对转体小车进行限位，转体小车能承受的 最大拉力为5吨，转体小车能承受的最大压力为10吨。
19.本发明提供的带轨道及转体小车的新型转体系统的工作原理是，平行铁 路股道施工桥墩基础及桥墩，可以同步施工转体小车下方的轨道基础及安装 轨道，轨道可以根据梁体要旋转的一端的重量选择常规的轨道或者是开口钢 箱梁，然后在桥墩上施工旋转连接组件，可以根据实际施工需求，选择合适 的旋转连接组件进行施工，再施工梁体，在轨道上安装转体小车，然后在转 体小车和梁体之间设置梁端支撑组件及沙箱，沙箱可以微调高度，用于辅助 梁端支撑组件来进行高度调节以及便于拆除，根据梁体转动一端的自重以及 轨道的类型，可以在梁体上设置压重块，安装完毕后，启动转体小车自带的 动力系统，转体小车沿轨道移动，然后带动梁体转动，将梁体进行转体，梁 体转体完毕后，转体小车、轨道及梁端支撑组件可以拆除重复利用。
20.本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下有益效 果：
21.1)本发明提供的带轨道及转体小车的新型转体系统，可以用旋转连接组 件代替传统的球铰系统，用转体小车提供牵引，减少了装配工序，通过转体 小车沿轨道行走可实现转体，结构简单，转体小车在梁体的一端进行施力， 可以减小所需的牵引力，降低能耗；
22.2)本发明提供的带轨道及转体小车的新型转体系统，转体小车、轨道以 及梁端支撑组件的安装方便，在完成梁体转体后，转体小车、轨道及梁端支 撑组件可以拆除并重复使用，可降低施工成本，增加经济效益；
23.3)本发明提供的带轨道及转体小车的新型转体系统，转体小车安装在轨 道上，通过不同结构的轨道的使用，转体小车可以承受拉力或者是压力，可 以更方便的设置梁体的
位置，提高梁体安装的效率，进而提高梁体施工效率， 减少施工时长；
24.4)本发明提供的带轨道及转体小车的新型转体系统，转体系统桥墩与旋 转连接组件可以正常施工，不需要转体后进行封铰施工。常规转体系统构造 复杂，施工复杂，上下转盘之间混凝土需在转体完毕后进行封铰，封铰部分 一般为桥墩受力最大地方，后浇筑部分上下钢筋焊接质量难以保证，封铰段 为转体桥梁的薄弱环节，存在安全隐患；本发明在梁体转体完成后，梁体在 桥墩上不会发生位置移动，不需要进行封铰施工。
附图说明
25.图1为本发明带轨道及转体小车的新型转体系统的俯视图；
26.图2为本发明带轨道及转体小车的新型转体系统的结构示意图；
27.图3为本发明带轨道及转体小车的新型转体系统梁体转体完成后的结构 示意图；
28.图4为本发明带轨道及转体小车的新型转体系统的俯视图中图2的a部 分的结构示意图(实施例1中旋转连接组件的结构示意图)；
29.图5为本发明带轨道及转体小车的新型转体系统的俯视图中图2的a部 分的结构示意图(实施例2中旋转连接组件的结构示意图)；
30.图6为本发明带轨道及转体小车的新型转体系统的俯视图中图2的a部 分的结构示意图(实施例3中旋转连接组件的结构示意图)；
31.图7为本发明带轨道及转体小车的新型转体系统的俯视图中图2的b部 分的结构示意图；
32.图8为本发明带轨道及转体小车的新型转体系统的俯视图中图2的b部 分的另一种结构示意图；
33.图9为本发明带轨道及转体小车的新型转体系统的梁端支撑组件的结构 示意图；
34.图10为本发明带轨道及转体小车的新型转体系统的梁端支撑组件的另一 结构示意图；
35.图11为本发明带轨道及转体小车的新型转体系统的图9的部分结构示意 图(沙箱放大图)；
36.图12为本发明带轨道及转体小车的新型转体系统的沙箱的内部结构示意 图。
[0037]1‑
桥墩基础；2
‑
桥墩；3
‑
梁体；4
‑
旋转连接组件；401
‑
支撑垫石；402
‑ꢀ
钢板；403
‑
销轴；404
‑
下支撑座；4041
‑
凹槽；405
‑
上支撑座；4051
‑
凸起； 406
‑
千斤顶；407
‑
铰链支座；5
‑
梁端支撑组件；501
‑
钢管柱；6
‑
轨道；601
‑ꢀ
开口钢箱梁；7
‑
转体小车；701
‑
车轮；702
‑
导向轮；8
‑
铁路股道；9
‑
沙箱；901
‑
取沙门；10
‑
轨道基础；11
‑
压重块。
具体实施方式
[0038]
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。 附图中，为清晰可见，可能放大了某部分的尺寸及相对尺寸。
[0039]
如说明书附图1
‑
3所示，本发明提供一种带轨道及转体小车的新型转体 系统，包
括桥墩基础1、桥墩2和梁体3，所述桥墩2设置在所述桥墩基础1 上，所述梁体3与所述桥墩2之间设置有可使所述梁体3在所述桥墩2上转 动的旋转连接组件4，所述梁体3的其中一端设置有梁端支撑组件5，所述梁 端支撑组件5的下方设置有弧形的轨道6，所述轨道6和所述梁端支撑组件5 之间还设置有沿所述轨道6移动的转体小车7，所述转体小车7带动所述梁体 3旋转。
[0040]
梁体3在转体的过程中，最多旋转90度，转体小车7设置在梁体3的一 端，可带动梁体3进行旋转，桥墩基础1及桥墩2平行铁路股道8进行设置， 桥墩2可采用混凝土现浇而成或者是预制件，为了增加桥墩2的强度，最好 采用混凝土现浇而成。
[0041]
进一步地，所述梁端支撑组件5由若干个钢管柱501在纵向上拼接而成， 所述钢管柱501可以承受拉力以及压力，所述梁端支撑组件5由钢管柱501 采用模数式支撑形式进行组装，钢管柱501可以是1m、3m、6m一节，根据高 度选择不同长度的钢管柱501进行拼装，可以采用法兰盘、套筒等结构进行 连接，为了更好的对梁体3进行支撑以及更方便的拆除沙箱9及梁端支撑组 件5，所述梁端支撑组件5和所述梁体3之间还设置有可调节高度的沙箱9， 如说明书附图9
‑
12所示，沙箱9优先选择钢沙箱，沙箱9可以通过调节沙箱9内的沙子多少来适当调整高度，沙箱9上还设置有取沙门901；使用时，在 转体小车7和梁体3之间安装梁端支撑组件5和沙箱9，梁端支撑组件5的下 端与转体小车7可拆卸连接，可以用螺钉进行固定连接，沙箱9与梁体3可 拆卸连接，完成转体后，如果梁体3是对梁端支撑组件5施加压力，则梁端 支撑组件5和沙箱9均被压紧，拆除难度大，可以由取沙门901将沙放掉一 部分，降低沙箱9的高度，方便沙箱9以及梁端支撑组件5的拆除。
[0042]
梁端支撑组件5的上端也可以直接与梁体3可拆卸连接，无需设置沙箱9。
[0043]
如说明书附图4
‑
6所示，本技术中旋转连接组件4的结构形式有多种， 具体的实施方式见如下实施例1
‑
3所述，实施例1
‑
3只是旋转连接组件4的 具体实施方式，不影响其他结构的设置。
[0044]
实施例1
[0045]
所述旋转连接组件4包括设置在所述桥墩2上的支撑垫石401，支撑垫石 401为钢筋混凝土结构，支撑垫石401与桥墩2之间可通过钢筋接驳器、植筋 或者锚栓进行连接，旋转连接组件4还包括设置在所述支撑垫石401上以及 预埋在所述梁体3上的钢板402，支撑垫石401及钢板402上均预留有孔洞， 所述支撑垫石401内还设置有销轴403并延伸至所述梁体3上的钢板402内， 为保证强度，销轴403采用钢结构件，钢板402为圆形；梁体3在转体的过 程中，梁体3可以销轴403为中心轴转动，销轴403限制梁体3在转动的过 程中出现位置偏移。
[0046]
实施例2
[0047]
所述旋转连接组件4包括分别设置在所述桥墩2上方以及所述梁体3下 方的下支撑座404和上支撑座405，所述上支撑座405和所述下支撑座404之 间可转动连接，具体实施方式是：下支撑座404上设置有凹槽4041，上支撑 座405设置有可插入所述凹槽4041内的凸起4051；也可以是下支撑座404上 设置一个大的环形的凹槽4041，上支撑座405在凹槽4041的对应位置处设置 多个可插入凹槽4041的凸起4051，梁体3转体过程中，凸起4051在凹槽4041 内移动；上支撑座405和下支撑座404的结构可以互换，不影响使用效果， 梁体3在转体过程中，凸起4051插入凹槽4041内，可以对梁体3进行限位， 避免在转体的过程中发生位
置偏移，所述上支撑座405和所述下支撑座404 之间还设置有千斤顶406，千斤顶406可以有多个，根据具体的施工需求而定。
[0048]
实施例3
[0049]
所述旋转连接组件4是铰链支座407，铰链支座407设置在梁体3和桥墩 2之间，在梁体3转体过程中，对梁体3起到支撑以及限位的作用。
[0050]
旋转连接组件4的实施方式有多种，可以根据施工需求进行选择，完成 梁体3的转体后，梁体3与桥墩2之间的连接不需要进行封铰。
[0051]
进一步地，还包括轨道基础10，所述轨道基础10上设置有所述轨道6。
[0052]
如说明书附图7
‑
8所示，转体小车7设置有至少四个车轮701，车轮701 可以是钢制车轮，转体小车7与轨道6的连接方式有多种，轨道6的结构也 可以有多种，其中一种方式是，轨道6采用常规的轨道结构，所述车轮701 设置在所述轨道6上方并可沿所述轨道6移动，此种连接形式，车轮701设 置在轨道6上方，则转体小车7不能承受向上的拉力，即梁体3在有梁端支 撑组件5的一端的重量与另一端至少相同，最好是梁体3在有梁端支撑组件5 的一端要略重一些，避免梁体3另一端自重重，对转体小车7产生向上的拉 力，使得转体小车7脱离轨道6，在梁体3有梁端支撑组件5的一端可放置压 重块11来进行配重，满足重量要求，使得转体小车7受到向下的压力，以避 免转体小车在沿轨道移动的过程中出现脱轨。
[0053]
另一种方式是，所述轨道6设置有开口钢箱梁601，所述车轮701设置在 所述开口钢箱梁601内并沿所述开口钢箱梁601移动，开口钢箱梁601可以 限制车轮701在纵向上移动，转体小车7可以承受压力以及拉力，梁体3有 梁端支撑组件5的一端的重量可以通过设置压重块11进行施压，或者是梁体3有梁端支撑组件5的一端略轻，转体小车7会受到向上的拉力，开口钢箱梁 601会对转体小车7进行限位，转体小车7能承受的最大拉力为5吨，转体小 车7能承受的最大压力为10吨；较佳地，所述转体小车7和所述开口钢箱梁 601之间还设置有导向轮702，导向轮702可采用橡胶材质制成。
[0054]
转体小车7的车轮701与轨道6之间的多种连接方式可以与实施例1
‑
3 中的旋转连接组件4的结构进行排列组合，转体小车7和轨道6的设置不影 响旋转连接组件4的选择。
[0055]
通常情况下，梁体转体是通过牵拉球铰上方预埋在转台内的一对牵引索 形成转动力偶使上部结构转动，不考虑风荷载的情况下，牵引力矩需克服球 铰在转体重量作用下的摩阻力产生的阻力矩m1，可将球铰接触面简化看作一 个平面，其值按下列公式计算：
[0056][0057]
式中：
[0058]
μ：摩阻系数；f：梁体转体重量；r1：平面接触钢板半径；
[0059]
转体小车处阻力矩m2为
[0060]
m2＝n
×
u1
×
r2
[0061]
其中，n：转体小车处支撑力；
[0062]
u1：转体小车处滚动摩擦系数；
[0063]
r2：转体小车中心处半径；
[0064]
转体小车需要牵引力为：
[0065]
t＝(m1+m2)/r2＝(2fur1/3+n
×
u1
×
r2)/r2＝2fur1/3r2+n
×
u1
[0066]
r2>>r1，牵引力比常规转体小，n值通过人为配重得到，其大小可控 制，转体小车竖直承载力要求不高；r2越大，则转体小车主要的牵引力也越 小，在进行梁端支撑组件安装时，越靠近梁体一端的边缘需要的牵引力也越 小，根据实际施工情况选择合适的梁端支撑组件安装位置。
[0067]
以2
‑
55m转体t构为例，梁体宽28m，梁体重量约100000kn，r1取1.45m， r2取54m，n取100kn，u取0.1，u1取0.02，转体小车所需启动牵引力为：
[0068]
t＝2
×
100000
×
0.1
×
1.45/(3
×
54)+100
×
0.02＝181kn。
[0069]
转体小车所需要的牵引力小，转体小车自带的动力系统可以提供上述梁 体转体需要的牵引力，转体小车可采用发动机提供驱动力。
[0070]
本发明提供的带轨道及转体小车的新型转体系统的工作原理是，平行铁 路股道8施工桥墩基础1及桥墩2，可以同步施工转体小车7下方的轨道基础 10及安装轨道6，轨道6可以根据梁体3要旋转的一端的重量选择常规的轨 道或者是开口钢箱梁601，然后在桥墩2上施工旋转连接组件4，可以根据实 际施工需求，选择合适的旋转连接组件4进行施工，再施工梁体3，在轨道6 上安装转体小车7，然后在转体小车7和梁体3之间设置梁端支撑组件5及沙 箱9，沙箱9可以微调高度，用于辅助梁端支撑组件5来进行高度调节以及便 于拆除，根据梁体3转动一端的自重以及轨道6的类型，可以在梁体3上设 置压重块11，安装完毕后，启动转体小车7自带的动力系统，转体小车7沿 轨道6移动，然后带动梁体3转动，将梁体3进行转体，梁体3转体完毕后， 转体小车7、轨道6及梁端支撑组件5可以拆除重复利用。
[0071]
本发明提供的带轨道及转体小车的新型转体系统，可以用旋转连接组件 代替传统的球铰系统，用转体小车提供牵引，减少了装配工序，通过转体小 车沿轨道行走可实现转体，结构简单，转体小车在梁体的一端进行施力，可 以减小所需的牵引力，降低能耗；在完成梁体转体后，转体小车、轨道及梁 端支撑组件可以拆除并重复使用，可降低施工成本，增加经济效益。
[0072]
本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而 不脱离本发明的精神和范围。尽管已描述了本发明的实施例，应理解本发明 不应限制为此实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本 发明精神和范围之内作出变化和修改。