一种钢箱梁吊装空中姿态控制机构及控制方法与流程

1.本发明涉及桥梁施工技术领域，尤其涉及一种钢箱梁吊装空中姿态控制机构及控制方法。


背景技术：

2.随着我国道路桥梁建设的发展，钢箱梁因自重轻、承载力强、可后场预制现场拼装、节约工期等优点脱颖而出。钢箱梁桥广泛适用于沿海、跨海工程中，而选择大节段吊装施工能更好地发挥钢箱梁工厂化制造及海上施工速度快的优势。大节段钢箱梁吊装过程中需满足设计纵坡要求，保证按照纵坡坡度大小里程同步落位。故控制钢箱梁起吊过程中的姿态是保证整个安装过程安全平稳的关键。
3.目前，控制钢箱梁空中姿态的方式一般是以下三种：
4.一是对钢箱梁重心位置进行理论计算，调整吊耳的位置，钢箱梁起吊后达到理论倾斜角度。
5.二是因吊耳位置需设计在肋板加强位置，无法通过调整吊耳位置达到要求的情况下，采取在钢箱梁上配载重物调整合重心的方式，满足钢箱梁起吊后达到理论倾斜角度。
6.三是以上两种方式仍无法满足理论倾斜角度的情况下，可增加调整起重船钩头高差的方式微调钢箱梁倾斜角度。
7.三种方式可实现或需组合使用达到要求，但存在一定的缺陷，即：
8.第一种方式吊耳位置有其局限性，吊耳位置无法随意调整，需控制在肋板加强位置或钢箱梁局部加强处理满足要求，增加投资费用的同时还增加施工时间。而实际施工过程中钢箱梁上有配载施工工装及材料的需求，导致倾斜角度改变。
9.第二种方式配载重物改变合重心，实际重心位置与理论计算会有偏差，一旦起吊后倾斜角度无法调整，无法实现高精度安装。
10.第三种方式调整起重船钩头高差需在合理范围内，过程中前后钩头受力不均，存在一定安全质量隐患。
11.这三种方式都是钢箱梁倾斜起吊，海上安装过程中会受限于运梁船船型，钢箱梁前后端与船体安全距离有限。而钢箱梁倾斜离船过程中与绑扎件易发生相对滑动，存在损伤船体的风险。


技术实现要素：

12.本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种钢箱梁吊装空中姿态控制机构及控制方法。
13.本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种钢箱梁吊装空中姿态控制机构，包括限型水箱以及控制限型水箱泄水的无线控制机构，限型水箱可拆卸安装在钢箱梁的梁顶板一端，限型水箱的出水口处连接有排水胶管，无线控制机构包括无线电磁阀阀门，无线电磁阀阀门安装在限型水箱的出水口处，且无线电磁阀阀门内置有低功耗的wifi通讯模
块，外置有wifi信号控制开关，wifi信号控制开关通过wifi通讯模块控制无线电磁阀阀门启闭，wifi信号控制开关和无线电磁阀阀门均接入移动电源。
14.特别的，钢箱梁的梁顶板上设有防滑橡胶皮，限型水箱安装在防滑橡胶皮上，并通过尼龙绳与钢箱梁固定。
15.特别的，排水胶管出口处引至钢箱梁外侧，防止水进入箱室。
16.特别的，限型水箱上设有加水口。
17.特别的，限型水箱沿钢箱梁横桥向对称设置。
18.特别的，现场实时调控的遥控控制器或手机终端连接无线电信号控制wifi信号控制开关工作。
19.一种钢箱梁吊装空中姿态的控制方法，其步骤如下：
20.第一步：前期准备工作；
21.在钢箱梁前期吊点设计阶段，计算钢箱梁的理论重心，合理布置吊点群位置，并通过现场试验进行验证，及时调整钢箱梁起吊中心与理论重心偏差，保证起吊后钢箱梁能倾斜至设计纵坡角度；
22.考虑钢箱梁姿态调整范围，依据起吊中心与理论重心偏差，计算限型水箱配重重量及布设位置；
23.第二步：安放限型水箱；
24.根据限型水箱布设位置在钢箱梁的梁顶板上进行放样，在放样区域铺设防滑橡胶皮，将限型水箱倒运到指定位置，并以每0.5t标好刻度，保证加水时重量的精确，限型水箱用尼龙绳与钢箱梁梁端固定，防止限型水箱滑动及倾倒；
25.第三步：加装无线控制机构；
26.将无线电磁阀阀门连接在限型水箱的出水口处，把信号传导线与wifi信号控制开关进行连接，并将无线电磁阀阀门和wifi信号控制开关接入移动电源，指示灯亮起方为连接成功，把wifi信号控制开关和移动电源在钢箱梁梁顶板上进行固定，限型水箱出水口处外接的排水胶管引至钢箱梁外侧，防止水进入箱室；
27.第四步：限型水箱加水；
28.无线控制机构加装完成后，开始限型水箱的加水作业，加水过程中要特别注意限型水箱加水至理论计算配重的重量即可；
29.第五步：现场实时调控；
30.钢箱梁通过吊装设备水平起吊离开绑扎件1.2m时，通过wifi信号控制开关控制无线电磁阀阀门开启进而使限型水箱泄水，调整钢箱梁空中姿态至设计要求，保证安装大小里程墩顶同步落位。
31.特别的，第一步中，吊点群位置设计原则为沿钢箱梁横桥向对称分布，纵桥向均匀布置。
32.本发明的有益效果是：本发明较传统处理方法具有经济可行、安全高效、节能降本、绿色环保等优势，能够有效解决钢箱梁平稳离船，空中高精度姿态调整等问题，简单高效，工期和成本可控、安全和质量受控。
33.从工效角度讲，通过研发这种远程控制调整钢箱梁吊装姿态的方法，每榀梁的施工周期可减少1天；对梁体进行配平，起吊后通过排水来进行梁体线型调整，和恒载配重相
比，重量更轻、倒运更加方便快捷，节省了船机的工作时间，大大提高了施工效率。
34.从成本的角度上看，传统的恒载配重方法，所寻找的恒载重物成本更高，而这种远程控制调整钢箱梁吊装姿态的方法，提高施工效率，节省了人工和船机设备的工作时间，大大降低施工成本。
35.本发明特别适用于航道桥梁合龙段施工，该控制方法可精确调整倾斜角度，保证钢箱梁合龙的安全和质量。能够有效地实现钢箱梁空中姿态调整的时效性和经济性，具有极大的推广应用价值。
附图说明
36.图1为本发明的姿态控制机构和吊点群结构示意图；
37.图2为图1中a处放大示意图；
38.图3为本发明的钢箱梁吊装空中姿态控制示意图；
39.图4为本发明的钢箱梁吊装空中姿态控制流程图；
40.图中：1-钢箱梁；2-限型水箱；3-防滑橡胶皮；4-无线电磁阀阀门；5-排水胶管；6-wifi信号控制开关；7-吊点群；8-吊装设备；
41.以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
42.下面结合实施例对本发明作进一步说明：
43.如图1-图4所示，一种钢箱梁吊装空中姿态控制机构，包括限型水箱2以及控制限型水箱2泄水的无线控制机构，限型水箱2可拆卸安装在钢箱梁1的梁顶板一端，钢箱梁1的梁顶板上设有防滑橡胶皮3，限型水箱2安装在防滑橡胶皮3上，并通过尼龙绳与钢箱梁1固定，限型水箱2的出水口处连接有排水胶管5，排水胶管5出口处引至钢箱梁1外侧，防止水进入箱室，限型水箱2上设有加水口，限型水箱2沿钢箱梁1横桥向对称设置；
44.无线控制机构包括无线电磁阀阀门4，无线电磁阀阀门4安装在限型水箱2的出水口处，且无线电磁阀阀门4内置有低功耗的wifi通讯模块，外置有wifi信号控制开关6，wifi信号控制开关6通过wifi通讯模块控制无线电磁阀阀门4启闭，wifi信号控制开关6和无线电磁阀阀门4均接入移动电源，现场实时调控的遥控控制器或手机终端连接无线电信号控制wifi信号控制开关6工作。
45.一般在海上吊装钢箱梁离船过程中，安装起吊后钢箱梁1带一定倾斜角度起吊，存在一定的安全风险。在离船至空中后，钢箱梁1倾斜角度固定，可调整的范围有限，并且无法做到高精度调整。为保证使用方便性及吊装安全性，钢箱梁1坡度及重心调整时，采用限型水箱2活载调整。考虑钢箱梁1姿态调整范围，理论计算将蓄满水的限型水箱2放置于梁顶计算位置，保证起吊后水平。避免海上安装过程中受限于运梁船船型，钢箱梁1倾斜离船过程中与绑扎件发生相对滑动，进而损伤船体。
46.信号有效射程覆盖周边，现场实时调控过程中，远程操作过程由遥控控制器或手机终端连接无线电信号自动控制无线电磁阀阀门4开启，进而实现远程控制限型水箱2泄水。泄水过程中，重心相应调整，空中姿态自适应重心的改变，实现钢箱梁1姿态的动态调整。
47.一种钢箱梁吊装空中姿态的控制方法，其步骤如下：
48.第一步：前期准备工作；
49.钢箱梁1起吊后的倾斜角度基于钢箱梁1本身重心与钢箱梁1起吊中心不重合，在吊装时钢箱梁1会倾斜至重心与起吊中心在一条竖直线上。在钢箱梁1前期吊点设计阶段，计算钢箱梁1的理论重心，合理布置吊点群7位置，并通过现场试验进行验证，及时调整钢箱梁1起吊中心与理论重心偏差，保证起吊后钢箱梁1能倾斜至设计纵坡角度；
50.吊点群7位置设计原则为沿钢箱梁1横桥向对称分布，纵桥向均匀布置，保证吊点群7的中心与钢箱梁1的重心存在一定的偏差，吊装时靠近设计纵坡倾斜角度，确保吊装空中姿态满足施工安装精度；
51.考虑钢箱梁1姿态调整范围，依据起吊中心与理论重心偏差，计算限型水箱2配重重量及布设位置；
52.第二步：安放限型水箱2；
53.根据限型水箱2布设位置在钢箱梁1的梁顶板上进行放样，在放样区域铺设防滑橡胶皮3，将限型水箱2倒运到指定位置，并以每0.5t标好刻度，保证加水时重量的精确，限型水箱2用尼龙绳与钢箱梁1梁端固定，防止限型水箱2滑动及倾倒；
54.第三步：加装无线控制机构；
55.将无线电磁阀阀门4连接在限型水箱2的出水口处，把信号传导线与wifi信号控制开关6进行连接，并将无线电磁阀阀门4和wifi信号控制开关5接入移动电源，指示灯亮起方为连接成功，把wifi信号控制开关6和移动电源在钢箱梁1梁顶板上进行固定，限型水箱2出水口处外接的排水胶管5引至钢箱梁1外侧，防止水进入箱室；
56.第四步：限型水箱2加水；
57.无线控制机构加装完成后，开始限型水箱2的加水作业，加水过程中要特别注意限型水箱2加水至理论计算配重的重量即可；
58.第五步：现场实时调控；
59.钢箱梁1通过吊装设备8水平起吊离开绑扎件1.2m时，通过wifi信号控制开关6控制无线电磁阀阀门4开启进而使限型水箱2泄水，调整钢箱梁1空中姿态至设计要求，保证安装大小里程墩顶同步落位。
60.本发明较传统处理方法具有经济可行、安全高效、节能降本、绿色环保等优势，能够有效解决钢箱梁1平稳离船，空中高精度姿态调整等问题，简单高效，工期和成本可控、安全和质量受控。
61.从工效角度讲，通过研发这种远程控制调整钢箱梁1吊装姿态的方法，每榀梁的施工周期可减少1天；对梁体进行配平，起吊后通过排水来进行梁体线型调整，和恒载配重相比，重量更轻、倒运更加方便快捷，节省了船机的工作时间，大大提高了施工效率。
62.从成本的角度上看，传统的恒载配重方法，所寻找的恒载重物成本更高，而这种远程控制调整钢箱梁1吊装姿态的方法，提高施工效率，节省了人工和船机设备的工作时间，大大降低施工成本。
63.该方法已在翔安大桥厦门第二东通道工程中成功应用，现场实施效果良好，现场处理时间和处理质量较传统处理方法有明显的提高和改善，较传统处理方法提高施工效率约30％以上。
64.本发明特别适用于航道桥梁合龙段施工，该控制方法可精确调整倾斜角度，保证钢箱梁1合龙的安全和质量。能够有效地实现钢箱梁1空中姿态调整的时效性和经济性，具有极大的推广应用价值。
65.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
66.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
67.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
68.上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。