一种拼装式异形吊杆模组更换装置及更换方法与流程

本发明属于桥梁工程，具体涉及一种拼装式异形吊杆模组更换装置及更换方法。

背景技术：

1、吊杆作为拱桥的主要承载构件，受限于材料特性、加工工艺、施工质量、运营养护等多种原因，实际使用寿命大致在12至18年之间；因此，在桥梁的使用年限中存在多次更换吊杆的需求。城市景观桥梁不仅具有美化城市的作用，往往也承担着较大的交通流量，吊杆更换作业的时间长短势必影响着城市的交通正常运行，如何缩短吊杆更换所需要的时间，降低吊杆模组更换对城市交通的影响，是值得深入研究的。城市景观桥梁复杂的拱肋设计，一方面让传统的吊杆更换装置安装难度增加，另一方面又让吊杆角度姿态富于变化，进一步提高了吊杆模组的安装与更换难度，也使得拱桥在使用过程中更容易出现应力松弛、应力分布不均等问题。如目前吊杆模组更换主要使用临时吊杆或临时兜吊装置，但现有的吊杆更换装置的临时吊索几乎无法进行角度调整，同时也不适用于异形拱桥常使用的变截面拱肋，定制的抱箍往往不能周转使用，造成了材料的浪费，存在适用性差、大型起吊设备台班消耗量大、施工成本较高的问题，以及工序较多、作业进度慢、影响交通正常通行时间长的问题。鉴于频繁的更换吊杆必然会消耗相当成本，那么在使用过程中确保吊杆的承力性，实现对索力的优化，避免因应力松弛、应力分布不均等问题而必须更换吊杆，增加吊杆寿命和正常工作期限，显然也是降低拱桥维护成本的一个重要途径。因此，亟待解决。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种拼装式异形吊杆模组更换装置，其可解决异形拱桥吊杆角度多变而带来的临时吊索角度调整困难的问题，同时周转使用时可以根据拱肋截面变化灵活调整抱箍大小，降低了变截面拱肋处吊杆模组更换的成本与难度，节约了施工时间及人工、设备数量，施工所需时间也能得到有效缩短。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种拼装式异形吊杆模组更换装置，其特征在于：该装置包括匹配拱肋截面外形的拼装式抱箍，临时吊索的顶端通过万向节模组从而角度可调的固定在拼装式抱箍的上定位点处，临时吊索的底端固定于下吊梁上，并通过补偿千斤顶实现临时吊索的张拉，下吊梁上方搁置有桥面系横梁；

4、所述拼装式抱箍包括位于四个角端的角端滑移块，左上角端滑移块与右上角端滑移块之间通过上层对拉螺栓彼此固定，左下角端滑移块和右下角端滑移块之间通过下层对拉螺栓彼此固定；左侧铰接杆的两端分别铰接左上角端滑移块和左下角端滑移块，右侧铰接杆的两端分别铰接右上角端滑移块和右下角端滑移块；所述上层对拉螺栓、下层对拉螺栓、左侧铰接杆和右侧铰接杆的杆身处均设置用于贴合拱肋相应表面的定位板。

5、优选的，以彼此配合的上层对拉螺栓、下层对拉螺栓、左侧铰接杆、右侧铰接杆及四个角端的角端滑移块为一组定位单元，所述定位单元为两组且通过沿拱肋长度方向布置的定位杆连接彼此；两组右上角端滑移块之间和两组左上角端滑移块之间的定位杆上分别回转配合有转筒，转筒处径向贯穿设置安装孔，临时吊索的顶端通过水平铰接轴铰接在安装孔内，且水平铰接轴轴线垂直转筒轴线方向；转筒及水平铰接轴组合构成所述万向节模组。

6、优选的，所述定位板的面朝拱肋表面的一侧垫设有一层抗滑耐磨层。

7、优选的，所述拼装式抱箍为两组且沿拱肋长度方向依序布置，两组拼装式抱箍处的临时吊索向下延伸从而分别固定在下吊梁的两端，进而使得下吊梁形成桥面系横梁的承载平台；吊杆模组的顶端通过上吊点固定在拱肋上，吊杆模组的底端通过下吊点固定于桥面系横梁上，桥面系横梁处设置有用于提供吊杆模组的张拉力的张拉千斤顶；吊杆模组上还布置有用于测试吊杆模组处索力的索力传感器。

8、优选的，吊杆模组包括中间吊杆，中间吊杆的顶端铰接于上吊点处，中间吊杆的底端套设有连接块，连接块的两侧对称设置吊钩，从而分别与下吊点处两组对称设置的吊环间形成钩合配合，进而限制连接块相对下吊点作上行动作；中间吊杆的伸出连接块的一段杆身设置外螺纹段，且外螺纹段处螺纹配合有紧固螺母，从而限制中间吊杆相对连接块作上行动作；索力传感器布置于中间吊杆上。

9、优选的，所述下吊点包括直接固定在桥面系横梁上的下耳板，下拉杆的底部铰接在下耳板上，下拉杆的顶部布置所述吊环；所述下拉杆为两根且沿中间吊杆的轴线轴对称设置。

10、优选的，所述下耳板包括底板以及布置于底板上的竖板，竖板与底板之间彼此相交；竖板构成用于铰接下拉杆的铰接板且两者间通过下销轴彼此铰接。

11、优选的，所述上吊点包括直接固定在拱肋上的上耳板，中间吊杆顶端同轴安装有叉耳，叉耳与上耳板之间彼此插接并通过上销轴铰接彼此。

12、优选的，进行中间吊杆的维护时，通过旋紧紧固螺母的方法来调整索力，紧固螺母的需旋转周数通过以下公式计算：

13、

14、式中：

15、n为紧固螺母的需旋转周数；

16、f为索力调整值，由中间吊杆的额定索力值减去当前索力传感器的读数获得；

17、l为中间吊杆的可用段长度；

18、p为中间吊杆处外螺纹段的螺纹螺距；

19、e为中间吊杆的弹性模量；

20、s为中间吊杆的截面面积。

21、优选的，更换方法，该更换方法应用所述的一种拼装式异形吊杆模组更换装置，其特征在于包括以下步骤：

22、s1、在需更换的吊杆模组所在位置的拱肋上安装拼装式抱箍，调节拼装式抱箍使其形状契合拱肋截面，随后通过对拉螺栓连接紧固；

23、s2、在桥面系横梁下方安装下吊梁，随后安装临时吊索，调节临时吊索长度从而将所述桥面系横梁兜紧，确保各临时吊索受力均匀；

24、s3、在下吊梁下方安装补偿千斤顶，通过液压管将补偿千斤顶与液压泵站连通，检查各组件的连接安全性以及稳定持荷能力；

25、s4、在需更换的吊杆模组及相邻吊杆模组周边安装静力水准仪及索力传感器；

26、s5、逐级割断原旧吊杆模组的钢丝，控制补偿千斤顶同步逐级张拉，调整各控制点高程变化值处于设计要求范围，实现将原旧吊杆模组索力转换至拼装式异形吊杆模组更换装置处；

27、s6、安装新吊杆模组并利用张拉千斤顶进行张拉，同时控制补偿千斤顶逐级收缸，实现将拼装式异形吊杆模组更换装置处索力转换至新的吊杆模组处，张拉到位后锚固新吊杆模组；

28、s7、拆除拼装式异形吊杆模组更换装置，并转移至下一根需要更换的吊杆模组处，重复上述步骤完成其他吊杆模组的更换。

29、本发明的有益效果在于：

30、1)、本发明提出一种适用于异形拱桥的拼装式吊杆更换装置，其结构简单，性能可靠，安装方便，通过双向旋转的万向节模组实现了临时吊索的多方向灵活调整，解决了异形拱桥吊杆角度多变而带来的临时吊索角度调整困难的问题，降低了吊杆更换的施工难度，节约了施工时间及人工、设备数量，降低拱桥吊杆更换的施工成本。

31、2)、本发明采用的可调节的拼装式抗滑抱箍结构，其具备构造简单、布置灵活、易于安装、安全可靠的优点，周转使用时可以根据拱肋截面变化灵活调整抱箍，解决了传统抱箍结构仅适用于等截面拱肋，从而在变截面拱肋吊杆更换时需要制作多个抱箍的情况，降低了变截面拱肋吊杆更换的成本与难度，缩短了施工所需时间。

32、3)、本发明提出的拼装式抱箍由数个构件拼装组成，构件加工难度低、拼装和拆卸简便，易于运输及收纳，同时能兼容多种截面拱桥的吊杆更换，适用范围广并可重复使用，节约了材料，降低了拱桥的维护成本。

33、4)、本发明采用索力传感器进行吊杆模组的力监测辅助和更换，可以有效减小常规吊杆力测量方法对短吊杆力测量的误差，确保了吊杆模组更换期间结构的安全性，有效避免吊杆模组更换期间可能存在的安全问题。

34、5)、在上述结构的基础上，本发明提供的更换方法可实现位移与力变化控制精准，进而实现新旧吊杆与临时承载体系两次内力的平顺连续转化。该更换方法在更换吊杆模组时，液压系统能根据索力传感器并通过相应的千斤顶实时稳压补偿，可实现桥面交通通行状态下的吊杆模组快速更换需求，减小了吊杆模组更换时对交通的影响。同时，该更换方法甚至可多台设备并联同步更换多根吊杆模组，可进一步缩短吊杆模组更换所需的时间，成效显著。

35、6)、本发明也抛弃了传统的吊杆结构，转而使用了一种便捷可拆装的新型的吊杆模组，一方面，其通过采用可拆装的中间吊杆，使用时，依靠吊钩与吊环的配合来保证其便捷可拆装性，并依托对称布局的下吊点来进一步优化吊杆承力结构。同时，解决了普通吊杆更换和维护较为繁琐的问题，可快速的进行中间吊杆的安装和更换，减小了拱桥维护对于城市交通的影响，降低了吊杆模组更换的成本，并适用于多种形式的拱桥。另一方面，在中间吊杆底端增设了紧固螺母与连接块的组合构造，连接块在形成前述吊环与吊钩的装配基体的同时，又依托紧固螺母和索力传感器的配合，实现中间吊杆处拉应力的实时补偿，预防吊杆模组的应力松弛问题，从而在提升中间吊杆更换便捷性的同时，亦能保证吊杆模组的正常使用寿命，使用灵活方便。

36、7)、在上述结构的基础上，本发明进一步提出了一种索力的优化控制手段，其可以简单方便的实现索力的优化计算，更适合现场单人快速操作，门槛更低，并可有效确保乃至延长吊杆模组的使用年限，成效显著。