悬索桥猫道承重索的线形调整装置及线形调整方法与流程

本发明涉及桥梁工程施工，尤其是一种悬索桥猫道承重索的线形调整装置以及一种悬索桥猫道承重索的线形调整方法。

背景技术：

1、猫道是悬索桥施工中所采用的空中作业平台和通道，是悬索桥上部结构施工的大型临时工程，猫道承重索则是猫道最重要的承载索结构，猫道承重索直接关系到猫道的整体线形；而猫道系统的整体线形又与悬索桥上部结构的施工安全性、便利性直接关联，猫道承重索的成形精度对猫道的使用功能起着决定性的作用。如图1所示，由于猫道承重索的线形受到材料力学特征指标偏差、下料误差、安装误差、结构载荷偏差、锚固端张力、环境温度等因素的影响，导致猫道承重索在架设后的实际线形与其设计线形之间存在一定程度的偏差，会对施工安全性和便利性造成较大影响。

2、公布号为cn104631329a的中国发明申请公开了一种悬索桥连续式猫道整体线形调整方法，其调整方法包括：待猫道全部架设完成后，在每根猫道承重索与锚碇的连接处设置若干千斤顶；再利用千斤顶依次对每根猫道承重索进多次的张拉或放松；然后在每根猫道承重索位于主塔顶部处设置一根导链，并利用人工同时通向牵引所有导链，使每根猫道承重索朝需要调整的方向进行一次整体线形调整；再继续交替进行多次调整，直至猫道整体线形达到设计线形。该专利申请所公开的技术方案需要采用人工对导链进行牵引，仍然存在人工操作误差，其调索精度低，且会耗费大量人工。

3、公告号为cn206986721u的中国实用新型专利文献公开了一种塔顶猫道转索鞍处猫道承重索调节装置，猫道承重索塔顶设有两个猫道转索鞍，两个猫道转索鞍上均有猫道转索鞍夹具，猫道承重索设于猫道转索鞍上，包括固设于猫道承重索上的第一夹具，该第一夹具上部设于两个猫道转索鞍之间，下部穿过钢棒后通过钢棒的两端分别与两个猫道转索鞍连接，钢棒上设有千斤顶，该千斤顶安装在靠近边跨的猫道转索鞍和第一夹具之间。该实用新型所公开的技术方案只能进行塔顶部位的线形调整，并且猫道承重索的锚固端均采用人工调整，而猫道承重索锚固端承力较大、调索过程中摩擦阻力大，人工调整难度较大，并会对猫道承重索造成较大磨损。

4、上述专利所公开的技术方案都需要采用人工调索，调索难度较大，并且调索精度受到人工操作误差影响，未能解决猫道承重索的实际线形与设计线形存在偏差的技术问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种调索方便、调索线形精度准确的悬索桥猫道承重索的线形调整装置。

2、为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：悬索桥猫道承重索的线形调整装置，所述悬索桥包括猫道承重索、索塔和边跨锚碇，多根猫道承重索平行并悬空设置在两组边跨锚碇之间，猫道承重索的两端分别与两组边跨锚碇固定连接，两个索塔位于两组边跨锚碇之间并支撑猫道承重索，还包括设置在边跨锚碇上的边跨调索机构、设置在索塔上的塔顶调索机构，以及与边跨调索机构和塔顶调索机构电气连接的主控箱；

3、所述边跨调索机构包括连接杆和顶推驱动件，连接杆固定在边跨锚碇上，顶推驱动件固定在连接杆上且顶推驱动件的输出端与猫道承重索连接，顶推驱动件可带动猫道承重索在连接杆的延伸方向上伸缩；

4、所述塔顶调索机构包括至少两个固定在索塔顶部并沿猫道承重索的延伸方向间隔设置的转索鞍，转索鞍支撑猫道承重索，转索鞍上设有可升降的顶升部，顶升部可上升以将猫道承重索竖直顶升，相邻转索鞍之间设有可平移的推拉部，推拉部可平移以将猫道承重索沿猫道承重索的长度方向推拉。

5、作为上述方案的改进：所述边跨调索机构还包括锚固耳板和连接板，锚固耳板锚固在边跨锚碇上并通过连接板与连接杆可拆卸连接，连接板与连接杆连接，顶推驱动件的输出端通过连接板与猫道承重索可拆卸连接。

6、作为上述方案的改进：所述塔顶调索机构还包括与转索鞍一一对应的限位锁卡，限位锁卡包括固定在对应的转索鞍上的固定部以及通过锁紧螺钉可拆卸连接在固定部上的锁紧部，多根猫道承重索并排从固定部与锁紧部之间穿过。

7、作为上述方案的改进：所述转索鞍的顶面为圆弧面，转索鞍的顶部设有与猫道承重索一一对应的限位槽，限位槽沿猫道承重索的长度方向间隔均布设置，猫道承重索从对应的限位槽中穿过；所述转索鞍上还设有安装槽，安装槽内固定有顶升驱动件，顶升驱动件的输出端与顶升部连接，顶升驱动件为未启动状态时，顶升部的顶部与限位槽的槽底部相齐平；还包括推拉驱动件，相邻转索鞍之间固定有连接滑杆，推拉驱动件可滑动设置在连接滑杆上且推拉驱动件的输出端与推拉部连接。

8、作为上述方案的改进：所述顶升部上设有多个可转动的顶升导轮，顶升导轮的周面上设有径向内凹的滑槽，顶升导轮与猫道承重索一一对应，猫道承重索与相对应的顶升导轮滑动配合，顶升驱动件为未启动状态时，顶升导轮的顶部与限位槽的槽底部相齐平；所述推拉部包括两个上下重叠设置并通过锁紧螺钉可拆卸连接的索夹板，猫道承重索被锁紧在两个索夹板之间，位于下方的索夹板与推拉驱动件的输出端固定连接。

9、本发明还公开了采用上述悬索桥猫道承重索的线形调整装置的悬索桥猫道承重的索线形调整方法，按照以下步骤进行：

10、s1、根据悬索桥的施工图获取悬索桥跨度、索塔塔顶高程、边跨锚碇高程、猫道承重索的材料性质和力学参数以及猫道的恒载、活载、温度荷载、风荷载的基本计算参数，采用建模软件通过悬链线理论建立悬索桥主缆的有限元模型，从模型中提取悬索桥主缆在空缆状态下的线形数据，以此数据向下平行竖移距离d作为成桥后的猫道承重索的目标线形，d为猫道承重索与主缆之间的设计间距，得到此模型下猫道承重索的对应长度；

11、s2、根据悬索桥的设计图纸以及猫道的设计参数建立猫道的整体有限元模型，得到猫道和猫道承重索在空缆状态下的线形和安装长度以及猫道承重索在无应力状态下的长度，即得到猫道承重索的下料长度；

12、s3、在已完成施工的悬索桥上安装悬索桥猫道承重索的线形调整装置，即在索塔的顶部安装塔顶调索机构，在悬索桥两端的边跨锚碇处安装边跨调索机构；

13、s4、完成猫道承重索的初步安装；

14、s5、利用点云成形技术获取猫道承重索的实际线形、猫道承重索的中跨实际长度lr中、猫道承重索的两段边跨实际长度lr边1和lr边2，利用有限元数据模型计算获取猫道承重索的设计线形、猫道承重索的中跨设计长度ls中、猫道承重索的两段边跨设计长度ls边1和ls边2；

15、s6、根据以下公式确定猫道承重索的中跨调索长度△中以及两段边跨调索长度△边1和△边2：△中＝ls中-lr中、△边1＝ls边1-lr边1+△中1、△边2＝ls边2-lr边2++△中2、△中＝△中1+△中2，△中1和△中2分别为两个索塔上塔顶调索机构的中跨调索长度，主控箱计算获取调索长度后向塔顶调索机构输送中跨调索指令、向边跨调索机构输送边跨调索指令；

16、s7、塔顶调索机构接收中跨调索指令后控制顶升驱动件驱动顶升部竖直上升将猫道承重索顶升，边跨调索机构接收边跨调索指令后控制顶推驱动件带动猫道承重索在猫道承重索的延伸方向上伸缩；

17、此步骤中，猫道承重索的调索方式包括单根猫道承重索调索和整体猫道承重索调索；

18、进行单根猫道承重索调索工作时，按照以下步骤进行：

19、s71、通过塔顶调索机构的限位锁卡仅锁紧需要调索的猫道承重索，并放松其余的猫道承重索；

20、s72、两个索塔上的塔顶调索机构通过各自的推拉驱动件带动推拉部向边跨方向或中跨方向移动，通过猫道承重索中跨部位的收紧或放松完成对猫道承重索中跨部位的线形调整，移动距离为△中1或△中2，然后锁紧限位锁卡；

21、s73、两个边跨锚碇上的边跨调索机构通过各自的顶推驱动件带动猫道承重索向边跨方向或中跨方向移动，通过猫道承重索边跨部位的收紧或放松完成对猫道承重索边跨部位的线形调整，移动距离为△边1或△边2；

22、进行整体猫道承重索调索工作时，按照以下步骤进行：

23、s74、通过塔顶调索机构中推拉部的索夹板将所有猫道承重索锁紧，顶升驱动件驱动顶升部上升将猫道承重索顶升至稍高于转索鞍顶部表面，推拉驱动件驱动推拉部平移带动猫道承重索平移△中，然后顶升驱动件驱动顶升部下降回原位，限位锁卡将猫道承重索全部锁紧固定猫道承重索的位置；

24、s75、通过两个边跨调索机构中的顶推驱动件带动猫道承重索向边跨方向或中跨方向移动，移动距离为△边1或△边2；

25、s8、调索完成后，利用步骤s5中的点云成形技术获取调索后猫道承重索的实际线形和实测长度，并作为后续调索工作的实测数据使用；

26、s9、获取猫道承重索进行调索后的实际线形和实测长度后，对猫道承重索的垂度进行校核，判断调索后的猫道承重索的实测中跨垂度是否符合设计要求，若猫道承重索的实测线形不符合设计要求，则以步骤s7中猫道承重索调索后的实测数据为参数重复上述步骤s5至s8；若猫道承重索的实测线形符合设计要求，则完成猫道承重索的线形调整。

27、本发明的有益效果是：

28、1、本发明通过边跨调索机构和塔顶调索机构分别对猫道承重索的锚固端和中跨部位进行调索工作，边跨调索机构和塔顶调索机构根据猫道承重索的模型数据与实测数据的比对来确定调索数据，通过对猫道承重索的拉紧或放松来改变猫道承重索的线形，实现了对猫道承重索线形的自动调整，有效提高了调索工作的精度、降低了人工成本、提高了调索工作的效率，保证了猫道承重索从初始安装到施工全过程中猫道与主缆的线形保持一致，使猫道与主缆之间的间距符合施工操作要求，有效提高了悬索桥施工的安全性和便利性。

29、2、本发明采用点云成形技术来测量获取猫道承重索在安装后的线形位置坐标和长度，通过有限元模型对猫道承重索的空缆线形进行模拟对比并对调索数据进行计算分析，实现了对悬索桥猫道线形施工全过程的数字化自动控制，相较于现有技术中的人工调索方式在调索参数获取效率上大大提高，并且可以更加精确得确定猫道承重索中跨部位和边跨部位的调索数据。

30、3、本发明所采用的塔顶调索机构利用带有顶升导轮的顶升部对猫道承重索进行顶升以进行调索工作，猫道承重索与顶升导轮之间形成滑动配合，减小了在拉动猫道承重索进行调索过程中的摩擦阻力、提高了调索速度，同时解决了调索过程中拉力不均匀、容易导致猫道承重索损伤的问题。

31、4、本发明所采用的塔顶调索机构不仅可对悬索桥所采用的所有猫道承重索进行整体线形调索，还可实现对单根猫道承重索的调索工作，猫道承重索的调索工作可独立进行，在进行单根猫道承重索的调索工作时不会影响其他猫道承重索的线形，从而更进一步提高了猫道承重索线形调整的准确性；本发明所采用的塔顶调索机构和边跨调索机构可拆卸重复使用，适用性广、经济性强。