一种可调整起吊重心的自张紧箱梁吊具及其操作方法与流程

本发明属于桥梁建设工程领域，涉及一种重型物体的吊运安装工具，尤其涉及一种可调整起吊重心的自张紧箱梁吊具及其操作方法。

背景技术：

目前，在桥梁建设中，对于大型预应力混凝土箱梁结构，在国际上普遍采用分节段预制、现场拼装的方式进行施工。该施工方法目前在国内也已经得到了广泛的运用。通常在架桥现场进行一段节段箱梁的拼装施工时，首先需要用特制的吊具将梁段按照设计要求进行安全起吊及精准定位，然后才能进行梁段的预应力张拉。由于桥梁存在纵坡和横坡，节段箱梁通常要被倾斜吊起一定角度。同时为满足结构安全要求，吊具与节段梁之间的联结需要施加有效的预紧力。目前的吊具为了将节段箱梁牢固紧缚于起吊附具上，要用可移动油缸预先分别张拉起吊螺杆或用四个固定张紧油缸同时张拉起吊螺杆。前者需要配备多套吊具以满足工期要求，后者则先要拧紧四个起吊螺杆的螺帽，再操纵张紧油缸张拉起吊螺杆，然后锁定张紧油缸活塞，比较费事。同时，由于要调节节段箱梁的横坡角度和纵坡角度，吊具采用了分层的结构，使得吊件的摆动中心（起吊点）距箱梁重心更高，变坡度时的偏心力矩更大，调坡时所需的作用力加大。并且由于桥型的变化，箱梁节段截面会有非对称的形状变化，以致其重心位置也有变化，吊具起吊点难以适应其重心的偏移，导致用的油缸较多，调节起吊点麻烦，操纵控制系统复杂，吊具成本高昂。

因此，提供一种结构紧凑、成本合理、使用安全可靠的可调整起吊重心的自张紧箱梁吊具及其操作方法，是完全必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种箱梁吊具及其操作方法，能够利用箱梁吊具上的球形铰接和自动张紧机构，调整起吊重心，降低坡度调整时其摆动中心高度，安全可靠地完成操作。

本发明采用的技术方案是：一种可调整起吊重心的自张紧箱梁吊具，包括：主吊梁总成、张紧梁总成、定位锁紧螺杆总成和远控液压站；两组张紧梁总成骑跨在主吊梁总成上，两组张紧梁总成能够沿着主吊梁总成横向移动，定位锁紧螺杆总成从两侧穿过张紧梁总成和主吊梁总成相应的圆孔，当张紧梁总成和主吊梁总成定位后，即可用定位锁紧螺杆总成将它们连锁固定；远控液压站安装在主吊梁总成上面，通过液压软管与控制主吊梁总成的调整油缸和张紧梁总成的张紧油缸相连接。

所述主吊梁总成，包括：吊杆、主横梁、纵坡调整油缸、横坡调整油缸、开口销和球形铰链；球形铰链包括：对开球窝、空心球体、第一销轴；对开球窝为剖分式，内装空心球体，镶嵌在吊杆的下销轴孔内，被下销轴孔的凸缘和卡在弹性挡圈槽内的弹性挡圈夹持，第一销轴两端设置有减载槽和穿销孔，第一销轴通过主横梁的销轴座孔再穿过空心球体，由开口销定位。

所述吊杆，包括上/下销轴孔和成90°布置的两个油缸安装耳座。下销轴孔一端具有凸缘，另一端具有一个弹性挡圈槽。

所述主横梁由中央销轴座和长翼梁、短翼梁拼焊成十字形结构，铰座为开口箱式，居于十字中央，其一侧长翼梁上方焊接横坡调整油缸的连接耳座，其前侧短翼梁上方焊接纵坡调整油缸的连接耳座，后侧短翼梁上方安装液压站与控制系统；在主横梁前、后两侧短翼梁中部开有通孔，定位锁紧螺杆从通孔穿过。

所述纵坡调整油缸和横坡调整油缸的两端连接销孔均带有关节轴承。纵坡调整油缸的缸端关节轴承通过销轴与主横梁前侧短翼梁上的耳座相连接；纵坡调整油缸的杆端关节轴承通过销轴与主吊杆前面的耳座相连接；横坡调整油缸的缸端关节轴承通过销轴与主横梁长翼梁上的耳座相连接；横坡调整油缸的杆端关节轴承通过销轴与主吊杆侧面的耳座相连接。

所述张紧梁总成，包括：张紧油缸、增力臂、顶推杆、预紧楔块、张紧螺杆、张紧螺母、上平面垫块、下开口垫块、第二销轴、ω形梁。其中，增力臂、顶推杆、预紧楔块、张紧螺杆、张紧螺母、上平面垫块、下开口垫块、第二销轴各为两件，在ω形梁内对称布置；增力臂通过第二销轴固定在ω形梁内部的销孔位置，其下端与顶推杆相接触，顶推杆，一端焊接螺栓以便与预紧楔块连接，另一端为推拉凹槽，张紧油缸两端的销孔通过销轴与两侧的增力臂的上销孔连接，预紧楔块、上平面垫块、张紧螺母依次叠置于ω形梁内部的滑台上，张紧螺杆向下穿过它们的内孔，张紧螺杆的下端安装下开口垫块和张紧螺母。

所述预紧楔块为双层结构，预紧楔块斜角小于其材料摩擦角，预紧楔块上层楔体中间开设与张紧螺杆匹配的圆孔;预紧楔块下层楔体中间开有长圆孔，并且其厚端与顶推杆通过螺纹连接，能够左右水平移动。

所述定位锁紧螺杆总成为两组，包括：精轧螺纹钢杆、精轧锁紧螺母、锁紧垫圈；精轧螺纹钢杆同时穿过ω形梁和主横梁短臂上相应的过孔，其在主横梁短翼梁两侧各有一套精轧锁紧螺母和锁紧垫圈，在ω形梁两侧各有一对精轧锁紧螺母。

所述远控液压站，包括：液压站、手动/电磁多路阀组、平衡阀、ｐｌｃ控制系统、遥控器；手动/电磁多路阀组的输入端通过液压管路与液压站相连接，其中两路输出与两个平衡阀相连接，平衡阀分别安装在两个纵坡调整油缸和横坡调整油缸。

一种可调整起吊重心的自张紧箱梁吊具的操作方法如下：

[1]将本吊具吊放到待起吊节段箱梁上表面，把起吊用张紧螺杆从上面向下插入到节段箱梁的起吊孔，从下面拧上张紧螺母，然后插入对应此部位的下开口垫块，再拧紧张紧螺母；

[2]依次完成四根起吊用张紧螺杆的安装固定；

[3]按遥控器上的“锁紧”按钮，张紧油缸收缩，其通过增力臂同时推动两侧顶推杆，使预紧楔块向两侧移动顶起其上面的上平面垫块，拉动张紧螺杆，直到张紧螺杆的张紧力与张紧油缸设定拉力平衡；设定的张紧油缸工作拉力按照所要施加的张紧力核算；

[4]吊起节段箱梁到拼接位置；

[5]按遥控器上的“纵坡+”、“纵坡-”任何一个按钮调节节段箱梁的纵向坡度角；

[6]按遥控器上的“横坡+”、“横坡-”任何一个按钮调节节段箱梁的横向坡度角；

[7]完成拼接工艺过程；

[8]按天车下降按钮，吊具放松，检查节段箱梁无误后，再按放松按钮，张紧油缸伸出，拉动顶推杆使预紧楔块向内移动，从而使起吊用张紧螺杆张紧力释放；

[9]依次放松下面的张紧螺母，取出下开口垫块，再拧下所有张紧螺母；

[10]按天车上升按钮，使吊具脱离固定好的节段箱梁，开始下一节的安装。

本发明采用上述技术方案后可达到如下积极效果：本发明结构紧凑、成本合理、使用安全可靠。其利用球形铰接和自动张紧机构使吊具与节段箱梁紧缚并实现坡度调整；采用简单的螺杆调节机构，使起吊点可以无级横移以适应节段箱梁不同构型的重心位置变化；从而降低了摆动中心高度，减少了操纵油缸数量，使得操作更简便。能够利用箱梁吊具上的球形铰接和自动张紧机构，调整起吊重心，降低调坡时摆动中心高度，操作方法简便，可以安全可靠地完成操作。

附图说明

图1为本发明一种可调整起吊重心的自张紧箱梁吊具的总体结构示意图；

图2为本发明一种可调整起吊重心的自张紧箱梁吊具的主吊梁总成主视结构示意图；

图3为本发明一种可调整起吊重心的自张紧箱梁吊具的主吊梁总成左视结构示意图；

图4为本发明一种可调整起吊重心的自张紧箱梁吊具的张紧梁总成主视结构示意图；

图5为本发明一种可调整起吊重心的自张紧箱梁吊具的张紧梁总成俯视结构示意图；

图6为本发明一种可调整起吊重心的自张紧箱梁吊具的远控液压站液压控制原理示意图；

图中：1．主吊梁总成、2.张紧梁总成、3.定位锁紧螺杆总成、4.远控液压站、5.吊杆、6.主横梁、7.纵坡调整油缸、8.横坡调整油缸、9.对开球窝、10.空心球体、11.第一销轴、12.开口销、13.张紧油缸、14.增力臂、15.顶推杆、16.预紧楔块、17.张紧螺杆、18.张紧螺母、19.上平面垫块、20.下开口垫块、21.第二销轴、22.ω形梁、23.精轧锁紧螺母、24.锁紧垫圈、25.定位锁紧螺杆、26.液压站、27.多路阀组、28.平衡阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。如图1~6所示，一种可调整起吊重心的自张紧箱梁吊具及其操作方法，主要包括：吊具由二自由度的主吊梁总成1、两组张紧梁总成2、定位锁紧螺杆总成3和远控液压站4；主吊梁总成1与起升机构吊钩连接，具有两个转动自由度以调整节段箱梁纵向、横向坡度。两组张紧梁总成2骑跨在主吊梁总成1上，将本吊具紧缚固定在节段箱梁上，避免其相对滑动而剪切起吊用张紧螺杆17。两组张紧梁总成2能够沿着主吊梁总成1横向移动，以适应不同结构型的节段箱梁重心的横向偏移。当张紧梁总成2和主吊梁总成1定位后，即可用定位锁紧螺杆总成3将它们连锁固定。起吊时，主吊梁总成1担起两侧的张紧梁总成2到一定高度，再按要求调节节段箱梁的纵向坡度角和横向坡度角。

所述主吊梁总成1，包括：吊杆5、主横梁6、纵坡调整油缸7、横坡调整油缸8、开口销12、球形铰链a。

所述吊杆5，包括上/下销轴孔和成90°布置的两个油缸安装耳座。下销轴孔一端具有凸缘，另一端具有一个弹性挡圈槽。

所述球形铰链a，包括：对开球窝9、空心球体10、第一销轴11；对开球窝9为剖分式，内装空心球体10后，镶嵌在吊杆5的下销轴孔内，被下销轴孔的凸缘和卡在弹性挡圈槽内的弹性挡圈夹持，第一销轴11通过主横梁6的销轴座孔再穿过空心球体10，并通过开口销12阻挡定位。所述的第一销轴11两端设置有减载槽和穿销孔。

所述主横梁6由中央销轴座和长翼梁、短翼梁拼焊成十字形结构。铰座为开口箱式，居于十字中央。长翼梁、短翼梁上方焊接纵坡调整油缸7、横坡调整油缸8的连接耳座，短翼梁的另一端上可安装液压站4与控制系统。主横梁6两侧短翼梁中部开通孔供定位锁紧螺杆25穿过。

所述纵坡调整油缸7和横坡调整油缸8的两端连接销孔均带有关节轴承。

所述张紧梁总成2，包括：张紧油缸13、增力臂14、顶推杆15、预紧楔块16、张紧螺杆17、张紧螺母18、上平面垫块19、下开口垫块20和第二销轴21等。其中，增力臂14、顶推杆15、预紧楔块16、张紧螺杆17、张紧螺母18、上平面垫块19、下开口垫块20和第二销轴21、ω形梁22；在ω形梁22内对称部署，增力臂14通过销轴21固定在ω形梁22内部，且由张紧油缸13操纵互为联动。

所述顶推杆15，一端焊接螺栓以便与预紧楔块16连接，另一端为推拉凹槽。所述预紧楔块16为双层结构，预紧楔块16斜角小于其材料摩擦角，其对偶面的摩擦力可保证不沿斜面滑动。预紧楔块16上层楔体中间开设有与张紧螺杆匹配的圆孔，且受ω形梁22约束只能上下移动；下层楔体与顶推杆15通过螺纹连接，能够左右水平移动。

所述定位锁紧螺杆总成3，包括：精轧螺纹钢杆25、精轧锁紧螺母23、锁紧垫圈24。精轧螺纹钢杆25同时穿过ω形梁22和主横梁6短翼梁上相应的过孔，其在主横梁6短臂两侧各有一套精轧锁紧螺母23和锁紧垫圈24，在ω形梁22两侧各有一对精轧锁紧螺母23。

所述远控液压站4，包括：液压站26、手动/电磁多路阀组27、平衡阀28、ｐｌｃ控制系统、遥控器；手动/电磁多路阀组27的输入端通过液压管路与液压站26相连接，其中两路输出与两个平衡阀28相连接，平衡阀28分别安装在两个纵坡调整油缸7和横坡调整油缸8。

在施工现场，放松任一组张紧梁总成2的前／后／左／右定位精轧锁紧螺母23，按照要起吊箱梁的起吊孔距，调整两组张紧梁总成2之间的间距，然后锁紧其前／后／左／右定位精轧锁紧螺母23。调节主横梁6的球形铰链中心至一组张紧梁总成2的距离，使其满足所要起吊节段箱梁的中心偏距，然后使其两侧的精轧锁紧螺母23压紧锁紧垫圈24。

本发明的具体操作方法如下：

1将本吊具吊放到待起吊节段箱梁上表面，把起吊用张紧螺杆17从上面向下插入到节段箱梁的起吊孔，从下面拧上张紧螺母18到一定位置，然后插入对应此部位的下开口垫块20，再拧紧张紧螺母18。

2依次完成四根起吊用精轧螺杆17的安装固定。

3按遥控器上的“启动”按钮，plc控制系统启动液压站26。

4按遥控器上的“锁紧”按钮，plc控制系统操纵手动/电磁多路阀组27中的控制左、右张紧总成2之张紧油缸13的换向阀，使张紧油缸13收缩。张紧油缸13通过增力臂14同时推动两侧顶推杆15，使预紧楔块16的下层楔体向两侧移动顶起其上层楔体，拉动张紧螺杆17，直到张紧螺杆17的张紧力与油缸设定拉力平衡。此后，由于斜楔斜角小于其摩擦角，即使油缸液压力减小，预紧楔块16也不会放松。设定的张紧油缸13工作拉力按照所要施加的张紧力核算。

5吊起节段箱梁到拼接位置。

6按遥控器上的“纵坡+”或“纵坡-”按钮，plc控制系统接收到信号，既操纵手动/电磁多路阀组27中的控制主吊梁总成1之纵坡调整油缸7的换向阀，使纵坡调整油缸7伸或缩，从而调节节段箱梁的纵向坡度角到拼装角度，并被其平衡阀28锁定。

7按遥控器上的“横坡+”或“横坡-”按钮,plc控制系统接收到信号，既操纵手动/电磁多路阀组27中的控制主吊梁总成1之横坡调整油缸8的换向阀，使横坡调整油缸8伸或缩，从而调节节段箱梁的横向坡度角到拼装角度，并被其平衡阀28锁定。

8完成拼接工艺过程。

9按遥控器上的天车“下降”按钮，使吊具稍微放松，检查节段箱梁无误后，进行下一步。

10按遥控器上的“放松”按钮，plc控制系统收到信号，既操纵手动/电磁多路阀组27中的控制左、右张紧总成2之张紧油缸13的换向阀，使左、右张紧总成2之张紧油缸13伸出，其拉动顶推杆15使预紧楔块16的下层楔体向内移动，上层楔体下降，从而使起吊用精轧张紧螺杆17的张紧力释放。

11依次放松下面的张紧螺母18，取出下开口垫块20，再拧下下面的所有张紧螺母18。

12按遥控器上的“横坡+”或“横坡-”按钮和“纵坡+”或“纵坡-”按钮,使横坡调整油缸8和纵坡调整油缸7回到正常位置。

13按遥控器上的“停止”按钮，液压站26停止工作。

14按遥控器上的天车“上升”按钮，使吊具脱离固定好的节段箱梁，开始下一节的安装操作。

在本说明书中未详细叙述部分均为已知技术。

最后应当说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行形式上的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。因此，凡在本发明的思路启示之内所作出的任何非实质性区别的修改、等同替换等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。