一种大跨度桥梁钢箱梁的高空接力吊装设备及方法与流程

1.本发明涉及高空接力吊装技术领域，具体涉及一种大跨度桥梁钢箱梁的高空接力吊装设备及方法。


背景技术：

2.目前钢结构桥梁(钢箱梁)因其抗扭性能好、施工速度快、施工可减少对交通的影
3.响等优点，广泛应用在市政道路和铁路、公路、立交桥、跨线桥的施工中。而大跨度弧形钢箱梁在安装施工过程中经常受到现场特定的施工环境和施工场地的限制，不能采用常规的吊装方法进行吊装。例如钢箱梁为两连跨简支梁，其中一跨(30米)的弧形钢箱梁，一个桥墩的承台在山脚下，另一个桥墩的承台在山顶距离边坡两米距离的位置，两个承台的高差达到37米，同时由于陡坡是风化岩石且面积狭窄，受地形影响无法架设临时支架及施工便道，因此这一跨钢箱梁只能在地面拼装、焊接后整体吊装。
4.而由于受场地制约及临时施工道路的影响，钢箱梁的地面拼装场地只能选择在距离箱梁安装中心50米外的位置，且这跨钢箱梁外弧段拼装完重量达70吨，因此，如果采用常规的吊装方法，就会大大地提高施工成本，降低施工效率。
5.申请号为201910321620.8的专利公开了一种大跨度弧形钢箱梁高空接力的吊装方法，该方法解决了在施工条件受制约情况下，大跨度弧形钢箱梁整体吊装的问题，充分利用了多台吊机的起重性能和它们之间的相互配合，在空中接力完成弧形钢箱梁的吊装，解决了山坡地势无法搭设安装支架，吊机无法站位和钢箱梁重量大的问题，充分提高了施工效率，降低了施工成本。
6.但在该方法中，多台吊机多台吊机吊装的过程需要工人人员来更换吊机的连接位置，导致操作较为复杂不便，影响整个吊装效率，同时在整个吊装过程中，工作人员需要站在悬空的钢箱梁上，存在着一定的安全隐患。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种大跨度桥梁钢箱梁的高空接力吊装设备及方法，以解决现有技术中多台吊机多台吊机吊装的过程需要工人人员来更换吊机的连接位置，导致操作较为复杂不便，影响整个吊装效率，同时在整个吊装过程中，工作人员需要站在悬空的钢箱梁上，存在着一定安全隐患的问题。
8.为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
9.一种大跨度桥梁钢箱梁的高空接力吊装设备及方法，包括至少三个吊机，从左至右依次为第一吊机、第二吊机和第三吊机，所述吊机的支臂上通过钢索连接有吊钩，所述吊钩上设置有引导装置，所述引导装置包括引导挂钩和用于收放所述引导挂钩的收卷组件，所述第二吊机的吊钩上设置有两个所述的引导挂钩及两个所述的收卷组件；
10.同时，在钢箱梁上设置有至少四个吊耳，且对称设置在钢箱梁的两侧，所述吊耳按照吊装流程依次设置为第一吊耳、第二吊耳、第三吊耳和第四吊耳，其中，所述第一吊机上
的引导挂钩与所述第一吊耳相连，所述第二吊机的两个引导挂钩分别与所述第二吊耳及所述第三吊耳相连，所述第三吊机的引导挂钩与所述第四吊耳相连；
11.所述收卷组件包括设置在所述吊钩表面的绞盘，所述绞盘的中心设置有转动轴，所述转动轴上缠绕设置有收卷索，所述收卷索的一端固定在所述转动轴上，另一端则与所述引导挂钩相连。
12.作为本发明的一种优选方案，所述吊钩上设置有限位固定装置，在所述收卷索收紧后，所述限位固定装置将所述引导挂钩固定在所述吊钩上。
13.作为本发明的一种优选方案，所述限位固定装置包括连接于所述收卷索与所述引导挂钩之间的限位链、设置于所述绞盘的前端设置有固定通道、设置于所述固定通道上方的限位插座、以及设置于所述固定通道前端的收容座。
14.作为本发明的一种优选方案，所述限位链包括若干相连的矩形环状的限位环，相邻所述限位环之间通过环扣相连，所述环扣包括环座和设置在所述环座两端的贯穿孔，相邻所述限位环分别穿过其中一个所述的贯穿孔。
15.作为本发明的一种优选方案，所述固定通道的上下壁设置若干通孔，且上下所述通孔在同一竖直线上，所述吊钩上设置有与所述通孔对应的限位插孔。
16.作为本发明的一种优选方案，所述限位插座上设置有限位气缸，所述限位气缸的输出端竖直向下穿过所述限位插座，所述限位气缸的输出端垂直于所述固定通道且连接有固定板，所述固定板的下端面设置有若干限位插杆，所述限位插杆与所述通孔一一对应。
17.作为本发明的一种优选方案，所述收容座上设置有用于容纳所述引导挂钩上部的腔体，所述转动轴连接有收卷电机，所述收卷电机通过驱动所述转动轴转动来收卷和放卷所述收卷索，在所述吊机吊起钢箱梁时，所述收卷电机收卷所述收卷索，直至所述引导挂钩与所述收容座接触且其上部进入所述腔体后，所述收卷索的收卷动作完成，此时限位气缸的输出端向下伸出，以使所述限位插杆穿过所述通孔及所述限位环，并插入所述限位插孔中，从而对所述收卷索及所述引导挂钩进行固定。
18.本发明还提供了一种大跨度桥梁钢箱梁的高空接力吊装设备的吊装方法，包括如下步骤：
19.s100、根据施工现场的场地条件，选择最靠近钢箱梁的临时拼装场地，并将钢箱梁在临时拼装场地拼装成整体单元件；
20.s200、根据临时拼装场地与钢箱梁安装位置的距离、钢箱梁的重量和长度确定吊机的数量，其中，吊机的数量为三台；
21.s300、根据钢箱梁重心确定各吊耳的位置和数量，其中，吊耳的数量为四个钢箱梁左侧两个，右侧两个；
22.s400、通过多台吊机在空中接力的方法将钢箱梁吊装就位。
23.作为本发明的一种优选方案，空中接力吊装的具体过程为：
24.s401、将吊机按照预定地点停放好，其中，第一吊机停放在临时拼装场地附近，第三吊机停放在钢箱梁预放置位置附近，第二吊机位于二者之间；
25.s402、收卷组件放下引导挂钩，工作人员将第一吊机上的引导挂钩与第一吊耳相连，第二吊机上的左侧引导挂钩与第二吊耳相连，第二吊机上的右侧引导挂钩与第三吊耳相连，第三吊机上的引导挂钩与第四吊耳相连；
26.s403、第一吊机的收卷组件将该吊机上的引导挂钩收起至与吊钩接触，并通过限位固定装置将限位链和引导挂钩固定，第二吊机的收卷组件将该吊机的右侧引导挂钩收起至与吊钩接触，并通过限位固定装置将限位链和引导挂钩固定，同时将该吊机的左侧引导挂钩收起至收卷索绷紧，第三吊机的收卷组件将该吊机的右侧引导挂钩收起至收卷索绷紧；
27.s404、第一吊机和第二吊机收紧钢索，带动钢箱梁上移，且第一吊机和第二吊机的支臂向右转动，使钢箱梁向着第二吊机方向移动，直至钢箱梁移动至第二吊机附近，在此过程中，第三吊机的收卷索逐渐松弛，第三吊机的收卷组件将该吊机的引导挂钩不断收起，以使收卷索始终保持在绷紧状态，避免与其他部件缠绕在一起；
28.s405、在钢箱梁移动至第二吊机处时，第三吊机上的引导挂钩恰好与吊钩接触，然后通过限位固定装置将限位链和引导挂钩固定，此时第一吊机和第三吊机可将钢箱梁吊起；
29.第二吊机上的限位固定装置解除右侧引导挂钩和对应限位链的锁定，然后第二吊机的支臂向左转动，在此过程中，其上的收卷组件放松与其右侧引导挂钩对应的收卷索，同时收紧与其左侧引导挂钩对应的收卷索，在第二吊机向左转动至起始位置后，转向完成，此时，左侧引导挂钩恰好与吊钩接触，然后通过限位固定装置将限位链和引导挂钩固定，此时第二吊机和第三吊机可将钢箱梁吊起；
30.第一吊机上的限位固定装置解除其上引导挂钩和限位链的锁定，此时，第一吊机不再对钢箱梁施力，由第二吊机和第三吊机共同将钢箱梁吊起；
31.s406、第二吊机和第三吊机的支臂向右转动，使钢箱梁向着第三吊机方向移动，直至钢箱梁移动至第三吊机附近，在此过程中，第一吊机的收卷索逐渐绷紧，第一吊机的收卷组件将该吊机的引导挂钩不断放松，以使收卷索始终保持在恰好绷紧的状态，避免压力过大而影响钢箱梁的吊运；
32.s407、第二吊机和第三吊机松开钢索，使吊钩及钢箱梁下移，落在桥墩上；
33.s408、由工人将引导挂钩和吊耳之间的连接断开，并通过收卷组件将引导挂钩收起，之后再通过限位固定装置将之固定。
34.本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
35.本发明本实施方式在现有吊机及吊装方法的基础上，在吊机的吊钩上加装引导挂钩的收卷组件，通过收卷组件对引导挂钩的收紧和放松，即可改变各吊钩的受力状态，以替代人工对上述步骤的操作，从而无需人工操作即可完成整个钢箱梁的高空接力吊运过程，提升吊运的效率，且无需工作人员站在钢箱梁上，消除安全隐患。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
37.图1为本发明实施方式中一种大跨度桥梁钢箱梁的高空接力吊装设备的的整体结构示意图；
38.图2为本发明实施方式中收卷组件的结构示意图；
39.图3为本发明实施方式中收卷组件的俯视结构示意图；
40.图4为本发明实施方式中限位链的结构示意图；
41.图5为本发明实施方式中限位环的结构示意图。
42.图中的标号分别表示如下：
43.1、吊机；2、钢索；3、吊钩；4、引导装置；5、吊耳；6、限位固定装置；
44.101、第一吊机；102、第二吊机；103、第三吊机；
45.401、引导挂钩；402、收卷组件；403、绞盘；404、转动轴；405、收卷索；
46.501、第一吊耳；502、第二吊耳；503、第三吊耳；504、第四吊耳；
47.601、限位链；602、固定通道；603、限位插座；604、收容座；605、限位环；606、环扣；607、环座；608、贯穿孔；609、通孔；610、限位插孔；611、限位气缸；612、固定板；613、限位插杆；614、收卷电机；615、腔体。
具体实施方式
48.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。
49.如图1至图5所示，本发明提供了一种大跨度桥梁钢箱梁的高空接力吊装设备，包括至少三个吊机1，从左至右依次为第一吊机101、第二吊机102和第三吊机103，吊机1的支臂上通过钢索2连接有吊钩3，吊钩3上设置有引导装置4，引导装置4包括引导挂钩401和用于收放引导挂钩401的收卷组件402，第二吊机102的吊钩3上设置有两个引导挂钩401及两个收卷组件402，同时，在钢箱梁上设置有至少四个吊耳5，且对称设置在钢箱梁的两侧，吊耳5的数量为引导装置4的数量的二倍减二，吊耳5按照吊装流程依次设置为第一吊耳501、第二吊耳502、第三吊耳503和第四吊耳504，其中，第一吊机101上的引导挂钩401与第一吊耳501相连，第二吊机102的两个引导挂钩401分别与第二吊耳502及第三吊耳503相连，第三吊机103的引导挂钩401与第四吊耳504相连。
50.在实际高空接力吊装过程中，需根据临时拼装场地与钢箱梁安装位置的距离、钢箱梁的重量和长度、以及吊机1的性能参数确定吊机1的型号和数量，本实施方式以采用三台吊机1为示例，对应的，吊耳5的数量设置为4个，对称设置在钢箱梁的左右两侧。
51.在现有的高空接力吊装中，先由左侧两个吊机1吊起并移动钢箱梁，吊运过程中，始终有工作人员在钢箱梁上，钢箱梁吊运至中间吊机1附近时，由工作人员将右侧吊机1的吊钩3与对应的吊耳5相连，再将改变中间吊机1的吊钩3连接位置，再由将左侧吊机1的吊钩取下，之后由右侧两个吊机1将钢箱梁吊运至预定位置，然后放下钢箱梁，最后由工作人员将吊钩3取下。在整个吊运过程中，工作人员需要呆在悬空的钢箱梁上，由工作人员来操作吊钩3的安装和取下，如此一来，操作较为不便，影响了吊运的效率，同时存在一定的安全隐患。
52.本实施方式在现有吊装方法的基础上，通过在吊机1的吊钩3上加装引导挂钩401的收卷组件402，引导挂钩401替代吊钩3与吊耳5相连，且引导挂钩401与吊耳5的连接是在
吊运开始之前，在吊运过程中，通过收卷组件402对引导挂钩401的收紧和放松，即可改变各吊钩3的受力状态，从而无需人工操作即可完成整个钢箱梁的高空接力吊运过程，提升吊运的效率，且无需工作人员站在钢箱梁上，消除安全隐患。
53.具体地，本实施方式中收卷组件402包括设置在吊钩3表面的绞盘403，绞盘403的中心设置有转动轴404，转动轴404上缠绕设置有收卷索405，收卷索405的一端固定在转动轴404上，另一端则与引导挂钩401相连。
54.进一步地，为了保证收卷组件402的可靠性，避免吊运过程中收卷索405突然下滑，吊钩3上设置有限位固定装置6，在收卷索405收紧后，限位固定装置6将引导挂钩401固定在吊钩3上。限位固定装置6包括连接于收卷索405与引导挂钩401之间的限位链601、设置于绞盘403的前端设置有固定通道602、设置于固定通道602上方的限位插座603、以及设置于固定通道602前端的收容座604。
55.其中，限位链601包括若干相连的矩形环状的限位环605，相邻限位环605之间通过环扣606相连，环扣606包括环座607和设置在环座607两端的贯穿孔608，相邻限位环605分别穿过其中一个贯穿孔608，固定通道602的上下壁设置若干通孔609，且上下通孔609在同一竖直线上，吊钩3上设置有与通孔609对应的限位插孔610，限位插座603上设置有限位气缸611，限位气缸611的输出端竖直向下穿过限位插座603，限位气缸611的输出端垂直于固定通道602且连接有固定板612，固定板612的下端面设置有若干限位插杆613，限位插杆613与通孔609一一对应。
56.收容座604上设置有用于容纳引导挂钩401上部的腔体615，转动轴404连接有收卷电机614，收卷电机614通过驱动转动轴404转动来收卷和放卷收卷索405，在吊机1吊起钢箱梁时，收卷电机614收卷收卷索405，直至引导挂钩401与收容座604接触且其上部进入腔体615后，收卷索405的收卷动作完成，此时限位气缸611的输出端向下伸出，以使限位插杆613穿过通孔609及限位环605，并插入限位插孔610中，从而对收卷索405及引导挂钩401进行固定。
57.在使用本实施方式中的高空接力吊装设备对大跨度桥梁钢箱梁进行吊装时，包括如下步骤：
58.首先，根据施工现场的场地条件，选择最靠近钢箱梁的临时拼装场地，并将钢箱梁在临时拼装场地拼装成整体单元件；
59.其次，根据临时拼装场地与钢箱梁安装位置的距离、钢箱梁的重量和长度确定吊机1的数量，其中，吊机1的数量为三台；
60.再次，根据钢箱梁重心确定各吊耳5的位置和数量，其中，吊耳5的数量为四个钢箱梁左侧两个，右侧两个；
61.最后，通过多台吊机1在空中接力的方法将钢箱梁吊装就位。
62.其中，通过多台吊机1进行空中接力吊装的具体过程为：
63.第一、将吊机1按照预定地点停放好，其中，第一吊机101停放在临时拼装场地附近，第三吊机103停放在钢箱梁预放置位置附近，第二吊机102位于二者之间；
64.第二、收卷组件402放下引导挂钩401，工作人员将第一吊机101上的引导挂钩401与第一吊耳501相连，第二吊机102上的左侧引导挂钩401与左二吊耳502相连，第二吊机102上的右侧引导挂钩401与第三吊耳503相连，第三吊机103上的引导挂钩401与第四吊耳504
相连；
65.第三、第一吊机101的收卷组件402将该吊机1上的引导挂钩401收起至与吊钩3接触，并通过限位固定装置6将限位链601和引导挂钩401固定，第二吊机102的收卷组件402将该吊机1的右侧引导挂钩401收起至与吊钩3接触，并通过限位固定装置6将限位链601和引导挂钩401固定，同时将该吊机1的左侧引导挂钩401收起至收卷索405绷紧，第三吊机103的收卷组件402将该吊机1的右侧引导挂钩401收起至收卷索405绷紧；
66.第四、第一吊机101和第二吊机102收紧钢索2，带动钢箱梁上移，且第一吊机101和第二吊机102的支臂向右转动，使钢箱梁向着第二吊机102方向移动，直至钢箱梁移动至第二吊机102附近，在此过程中，第三吊机103的收卷索405逐渐松弛，第三吊机103的收卷组件402将该吊机1的引导挂钩401不断收起，以使收卷索405始终保持在绷紧状态，避免与其他部件缠绕在一起；
67.第五、在钢箱梁移动至第二吊机102处时，第三吊机103上的引导挂钩401恰好与吊钩3接触，然后通过限位固定装置6将限位链601和引导挂钩401固定，此时第一吊机101和第三吊机103可将钢箱梁吊起；
68.第二吊机102上的限位固定装置6解除右侧引导挂钩401和对应限位链601的锁定，然后第二吊机102的支臂向左转动，在此过程中，其上的收卷组件402放松与其右侧引导挂钩401对应的收卷索405，同时收紧与其左侧引导挂钩401对应的收卷索405，在第二吊机102向左转动至起始位置后，转向完成，此时，左侧引导挂钩401恰好与吊钩3接触，然后通过限位固定装置6将限位链601和引导挂钩401固定，此时第二吊机102和第三吊机103可将钢箱梁吊起；
69.第一吊机101上的限位固定装置6解除其上引导挂钩401和限位链601的锁定，此时，第一吊机101不再对钢箱梁施力，由第二吊机102和第三吊机103共同将钢箱梁吊起；
70.第六、第二吊机102和第三吊机103的支臂向右转动，使钢箱梁向着第三吊机103方向移动，直至钢箱梁移动至第三吊机103附近，在此过程中，第一吊机101的收卷索405逐渐绷紧，第一吊机101的收卷组件402将该吊机1的引导挂钩401不断放松，以使收卷索405始终保持在恰好绷紧的状态，避免压力过大而影响钢箱梁的吊运；
71.第七、第二吊机102和第三吊机103松开钢索2，使吊钩3及钢箱梁下移，落在桥墩上；
72.第八、由工人将引导挂钩401和吊耳5之间的连接断开，并通过收卷组件402将引导挂钩401收起，之后再通过限位固定装置6将之固定。
73.在本设备中，有两个部件可收缩，第一为吊机的支臂及钢索2可收缩，此为吊机1本身具有的功能，第二为引导挂钩401可收缩，此为本实施方式加装的结构，在实际工作过程中，先收缩引导挂钩401，再收缩支臂及钢索2；以吊机1本身具有的功能为主要驱动结构。
74.本实施方式在现有吊装方法的基础上，在吊机1的吊钩3上加装引导挂钩401的收卷组件402，通过收卷组件402对引导挂钩401的收紧和放松，即可改变各吊钩3的受力状态，以替代人工对上述步骤的操作，从而无需人工操作即可完成整个钢箱梁的高空接力吊运过程，提升吊运的效率，且无需工作人员站在钢箱梁上，消除安全隐患。
75.以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各
种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。