适用于复合截面节段梁桥后装挑臂的双侧同步吊装设备及施工方法与流程

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1.本发明属于桥梁施工技术领域，具体涉及一种适用于复合截面节段梁桥后装挑臂的双侧同步吊装设备及施工方法。


背景技术：
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2.针对本桥先拼装“预制核心纵梁”、后拼装“预制挑臂”的特点，需要提出受力性能优良、构造简单合理、施工快速便捷的桥梁横向分段预制拼装方法，以及适用于该拼装方法的可行走吊装设备。
3.目前，预制节段梁纵向拼接工艺已经较为成熟，工程中常用的吊装设备也大多应用于纵桥向节段吊装。如何能高效、安全的完成吊装设备体系转换，实现横向节段拼装，并保证吊装设备顺桥向行走状态下的稳定性，是需要研究解决的问题。
4.此外，传统核心箱梁的安装方法常常采用水中大型起重船舶或者桥面下陆地的起重吊车，将运输至现场的钢箱梁起吊后，再由架桥机或吊装设备进行起吊拼装；当桥下水文条件不具备大型起重船或者起重吊车的驻位条件时，传统方法的运梁和吊装工作就难以开展，从而增加了施工难度，降低了施工效率。


技术实现要素：
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5.针对目前横向预制节段拼装所存在的问题，提出了一种适用于复合截面节段梁的吊装设备，该吊装设备可实现复合截面节段梁桥两侧同步吊装预制挑臂，且当现场不具备大型起重船或者起重吊车的驻位条件时，该吊装设备可保证充足的梁上运梁空间，同时不影响后续跨核心纵梁的拼装。当两侧预制挑臂吊装并完成临时预应力张拉后，无需等待接缝混凝土达到强度，可解除支撑台座与核心纵梁之间的锚固，行走至下一节段，继续吊装。
6.为实现上述功能，本发明的主要技术方案为：适用于复合截面节段梁桥后装挑臂的双侧同步吊装设备及施工方法。所述的吊装设备及施工方法，所基于的结构体系为复合截面节段梁体系，其特征在于包括已建成区段核心纵梁、预制挑臂、预埋临时锚固块、临时预应力、支撑牛腿。
7.适用于复合截面节段梁桥后装挑臂的双侧同步吊装设备包括门架系统、吊装系统、锚固系统和桥面行走系统，门架系统通过锚固系统固定于核心纵梁，由吊装系统将预制挑臂吊装至核心纵梁两侧，吊装完成后，门架系统通过桥面行走系统进行前移。
8.所述门架系统包括门架主梁以及支腿，其中，支腿通过锚固系统固定于核心纵梁两侧，底部设支撑台座并连接锚固系统；主梁固定于支腿并伸出悬臂，主梁悬臂通过拉杆连接于支腿顶部。为确保后续预制节段在已建成区段运输，支腿净距不应小于运输宽度(含运载设备及其上预制节段)，门架主梁下净空不应小于运输高度(含运载设备及其上预制节段)。两侧悬臂安装吊装系统，吊装挑臂时，挑臂重力通过主梁和支腿传递到核心纵梁。
9.所述吊装系统，包括吊装提升系统、行走天车、起吊横梁。所述吊装提升系统包括
起吊横梁和卷扬机或其他连续提升装置，提升装置吊索下端连接起吊横梁，用于悬吊拼装预制挑臂；行走天车可在门架主梁悬臂上移动，用于预制挑臂吊装时的精准定位。吊点的选择必须保证预制挑臂起吊后不转动、不倾斜、不翻倒，优选的，预制挑臂采用4吊点起吊，优选的，顺桥向可在1/4挑臂长处设吊点，横桥向根据挑臂重心位置，对称布置吊点。
10.所述锚固系统，包括锚固装置和支撑台座。吊装预制挑臂时，支撑台座通过锚固装置固定于核心纵梁的固定耳座；挑臂吊装设备行走时，将锚固装置拆除；优选的，锚固装置为方便安装拆除的销轴系统，其上端与支撑台座通过销轴连接，下端与核心纵梁的固定耳座通过销轴连接。两侧预制挑臂均吊装完成后，拆除锚固装置，吊装设备前移。
11.所述行走系统，包括滑座、顺桥向铺设在核心纵梁上的两条行走轨道、顶推油缸和反扣机构。两条纵向轨道设置在核心纵梁两侧，支腿的下方；轨道上设有与其配合的滑座，顶推油缸前端顶在滑座，后端固定于轨道；反扣机构上部通过销轴固定在支撑台座，下部通过两侧滚轮与轨道上翼缘下侧接触，能防止吊装设备前移时倾覆，从而实现吊装设备平稳前移。
12.针对此吊装设备，本发明还提供了一种相匹配的、适用于复合截面节段梁两侧同步吊装预制挑臂的施工方法，其步骤包括：
13.a架桥机架设拼装完成本段核心纵梁，完成前移，并在核心纵梁上架设挑臂吊装设备。b运梁车运送预制挑臂到指定位置，同时进行后续跨核心纵梁节段的运送，后续跨核心纵
14.梁拼装与本段预制悬臂吊装同时进行。
15.c预制挑臂吊装时，支撑台座通过锚固系统固定于核心纵梁，主梁悬臂端起吊装置将一对
16.预制挑臂吊装至核心两侧，通过行走天车对挑臂位置进行微调，进行精准定位安装；保持悬吊，在一对预制挑臂之间张拉临时预应力；使预制挑臂在自重、临时预应力、底部牛腿的竖向支撑力作用下达到自平衡。
17.d预制挑臂与核心纵梁临时预应力张拉完成，解除吊装悬吊，并拆除支撑台座与核心纵梁
18.间的锚固装置；进一步的，桥面行走系统的纵向顶推油缸沿轨道方向纵向顶推滑座，实现吊装设备前移；此时，反扣机构滚轮与轨道上翼缘接触，防止吊装设备前移时倾覆；
19.进一步的，行进至下一节段挑臂吊装位置后，通过锚固系统将支撑台座固定于核心纵梁，
20.进行下一轮吊装。
21.步骤c所述临时预应力布置形式可为1根、2根或多根，优选的，可采用2根预应力的布置形式。临时预应力锚固块，两个预埋锚固块位于预制挑臂上，顺桥向关于挑臂肋板中心线对称，距中心线1/4挑臂宽，与顺桥向接缝距离为1/3～1/2挑臂长。
22.本发明的优势在于：
23.1、设备周转效率高：本发明吊装设备所具备的纵向行走系统，可在两侧预制挑臂吊装完成并达到自平衡状态后，前移进行下一节段的预制挑臂吊装，无需等待接缝混凝土达到强度，从而大大提高了设备的周转效率，减少工作时间；
24.2、施工效率高：提升系统为快速卷扬机驱动，提升过程平稳高效，纵移调整系统采
用全液压驱动，行走过程平稳可靠；桥面行走系统具有反扣装置，可有效防止吊装设备在前移的过程中发生倾覆。
25.3、可适应性强：当现场水文条件不具备大型起重船或者起重吊车的驻位条件时，本发明所提供的吊装设备可保证充足的梁上运梁空间，同时不影响后续跨核心纵梁的拼装，可以有效缩短施工工期，降低施工成本。
附图说明：
26.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
27.图1为本发明吊装设备正面示意图；
28.图2为本发明双侧同步吊装挑臂示意图；
29.图3为本发明吊装设备侧面示意图；
30.图4为本发明吊装设备行走系统细部示意图；
31.图5为本发明临时预应力张拉示意图；
32.图6为本发明临时预埋锚固块位置示意图；
33.图7为本发明预制挑臂吊点布置示意图；
34.图8为本发明所对应的复合截面节段梁体系示意图；
35.图中：1
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核心纵梁；2
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预制挑臂；3
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支腿；4
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主梁；5
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支撑台座；6
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下横梁；7
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拉杆；8
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行走天车；9
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吊索；10
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纵向行走轨道；11
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滑座；12
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纵向顶推油缸；13
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反扣机构；14
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锚固装置；15
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预埋临时锚固块；16
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临时预应力(预应力钢绞线)；17
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支撑牛腿；18
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固定耳座；19
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起吊横梁。
具体实施方式：
36.为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
37.除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
38.本实施例采用附图所示吊装设备及施工方法，其区别于现有技术在于：所述吊装设备主要包括门架系统、锚固系统、吊装系统和行走系统；门架系统通过锚固系统固定于核心纵梁1，由吊装系统将预制挑臂2吊装至核心纵梁1两侧，吊装完成后，门架系统通过桥面行走系统进行前移。所述吊装设备可保证充足的梁上运梁空间，所以当现场不具备大型起重船或者起重吊车的驻位条件时，该吊装设备并不影响后续跨核心纵梁的拼装，从而提高效率，缩短工期。
39.在具体实施时，本发明的吊装设备及施工方法所基于的结构体系为复合截面节段梁体系，包括已建成核心纵梁1区段、预制挑臂2、预埋临时锚固块15、临时预应力16、支撑牛腿17。
40.所述门架系统，参考图1，包括主梁4和支腿3，其中支腿3支撑于核心纵梁1两侧，底部设支撑台座并连接锚固系统；主梁4固定于支腿3并伸出悬臂，主梁悬臂通过拉杆连接于
支腿顶部。
41.在具体实施时，为确保后续预制节段在已建成区段运输，支腿净距不应小于运输宽度，门架主梁下净空不应小于运输高度。考虑到复合截面节段梁桥节段高3.3m，纵桥向节段长3m，运梁车空载高度约2～3m，车宽约4m，所以取左右支腿净距8m，门架主梁净空6.5m，以满足运梁车通行空间。
42.所述的吊装系统，参考图2，包括行走天车8、吊装提升系统。其中行走天车8可在门架主梁悬臂范围内行走；吊装提升系统包括架设于天车上的卷扬机或其他连续提升装置，提升装置吊索9下端连接起吊横梁19。吊点的选择必须保证预制挑臂起吊后不转动、不倾斜、不翻倒，优选的，在预制挑臂设置4吊点；如图7所示，近桥侧一对吊点距顺桥向接缝1m,远桥侧一对吊点距顺桥向接缝4m，每对吊点关于肋板中心线对称，且距中心线距离均为0.75m。
43.在具体实施时，行走天车8移动至指定位置，提升吊索锁扣固定预制挑臂，进行连续提升，到达指定高度后，行走天车8进行微调；精准对接后，保持悬吊，在一对预制挑臂的预埋临时锚固块之间张拉临时预应力，如图5所示，所述临时预应力布置形式可为1根、2根或多根，优选的，可采用2根预应力的形式。预埋锚固块15的布置如图6，其中，两个预埋锚固块位于预制挑臂2上，关于挑臂肋板中心线对称，与肋板中心线距离为0.75m，与顺桥向接缝距离为2.5m。
44.所述的桥面行走系统，参考图4，其特征在于包括滑座11、两条纵向轨道10、顶推油缸12和反扣机构13。
45.所述的锚固系统，吊装预制挑臂2时，支撑台座5通过锚固装置14固定于核心纵梁1的固定耳座18；吊装设备行走时，将锚固装置14拆除。优选的，锚固装置为方便安装拆除的销轴系统，其上端与支撑台座5通过销轴连接，下端与核心纵梁1的固定耳座18通过销轴连接。
46.在具体实施时，两条连续纵向轨道10通长铺设于核心纵梁两侧，门架系统下方，由销轴机构固定于核心纵梁的预埋固定耳座18；纵向顶推油缸12前端顶在滑座11，后端固定于轨道，通过沿纵向顶推滑座，带动吊装设备整体前移；反扣机构13设置于台座的1/4处，每侧数量为2，两侧相同布置，上部通过锚固装置14固定在支撑台座5，下部通过两侧滚轮与轨道上翼缘下侧接触，吊装设备前移时，能有效防止吊装设备发生倾覆，且不对行走造成阻碍；当吊装设备行走至指定位置，锚固装置14将吊装设备固定于核心纵梁的固定耳座18，锚固装置14设置于台座的1/2处，每侧数量为1，两侧相同布置。
47.具体地，本实施方式的适用于复合截面节段梁两侧同步吊装预制挑臂的施工方法，其步骤包括：
48.a架桥机架设拼装完成本段核心纵梁1，完成前移，并在核心纵梁上架设挑臂吊装设备。b运梁车运送预制挑臂2到指定位置，同时进行后续跨核心纵梁节段的运送，后续跨核心
49.纵梁拼装与本段预制悬臂吊装同时进行。
50.c预制挑臂2吊装时，支撑台座5通过锚固系统固定于核心纵梁1，悬臂端起吊装置将一对
51.预制挑臂2吊装至核心纵梁1两侧，通过行走天车8，对挑臂位置进行微调，实现精
准定位安装；保持悬吊，在一对预制挑臂2之间张拉临时预应力16。
52.d预制挑臂2之间的临时预应力张拉完成，无需等待解除吊装悬吊，并拆除支撑台座5与
53.核心纵梁1间的锚固；桥面行走系统的顶推油缸12沿轨道10方向纵向顶推滑座，实现吊装设备前移；此时，反扣机构滚轮与轨道上翼缘接触，防止吊装设备前移时倾覆；行进至下一节段挑臂吊装位置，通过锚固系统销轴将支撑台座固定于核心纵梁，进行下一轮吊装。
54.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。