专利名称：无背索斜拉桥钢塔竖向转体施工方法
技术领域：
本发明涉及大桥钢塔施工方法，尤其是涉及一种无背索斜拉桥钢塔竖向转 体施工方法。
技术背景随着我国的经济的发展，需要修建的大跨度桥梁也越来越多，桥梁的结构 形式也越来越新颖。无背索斜拉桥钢塔的安装方法一般采用缆索吊机、大跨度 龙门吊机或塔吊方案施工，这几种施工方法均需在塔后布置强大的支撑体系， 同时避免不了高空焊接作业，对焊缝质量不容易控制。发明内容本发明的目的在于提供一种能避免高空焊接作业、对焊缝质量更容易控 制、提高安全质量控制能力、采用计算机全过程控制、更加安全可靠、降低施 工成本、加快施工进度的无背索斜拉桥钢塔竖向转体施工方法。本发明的目的是这样实现的 一种无背索斜拉桥钢塔竖向转体施工方法， 特征是A、 先在已建造好的主墩钢梁上固定安装好钢塔塔座，再利用已完成的钢 梁桥面作为焊接施工平台拼焊完成好钢塔的全部节段，铺设纵向滑移设施，纵 向拖拉处于水平状态的钢塔，使钢塔底部的转轴精确进入钢塔塔座的圓弧形的 转铰窝内；B、 然后安装由拉杆铰支架、压杆铰支架和横梁构成的三角扒杆，其中拉 杆铰支架又由拉杆拉耳、拉杆铰支架销轴、拉杆和拉杆4交支架联系腹杆组成， 压杆铰支架又由压杆拉耳、压杆铰支架销轴、压杆和压杆铰支架联系腹杆组成， 即先利用拼焊钢塔节段的龙门吊机将压杆铰支架吊起，用压杆铰支架销轴将压 杆底端的压杆拉耳与钢塔下部的压杆支座固定在一起，再将压杆铰支架支撑 好；然后安装横梁，用高强螺栓将压杆铰支架的压杆顶端与横梁连接起来，接 着起吊拉杆铰支架，将拉杆铰支架的顶端和横梁上的拉耳用横梁销轴连接；C、再安装由液压千斤顶、油缸连接构件、油缸地锚销轴、油缸锚点连接 件和连接轴组成的油缸地锚，整个油缸地锚结构固定安装在已完成的钢梁桥面 上，油缸地锚的连接轴锚固在斜拉索锚箱上，油缸锚点连接件锚固在连接轴上， 油缸连接构件与钢梁桥面上的油缸锚点连接件通过油缸地锚销轴连接，液压千 斤顶安装在油缸连接构件里面，将柔性承重钢绞线穿入液压千斤顶和横梁上的 钢绞线锚固座之中，启动计算机控制系统中的中的液压泵站将柔性承重钢绞线 张紧，逐渐提升三角扒杆到位，用拉杆铰支架销轴将拉杆底端的拉杆拉耳与钢
塔中上部的拉杆支座固定在一起，这样拉杆铰支架、压杆铰支架和钢塔就形成了一个稳定的三角形结构，并且所有连接均为铰接；D、最后通过计算机控制系统中的控制系统控制液压千斤顶同步张拉柔性承重钢绞线将钢塔沿竖直面转到预定位置安装就位，然后将钢塔的底部与钢塔 塔座焊接固定在一起。转铰窝为 一弧形半圆垫，在转轴和转铰窝之间安装有与它们同心的弧形半圓铜垫，且转轴和转铰窝的材质均为30锻。为保证竖转过程中钢塔的横向稳定，除设置了横向缆风外，在转轴的侧边 还安装有防横向稳定耳板，防横向稳定耳板与转轴同心，耳板底边同钢梁焊接， 其它边焊接固定在钢塔塔座上。为了保证安装精度，在钢塔塔座上设置了用槽钢制成的导向和限位装置。在所有销轴的两端均设置了销轴卡板，以防销轴在水平外力作用下滑出。拉杆铰支架中的拉杆和压杆铰支架中的压杆均采用钢管结构，拉杆铰支架 联系腹杆和压杆铰支架联系腹杆均为槽钢。拉杆铰支架销轴、压杆铰支架销轴和油缸地锚销轴的材料均为40Cr,并经 调质处理。按照转轴的半径和长度制造了 一对同心轴，将同心轴按设计要求安放在转 铰窝上，在同心轴和转铰窝的间隙内填充巴氏合金，然后在转铰窝的周边焊上 6mm厚钢板将其封闭以提高巴氏合金的抗压能力，经过上述处理后转铰窝的安 装结果非常理想，标高、里程和同心度误差均在lmm以内。柔性承重钢绞线采用高强度低松弛预应力钢绞线，公称直径为15.24mm， 抗拉强度为1860N/腿，根据便于液压千斤顶退锚的要求，钢绞线左右旋各一半。本发明的施工结构由钢塔结构本身、竖转体系和计算机控制系统组成，其 中竖转体系包括三角扒杆、柔性承重钢绞线和锚固系统，锚固系统又包括油缸 地锚、桥梁本身结构上的钢梁和斜拉索锚箱，计算机控制系统由提升油缸、液 压泵站及控制系统组成。本发明具有如下优点1、 钢塔在平面上焊接完成，避免了传统的高空焊接作业，对焊缝质量更 容易控制，提高安全质量控制能力，而且利用柔性承重钢绞线来平衡自重，不 需要强大的塔后支撑体系，进而降低施工成本，加快施工进度，体现了其高效 的特点，并具有显著的经济效益；2、 竖转全过程采用计算机控制液压同步技术，操作简单，易于控制，可 以全过程反映结构的受力大小，使其更加安全可靠。3、 实际操作时可以保证转铰窝和转轴等机加工件的精度，同时保证其耦 合面充分润滑，消除了由于接触及润滑不良引起的振动和异响，起塔过程十分 平稳。4、 利用钢梁节^1自重来平衡临时柔性承重钢绞线产生的竖向力，依靠钢 梁本身的轴向承载能力抵抗其水平力，并将水平力传到主墩。5、 采用钢梁斜拉索锚箱作为地锚承重是非常成功、非常合理、也是非常经济的。
图1为本发明的结构示意图； 图2为图1中A区域的放大结构示意图； 图3为竖向转体施工到位后的结构示意图； 图4为转铰窝的结构示意图； 图5为转轴的结构示意图； 图6为压杆铰支架的结构示意图； 图7为图1中B区域的放大结构示意图； 图8为拉杆铰支架的结构示意图； 图9为图1中C区域的放大结构示意图； 图10为油缸锚点连接的结构示意图； 图11为防横向稳定耳板的结构示意图； 图12为液压千斤顶位置的结构示意图； 图13为横梁的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。 一种无背索斜拉桥钢塔竖向转体施工方法为A、 先在已建造好的主墩1上固定安装好钢塔塔座2，再利用已完成的钢梁 桥面3作为焊接施工平台拼焊完成好钢塔5的全部节段，铺设纵向滑移设施， 纵向拖拉处于水平状态的钢塔5，使钢塔5底部的转轴12精确进入钢塔塔座2 的圓弧形的转铰窝13内；B、 然后安装由拉杆铰支架6、压杆铰支架8和横梁7构成的三角扒杆，其 中拉杆铰支架6又由拉杆拉耳17、拉杆铰支架销轴18、拉杆19和拉杆铰支架 联系腹杆16组成，压杆铰支架8又由压杆拉耳25、压杆铰支架销轴22、压杆 23和压杆铰支架联系腹杆24组成，即先利用拼焊钢塔节段的龙门吊机将压杆 铰支架8吊起，用压杆铰支架销轴22将压杆23底端的压杆拉耳25与钢塔5 下部的压杆支座26固定在一起，再将压杆铰支架8支撑好；然后安装横梁7， 用高强螺栓33将压杆铰支架8的压杆23顶端与横梁7连接起来，接着起吊拉 杆铰支架6，将拉杆铰支架6的顶端和横梁7的上拉耳32用横梁销轴35连接；C、 再安装由液压千斤顶27、油缸连接构件28、油缸地锚销轴29、油缸锚 点连接件30和连接轴31组成的油缸地锚4，整个地锚结构固定安装在已完成
的钢梁桥面3上，油缸地锚4的连接轴31锚固在斜拉索锚箱10上，油缸锚点 连接件30锚固在连接轴31上，油缸连接构件28与钢梁桥面3上的油缸锚点 连接件30通过油缸地锚销轴29连接，液压千斤顶27安装在油缸连接构件28 里面，将柔性承重钢绞线9穿入液压千斤顶27和横梁7上的钢绞线锚固座34 之中，启动计算机控制系统中的中的液压泵站将柔性承重钢绞线9张紧，逐渐 提升三角扒杆到位，用拉杆铰支架销轴18将拉杆19底端的拉杆拉耳17与钢 塔5中上部的拉杆支座20固定在一起，这样拉杆铰支架6、压杆铰支架8和钢 塔5就形成了一个稳定的三角形结构，并且所有连接均为铰接；D、最后通过计算机控制系统中的控制系统控制液压千斤顶27同步张拉柔 性承重钢绞线9将钢塔5沿竖直面转到预定位置安装就位，然后将钢塔5的底 部与钢塔塔座2焊接固定在一起。转铰窝13为一弧形半圆垫，在转轴12和转铰窝13之间安装有与它们同 心的弧形半圆铜垫14,且转轴12和转铰窝13的材质均为30锻。为保证竖转过程中钢塔5的横向稳定，除设置了横向缆风外，在转轴12 的侧边还安装有防横向稳定耳板11,防横向稳定耳板11与转轴12同心，耳板 11底边同钢梁3焊接，其它边焊接固定在钢塔塔座2上。为了保证安装精度，在钢塔塔座2上设置了用槽钢制成的导向和限位装置15。在压杆铰支架销轴22的两端固定有压杆铰支架销轴卡板27，在拉杆铰支 架销轴18的两端固定有拉杆铰支架销轴卡板21 ，以防销轴在水平外力作用下 滑出。拉杆4交支架6中的拉杆19和压杆4交支架8中的压杆23均采用钢管结构， 拉杆铰支架联系腹杆16和压杆铰支架联系腹杆24均为槽钢。拉杆铰支架销轴18、压杆铰支架销轴22和油缸地锚销轴29的材料均为 40Cr，并经调质处理。按照转轴12的半径和长度制造了一对同心轴，将同心轴按设计要求安放 在转铰窝13上，在同心轴和转铰窝13的间隙内填充巴氏合金，然后在转铰窝 13的周边焊上6mm厚钢板将其封闭以提高巴氏合金的抗压能力，经过上述处理 后转铰窝的安装结果非常理想，标高、里程和同心度误差均在1,以内。柔性承重钢绞线9采用高强度低松弛预应力钢绞线，公称直径为15. 24mm, 抗拉强度为1860N/mm，根据便于液压千斤顶27退锚的要求，钢绞线左右旋各一 半。
权利要求
1、 一种无背索斜拉桥钢塔竖向转体施工方法，其特征在于A、 先在已建造好的主墩(1)上固定安装好钢塔塔座(2 )，再利用已完成 的钢梁桥面(3)作为焊接施工平台拼焊完成好钢塔(5)的全部节段，铺设纵 向滑移设施，纵向拖拉处于水平状态的钢塔(5 ),使钢塔(5 )底部的转轴(12 ) 精确进入钢塔塔座(2)的圆弧形的转铰窝(13)内；B、 然后安装由拉杆铰支架(6 )、压杆铰支架(8 )和横梁(7 )构成的三 角扒杆，其中拉杆铰支架(6)又由拉杆拉耳(17)、拉杆铰支架销轴(18)、 拉杆(19)和拉杆铰支架联系腹杆(16)组成，压杆铰支架(8)又由压杆拉 耳(25 )、压杆铰支架销轴(")、压杆(B )和压杆铰支架联系腹杆(24 )组 成，即先利用拼焊钢塔节段的龙门吊机将压杆铰支架(8)吊起，用压杆铰支 架销轴(22 )将压杆(23 )底端的压杆拉耳(25 )与钢塔(5 )下部的压杆支 座(26)固定在一起，再将压杆铰支架(8)支撑好；然后安装横梁(7)，用 高强螺栓(33 )将压杆4交支架(8 )的压杆(23 )顶端与横梁(7 )连接起来， 接着起吊拉杆铰支架(6 )，将拉杆铰支架(6 )的顶端和横梁(7 )的上拉耳(32 ) 用横梁销轴(35)连接；C、 再安装由液压千斤顶(27 )、油缸连接构件(28 )、油缸地锚销轴(29 )、 油缸锚点连接件(30 )和连接轴(31 )组成的油缸地锚(4 )，整个地锚结构固 定安装在已完成的钢梁桥面(3 )上，油缸地锚(4 )的连接轴(n )锚固在斜 拉索锚箱(10)上，油缸锚点连接件(30)锚固在连接轴(31)上，油缸连接 构件(28 )与钢梁桥面(3 )上的油缸锚点连接件(30 )通过油缸地锚销轴(29 ) 连接，液压千斤顶(27)安装在油缸连接构件(28)里面，将柔性承重钢绞线(9)穿入液压千斤顶(")和横梁(7)上的钢绞线锚固座(34)之中，启动 计算机控制系统中的中的液压泵站将柔性承重钢绞线(9)张紧，逐渐提升三 角扒杆到位，用拉杆铰支架销轴(18 )将拉杆(19 )底端的拉杆拉耳(l7 )与 钢塔(5)中上部的拉杆支座(20)固定在一起，这样拉杆铰支架(6)、压杆 铰支架(8)和钢塔(5)就形成了一个稳定的三角形结构，并且所有连接均为 铰接；D、 最后通过计算机控制系统中的控制系统控制液压千斤顶(27)同步张 拉柔性承重钢绞线(9)将钢塔(5)沿竖直面转到预定位置安装就位，然后将 钢塔(5 )的底部与钢塔塔座(2 )焊接固定在一起。
2、 如权利要求1所述的无背索斜拉桥钢塔竖向转体施工方法，其特征在于 转铰窝(13)为一弧形半圓垫，在转轴(12)和转铰窝(13)之间安装有与它 们同心的弧形半圆铜垫(14)，且转轴(12)和转铰窝(13)的材质均为30 锻。
3、 如权利要求1所述的无背索斜拉桥钢塔竖向转体施工方法，其特征在于 在转轴(12 )的侧边还安装有防横向稳定耳板(11 ),防横向稳定耳板(11 )与转轴(12)同心，其底边同钢梁(3)焊接，其它边焊接固定在钢塔塔座(2) 上。
4、 如权利要求1或2所述的无背索斜拉桥钢塔竖向转体施工方法，其特征在 于在钢塔塔座(2)上设置了用槽钢制成的导向和限位装置(15)。
5、 如权利要求1所述的无背索斜拉桥钢塔竖向转体施工方法，其特征在于 在压杆铰支架销轴(22)的两端固定有压杆铰支架销轴卡板(27),在拉杆铰 支架销轴(18)的两端固定有拉杆铰支架销轴卡板(21)。
6、 如权利要求1所述的无背索斜拉桥钢塔竖向转体施工方法，其特征在于 拉杆铰支架(6 )中的拉杆(19 )和压杆铰支架(8 )中的压杆(23 )均采用钢 管结构，拉杆铰支架联系腹杆(16)和压杆铰支架联系腹杆(24)均为槽钢。
7、 如权利要求1所述的无背索斜拉桥钢塔竖向转体施工方法，其特征在于 拉杆铰支架销轴(18)、压杆铰支架销轴(22)和油缸地锚销轴(29)的材料 均为40Cr,并经调质处理。
8、 如权利要求1所述的无背索斜拉桥钢塔竖向转体施工方法，其特征在于 按照转轴(12)的半径和长度制造了一对同心轴，将同心轴按设计要求安放在 转铰窝(13)上，在同心轴和转铰窝(13)的间隙内填充巴氏合金，然后在转 铰窝(13 )的周边焊上6mm厚钢板将其封闭以提高巴氏合金的抗压能力，标高、 里程和同心度误差均控制在lmm以内。
9、 如权利要求1所述的无背索斜拉桥钢塔竖向转体施工方法，其特征在于 柔性承重钢绞线(9)采用高强度低松弛预应力钢绞线，公称直径为15.24mm, 抗拉强度为1860N/mm,根据便于液压千斤顶(27)退锚的要求，钢绞线左右旋 各一半。
全文摘要
本发明公开了一种无背索斜拉桥钢塔竖向转体施工方法，它是利用桥面作为焊接施工平台拼焊完成好钢塔，再纵向拖拉使钢塔底部的转轴进入塔座的转铰窝内，然后安装由拉杆铰支架、压杆铰支架和横梁构成的三角扒杆，再安装油缸地锚，将柔性承重钢绞线穿入液压千斤顶和横梁之中，启动液压泵站将柔性承重钢绞线张紧，逐渐提升三角扒杆到位，最后通过计算机控制系统控制液压千斤顶同步张拉柔性承重钢绞线将钢塔沿竖直面转到预定位置安装就位。本发明具有如下1.钢塔在平面上焊接完成，对焊缝质量更容易控制；2.利用柔性承重钢绞线来平衡自重，不需要强大的塔后支撑体系；3.采用计算机全过程控制，使其更安全可靠；4.降低施工成本，加快施工进度。
文档编号E01D21/08GK101122114SQ200710009548
公开日2008年2月13日 申请日期2007年9月14日 优先权日2007年9月14日
发明者劭克华, 卞有明, 周外男, 孙凤祥, 氢 张, 张红心, 彭建萍, 戴鹏飞, 李述宝, 王雄鹰, 范俊平, 范大意, 谢季军, 赵煜澄 申请人:中铁大桥局集团第五工程有限公司