大跨度张弦桁架高空换索施工系统及施工方法

本发明涉及建筑结构施工，尤其是大跨度桁架施工技术，更尤其是大跨度张弦桁架的检修维护，具体涉及一种大跨度张弦桁架高空换索施工系统及施工方法。

背景技术：

1、随着我国基础设施的不断完善，大跨度张弦结构逐步被推广，张弦结构具有重量轻、承载好，可以较好解决承载及竖向刚度的优点。但由于自然环境的影响及日常养护不当，实际工程中拉索的实际寿命一般达不到设计预期，因此需要及时进行拉索的更换。

2、目前针对张弦结构拉索的更换也提出了相关的改进，例如：

3、中国发明专利申请cn102877657a公开了一种大跨度h型钢平面组合结构张弦梁高空换索施工方法，包括：张弦梁空中换索仿真计算、竖向支撑加固、既有索拆除、新索安装和新索张拉，其需要设置多组立柱和竖向支墩，并且其只是使用与张弦梁拉接的钢丝绳，其辅助结构复杂，施工不便，且换索过程中跨度方向位移问题以及上弦变形问题难以控制。

4、中国实用新型专利cn202559771u公开了一种预应力张弦梁高空换索装置，其在张弦梁的两侧连接钢丝绳，钢丝绳的主要目的是控制卸索后的张弦梁跨度方向的变形，同时cn202559771u专利中下部胎架与张弦梁之间设置千斤顶和工字钢来支撑，同样存在结构复杂、施工繁琐的问题。

5、中国发明专利申请cn114150891a公开了一种空间索网支承结构的拉索更换方法，其临时索平行于待更换索两侧布置，并且临时索设置了两组，一组两根，第一组临时索与待更换索等长并布置在待更换索的两侧，第二组较短，只设置在待更换索的一端与张弦桁架的索头相连，换索时通过首先张拉第二组临时索，使一端的索头率先卸力与上部结构索头脱离，叉耳式锚具的索力转移到第一组临时索并拆卸索头，再通过张拉第一组临时索并同步释放第二组临时索使第二组临时索的索力转移到第一组临时索中，实现索力转换，完成换索。显然，这种结构没有撑杆参与工作，卸力和加力程序不合理，并且步骤较多，在安装好新索之后还需要以相反的步骤实现新索的张拉，较为繁琐。

6、由上述可见，目前针对张弦结构拉索更换所提出的技术方案都存一定的不足，因此，急需提出一种新的大跨度空间张弦桁架高空换索技术，以满足实际工程的施工需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种大跨度张弦桁架高空换索施工系统及施工方法，在未改变上部结构的同时完成下部拉索的更换，具有施工速度快、施工空间要求小和可循环利用率高的特点。

2、本发明是这样实现的：

3、本发明首先提供一种大跨度张弦桁架高空换索施工系统，包括：

4、大跨度张弦桁架，包括上部桁架、待更换索和多根撑杆；

5、临时索组件，至少包括两根临时索，两根临时索安装于所述待更换索的正上方，并且两端分别锚固于所述待更换索两端处，所述两根临时索在高空换索时被张拉；

6、临时撑杆组件，多组所述临时撑杆组件以与所述多根撑杆间隔交替的方式布置于所述两根临时索上，并且临时撑杆组件下端与两根临时索连接固定，上端与所述上部桁架的下弦节点连接固定；

7、两根临时索在被张拉时，借由多组临时撑杆组件同步支撑起所述上部桁架，使得所述多根撑杆的支撑力转移至多组临时撑杆组件上，所述待更换索的索力转移至两根临时索上。

8、在一些实施例中，所述两根临时索垂直于所述撑杆水平地布置，并且水平投影上关于所述待更换索对称。

9、在一些实施例中，所述临时索组件还包括临时索锚具、千斤顶、撑脚以及扁担梁，所述扁担梁安装于张弦桁架索头上，所述两根临时索分别穿过扁担梁的两端并依次安装撑脚、千斤顶，由临时索锚具锚固固定。

10、在一些实施例中，所述临时撑杆组件包括：

11、双孔索夹，其上带有双孔，能够借由双孔安装于所述两根临时索上；

12、临时撑杆，其下端与所述双孔索夹焊接固定；

13、所述临时撑杆上端机械连接于上部桁架的下弦节点，以临时支撑所述上部桁架。

14、在一些实施例中，所述临时撑杆组件还包括：

15、下弦耳板，安装于上部桁架的下弦节点处；

16、所述临时撑杆上端带有一耳板，临时撑杆上端通过所述耳板与所述下弦耳板销轴连接。

17、在一些实施例中，所述双孔索夹由一上索夹板和一下索夹板构成，上索夹板和下索夹板分别对应预设有两个半圆凹槽，上索夹板与下索夹板对置扣合安装时两个半圆凹槽形成双孔。

18、在一些实施例中，所述上索夹板和/或下索夹板上预设有多个螺栓孔，用于上索夹板与下索夹板对置扣合安装时借由螺栓紧固固定。

19、本发明还提供一种大跨度张弦桁架高空换索施工方法，包括：

20、步骤一：安装临时索组件，在张弦桁架索头上安装扁担梁，将两根临时索分别穿过扁担梁的两端，然后依次安装撑脚、千斤顶，再由临时索锚具锚固固定；

21、步骤二：安装临时撑杆组件，在两根临时索上每相邻两根撑杆之间安装一双孔索夹，同时在上部桁架的下弦节点处对应安装一下弦耳板，将临时撑杆借由上端的耳板与所述下弦耳板销接连接；

22、步骤三：将临时索两端的千斤顶通过油路连接到泵站，同步张拉临时索两端，临时撑杆同步支撑起上部桁架，待更换索逐渐卸力，撑杆逐渐失去支撑力；

23、步骤四：解除待更换索与撑杆的连接，拆下待更换索；

24、步骤五：安装新索，并与撑杆连接，逐渐放松临时索索力，临时撑杆逐渐失去支撑力，临时索索力平稳转移到新索上；

25、步骤六：拆除临时索组件、临时撑杆组件。

26、在一些实施例中，所述步骤四中：

27、在待更换索两端布置起吊装置；

28、打开待更换索与撑杆相连接的索夹，使待更换索与撑杆脱离；

29、将待更换索两端的索头固定到起吊装置上；

30、拔下待更换索两端的插销，起吊装置将待更换索平稳吊至地面。

31、在一些实施例中，所述步骤五中：

32、插上新索两端的插销，采用索夹连接新索与撑杆；

33、主控制台控制泵站，临时索索力平稳转移到新索上，临时撑杆支撑力转移到撑杆上。

34、本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明提供的大跨度张弦桁架高空换索施工系统及施工方法，至少能够显著获得如下有益效果中的一者或多者：

35、（1）本发明的拉索更换系统、方法，在换索过程中采用临时索与临时撑杆配合，既实现了索力力系的替换，也限制了张弦结构换索过程中跨度方向位移问题以及上弦变形问题；

36、（2）本发明的拉索更换系统、方法，取消了下部胎架部分，减少了施工空间，实现了不改变上部结构同时完成底部拉索的更换，对整个张弦桁架影响较小；

37、（3）本发明的拉索更换系统、方法，临时索垂直于撑杆水平地布置，与地面平行，既可以有效支撑起临时撑杆，还可以限制换索过程中上部桁架因失去下部索力之后的跨度方向的位移问题；另外，相对于与待更换索相同或类似的下沉布置而言，临时索水平地布置在后续安装双孔索夹和拆除待更换索时将显得尤为方便；

38、（4）本发明的拉索更换系统、方法，针对性设计一种临时撑杆组件，尤其是双孔索夹，既方便了临时撑杆组件在临时索上的安装布置，又使得临时索对上部桁架的临时顶撑提供了有效的力系传导转移手段；

39、（5）本发明的拉索更换系统、方法，临时索及临时撑杆可重复利用率高，整个施工过程具有机械化程度高、施工速度快、对结构正常使用影响小的特点。

40、应当理解，本发明任一实施方式的实现并不意味要同时具备或达到上述有益效果的多个或全部。