本发明涉及桥梁加固技术领域，更具体地，涉及一种大跨径管桥立面循环换索系统及其使用方法。
背景技术
悬索桥、斜拉桥钢索的防腐问题，是世界性的难题。近些年来，随着该类桥梁数目的不断增多，其换索问题也势必越来越突出，越来越令人关注。由于悬索桥、斜拉桥的钢索长期暴露在大气中，而目前的防护措施又不尽完善，且尚无标准化的施工作业流程可供参考，如何更换因锈蚀损伤的钢索成为桥梁工程师争待解决的课题。
而且，对桥梁跨径越大，其换索难度也就越高，目前对桥梁跨径为500m的桥梁进行换索施工，在全国尚无现成的工程实例参考，且目前国内对于类似项目的换索研究基本处于空白状态。目前，公路行业在斜拉桥施工方面有一定研究，可以借鉴且具有代表性的主要有塔顶起重机(卷扬机)单点牵引系统及塔顶结合桥面双循环牵引系统。
其中，塔顶起重机(卷扬机)单点牵引系统的使用方法为：公路斜拉桥在进行斜拉索换索施工时，其牵引一般采取的是塔顶起重机起吊或卷扬机单点牵引法。施工时塔顶起重机牵引法，需要在各主塔塔顶分别架设一套起重机，此系统方案用在类似结构上主要的缺点表现在：
①安全性差：特别是在更换斜拉索时容易发生溜绳事故，安全性较差；
②设备投入高：施工周期内投入一套设备需要花费约60万元，主要费用包含设备的安装、租金、检修、驾驶人员及拆除费用等；
③斜拉索上塔困难，需要翻越旧斜拉索面；
④钢索牵引需要人工配合进行，效率低。
而塔顶结合桥面双循环牵引系统的使用方法为：悬索桥施工架设主缆时也会用到牵引系统，以ppws法为例，主要是由卷扬机、拽拉器、猫道门架、主散索鞍门架及一系列导轮组构成。牵引系统架设在塔顶，可以解决主索的牵引问题，通过总结改进，然后在桥面增设第二套牵引系统，解决斜拉索的牵引更换问题。此系统方案用在类似结构上主要的缺点表现在：
①由于在狭小的桥面空间存在循环绳回路，桥面牵引系统对施工人员的通行有很大影响；
②牵引时，钢丝绳在通道内有一定几率发生缠搅；
③工作效率低。
由于此种结构体系在公路行业较为罕见，一套适用于公路悬索桥或斜拉桥的牵引系统均不能很好的满足换索需求，所以急需发明出一种新型的适用于跨径大的桥梁换索的牵引系统。
技术实现要素：
本发明提供一种大跨径管桥立面循环换索系统及其使用方法，以达到解决现有桥梁换索技术不适用于大跨径管桥索道更换的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种大跨径管桥立面循环换索系统，包括卷扬机、转向滑车、托辊、滑轮和循环绳，所述卷扬机装设在第二锚碇上，所述转向滑车装设在第一锚碇上，所述滑轮装设在塔顶上，所述托辊均匀装设在所述第一锚碇与所述第二锚碇之间，所述循环绳一端与所述卷扬机的输出端相连，且所述循环绳绕经所述滑轮通过所述转向滑车与所述卷扬机相连。
在上述方案基础上优选，所述滑轮为两个，所述滑轮分别装设在第一主塔和第二主塔的顶部。
在上述方案基础上优选，所述循环绳绕经第一主塔顶部的所述滑轮和第二主塔顶部的所述滑轮，且所述第一主塔与所述第二主塔之间设有反压轮，所述循环绳绕经所述反压轮。
本发明还提供了一种使用如上所述的大跨径管桥立面循环换索系统的换索方法，包括以下步骤，
s1，准备工作：将所述大跨径管桥立面循环换索系统装设在待更换的桥梁主体上，固定用于收容主索的放索盘；
s2，将主索与所述循环绳通过绳卡锁紧，启动卷扬机带动主索跟随所述循环绳运动，实现主索在管桥上的安装，将主索两端固定。
本发明的一种大跨径管桥立面循环换索系统，由卷扬机、转向滑车、滑轮和循环绳等构成，通过滑轮和反压轮实现对循环绳的导向定位，利用卷扬机带动循环绳运动，配合将待安装或更换的主索与循环绳固定，从而可实现对主索的定向安装更换，使其使用更加方便快捷。
本发明的一种大跨径管桥立面循环换索系统，具备以下优点：
1、系统具有高度的集成性，可以一次性解决主索、斜拉索的牵引及回收问题。利用卷扬机的正反转，可实现循环绳的上绳与下绳作用，且循环绳(上绳)可以实现主索牵引回收，循环绳(下绳)可以实现斜拉索牵引回收。
2、兼具斜拉索预紧功能。可以将新斜拉索的自由端牵引至其对应锚头处并预紧，很大提升了工作效率。
3、系统的设备投入、安装及操作均较为简单，可以在狭长空间内高效运输，并且正反牵引随时切换。
附图说明
图1为本发明的大跨径管桥立面循环换索系统的结构图；
图2为本发明的大跨径管桥立面循环换索系统的更换主索第一种状态图；
图3为本发明的大跨径管桥立面循环换索系统的更换主索第二种状态图；
图4为本发明的大跨径管桥立面循环换索系统的更换斜拉索状态图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参阅图1，并结合图2和图3所示，本发明提供了一种大跨径管桥立面循环换索系统，包括卷扬机10、转向滑车20、托辊30、滑轮40和循环绳50。
其中，卷扬机10作为动力源，装设在第二锚碇60上。转向滑车20作为转向支撑作用，安装在第一锚碇61上。滑轮40作为导向部件，安装在塔顶上。而托辊30均匀装设在第一锚碇61与第二锚碇60之间，用做支撑回收废旧主索。
使用时，将循环绳50一端与卷扬机10的输出端相连，且循环绳50的另一端绕经滑轮40通过转向滑车20，再经过托辊30后与卷扬机10相连。
本发明的一种大跨径管桥立面循环换索系统，其结构简单，安装使用方便，使用时无需占用桥面的空间，换索过程中不会对桥面交通产生影响，而且由于本发明换索过程中，主索与循环绳50之间的相对位移始终保持一致，更换通道相对单一，因此，在更换安装过中，也不存在钢丝搅绕的问题，故其更换使用效率更高。
为了适应不同跨径的管桥，本发明的滑轮40可以是两组也可以是多组，如图2所示，本发明的滑轮40为两组，两组滑轮40分别装设在第一主塔和第二主塔的顶部。
本发明的循环绳50绕经第一主塔顶部的滑轮40和第二主塔顶部的滑轮40，且第一主塔与第二主塔之间设有反压轮80，循环绳50绕经反压轮80。
本发明还提供了一种使用如上大跨径管桥立面循环换索系统的方法，包括以下步骤，
s1，准备工作：将大跨径管桥立面循环换索系统装设在待更换的桥梁主体上，固定用于收容主索的放索盘；
s2，将主索与循环绳50通过绳卡82锁紧，启动卷扬机10带动主索跟随循环绳50运动，实现主索在管桥上的安装，将主索两端固定。
为了进一步说明本发明的使用方法，以下以更换主索牵引为例进行说明，如图2所示。
将本发明的大跨径管桥立面循环换索系统装设在待更换的桥梁主体上，如图2和图3所示，并将放索盘81设置在第一锚碇61上，并将放索盘81上的待安装主索与循环绳50通过绳卡82卡紧固定，利用卷扬机10转动，带动循环绳50运动，使得循环绳50上的主索穿过第一主塔和第二主塔，将主索的两端分别固定在第二锚碇60和第一锚碇61上，切断放索盘81上的主索，实现主索的更换。
以下将以斜拉索更换操作作为示例，进一步说明本发明的大跨径管桥立体循环换索系统，请参阅图4所示。循环绳50将新拉索通过反压轮80牵引至旧索末端，并与之可靠连接。把旧钢索起始端与循环钢丝绳连接，按照下图的方向启动循环系统，通过旧索逐步将新索牵引就位，详见图4。
当新索牵引就位后，先将斜拉索起始端与管道本体锚固，再用绳卡82将斜拉索末端与循环钢丝绳可靠连接，开启循环系统，将斜拉索末端反牵引至其对应锚头处并预紧，详见图4。
本发明的一种大跨径管桥立面循环换索系统，由卷扬机10、转向滑车20、滑轮40和循环绳50等构成，通过滑轮40和反压轮实现对循环绳50的导向定位，利用卷扬机10带动循环绳50运动，配合将待安装或更换的主索与循环绳50固定，从而可实现对主索的定向安装更换，使其使用更加方便快捷。
本发明的一种大跨径管桥立面循环换索系统，具备以下优点：
1、系统具有高度的集成性，可以一次性解决主索、斜拉索的牵引及回收问题。利用卷扬机10的正反转，可实现循环绳50的上绳与下绳作用，且循环绳50(上绳)可以实现主索牵引回收，循环绳50(下绳)可以实现斜拉索牵引回收。
2、兼具斜拉索预紧功能。可以将新斜拉索的自由端牵引至其对应锚头处并预紧，很大提升了工作效率。
3、系统的设备投入、安装及操作均较为简单，可以在狭长空间内高效运输，并且正反牵引随时切换。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。