多场景悬索式造桥机及方法与流程

本发明涉及建筑工程的，尤其涉及一种多场景悬索式造桥机，同时还涉及一种多场景悬索式造桥方法。

背景技术：

1、悬索桥指的是以通过索塔悬挂并锚固于桥两端的缆索作为上部结构主要承重构件的桥梁。现有悬索桥造桥工艺通常包括索塔桩基施工、索塔承台施工、索塔施工、锚碇施工、主散索鞍施工、先导索牵引、猫道架设、缆索系统架设、索夹吊索安装、钢箱梁安装。

2、目前的造桥机通常应用于有较多桥梁墩柱的桥，其由安装于桥面上的造桥机进行滑移施工，无法应用于大跨度的悬索桥，而悬索桥因采用悬索作为主要承重结构，桥面通过吊索挂在主缆上，主缆的两端锚固在桥塔上，这种桥一般具有较长的跨径，适合跨越大河或峡谷，因此可以良好应用于山间、湖泊、跨海。

3、现有悬索式桥梁建造的钢箱梁安装过程通常是利用架设在猫道上的主悬索与猫道承重索之间的缆载吊机进行安装，该种安装方式仅有一个缆载吊机配合猫道上的施工人员和下方的调运船进行施工，且吊带垂直下放，极易受到风向影响造成偏移影响施工，且安装过程较为依赖猫道上的施工人员，同时只可起吊一个钢箱梁，效率较低。对于山间的悬索桥施工，因山间无底部船只辅助，吊运更为困难，山间道路常常崎岖不平，重型机械、建材的运输困难，且山地气候变化多端，可能面临暴雨、雪崩等自然灾害，对较为依靠人力的现有技术存在较大隐患。

4、因此需要一种可以应用于山间、湖泊间、跨海的多场景智能化悬索式造桥机及方法。

技术实现思路

1、基于上述现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是在于提供一种多场景悬索式造桥机，可通过设置于主缆索部分上的造桥部分对悬索桥的钢箱梁进行自动化安装，其设计的造桥单元可通过若干种排列组合形成不同的造桥机构，可有效应对山间造桥、湖泊造桥、跨海造桥，实现悬索式桥梁造桥自动化，大幅节省施工人力物力成本，提高效率及造桥质量。

2、本发明还提供了一种多场景悬索式造桥方法，可直接应用在现有悬索式桥梁施工中，通过设计的造桥单元可排列组合形成川字形、口字形，有效应对山间、湖泊间、跨海悬索式桥梁的建造，且可根据实际情况进行排列组合，形成各种特定情况下的具体施工方式，有效解决现有悬索式造桥智能化不足的问题，有效提高悬索式造桥钢箱梁安装效率。

3、为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

4、本发明的多场景悬索式造桥机，包括：主桥段部分，其包括位于悬索桥两端的锚碇、桥梁墩柱、架设于所述桥梁墩柱上的钢箱梁、索塔；主缆索部分，安装在所述主桥段部分上，其包括作为主体架设于两个索塔顶部的索鞍单元、以及两端连接在两个锚碇上、中部穿过左右两个索鞍单元的主缆索；所述索鞍单元包括作为主体架设在索塔上的主索鞍和副索鞍安装架，所述主索鞍位于副索鞍安装架的下方，所述副索鞍安装架的顶部设有副索鞍安装台，所述主缆索架设于主索鞍上；造桥部分，安装在所述主缆索部分上，其包括安设于副索鞍安装台上的副索鞍、以及穿过左右两副索鞍与末端两个副锚碇连接的造桥缆索，由前后两条造桥缆索形成的轨道上设有若干造桥单元，所述造桥单元由若干组固定连接的标准节构成，位于造桥缆索上方的标准节的底部设有电动小车，其依附于造桥缆索上，通过驱动电动小车带动造桥单元在造桥缆索上移动；造桥缆索上利用若干组造桥单元组成集群对钢箱梁进行起吊施工。

5、优选的，所述主桥段部分还包括湖面以及其上的运输船。

6、进一步的，若干横向造桥单元在索塔一侧时通过标准节连接座插入连接，位于最左侧的造桥单元的左侧与一根左第一牵引绳连接，右侧与一根左第二牵引绳连接，左第一牵引绳直接与左副锚碇附近的卷扬机连接，牵拉最左端的造桥单元向左移动，左第二牵引绳穿过若干造桥单元与右副锚碇附近的卷扬机连接，牵拉最左端的造桥单元向右移动；牵引绳的竖直位置均位于造桥缆索附近，可穿过副索鞍收拉，可增设其余索鞍与副索鞍附近供牵引绳使用；位于最右侧的造桥单元右侧与一根右第一牵引绳连接，左侧与一根右第二牵引绳连接，右第一牵引绳直接与右副锚碇附近的卷扬机连接，牵拉最右端的造桥单元向右移动，右第二牵引绳穿过若干造桥单元与左副锚碇附近的卷扬机连接，牵拉最右端的造桥单元向左移动；当需要在滑动的缆索上进行稳定的施工时，通过若干造桥单元组成集群，通过向右拉紧左第二牵引绳、向左拉紧右第二牵引绳，使得两端造桥单元向中部夹紧各造桥单元，配合其上标准节连接座形成一个稳定的施工集群，此时可通过电动小车配合左第一牵引绳与右第一牵引绳控制集群进行自动化精准施工。

7、进一步的，两个横向造桥单元通过一个横向连接单元上的标准节连接座间接相连，所述横向连接单元将横向的造桥单元九十度转向变为竖向的，减少其标准节数目，通过在标准节两端设置标准节连接座使其可以直接与其他朝向的造桥单元直接连接。

8、优选的，当利用造桥单元形成的造桥机构进行钢箱梁安装时，通过造桥单元下的起吊机通过钢箱梁起吊绳进行起吊，同时利用其余附近造桥单元下放钢箱梁稳定绳与下方的运输船进行连接，钢箱梁在起吊前将四周挂至钢箱梁稳定绳上，再进行起吊运输，运输过程中上方的造桥单元与下方的运输船相互配合，使得钢箱梁稳定绳可对钢箱梁进行较好的稳定；而对于山间无运输船的情况，则是通过在集群最两端的造桥单元下设置合金制的钢箱梁稳定轨道，其上通过水平位置对应、可以上下滑动的电动小车互相拉起一根钢箱梁稳定绳，在钢箱梁起吊前四周用吊环套上钢箱梁稳定绳，再由起吊的造桥单元进行起吊安装。

9、相应的，本发明还提供了多场景悬索式造桥方法，应用于山间悬索造桥，其步骤为：

10、s1、造桥预施工：按照现有工序进行索塔桩基施工、索塔承台施工、索塔施工、锚碇施工、主散索鞍施工、先导索牵引、猫道架设、缆索系统架设、索夹吊索安装，同时安设过程中增加安设副索鞍安装台，并将副索鞍安设于其上，再将造桥缆索架设于副索鞍上，并增加两端副锚碇并与造桥缆索连接；

11、s2、山间造桥机构组合：在索塔一侧，造桥缆索上根据实际情况设置若干造桥单元与横向连接单元，通过卷扬机拉紧左第二牵引绳与右第二牵引绳使得该组造桥单元形成稳定集群，此处最左侧与右侧用的造桥单元为特制造桥单元，其与其他造桥单元不同，其下设有钢箱梁稳定轨道，通过一根稳定绳将两轨道上的电动小车进行连接；中部的造桥机构上安设有若干施工机械；

12、s3、山间钢箱梁调运：因山间道路蜿蜒，故将钢箱梁运至索塔一侧，造桥单元移至其附近，由其中部造桥单元的起吊机与钢箱梁稳定连接，再将钢箱梁稳定轨道上电动小车移至与钢箱梁同高，通过钢箱梁四周的吊环扣入钢箱梁稳定绳，具体的绳索朝向、钢箱梁调运方向可根据实际情况调整，即钢箱梁稳定轨道的实际位置也可更改；起吊时钢箱梁稳定轨道上的电动小车带着钢箱梁稳定绳与钢箱梁一同升降，再用卷扬机牵拉左第一牵引绳与右第一牵引绳使得造桥机构在缆索上移动，移至钢箱梁安装位置后放下钢箱梁，通过其余造桥单元轨道上的起吊机掉下施工机械臂，对钢箱梁进行测量、定位、安装；直至全部钢箱梁完成吊装，整个山间悬索造桥施工完毕。

13、本发明的多场景悬索式造桥方法应用于湖泊悬索造桥，其步骤为：

14、s1、造桥预施工：按照现有工序进行索塔桩基施工、索塔承台施工、索塔施工、锚碇施工、主散索鞍施工、先导索牵引、猫道架设、缆索系统架设、索夹吊索安装，同时安设过程中增加安设副索鞍安装台，并将副索鞍安设于其上，再将造桥缆索架设于副索鞍上，并增加两端副锚碇并与造桥缆索连接；

15、s2、湖泊造桥机构组合：在索塔一侧，造桥缆索上根据实际情况设置若干造桥单元与横向连接单元，通过卷扬机拉紧左第二牵引绳与右第二牵引绳使得该组造桥单元形成稳定集群，中部的造桥机构上安设有若干施工机械；

16、s3、湖泊钢箱梁调运：因湖泊长度较短，故将钢箱梁通过运输船运至湖面，造桥单元移至其附近，由其中部造桥单元的起吊机降下并与钢箱梁稳定连接，再将其余造桥单元下的起吊机放下钢箱梁稳定绳至运输船上，将其与运输船固定连接，通过钢箱梁四周的吊环扣入钢箱梁稳定绳，具体的绳索朝向、钢箱梁调运方向可根据实际情况调整；起吊时下方的运输船与上方造桥机构保持一条垂线，使得钢箱梁在调运过程中不会被大风吹至偏移轨道，再用卷扬机牵拉左第一牵引绳与右第一牵引绳使得造桥机构在缆索上移动，同步行驶下方的运输船进行共同移动确保钢箱梁稳定，移至钢箱梁安装位置后放下钢箱梁，通过其余造桥单元轨道上的起吊机掉下施工机械臂，对钢箱梁进行测量、定位、安装；直至全部钢箱梁完成吊装，整个湖泊悬索造桥施工完毕。

17、本发明的多场景悬索式造桥方法应用于跨海悬索造桥，其步骤为：

18、s1、造桥预施工：按照现有工序进行索塔桩基施工、索塔承台施工、索塔施工、锚碇施工、主散索鞍施工、先导索牵引、猫道架设、缆索系统架设、索夹吊索安装，同时安设过程中增加安设副索鞍安装台，并将副索鞍安设于其上，再将造桥缆索架设于副索鞍上，并增加两端副锚碇并与造桥缆索连接；因跨海悬索桥其跨度较大，故无法将锚碇直接设置于两个索塔的两端，故将锚碇、副锚碇设置于最左与最右侧的索塔两端，中间穿过若干索塔，可通过造桥集群穿过索塔进行连续作业施工；

19、s2、跨海造桥机构组合：在最左或最右端索塔一侧，造桥缆索上根据实际情况设置若干造桥单元与横向连接单元，通过卷扬机拉紧左第二牵引绳与右第二牵引绳使得该组造桥单元形成稳定集群，此处可设计较长的造桥机构组合，即多组口字形造桥机构组合，其具体长度可以接近两个相邻索塔长度，其目的是使得原本弯曲的造桥缆索在造桥机构联合形成的刚性结构下减少弯曲度，使得施工更为精准，尤其是对于跨海施工，需要跨越多座索塔进行施工时，由较长造桥机构组合形成的刚性结构对钢箱梁的调运、定位、安装均有较大优势，而中部的造桥机构上安设有若干施工机械；

20、s3、跨海钢箱梁调运：因跨海悬索桥长度较长，故位于近陆地区域将钢箱梁直接通过较长的造桥机构组合进行调运安装，其上由若干轨道形成的起吊集群可同时吊起多块钢箱梁至指定位置进行安装，而远离陆地的区域则是通过运输船集群将若干钢箱梁运输至施工地点下方，造桥单元移至其附近，由其造桥单元上的起吊机降下并与钢箱梁稳定连接，再将其余造桥单元下的起吊机放下钢箱梁稳定绳至运输船上，将其与运输船固定连接，通过钢箱梁四周的吊环扣入钢箱梁稳定绳，具体的绳索朝向、钢箱梁调运方向可根据实际情况调整；起吊时下方的运输船与上方造桥机构保持一条垂线，使得钢箱梁在调运过程中不会被大风吹至偏移轨道，再用卷扬机牵拉左第一牵引绳与右第一牵引绳使得造桥机构在缆索上移动，同步行驶下方的运输船进行共同移动确保钢箱梁稳定，移至钢箱梁安装位置后放下钢箱梁，通过其余造桥单元轨道上的起吊机掉下施工机械臂，对钢箱梁进行测量、定位、安装；直至全部钢箱梁完成吊装，整个跨海悬索造桥施工完毕。

21、由上，本发明的多场景悬索式造桥机及方法的有益效果如下：

22、1、本发明的索鞍部分不仅包括现有技术的主索鞍，还在其上增设了副索鞍安装台、副索鞍，使得本发明最关键的造桥部分直接安设于原有的施工结构上，让其应用范围更为广泛，且有效节省应用成本，可直接替换现有钢箱梁安装工序而无需大范围更改整个施工流程。

23、2、本发明的造桥部分通过类似原本造桥主缆索结构，直接在其上增设造桥缆索，让其架设在副索鞍上，并可与两端锚碇或副锚碇连接，使得整个施工空间有效利用，不会侵占原本的施工空间且拥有较大的机械设备自动施工空间。

24、3、本发明的造桥单元的结构简单，仅通过若干标准节即可组合连接完成，但若干造桥单元相互联合，不仅可以形成川字形的大范围覆盖多设备施工，还可根据实际情况进行调整形成口字形，节省大量造桥单元材料费的同时完成同样的施工效果，同时除了横向轨道其还能提供竖向轨道，进一步扩大施工的覆盖范围。

25、4、本发明的造桥单元直接架设于造桥缆索上，相较于原本的弯曲、软性缆索轨道结构，由若干造桥单元联合形成的刚性结构架设在造桥缆索上后，可以使得缆索弯曲度降低，即一定程度上被拉直，进而使得在其上进行的施工更加稳定、精确。

26、5、本发明的造桥施工方法不仅仅可以应用于湖泊上的悬索式施工，还可以应用于山间无船舶运输钢箱梁施工、跨海大范围多索塔连续钢箱梁调运施工，且在施工过程中由上方造桥集群与下方的运输船集群垂直形成的施工结构让钢箱梁安装更为稳定，减轻风阻影响，防止变形阻碍安装，而山间则是通过造桥集群内部的钢箱梁稳定轨道配合稳定绳进行风阻抵抗施工，有效提高整个悬索式造桥施工的稳定性与准确性。