專利名稱：橋梁鋼塔海上豎轉施工系統及方法
技術領域：
本發明涉及橋梁施工方法，具體涉及橋梁鋼塔海上豎轉施工系統及方法。
背景技術：
采用整體豎轉的施工方法進行海上限高鋼塔的施工，可降低鋼塔結構的高空拼裝工作難度，主要優點在于:( I)由于采用地面拼裝和焊接，便于拼裝過程中的結構尺寸精度控制，提高焊接質量和工效。(2)鋼塔采取整體豎轉到位，最大程度減少了高空安裝、調整及焊接工作量，使鋼塔最終安裝精度得到了有效的保證。目前，常規的豎轉施工方法是利用梁面支架或地面作為提升及錨固平臺，設置側向纜風索保證橫向穩定性，利用扣索塔架及豎轉鉸轉動至設計位置。但是，對于海上大橋主塔塔頂標高與航空限高相差很少的情況下，豎轉施工設計及施工條件惡劣，采用上述常規方法已無法實現。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是解決對于海上大橋主塔塔頂標高與航空限高相差很少的情況下，常規豎轉施工方法無法實現的問題。為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是提供一種橋梁鋼塔海上豎轉施工系統，包括轉鉸裝置、臨時墩、豎轉架和提升裝置，所述轉鉸裝置包括相互鉸接的下鉸座和上鉸座，所述下鉸座固定在下節塔柱上，所述上鉸座固定在上節塔柱上；所述臨時墩設置在主墩與輔助墩之間，用于支撐上節塔柱；所述豎轉架包括第一、第二剛性壓桿和第一、第二柔性拉索，所述第一、第二剛性壓桿的底端分別與上節塔柱的根部鉸接，所述第一柔性拉索的兩端分別與第一、第二剛性壓桿頂端連接固定，所述第二柔性拉索的兩端分別與第二剛性壓桿頂端橫梁和上節塔柱的自由端固定；所述提升裝置包括鉸座、鋼錨箱、千斤頂和牽引拉索，所述鉸座固定在主墩承臺上，所述鋼錨箱與所述鉸座鉸接，所述千斤頂設置在所述鋼錨箱內，所述牽引拉索的一端與所述千斤頂連接，另一端固定在所述第二剛性壓桿的頂端。在上述系統中，還包括兩組橫向抗風支撐，分別設置在上節塔柱的兩個相對的側面上，所述橫向抗風支撐通過所述轉鉸裝置與所述下節塔柱連接。在上述系統中，所述橫向抗風支撐由第一撐桿、第二撐桿和第三撐桿相互拼接而成，并在側向平面和水平平面內分別組成三角形支撐結構。在上述系統中，還包括后錨固裝置，所述后錨固裝置包括卷揚機、滑車組和后錨索，所述卷揚機固定在輔助墩承臺，輔助墩承臺設置在臨時墩的前方，所述后錨索的上端與上節塔柱的頂端連接，下端經所述滑車組與所述卷揚機連接。在上述系統中，還包括多個臨時連接件，多個所述臨時連接件分別兩兩相對地焊接在下節鋼塔和上節塔柱的側面上。本發明還提供了一種利用上述的橋梁鋼塔海上豎轉施工系統進行施工的方法，包括以下步驟:在主墩與輔助墩之間設置臨時墩，在主墩承臺上布置提升裝置，在臨時墩的墩頂布置三向調整裝置；下節塔柱施工完成后，利用浮吊將上節塔柱水平放置在下節塔柱側面的橫梁和臨時墩上；通過三向調整裝置調整上節塔柱的位置，使上鉸座與下鉸座鉸接；利用浮吊安裝豎轉架；利用提升裝置整體豎轉上節塔柱；將上節塔柱與下節鋼塔I焊接連成整體，安裝剩余曲臂節段。在上述方法中，在上節塔柱的兩相對側面分別安裝兩組橫向抗風支撐，并與下節塔柱鉸接。在上述方法中，在所述輔助墩承臺上布置豎轉后錨裝置，所述后錨固裝置包括卷揚機、滑車組和后錨索，所述卷揚機固定在輔助墩承臺，所述后錨索的上端與上節塔柱的頂端連接，下端經所述滑車組與所述卷揚機連接。在上述方法中，在所述上節塔柱豎轉為垂直狀態后，利用臨時連接件將下節鋼塔和上節塔柱臨時鎖定。本發明充分利用了橋梁的主體結構，結構合理、受力明確，施工安全，可借鑒應用于當前海上橋梁豎轉施工。


圖1為本發明提供的橋梁鋼塔海上豎轉施工系統的組成示意圖；圖2為圖1所示系統的俯視圖；圖3為本發明中轉鉸裝置立面布置圖；圖4為本發明中轉鉸裝置側面布置圖；圖5為本發明中臨時墩的立面布置圖；圖6為本發明中臨時墩側面布置圖；圖7為本發明中豎轉架的立面布置圖；圖8為本發明中豎轉架的側面布置圖；圖9為本發明中橫向抗風支撐立面布置圖；圖10為本發明中橫向抗風支撐側面布置圖；圖11為本發明中橫向抗風支撐結構立面圖；圖12為本發明中橫向抗風支撐結構側面圖；圖13為本發明中橫向抗風支撐結構平面圖；圖14為本發明中提升及錨固系統立面布置圖；圖15為本發明中臨時連接件的立面布置圖；圖16為本發明中臨時連接件平面布置圖；圖17為本發明中臨時連接件結構側面圖；
圖18為本發明中臨時連接件結構平面圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作出詳細的說明。首先介紹本發明提供的橋梁鋼塔海上豎轉施工系統，如圖1、圖2所示，本發明的目的是采用整體豎轉施工的方式，將上節塔柱100豎立在主墩承臺900上的下節鋼塔101上，為此，本發明提供的橋梁鋼塔海上豎轉施工系統，包括設置在下節鋼塔101上的多個轉鉸裝置200以及臨時墩300、豎轉架400、提升裝置500、橫向抗風支撐800和臨時連接件600。下面對上述各裝置的結構逐一進行詳細的介紹。橫向抗風支撐800的作用是防止上節塔柱100在豎轉過程中側傾，請參見圖9 圖13，兩組橫向抗風支撐800分別設置在上節塔柱100的根部兩側，橫向抗風支撐800由第一撐桿801、第二撐桿802和第三撐桿803相互拼接而成，并側向平面和水平平面內分別組成三角形支撐結構。上節塔柱100的根部和兩組橫向抗風支撐800通過四個轉鉸裝置200連接在下節鋼塔101的上部，請參見圖3、圖4、圖9、圖10，下節塔柱101的側面焊接有牛腿205，牛腿205的頂面上焊接有橫梁204，橫梁204上布置有三向調整系統207和相應的反力座208，上節塔柱100上設有三向調整系統207相匹配的起頂牛腿206，通過三向調整系統207實現上節塔柱100根部的位置調整。轉鉸裝置200包括上鉸座201和下鉸座202，上鉸座201和下鉸座202通過轉軸203鉸接連接，四個轉鉸裝置200中的轉軸203在同一條軸線上且與下節塔柱101的軸線垂直，四個轉鉸裝置200中，中間的兩個轉鉸裝置200中的上鉸座201分別焊接在上節塔柱100上，兩側的兩個上鉸座201分別焊接在兩組橫向抗風支撐800上。在上節塔柱100的豎轉過程中，上節塔柱100與兩組橫向抗風支撐800同步轉動，從而防止上節塔柱100在豎轉過程中側傾。在上節塔柱100豎轉前，上節塔柱100的自由端支撐在臨時墩300上。臨時墩300的結構如圖5、圖6所示，臨時墩300采用4根鋼管樁301和連接系302組成桁架式結構，在鋼管樁301的頂面上布置有橫向分配梁303，橫向分配梁303上布置縱向分配梁304，縱向分配梁304上設有三向調整裝置305，臨時墩300用作上節塔柱100豎轉之前的支撐平臺，通過三向調整裝置305可以調整上節塔柱100自由端的位置。上節塔柱100的豎轉通過豎轉架400實現，請參見圖7、圖8，豎轉架400包括第一、第二剛性壓桿401、402和第一、第二柔性拉索403、404。第一、第二剛性壓桿分別由兩根鋼箱梁和橫向連接系405組成桁架式結構且頂端設有橫梁406，上節塔柱100的頂面上間隔地設置有第一、第二耳座407、408，第一、第二剛性壓桿401、402的底端分別與第一耳座407鉸接，第一柔性拉索403的兩端分別與第一、第二剛性壓桿401、402頂端的橫梁通過錨箱409連接固定，第二柔性拉索404的兩端分別通過錨箱409與第二剛性壓桿402頂端橫梁和第二耳座408鉸接，在豎轉架的立面布置圖中，第一、第二剛性壓桿401、402和第一柔性拉索403組成三角形狀，第二剛性壓桿402、第二柔性拉索404和上節塔柱100也組成三角形狀。請參見圖14，提升系統500設置在主墩承臺900上，一共設置4組，相互平行設置，提升裝置包括鉸座501、鋼錨箱502、千斤頂503和牽引拉索504，鉸座501通過錨固裝置505固定在主墩承臺900的頂面上，鋼錨箱502與鉸座501通過銷軸506連接，千斤頂503設置在鋼錨箱502內并與牽引拉索504連接，四根牽引拉索504的另一端通過另一個錨箱409固定在第二剛性壓桿402頂端的橫梁上，通過四個千斤頂503牽拉第二剛性壓桿402，進而通過豎轉架400帶動上節塔柱100繞轉鉸裝置200轉動，并最終豎立在下節塔柱101上。當上節塔柱100轉動到豎直位置時，先利用限位牛腿603限位，再利用焊接在下節鋼塔101和上節塔柱100兩相對側面上的臨時連接件600進行臨時鎖定，臨時連接件600共布置10組，上下兩兩相對設置，請參見圖15 圖17，臨時連接件600由面板601和四塊加勁板602組成，面板601上開有通孔，上節塔柱100豎轉到位后，通過設置在下節鋼塔101側面上的限位牛腿603進行定位，然后將螺栓604分別穿過下節鋼塔101和上節塔柱100上的臨時連接件上的通孔將相應的臨時連接件600相互連接固定，實現下節鋼塔101和上節塔柱100的臨時鎖定。為了防止上節塔柱100在豎轉過程中突然發生前傾狀況，本發明中還設置了后錨固裝置700，請參見圖1、圖2，后錨固裝置700設置在輔助墩承臺901上，輔助墩承臺901設置在臨時墩300的前方，由5t卷揚機701、滑車組702及后錨索703組成，后錨索703的上端與上節塔柱100的頂端連接，下端經滑車組702與5t卷揚機701連接，5t卷揚機701固定在輔助墩承臺901上。本發明還提供了利用上述施工系統實現橋梁鋼塔海上豎轉施工的方法，請參見圖1，具體步驟如下:步驟1、在主墩承臺900與輔助墩承臺901之間設置臨時墩300和輔助墩承臺901，在主墩承臺900上布置提升裝置500，在輔助墩承臺901上布置豎轉后錨裝置700，在臨時墩300的墩頂布置三向調整裝置305。步驟2、下節塔柱101施工完成后，在下節塔柱101頂部側面焊接支撐牛腿205、橫梁204和四個下鉸座202，并布置三向調整裝置207。步驟3、上節塔柱100加工組拼成整體后在其根部焊接兩個上鉸座，水運至施工現場，由大型浮吊吊起水平放置在橫梁204和臨時墩300上。步驟4、在上節塔柱100的兩相對側面上分別安裝橫向抗風撐桿800，并在橫向抗風撐桿800焊接上鉸座201。步驟5、通過三向調整裝置調整上節塔柱100的位置，使4個上鉸座分別進入相應的下鉸座并插上銷軸，實現上節塔柱100吊裝后的精定位。步驟6、利用浮吊安裝豎轉架400。步驟7、利用提升裝置500及后錨固裝置700整體豎轉上節塔柱100，豎轉到位后連接臨時連接件600。步驟8、將上節塔柱100與下節鋼塔101焊接連成整體，安裝剩余曲臂節段。步驟9、拆除豎轉架400等相應的輔助工具。本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人應該得知在本發明的啟示下作出的結構變化，凡是與本發明具有相同或相近的技術方案，均落入本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.橋梁鋼塔海上豎轉施工系統，其特征在于，包括: 轉鉸裝置，包括相互鉸接的下鉸座和上鉸座，所述下鉸座固定在下節塔柱上，所述上鉸座固定在上節塔柱上； 臨時墩，設置在主墩與輔助墩之間，用于支撐上節塔柱； 豎轉架，包括第一、第二剛性壓桿和第一、第二柔性拉索，所述第一、第二剛性壓桿的底端分別與上節塔柱的根部鉸接，所述第一柔性拉索的兩端分別與第一、第二剛性壓桿頂端連接固定，所述第二柔性拉索的兩端分別與第二剛性壓桿頂端橫梁和上節塔柱的自由端固定; 提升裝置，包括鉸座、鋼錨箱、千斤頂和牽引拉索，所述鉸座固定在主墩承臺上，所述鋼錨箱與所述鉸座鉸接，所述千斤頂設置在所述鋼錨箱內，所述牽引拉索的一端與所述千斤頂連接，另一端固定在所述第二剛性壓桿的頂端。
2.如權利要求1所述的橋梁鋼塔海上豎轉施工系統，其特征在于，還包括: 兩組橫向抗風支撐，分別設置在上節塔柱的兩個相對的側面上，所述橫向抗風支撐通過所述轉鉸裝置與所述下節塔柱連接。
3.如權利要求2所述的橋梁鋼塔海上豎轉施工系統，其特征在于，所述橫向抗風支撐由第一撐桿、第二撐桿和第三撐桿相互拼接而成，并在側向平面和水平平面內分別組成三角形支撐結構。
4.如權利要求1所述的橋梁鋼塔海上豎轉施工系統，其特征在于，還包括: 后錨固裝置，包括卷揚機、滑車組和后錨索，所述卷揚機固定在輔助墩承臺，輔助墩承臺設置在臨時墩的前方，所述后錨 索的上端與上節塔柱的頂端連接，下端經所述滑車組與所述卷揚機連接。
5.如權利要求1所述的橋梁鋼塔海上豎轉施工系統，其特征在于，還包括: 多個臨時連接件，分別兩兩相對地焊接在下節鋼塔和上節塔柱的側面。
6.利用如權利要求1所述的橋梁鋼塔海上豎轉施工系統進行施工的方法，其特征在于，包括以下步驟: 在主墩與輔助墩之間設置臨時墩，在主墩承臺上布置提升裝置，在臨時墩的墩頂布置三向調整裝置； 下節塔柱施工完成后，利用浮吊將上節塔柱水平放置在下節塔柱側面的橫梁和臨時墩上； 通過三向調整裝置調整上節塔柱的位置，使上鉸座與下鉸座鉸接； 利用浮吊安裝豎轉架； 利用提升裝置整體豎轉上節塔柱； 將上節塔柱與下節鋼塔I焊接連成整體，安裝剩余曲臂節段。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，在上節塔柱的兩相對側面分別安裝兩組橫向抗風支撐，并與下節塔柱鉸接。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，在所述輔助墩承臺上布置豎轉后錨裝置，所述后錨固裝置包括卷揚機、滑車組和后錨索，所述卷揚機固定在輔助墩承臺，所述后錨索的上端與上節塔柱的頂端連接，下端經所述滑車組與所述卷揚機連接。
9.如權利要求6所述的方法，其特征在于，在所述上節塔柱豎轉為垂直狀態后，利用臨時連接件將下 節鋼塔和上節塔柱臨時鎖定。
全文摘要
本發明公開了一種橋梁鋼塔海上豎轉施工系統及方法，該系統包括轉鉸裝置、臨時墩、豎轉架和提升裝置，上節塔柱和下節塔柱利用轉鉸裝置鉸接，臨時墩設置在主墩與輔助墩之間，用于支撐上節塔柱，豎轉架包括第一、第二剛性壓桿和第一、第二柔性拉索，第一、第二剛性壓桿的底端分別與上節塔柱的根部鉸接，第一柔性拉索的兩端分別與第一、第二剛性壓桿頂端連接固定，第二柔性拉索的兩端分別與第二剛性壓桿頂端橫梁和上節塔柱的自由端固定，提升裝置固定在主墩承臺上，且利用牽引繩與第二剛性壓桿的頂端連接。本發明充分利用了橋梁的主體結構，結構合理、受力明確，施工安全，可借鑒應用于當前海上橋梁豎轉施工。
文檔編號E01D21/08GK103194981SQ20131011320
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月2日 優先權日2013年4月2日
發明者涂滿明, 張立超, 佘巧寧, 李軍堂, 馬濤, 傅戰工, 萬成鋼, 張瑞霞, 張克, 姚發海, 劉燦, 許佳平, 姚森, 王艷峰, 黃劍鋒 申請人:中鐵大橋局股份有限公司