一种应用于主塔钢桁架提升安装的提升系统

技术领域

本发明属于桥梁施工技术领域，具体涉及一种应用于主塔钢桁架提升安装的提升系统。

背景技术

随着科技的发展，我国桥梁的结构形式越来越丰富，其中就有一种在混凝土主塔内部设置大型钢桁架的结构，这类钢桁架往往结构重量大、与混凝土主塔间的接口多、接口尺寸控制要求高，安装难度很大。对这类主塔钢桁架的安装，现有技术常以分段吊运或整体吊运方式进行作业，如果采取分段吊运，则必须进行现场焊接，存在效率低下、工序繁琐、费时费力的缺点，且现场焊接的焊后应力变形还会造成整体钢桁架的形态扭曲，破坏桥梁主体的稳定性；如果预先制成合格钢桁架并采取整段吊运，整个主塔钢桁架的体积过于庞大，在吊运结束阶段需要与安装接口的位置进行准确定位时，一旦发生尺寸偏差，必须对过于沉重的主塔钢桁架进行移动、调校，其操作十分麻烦；并且，主塔钢桁架在吊运、调校等过程中容易发生晃动，即使是桥梁附近的风力吹动导致其处于轻度晃动状态，施工者也难以在晃动过程中对其实施安装、对接操作，并在操作过程中存在较大的作业危险。因此，现有主塔钢桁架提升安装技术存在的各类缺陷亟需一种新的技术方案进行改进。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供了一种应用于主塔钢桁架提升安装的提升系统，用于对主塔钢桁架实现安全、精准、便捷的提升安装工作。

本发明通过以下技术方案实施：一种应用于主塔钢桁架提升安装的提升系统，包括至少二个垫梁、主纵梁、至少二个穿心式千斤顶、至少二个钢绞线、吊具、至少二个吸振机构。其中，二个所述垫梁以对称方式分别设置于混凝土主塔顶面的前后端区域，所述主纵梁两端贴合安装于二个垫梁的上端面，在其二端的贴合部位分别设有一个具有润滑功能的润滑板，使主纵梁可贴合所述润滑板进行水平方向上的移动；二个所述穿心式千斤顶以一定间距设置于主纵梁顶面，其中每一个穿心式千斤顶都将一个所述钢绞线的一端进行固定，二个钢绞线的另一端均朝下延伸并穿过主纵梁的通孔，而后以悬挂方式吊有同一个所述吊具，同时，每一个钢绞线在吊具与主纵梁之间区域的部分都装有一个所述吸振机构，吸振机构之内设有质量块，使吊具所吊运的重物与所述质量块联合形成一个以钢绞线为摆线、以穿心式千斤顶为悬挂点的双单摆串联系统，并将吊具所吊运的重物等效为滞后摆，从而将整个悬吊机构所受的部分外力扰动由质量块吸收并转化为吸振机构的摆动或圆周运动，同时降低滞后摆重物的摆动幅度或圆周运动半径，提高悬挂重物的运动稳定性。

进一步的，所述垫梁上端面设有多个纵移千斤顶、多个横移千斤顶、多个反力座，其中，多个所述纵移千斤顶与多个所述横移千斤顶的机身均通过所述反力座进行固定，纵移千斤顶的输出轴均朝向所述主纵梁的端面，横移千斤顶的输出轴均朝向主纵梁的侧面，多个反力座以焊接方式固定于垫梁上端面。

进一步的，所述穿心式千斤顶包括上锚具、主千斤顶、下锚具，其中，所述上锚具、所述主千斤顶、所述下锚具按照先后顺序由上至下对接安装，上锚具与所述下锚具都具有通过预应力对线材进行锚固功能，主千斤顶具有提升功能，所述钢绞线的一端穿过下锚具、主千斤顶、上锚具的内孔并通过上锚具与下锚具的锚固功能进行固定安装。

进一步的，所述吊具包括扁担梁、二个耳座板、二个锚具座、二个销轴，其中，所述扁担梁上端面的两侧区域分别固定装有一个所述耳座板，所述锚具座通过所述销轴的装配与耳座板形成铰接传动关系。

进一步的，所述吸振机构包括质量块、二个锚固夹片、四个支座、四个胶轮、多个伺服电机，其中，所述质量块中间设有通孔，所述通孔孔径与所述钢绞线外径匹配，二者尺寸误差处于+4mm～-0.05mm范围内；所述锚固夹片具有线材锚固功能，二个锚固夹片安装于所述质量块的两端，锚固夹片朝向外侧一面的两侧区域分别装有一个所述支座，每个支座都以轴孔配合方式装有一个所述胶轮，支座侧壁上固定装有所述伺服电机的机身，伺服电机输出轴与胶轮形成传动关系。

进一步的，所述钢绞线于所述穿心式千斤顶与所述吸振机构之间的部分等效为初级单摆线，钢绞线于吸振机构与吊具之间的部分等效为次级单摆线，所述初级单摆线与所述次级单摆线的比例处于6.5：1至1:1的范围内。

进一步的，所述质量块重量与所述吊具吊运重物重量的比例应≥0.025。

进一步的，所述质量块的材质为铅。

进一步的，所述润滑板的材质含有聚四氟乙烯。

进一步的，所述垫板通过与主塔内部预埋件的焊接固定于主塔顶面之上。

进一步的，所述反力座通过埋弧焊接方式固定于所述主纵梁之上。

进一步的，本发明的机构在吊运主塔钢桁架时于主塔顶面的两侧区域各设有一套，通过二套本发明的机构所提供的二个所述吊具对主塔钢桁架进行联合吊运。

本发明的有益效果是：

1.本发明利用吸振机构将钢绞线及其连接件等效为双串联单摆系统，使吊具所吊运的主塔钢桁架处于双单摆串联系统中的滞后摆位置，将吊运、调校及风力等扰动因素造成的外力由整个单摆系统共同承受，由于滞后摆的摆动幅度时常滞后于上方的初始摆，使部分扰动外力被吸振机构中的质量块转化为其自身的单摆运动，并有效降低处于滞后摆位置的主塔钢桁架的摆动幅度，同时大幅提高其运动稳定性，使主塔钢桁架在吊运对接时能为施工者提供相对更加静止、稳定的状态，以此实施安全有效的对接安装工作，有效确保了桥梁制造的施工效率及人身安全，并提高桥梁设施的配合精度及载荷性能，具有较好的社会效益。

2.本发明通过主纵梁与垫板之间的滑动、调校机构及提升机构，使大型主塔钢桁架的提升、对中、安装等操作一体化，为行业提供一种应用于主塔钢桁架的高效安装方案，具有安装效率高、安全性好、接口对位进度高的特点，特别适用于大型主塔钢桁架的提升安装。

附图说明

图1是本发明的正视图；

图2是本发明的侧视图；

图3是本发明中穿心式千斤顶的结构示意图；

图4是本发明中吊具的结构示意图；

图5是本发明中吸振机构的结构示意图；

图6是本发明处于吊运主塔钢桁架状态的正视图；

图7是本发明处于吊运主塔钢桁架状态的侧视图；

图8是本发明处于对接主塔钢桁架状态的正视图；

图9是本发明中吸振机构所等效为双单摆串联系统的运动示意图。

图中：1-垫梁，1a-纵移千斤顶，1b-横移千斤顶，1c-反力座，2-主纵梁，2a-润滑板，3-穿心式千斤顶，3a-上锚具，3b-主千斤顶，3c-下锚具，4-钢绞线，5-吊具，5a-扁担梁，5b-耳座板，5c-销轴，6-吸振机构，6a-质量块，6b-锚固夹片，6c-支座，6d-胶轮，6e-伺服电机。

具体实施方式

下面结合说明书附图及实施例，对本发明作进一步的详细描述。

如图1-5所示，一种应用于主塔钢桁架提升安装的提升系统，包括二个垫梁1、主纵梁2、二个穿心式千斤顶3、二个钢绞线4、吊具5、二个吸振机构6。其中，二个所述垫梁1以对称方式分别设置于混凝土主塔顶面的前后端区域，所述主纵梁2两端贴合安装于二个垫梁1的上端面，在其二端的贴合部位分别设有一个材质为聚四氟乙烯的润滑板2a，使主纵梁2可贴合所述润滑板2a进行水平方向上的移动；垫梁1上端面设有多个纵移千斤顶1a、多个横移千斤顶1b、多个反力座1c，多个所述纵移千斤顶1a与多个所述横移千斤顶1b的机身均通过所述反力座1c进行固定，纵移千斤顶1a的输出轴均朝向主纵梁2的端面，横移千斤顶1b的输出轴均朝向主纵梁2的侧面，多个反力座1c通过埋弧焊固定于垫梁1上端面；二个所述穿心式千斤顶3以一定间距设置于主纵梁2顶面，包括上锚具3a、主千斤顶3b、下锚具3c，其中，所述上锚具3a、所述主千斤顶3b、所述下锚具3c按照先后顺序由上至下对接安装，上锚具3a与所述下锚具3c都具有通过预应力对线材进行锚固功能，主千斤顶3b具有提升功能，所述钢绞线4的一端穿过下锚具3c、主千斤顶3b、上锚具3a的内孔并通过上锚具3a与下锚具3c的锚固功能进行固定安装。二个钢绞线4的另一端均朝下延伸并穿过主纵梁2的通孔，而后以悬挂方式吊有同一个所述吊具5，吊具5包括扁担梁5a、二个耳座板5b、二个锚具座5c、二个销轴5d，其中，所述扁担梁5a上端面的两侧区域分别固定装有一个所述耳座板5b，所述锚具座5c通过所述销轴5d的装配与耳座板5b形成铰接传动关系，二个锚具座5c分别固定了二个钢绞线4的下端头；同时，每一个钢绞线4在吊具5与主纵梁2之间区域的部分都装有一个所述吸振机构6，所述吸振机构6包括质量块6a、二个锚固夹片6b、四个支座6c、四个胶轮6d、多个伺服电机6e，其中，所述质量块6a的材质为铅，其中间设有通孔，所述通孔孔径与钢绞线4外径匹配，二者尺寸误差处于+4mm～-0.05mm范围内，所述锚固夹片6b具有线材锚固功能，二个锚固夹片6b安装于所述质量块6a的两端，锚固夹片6b朝向外侧一面的两侧区域分别装有一个所述支座6c，每个支座6c都以轴孔配合方式装有一个所述胶轮6e，胶轮6e贴合于钢绞线4外壁，支座6c侧壁上固定装有所述伺服电机6e的机身，伺服电机6e输出轴与胶轮6e形成传动关系。吸振机构6之内设有质量块6a，使吊具6所吊运的重物与所述质量块6a联合形成一个以钢绞线4为摆线、以穿心式千斤顶3为悬挂点的双单摆串联系统，并将吊具5所吊运的重物等效为滞后摆，从而将整个悬吊机构所受的部分外力扰动由质量块6a吸收并转化为吸振机构6的摆动或圆周运动，同时降低滞后摆重物的摆动幅度或圆周运动半径，提高悬挂重物的运动稳定性。

本发明通过以下步骤实施具体功能：

步骤一：选定需要吊运的主塔钢桁架，将质量块6a设计为重量等于主塔钢桁架重量0.08倍的铅块，而后按图6-7进行搭建，使二套本发明的机构分左右两侧布置于主塔上端面，并以其垫梁1与主塔预埋件进行贴合并焊接固定，其中下垂的吊具5也分左右两侧卡在主塔钢桁架的二个内槽之中，此时，分别启动纵移千斤顶1a与横移千斤顶1b使其先后推移主纵梁2使其贴合润滑板进行滑动，从而调整到对中性良好的初始位置。

步骤二：在初始状态下，将吸振机构6设定在初始状态钢绞线4由下至上的1/3段位处，以工具调节锚固夹片6b使其将钢绞线4夹紧，使整个吸振机构6成为钢绞线4的初始摆、下方吊具5吊运的主塔钢桁架成为滞后摆，此时启动所有的穿心式千斤顶3使其收纳钢绞线4，将主塔钢桁架向上提升，使其靠近上方的对接台。

步骤三：在主塔钢桁架上升逼近主塔上的对接台时，由于振动、风力或频繁启停的调校作业迫使钢绞线4的悬挂体系产生往复式摆动或圆周摆动，此处以常见的圆周摆动为例，如图9所示，钢绞线4等效为串联单摆系统中的摆线，穿心式千斤顶3等效为悬挂点，吸振机构6等效为初始摆，吊具5及其吊运的主塔钢桁架等效为滞后摆，此时吸振机构6与主塔钢桁架各自作半径恒定的圆周摆动，其摆动轨迹如图9椭圆所示，利用拉格朗日方程及稳定运动条件，确定滞后摆的摆动幅度小于不加吸振机构6时的状态，使大量的扰动因素都由质量块6a吸收并转化为其自身的圆周摆动，并利用滞后摆运动稳定性使主塔钢桁架恢复为静止状态，如图8所示，以此稳定状态对准主塔对接台，实施安全、高效的安装对接工作。

步骤四：当对接工作的现场风力较大时，可通过工具松开锚固夹片6b对钢绞线4的紧固，并启动伺服电机6e使多个胶轮6d贴合钢绞线4外壁滚动，使吸振机构6向上移动，达到适宜位置时，再次利用工具紧固锚固夹片6b，此时悬挂滞后摆的次级单摆线的长度已被延长，从而增大主塔钢桁架的运动稳定性，而后以步骤三同理实施安装、对接作业。