具有自安拆功能的步履式主缆水平横撑装置及其施工方法

技术领域

本发明属于桥梁施工技术领域，涉及具有自安拆功能的步履式主缆水平横撑装置及其施工方法。

背景技术

区别于传统平面缆悬索桥，空间缆悬索桥主缆6架设后的空缆状态为平面线形，只有竖向垂度无横向垂度，而成桥状态下主缆6为空间线形，两者在横桥向的位置差距很大。后期安装吊索索夹时需要调整的索夹横桥向倾角较大，控制难度高，吊索耳板与索夹耳板易产生较大弯折，导致吊索使用寿命大大减少。

现有的空间主缆6线形转换方法主要有“临时拉索法”和“临时横撑法”。“临时拉索法”通过采用临时吊索将空缆横向朝外张开，使得空缆线形在横桥向接近成桥线形。但对于“先缆后梁法”施工的空间缆悬索桥，由于缺乏下锚点而变得无法适用；“临时横撑法”通过在主缆6下安装临时横撑，采用卷扬机进行张拉进而将主缆6向外撑开，使得空缆线形在横桥向接近成桥线形。但现有的“临时横撑法”由于需要借助额外的大型浮吊进行安拆，不仅对通航影响大，而且在近岸或浅水区域无法实现，适用性较差。另外，现有施工方法中通常采用定长横撑，当主缆6横向调整间距较大时(最大横向间距通常为30～50m)，横撑长度过长，初始安装施工时悬臂长、荷载大、系统稳定性差，受横向不平衡荷载及风荷载影响时极易发生倾覆风险，施工安全性差。而且，现有横撑装置通常位于主缆6下方，与猫道系统、梁段吊装等容易发生干涉，施工可靠性较差。

发明内容

本发明的目的是提供具有自安拆功能的步履式主缆水平横撑装置及其施工方法，用于解决现有技术中当横撑长度过长时，初始安装施工时悬臂长、荷载大、系统稳定性差，受横向不平衡荷载及风荷载影响时极易发生倾覆风险，施工安全性差的问题。

所述的具有自安拆功能的步履式主缆水平横撑装置，包括桁架系统、主缆锁紧装置、顶撑装置、辅助吊机、吊机行走装置和同步控制系统；所述桁架系统包括初始桁架节和标准桁架节，所述标准桁架节同向且插销连接在初始桁架节的端部；所述主缆锁紧装置的下部与主缆固定而上部与所述初始桁架节通过插销连接；所述顶撑装置一端与主缆锁紧装置固定而另一端与所述初始桁架节通过插销连接；所述吊机行走装置设于所述桁架系统上面用于带动所述辅助吊机横向移动；所述辅助吊机位于所述吊机行走装置上部，所述辅助吊机用于辅助吊运所述标准桁架节；所述同步控制系统用于控制顶撑装置、吊机行走装置和辅助吊机三者的水平移动和对移动标准桁架节的吊运。

优选的，所述桁架系统与所述主缆多点支撑，还包括吊机轨道、顶撑轨道和对接法兰；其中，所述初始桁架节的上部安装所述吊机轨道而下部安装所述顶撑轨道，所述初始桁架节的端部通过对接法兰与所述标准桁架节螺栓连接；所述吊机轨道用于引导吊机行走装置的行走、定位，所述顶撑轨道用于引导主缆固定座及顶撑行走座的行走、定位。

优选的，所述主缆锁紧装置包括主缆固定座、上抱箍和下抱箍；其中，所述主缆固定座与所述顶撑轨道通过插销连接，所述上抱箍与所述下抱箍通过螺栓连接实现对主缆的抱紧固定，所述主缆固定座与所述上抱箍螺栓连接固定，所述主缆锁紧装置与所述顶撑装置通过设于所述上抱箍的立板上的顶撑油缸固定孔连接固定，所述主缆固定座与所述顶撑轨道滑动配合。

优选的，所述顶撑装置包括顶撑行走座、油缸固定座、液压油缸I和顶撑行走轮；其中，所述顶撑行走座与所述顶撑轨道插销连接；所述顶撑行走座与所述油缸固定座固定连接，所述液压油缸I一端与所述油缸固定座连接固定而另一端固定在所述主缆锁紧装置上，所述顶撑行走轮安装在所述顶撑行走座上，并能沿所述顶撑轨道滚动行走。

优选的，所述辅助吊机包括吊机桁架、卷扬机、反力座、螺杆和运行小车；其中，所述卷扬机安装在所述运行小车上，所述运行小车通过所述反力座、所述螺杆安装在所述吊机桁架上并能横向移动。

优选的，所述吊机行走装置包括吊机行走座、吊机固定座和液压油缸II；其中，所述吊机固定座上部与所述吊机桁架螺栓连接，所述吊机固定座的下部和所述吊机行走座的下部均与所述吊机轨道插销连接；所述液压油缸II两端分别与所述吊机行走座和所述吊机固定座固定连接。

本发明还提供了具有自安拆功能的步履式主缆横撑装置的施工方法，该方法应用上述具有自安拆功能的的步履式主缆横撑装置，包括下列步骤：

一、安装流程：分别在初始桁架节、标准桁架节上安装吊机轨道和顶撑轨道，将装配后的初始桁架节吊运到所述主缆上完成主缆锁紧装置和顶撑装置的安装；再将装配后的辅助吊机吊运安装到初始桁架节上；

二、使用流程：通过所述顶撑装置在所述顶撑轨道上的步履式向外平移，将主缆横向撑开；通过吊机行走装置带动辅助吊机步履式向外平移，辅助吊机吊运装配后的标准桁架节到桁架系统的端部，安装标准桁架节，实现桁架长度的增加；重复前述横向撑开主缆和安装标准桁架节的动作，直至将主缆的横向间距调整至设计值；

三、拆除流程：先将辅助吊机向内步履式横向移动至初始桁架节上方，从所述桁架系统上拆除辅助吊机；在主缆上安装倒提升装置及提升平台，通过倒提升装置将桁架系统整体拆除。

优选的，所述步骤一具体包括：

S1、分别在初始桁架节、标准桁架节二者的上、下部安装吊机轨道和顶撑轨道；在初始桁架节的顶撑轨道上安装主缆固定座；在主缆上安装上抱箍、下抱箍；在辅助吊机上安装吊机行走装置；

S2、借助天顶小车将初始桁架节吊运至主缆上方，将主缆固定座和上抱箍螺栓连接固定；将顶撑装置与桁架系统插销连接，并将顶撑装置与主缆锁紧装置固定连接；

S3、借助天顶小车将装有辅助吊机的吊机行走装置吊运至桁架系统上方，将辅助吊机与桁架系统插销连接。

优选的，所述步骤二具体包括：

S4、主缆横向撑开：在顶撑行走座上的顶撑行走定位孔上安装插销，在主缆固定座上的主缆行走定位孔上拔掉插销，液压油缸I向外伸长，推动主缆前移；当油缸行程动作完毕后，在顶撑行走座上拔掉插销，在主缆固定座上安装插销，液压油缸I向内收回，带动顶撑行走座横移；如此循环动作，实现主缆的步履式横向撑开；

S5、增加桁架长度：借助天顶小车将标准桁架节吊运至辅助吊机处，然后将辅助吊机向外横向移动，在吊机行走座上的吊机行走定位孔上安装插销，在吊机固定座上的吊机行走定位孔上拔掉插销，液压油缸II向外伸长，推动辅助吊机外移；当油缸行程动作完毕后，在吊机行走座上拔掉插销，在吊机固定座上安装插销，液压油缸II向内收回，带动吊机行走座横移；如此循环动作，直至辅助吊机步履式移动至桁架系统两端；卷扬机通过钢丝绳将标准桁架节下放至与初始桁架节对齐，在对接法兰处安装螺栓进行连接固定；

S6、重复上述S4～S5动作，直至将各处主缆横向间距调整至设计值。

优选的，所述步骤三具体包括：

S7、当需要拆除水平横撑装置时，将辅助吊机向内横向移动至初始桁架节上方，拆除辅助吊机与桁架系统间的连接，借助天顶小车将辅助吊机向上吊运拆除。

S8、在主缆上安装倒提升装置及平台，将桁架系统支撑体系由主缆转换至提升平台上，拆除最外侧标准桁架节，最后通过倒提升装置将桁架系统整体下放至桥面拆除。

本发明具有以下优点：

1、本发明的主缆水平横撑装置具有自安拆功能，即通过自身具有的辅助吊机吊装标准桁架节加长桁架系统的长度，施工过程中只需借助现有的猫道系统的天顶小车，不需增加额外的浮吊等大型吊装设备，对通航影响小、施工效率高、成本低、适用性广，可适用于近岸或浅水区域；

2、本发明的主缆水平横撑装置通过初始节与标准节的组合使用，结合步履式顶撑装置，可调节横撑长度适应主缆横向间距变化，避免了传统横撑中初始安装悬臂长、荷载大、稳定性差、易倾覆等问题，提高了系统稳定性，降低了施工安全风险；

3、本发明的主缆水平横撑装置通过主缆锁紧装置安装固定于主缆上方，不影响猫道作业，且与梁段吊装过程无干涉风险，施工便利性好、可靠性高。

附图说明

图1为本发明中具有自安拆功能的步履式主缆水平横撑装置的总体结构示意图。

图2为图1所示结构设有主缆锁紧装置和辅助吊机区域的局部放大图。

图3为图1所示结构中桁架系统的结构示意图。

图4为图1所示结构中主缆锁紧装置的结构示意图。

图5为图4所示结构的截面图。

图6为图1所示结构中顶撑装置的结构示意图。

图7为图6所示结构的截面图。

图8为图1所示结构中辅助吊机的结构示意图。

图9为图1所示结构中吊机行走装置的结构示意图。

附图中的标记包括：1桁架系统、101初始桁架节、102标准桁架节、103吊机轨道、104顶撑轨道、105对接法兰；2主缆锁紧装置、201主缆固定座、202上抱箍、203下抱箍、204主缆行走定位孔、205抱箍安装孔、206抱箍固定孔、207顶撑油缸固定孔；3顶撑装置、301顶撑行走座、302油缸固定座、303液压油缸I、304顶撑行走定位孔、305顶撑行走轮、306顶撑固定座安装孔、307顶撑油缸安装孔；4辅助吊机、401吊机桁架、402卷扬机、403反力座、404螺杆、405运行小车；5吊机行走装置、501吊机行走座、502吊机固定座、503液压油缸II、504吊机固定座安装孔、505吊机行走定位孔、506吊机油缸安装孔；6主缆；7猫道。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1-图9所示，本发明公开了具有自安拆功能的步履式主缆水平横撑装置，主要包括桁架系统1、主缆锁紧装置2、顶撑装置3、辅助吊机4、吊机行走装置5和同步控制系统；所述桁架系统1包括初始桁架节101和标准桁架节102，所述标准桁架节102同向且插销连接在初始桁架节101的端部；所述主缆锁紧装置2的下部与主缆6固定而上部与所述初始桁架节101通过插销连接；所述顶撑装置3一端与主缆锁紧装置2固定而另一端与所述初始桁架节101通过插销连接；所述吊机行走装置5设于所述桁架系统1上面用于带动所述辅助吊机4横向移动；所述辅助吊机4位于所述吊机行走装置5上部，所述辅助吊机4用于辅助吊运所述标准桁架节102，以适应不同的主缆6间距。主缆6位于对应的猫道7的正上方，施工过程使用的天顶小车也是猫道系统的一部分。插销连接则能比较方便地实现连接和拆卸，便于步履式平移的操作。

参见图3，桁架系统1为横撑装置的主体框架，并与所述主缆6多点支撑，这样既可增加系统刚度及稳定性，防止在施工过程中受横向不平衡荷载影响而发生倾覆；也可作为临时操作平台，方便施工。所述桁架系统1还包括吊机轨道103、顶撑轨道104和对接法兰105；其中，所述初始桁架节101的上部安装吊机轨道103而下部安装顶撑轨道104，所述初始桁架节101的端部通过对接法兰105与标准桁架节102螺栓连接。所述吊机轨道103用于对吊机行走装置5的移动进行导向，所述顶撑轨道104用于对所述顶撑装置3的移动进行导向。

参见图4～图5，所述主缆锁紧装置2既连接桁架系统1与主缆6，也连接主缆6与顶撑装置3。所述主缆锁紧装置2包括主缆固定座201、上抱箍202和下抱箍203；其中所述主缆固定座201与所述顶撑轨道104通过插销连接，所述主缆固定座201与所述顶撑轨道104上均设有相对应的主缆行走定位孔204供插销连接。所述上抱箍202与所述下抱箍203通过螺栓连接实现对主缆6的抱紧固定，所述上抱箍202与所述下抱箍203均设有相对应的抱箍固定孔206供螺栓连接；所述主缆固定座201与所述上抱箍202螺栓连接固定，所述主缆固定座201和所述上抱箍202均设有相对应的抱箍安装孔205供螺栓连接。所述主缆锁紧装置2与所述顶撑装置3通过设于所述上抱箍202的立板上的顶撑油缸固定孔207连接固定。所述主缆固定座201与所述顶撑轨道104滑动配合，因此当该处插销均被拔出后，所述顶撑轨道104与所述主缆固定座201之间能相对滑动平移。

参见图6～图7，顶撑装置3连接桁架系统1与主缆锁紧装置2，通过液压油缸实现对主缆6的逐步撑开。所述顶撑装置3包括顶撑行走座301、油缸固定座302、液压油缸I303和顶撑行走轮305。其中，所述顶撑行走座301与所述顶撑轨道104插销连接，所述顶撑行走座301与所述顶撑轨道104中部均设有对应的顶撑行走定位孔304供插销连接，所述顶撑轨道104用于引导主缆固定座201及顶撑行走座301的行走、定位；所述顶撑行走座301与所述油缸固定座302固定连接，所述顶撑行走座301与所述油缸固定座302均设有对应的顶撑固定座安装孔306供螺栓连接；所述液压油缸I303一端与所述油缸固定座302连接固定而另一端通过顶撑油缸固定孔207固定到主缆锁紧装置2上，所述油缸固定座302设有与液压油缸I303端部相对应的顶撑油缸安装孔307供螺栓固定连接。所述顶撑行走轮305安装在所述顶撑行走座301上，并能沿顶撑轨道104滚动行走。

参见图8，辅助吊机4用于辅助吊运标准桁架节102，以适应不同的主缆6撑开间距需求。所述辅助吊机4包括吊机桁架401、卷扬机402、反力座403、螺杆404和运行小车405。其中卷扬机402安装在运行小车405上，运行小车405通过反力座403、螺杆404在吊机桁架401上横向移动，所述螺杆404的两端通过对应的所述反力座403安装在所述吊机桁架401上，所述运行小车405上安装有能转动的移动螺母，移动螺母与所述螺杆404螺纹连接，所述运行小车405能沿所述螺杆404横向移动。

参见图9，吊机行走装置5用于辅助吊机4横向移动。所述吊机行走装置5包括吊机行走座501、吊机固定座502和液压油缸II503；其中，所述吊机固定座502上部与所述吊机桁架401螺栓连接，所述吊机固定座502和所述吊机桁架401上均设有对应的吊机固定座安装孔504用于螺栓连接；所述吊机固定座502的下部和所述吊机行走座501的下部均与所述吊机轨道103插销连接，所述吊机轨道103上部设有吊机行走定位孔505，并用于引导吊机行走装置5的行走、定位；所述吊机固定座502的下部和所述吊机行走座501的下部均设有相对应的吊机行走定位孔505用于插销连接；所述液压油缸II503两端分别与所述吊机行走座501和所述吊机固定座502固定连接，所述吊机行走座501和所述吊机固定座502上分别设有与所述液压油缸II503两端相对应的吊机油缸安装孔506供螺栓连接。

吊机桁架401在靠外和靠内的两个位置各设置有一个吊机固定座502，分别为外侧吊机固定座和内侧吊机固定座，在将辅助吊机4推到外端吊运安装标准桁架节102时，液压油缸II503的端部固定在外侧吊机固定座上，方便将卷扬机402送到伸出初始桁架节101的位置；在辅助吊机4向内移动从而将自身拆卸下来时，液压油缸II503的端部改为固定在内侧吊机固定座，方便向内推动辅助吊机4。

同步控制系统则是用于控制液压油缸I303、液压油缸II503、卷扬机402、运行小车405等装置，液压油缸I303、液压油缸II503和运行小车405分别控制顶撑装置3、吊机行走装置5和辅助吊机4三者的水平移动，卷扬机402则用于吊运移动标准桁架节102。

本发明还提供了应用上述步履式主缆横撑装置的施工方法，其具体工作过程如下：

一、安装流程：

S1、分别在初始桁架节101、标准桁架节102二者的上、下部安装吊机轨道103和顶撑轨道104；在初始桁架节101的顶撑轨道104上安装主缆固定座201；在主缆6上安装上抱箍202、下抱箍203；在辅助吊机4上安装吊机行走装置5。

S2、借助天顶小车将初始桁架节101吊运至主缆6上方，通过抱箍安装孔205将主缆固定座201和上抱箍202螺栓连接固定；通过顶撑行走定位孔304将顶撑装置3与桁架系统1插销连接；通过顶撑油缸固定孔207将顶撑装置3与主缆锁紧装置2固定连接。

S3、借助天顶小车将辅助吊机4吊运至桁架系统1上方，通过吊机行走定位孔505将辅助吊机4与桁架系统1插销连接；至此，主缆水平横撑装置初步安装完成。

二、使用流程：

S4、主缆6横向撑开：当主缆6需要向外横向撑开时，在顶撑行走座301上的顶撑行走定位孔304上安装插销，在主缆固定座201上的主缆行走定位孔204上拔掉插销，液压油缸I303向外伸长，推动主缆6前移。当油缸行程动作完毕后，在顶撑行走座301上拔掉插销，在主缆固定座201上安装插销，液压油缸I303向内收回，带动顶撑行走座301横移。如此循环动作，实现主缆6的步履式横向撑开。

S5、增加桁架长度：当主缆6撑开距离超过初始桁架节101长度时，通过辅助吊机4吊运标准桁架节102增加桁架长度。借助天顶小车将标准桁架节102吊运至辅助吊机4处，然后将辅助吊机4向外横向移动：在吊机行走座501上的吊机行走定位孔505上安装插销，在吊机固定座502上的吊机行走定位孔505上拔掉插销，液压油缸II503向外伸长，推动辅助吊机4外移。当油缸行程动作完毕后，在吊机行走座501上拔掉插销，在吊机固定座502上安装插销，液压油缸II503向内收回，带动吊机行走座501横移。如此循环动作，直至辅助吊机4移动至桁架系统两端。卷扬机402通过钢丝绳将标准桁架节102下放至与初始桁架节101对齐，在对接法兰105处安装螺栓进行连接固定。至此，实现桁架长度的增加。

S6、重复上述S4～S5动作，直至将各处主缆6横向间距调整至设计值。

三、拆除流程：

S7、当主缆6相关施工完成、需要拆除水平横撑装置时，将辅助吊机4向内横向移动至初始桁架节101上方：首先将液压油缸II503从外侧吊机固定座502拆卸至内侧吊机固定座502上。然后，在吊机行走座501上的吊机行走定位孔505上安装插销，在内侧吊机固定座502上的吊机行走定位孔505上拔掉插销，液压油缸II503向外伸长，推动辅助吊机4向内移动。当油缸行程动作完毕后，在吊机行走座501上拔掉插销，在内侧吊机固定座502上安装插销，液压油缸II503向内收回，带动吊机行走座501横移。如此循环动作，直至将辅助吊机4移动至初始桁架节101上方。最后，拆除辅助吊机4与桁架系统1间的连接，借助天顶小车将辅助吊机4向上吊运拆除。

S8、在主缆6上安装倒提升装置及平台，将桁架系统支撑体系由主缆6转换至提升平台上。拆除最外侧标准桁架节102，最后通过倒提升装置将桁架系统1整体下放至桥面拆除。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的发明构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。