钢索塔的自爬式安装系统的制作方法

1.本技术涉及路桥建设领域，尤其涉及一种钢索塔的自爬式安装系统。


背景技术：

2.斜拉桥或悬索桥的钢索塔安装的线型控制是一项非常重要的工作，如果索塔的线型偏差大，不仅影响索塔的结构受力，还可能影响到桥整体的施工质量，导致工程质量事故。目前的钢索塔吊装多采用塔吊吊装，将加工成型后的钢塔节段运送至施工平台后，采用大吨位塔吊分节吊装就位，对焊成型，塔吊随索塔安装高度的增加进行顶升和附墙。采用塔吊吊装索塔的主要缺点是索塔线型控制困难。随着索塔高度的增加，塔吊与索塔必须多次附墙连接，由于塔吊附墙件对索塔受力的不确定性及多次附墙迭代的影响，导致索塔线型控制困难。
3.此外，钢索塔安装过程中的其他高空作业工序也需要依赖塔吊或附墙电梯将施工人员运输至高空，对于超高超大的钢索塔的施工，使用适应工程项目的塔吊和附墙电梯增加了施工工序和增加了施工成本，不利于提高工效。


技术实现要素：

4.本技术的目的是，至少部分克服现有技术的不足，提供一种便于使用的钢索塔的自爬式安装系统，还有利用该安装系统所实施的钢索塔的自爬式安装方法。
5.为达到以上技术目的，本技术采用的技术方案如下：
6.首先是，一种钢索塔的自爬式安装系统，其包括自爬升组件、附着在所述自爬升组件上的起重组件，以及安装在所述起重组件上的动力组件；其中，
7.所述自爬升组件，包括附着在钢索塔表面的轨道，以及在所述轨道上滑移的爬升组件；
8.所述起重组件，包括爬架、设置在所述爬架顶部的起重桁架、以及设置在所述起重桁架顶面的牵引吊具的移动小车；所述爬架栓接在所述爬升组件上；
9.所述动力组件设置在所述起重桁架上，用于执行起重和平移工序。
10.优选地，所述爬架对钢塔节段进行半包围，在所述起重桁架伸出的一侧预留开口。
11.可选择地，所述预留开口设置在顺桥向方向上或横桥向方向上。
12.进一步地，所述爬架包括框式顶架和从所述框式顶架向下延伸出的若干竖杆，所述竖杆的高度大于一个钢塔节段的高度与吊具的作业高度的总和。
13.优选地，所述竖杆的高度为一个钢塔节段高度的1.5～2.5倍。
14.更进一步地，所述框式顶架包括两对正交拼接成框状的横杆和纵杆，所述起重桁架包括起重臂和固定臂，所述固定臂与所述横杆正交连接。
15.优选地，所述横杆的宽度大于钢塔节段横截面宽度和起重桁架横截面宽度的总和。
16.可选择地，所述横杆设有反扣轨道，所述固定臂的底部反扣在所述反扣轨道上，所
述反扣轨道还设有锁定所述起重桁架与横杆相对位置的限位件。
17.进一步可选择地，所述横杆设有自爬升组件，所述固定臂栓接在所述自爬升组件的爬升组件上，所述爬升组件设有锁定爬升组件与轨道相对位置的限位件。
18.进一步地，所述动力组件固定在所述固定臂上。
19.其次是，一种钢索塔的自爬式安装方法，其包括以下步骤：
20.在满足高度要求的已安装钢塔节段顶部安装自爬式安装系统；
21.利用所述自爬式安装系统从钢索塔的一侧吊装续接钢塔节段到已安装钢塔节段顶部进行安装；
22.所述续接钢塔节段安装到位之后，所述自爬式安装系统竖直爬升到下一个工位对下一个续接钢塔节段进行安装；
23.钢索塔安装完毕之后，所述自爬式安装系统逆向下降到初始安装位置并拆除。
24.优选地，所述自爬式安装系统包括自爬升组件、附着在所述自爬升组件上的起重组件，以及安装在所述起重组件上的动力组件；其中，
25.所述自爬升组件，包括附着在钢索塔表面的轨道，以及在所述轨道上滑移的爬升组件；
26.所述起重组件，包括爬架、设置在所述爬架顶部的起重桁架、以及设置在所述起重桁架顶面的牵引吊具的移动小车；所述爬架栓接在所述爬升组件上；
27.所述动力组件设置在所述起重桁架上，用于执行起重和平移工序。
28.优选地，所述爬架包括框式顶架和从所述框式顶架向下延伸出的若干竖杆，所述竖杆的高度为一个钢塔节段高度的1.5～2.5倍。
29.优选地，所述自爬式安装系统的拆卸步骤包括：
30.调整所述起重桁架在框式顶架上的固定位置，使得起重桁架与钢索塔不干涉；
31.反向驱动自爬升组件，使所述自爬式安装系统整体下降至初始安装位置；拆卸所述自爬式安装系统。
32.可选择地，调整所述起重桁架在框式顶架上的固定位置，包括以下方式之一：
33.在所述框式顶架和起重桁架之间设有滑轨的情况下，改装所述动力组件的安装位置，使得所述动力组件牵拉所述起重桁架平移至框式顶架的一侧；
34.在所述框式顶架和起重桁架之间平卧设置所述自爬升组件的情况下，利用所述自爬升组件驱动所述起重桁架平移至框式顶架的一侧。
35.具体地，所述框式顶架和起重桁架之间设有滑轨，包括：所述框式顶架与起重桁架正交的横杆上设置反扣轨道，所述起重桁架的底部反扣在所述反扣轨道上，所述起重桁架执行钢索塔吊装工序时锁定在所述反扣轨道上。
36.或者，所述框式顶架和起重桁架之间平卧设置所述自爬升组件，包括：所述框式顶架与起重桁架正交的横杆上设置所述自爬升组件，所述起重桁架与自爬升组件栓接，所述起重桁架执行钢索塔吊装工序时所述自爬升组件锁定。
37.进一步地，所述已安装塔节段通过吊车安装。
38.更进一步地，所述续接钢塔节段从钢索塔顺桥向的一侧起吊；所述续接钢塔节段从桥面运输至起吊点。
39.或者，所述续接钢塔节段从钢索塔横桥向的一侧起吊；所述续接钢塔节段从施工
栈桥运输至起吊点。
40.与现有技术相比较，本技术具有如下优势：
41.(1)本技术的安装系统，利用已安装索塔节段作为基础吊装下一节段，不需要单独设置强大的基础，能够实现自爬升、下降，整个系统便于安装和拆除。
42.(2)本技术的安装系统，爬架自身重量小，不需要多层附着，大部分工序不需要塔吊参与，索塔受力明确，有利于索塔线型控制。
43.(3)本技术的安装系统，起重桁架与爬架之间设置为可相对滑动，当该安装系统准备自下降之前，驱动起重桁架调整在爬架顶部的固定位置，使得起重桁架与钢索塔不干涉，使该安装系统可以顺利实现自下降，减少塔吊参与辅助该安装系统的拆卸。
44.(4)本技术的安装系统，爬架具有多功能性，支架同时兼顾施工平台，可用于索塔焊接施工，实现一架多用。
45.(5)本技术的安装系统，可以从顺桥向位置设置起吊点，也可以从横桥向位置设置起吊点，能够适应多种施工环境。
附图说明
46.图1为本技术中利用钢索塔的自爬式安装系统起吊续接钢塔节段的施工状态图。
47.图2为本技术中利用钢索塔的自爬式安装系统拼接续接钢塔节段的施工状态图。
48.图3为本技术的钢索塔的自爬升安装系统的顶部俯视结构示意图。
具体实施方式
49.以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细描述。
50.本技术的钢索塔的自爬式安装方法可以通过钢索塔的自爬式安装系统来实现，利用所述钢索塔的自爬式安装系统，可以更高效地、便捷地执行所述钢索塔的自爬式安装方法；所述钢索塔的自爬式安装方法是钢索塔的自爬式安装系统的使用方法，钢索塔的自爬式安装系统是钢索塔的自爬式安装方法实施的设备，钢索塔的自爬式安装方法和钢索塔的自爬式安装系统两者相互依存，互为条件。
51.参考图1，实施本技术的钢索塔的自爬式安装方法之前，优选具备以下施工条件：钢索塔2的基础承台1已完工，并且搭建好续接钢塔节段22的运输通道，本实施例是利用施工栈桥4作为续接钢塔节段22的运输通道，优选利用平板货车运送续接钢塔节段22至起吊点。
52.本技术的钢索塔的自爬式安装系统3，包括自爬升组件31、附着在所述自爬升组件31上的起重组件32，以及安装在所述起重组件32上的动力组件33。
53.具体地，所述自爬升组件31包括附着在钢索塔2表面的轨道，以及在所述轨道上滑移的爬升组件。一种可能的实现方式，该自爬升组件31包括锚锥、锚板、锚靴、爬头及下撑脚，导轨通过轨道撑脚固定，锚锥与埋件板整体置于砼体中，将承重销轴插入锚靴固定孔中，将预拼装好的部件(如起重组件32)挂在承重销轴上，插入安全销轴，锁定爬头位置，将爬头与承重架用销轴可靠连接，将下支撑与承重架用螺栓可靠连接，其中锚板固定在预埋锚锥位置，将锚靴挂在锚板上，并用限位销限位。由此，爬升组件是指爬头、承重架和锚靴。另一种可能的实现方式，该自爬升组件31包括预埋在构筑物表面的锚固座、附着在所述锚
固座上的轨道，以及反钩在所述轨道上的爬升组件；所述爬升组件设有与所述轨道间隙配合的反钩部，所述爬升组件与所述轨道之间通过销接固定。进一步地，所述爬升组件包括爬架顶升座、通过顶升油缸连接在所述爬架顶升座下方的油缸座以及设置在所述油缸座下方的爬架导向座，其中，所述爬架顶升座和爬架导向座用于与需要被提升的物体(如起重组件32)栓接。
54.所述动力组件33优选采用起重卷扬机，根据单个钢塔节段的重量配置合适荷载的起重卷扬机，本领域技术人员容易实现。
55.进一步地，所述起重组件32包括爬架321、设置在所述爬架321顶部的起重桁架322、以及设置在所述起重桁架322顶面的牵引吊具323的移动小车324。所述爬架321包括框式顶架和从所述框式顶架向下延伸出的若干竖杆3213，部分相邻的竖杆3213之间设有平联和斜撑，使得所述爬架321对钢塔节段进行半包围，在需要移入续接钢塔节段22的一侧预留开口。所述起重桁架322包括用于固定其本体的固定臂3222和延伸至钢索塔2底面的投影面之外执行起重工序的起重臂3221，所述起重桁架322优选采用拼装式桁架单元组成，以便于后续进行拆解。在所述起重桁架322上，所述动力组件33固定设置在所述固定臂3222上，并且延伸出牵引钢绳至所述移动小车324和吊具323，以控制吊具323的下放和提升，也控制移动小车324在起重桁架322上的往复平移。
56.进一步地，参考图3，所述框式顶架包括两对正交拼接成框状的横杆3211和纵杆3212，若以横杆3211作为所述起重桁架322的固定臂3222连接的构件，具体的是，所述固定臂3222与所述横杆3211正交连接。为了后续调整起重桁架322在该框式顶架上的位置，以便于该自爬式安装系统3逆向下降到初始安装位置，所述横杆3211的横跨宽度优选要大于钢索塔2横截面宽度和起重桁架322的横截面宽度的总和，以便于所述起重桁架322能够在所述横杆3211上平移至与钢索塔2不干涉的位置。进一步地，为了实现起重桁架322的位置调整，根据现场的实施条件，可以选择以下方式实现起重桁架322位置的调整：
57.(一)所述横杆3211上设置反扣轨道，所述起重桁架322的固定臂3222的底部反扣在所述反扣轨道上，所述起重桁架322执行起重和平移钢塔节段的工序时，在起重桁架322和反扣轨道之间设置限位件3223，用于锁定起重桁架322和横杆3211的相对位置，也避免起重桁架322受不平衡拉力发生翻侧事故；所述起重桁架322进行位置调整时，改装所述动力组件33的安装位置，使得该动力组件33牵拉所述起重桁架322平移至框式顶架的一侧，参考图3，将原本固定在固定臂3222上的动力组件33分别安装在一对横杆3211的同一侧的末端(或者是横杆3211与纵杆3212的连接点)，在解除起重桁架322与横杆3211的锁定关系之后，从改装后的动力组件33引出牵引钢绳，牵拉起重桁架322至横杆3211的一侧。在施工条件许可的情况下可以对起重桁架322进行适当的拆解，减小起重桁架322的横向宽度。
58.(二)所述横杆3211上平卧设置所述自爬升组件31，如前所述，所述爬升组件包括轨道和能在轨道上滑移的爬升组件，所述起重桁架322与爬升组件栓接，并且锁定爬升组件在轨道的位置，即可实现起重桁架322和横杆3211的相对位置的锁定。所述起重桁架322执行起重和平移钢塔节段的工序时，通过前述的方式锁定起重桁架322，所述起重桁架322进行位置调整时，解除爬升组件与轨道的锁定关系，并且通过液压推动起重桁架322随爬升组件的移动而平移，直至移动至横杆3211的一侧。在施工条件许可的情况下可以对起重桁架322进行适当的拆解，例如，将起重桁架322中部的平联拆除，由此起重桁架322沿其本体的
中轴线分为两部分，拆解后的两部分分别由多组爬升组件分别相向平移至横杆3211的两侧。
59.(三)因施工需要设置了与钢索塔2高度匹配的塔吊时，可以使用塔吊进行辅助起重桁架322位置的调整，若塔吊的荷载较小，可以利用塔吊辅助动力组件33的改装，即将动力组件33从固定臂3222转移至横杆3211末端；若塔吊的荷载较大，可以利用塔吊直接移除起重桁架322，此时，起重桁架322将不随整个安装系统3下降至安装位置。还有一种情况，若作业环境不适宜将起重桁架322从高空吊装到地面，例如大风的情况，可以利用塔吊将起重桁架322从横杆3211的中部转移至横杆3211的末端。
60.进一步地，详述本技术的钢索塔的自爬式安装方法：
61.s1：在满足高度要求的已安装钢塔节段21顶部安装自爬式安装系统3；
62.承台1施工完毕之后，利用吊车拼装根部的钢塔节段，直至已安装的钢塔节段满足安装所述自爬式安装系统3的高度要求，优选地，所述自爬式安装系统3的安装高度由一个钢塔节段的高度和吊具323的作业高度共同决定。具体地，由于所述自爬式安装系统3附着在钢索塔2表面，主要是通过所述竖杆3213与自爬升组件31的栓接实现安装，因此竖杆3213的长度主要决定了自爬式安装系统3的安装高度；自爬式安装系统3安装高度的次要决定因素是吊具323，自爬式安装系统3的吊具323的安装位置在钢塔节段的上方，为满足吊具323能够起吊一个钢塔节段，所述竖杆3213本身的高度要大于一个钢塔节段的高度和吊具323作业高度的总和，优选地，考虑到自爬式安装系统3的爬架321的稳固性，以及起吊点的水平高度，所述竖杆3213的高度为一个钢塔节段高度的1.5～2.5倍，由此，钢索塔2根部的用于安装所述自爬升安装系统3的已安装塔节段至少包含两个钢塔节段，该已安装钢塔节段21优选通过吊车进行拼装，若钢索塔2根部的已安装钢塔节段21采用原位安装方式，其高度也要达到相当于至少两个钢塔节段高度，具体如图1所示。
63.各个钢塔节段在制造时需要预埋安装附着在钢索塔2表面的轨道的构件，以便于该自爬升安装系统3能够顺利爬升。
64.s2：利用所述自爬式安装系统3从钢索塔2的一侧吊装续接钢塔节段22到已安装钢塔节段21顶部进行安装；
65.所述自爬式安装系统3安装完毕，自爬升一段距离，直至吊具323可以将从钢索塔2一侧的起吊点处的续接钢塔节段22吊装到已安装钢塔节段21顶部进行安装。进一步地，所述起吊点由具体的施工条件决定，通常可以选择设置在顺桥向方向上或横桥向方向上，起吊点若设置在顺桥向方向上，起吊点可以设置在已安装的桥面上，续接钢塔节段22通过平板车从桥面运输至起吊点，进一步地，续接钢塔可以先通过驳船运输到桥下，再吊装到桥面的平板车；起吊点若设置在横桥向方向上，起吊点应设置在专用平台上，并且该专用平台与施工栈桥4连接，以便于续接钢塔节段22通过平板车从施工栈桥4运输至起吊点。对应地，所述自爬升安装系统3的爬架321应当预留开口，以供续接钢塔节段22在被起吊之后能够平移进入爬架321内部，实现与已安装节段的对接。
66.所述续接钢塔节段22在吊具323的牵引下，先进行竖直起吊，当其底部略高于已安装钢塔节段21的顶部时停止继续提升，然后沿起重桁架322的纵长轴线的方向角平移至已安装钢塔节段21的顶部上方，缓慢下放，且边下放边调整以实现与已安装钢塔节段21的精确对接，如图2所示。
67.对接时，所述爬架321本身可以作为施工平台，供作业人员进行精确对接的辅助工作，后续作业人员可以在爬架321上进行钢塔节段之间的焊接连接，以及进行其他施工工序。
68.s3：所述续接钢塔节段22安装到位之后，所述自爬式安装系统3竖直爬升到下一个工位对下一个续接钢塔节段22进行安装；
69.所述自爬升安装系统3爬升之前，吊具323应当进行保护，防止吊具323自身损坏，或损坏周围的构件，可选择地，利用吊具323保护工具稳固吊具323，防止吊具323晃动，或者，将吊具323平移至自爬升安装系统3的重心线上，也可以减小吊具323晃动的程度。
70.所述自爬升安装系统3爬升时，驱动爬升组件内部的液压组件，使爬升组件带动爬架321以步进方式爬升，自爬升安装系统3爬升至指定高度，到达下一个工位时，锁定爬升组件，以固定该自爬升安装系统3的作业位置。
71.s4：钢索塔2安装完毕之后，所述自爬式安装系统3逆向下降到初始安装位置并拆除。
72.重复执行所述步骤s2和s3，直至完成钢塔节段的安装，所述自爬式安装系统3需要进行拆卸时，优选驱动其自身逆向下降到初始安装位置进行拆除。逆向下降的过程是自爬升过程的逆过程，本领域技术人员容易理解。在该自爬升安装系统3进行逆向下降之前，需要调整起重桁架322在框式顶架上的固定位置，使得起重桁架322与钢索塔2相互不干涉。所述起重桁架322在框式顶架调整位置的方式同前文所述，综合考虑高空作业条件、设备使用成本、工期要求之后选用其中之一：
73.(一)在所述框式顶架和起重桁架322之间设有滑轨的情况下，改装所述动力组件33的安装位置，使得所述动力组件33牵拉所述起重桁架322平移至框式顶架的一侧；
74.(二)在所述框式顶架和起重桁架322之间平卧设置所述自爬升组件31的情况下，利用所述自爬升组件31驱动所述起重桁架322平移至框式顶架的一侧；
75.(三)在设有塔吊的情况下，通过塔吊进行动力组件33的改装，或者进行起重桁架322的位置调整，甚至直接在高空拆除起重桁架322。
76.当所述自爬式安装系统3返回初始安装位置之后，按照其安装顺序的逆顺序进行拆除，拆除后的构件可以进行重复利用，钢索塔2表面还需要对安装了预埋件的部分进行修复，该修复过程可以在自爬升安装系统3下降的时候同步进行。
77.综上所述，本技术使用了自爬式安装系统进行钢索塔的安装，使得钢索塔的对接精度得到控制，钢索塔的对接可调整性提高，降低了施工过程的操作难度和复杂度，也提高了施工的安全性。进一步地，起重桁架与爬架之间设置为可相对滑动，当该安装系统准备自下降之前，驱动起重桁架调整在爬架顶部的固定位置，使得起重桁架与钢索塔不干涉，使该安装系统可以顺利实现自下降，减少塔吊参与辅助该安装系统的拆卸。
78.上述实施例为本技术较佳的实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，均包含在本技术的保护范围之内。