一种空间四塔肢倾斜塔柱的横撑力施加装置的制作方法

1.本实用新型涉及桥梁施工领域。更具体地说，本实用新型涉及一种空间四塔肢倾斜塔柱的横撑力施加装置。


背景技术：

2.空间四塔肢倾斜塔柱因其性能好、顺桥向和横桥向整体刚度大等优点，在大跨桥梁建设中逐步受到青睐，如常泰长江大桥、巢马长江大桥等均采用了空间四塔肢结构。在四塔肢悬臂施工过程中，在自重、施工临时荷载及环境影响(如温度、风荷载等)下，需要采取临时横撑结构，辅助索塔施工，以满足塔柱受力和线形要求。传统的横撑结构适用于双塔肢的平面索塔，而对于空间四塔肢索塔结构，若采用传统横撑布置形式，多层横撑结构的布置必然需要多个乃至数十个顶推设备，除每层横撑力之间相互影响外，每道横撑内部也彼此影响，造成顶推设备的匹配和过程调整难度大大增加。此外，采用人工读取千斤顶等顶推设备的数值来进行调整，施工效率和施工精度大打折扣，增加了施工控制难度。为了解决上述难题，特此提出了一种适用于空间四塔肢倾斜塔柱的支撑装置。


技术实现要素：

3.本实用新型的一个目的是提供一种空间四塔肢倾斜塔柱的横撑力施加装置，通过张拉器施加张拉力，使得上下层桁架逐步靠拢，通过桁架水平投影长度的变化，对塔肢施加主动横撑力，省却了大量千斤顶等顶推设备，操作方便。
4.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种空间四塔肢倾斜塔柱的横撑力施加装置，包括：
5.一对连接板，其上下间隔相对设置，所述连接板水平位于塔柱的四个倾斜塔肢的中心位置；
6.一对桁架结构，其分别对应一对连接板，所述桁架结构包括四个桁架杆件，其形成对称的“x”形结构，四个桁架杆件的外端分别铰接于四个塔肢的塔壁上，内端分别铰接于所述连接板的四个角端部，一对桁架结构在同一个塔肢上的所述桁架杆件上下对称设置，一对桁架结构在同一个塔肢上的所述桁架杆件的外端之间的间距小于内端之间的间距；
7.张拉结构，其包括张拉杆和张拉器，所述张拉杆连接上下设置的一对连接板，所述张拉器通过张拉杆对一对连接板施加张拉力。
8.优选的是，所述桁架杆件内部还连接有桁架平联。
9.优选的是，所述桁架杆件与塔肢的塔壁之间通过塔壁端销接装置铰接，所述塔壁端销接装置包括塔壁端销接轴承、塔壁端销接板和塔壁端预埋件，所述塔壁端预埋件预埋于塔肢的塔壁上，所述塔壁端销接板固定于所述塔壁端预埋件上，所述桁架杆件与所述塔壁端销接板通过塔壁端销接轴承和销轴销接。
10.优选的是，所述桁架杆件与连接板之间通过张拉端销接装置铰接，所述张拉端销接装置包括张拉端销接轴承和张拉端销接板，所述张拉端销接板固定于连接板上，所述桁
架杆件与所述张拉端销接板通过所述张拉端销接轴承和销轴销接。
11.优选的是，所述张拉杆在所述连接板上对称设置四根，所述张拉杆下端和上端分别通过下层螺母和上层螺母固定于上下的一对连接板上，所述张拉器设置于上层螺母上方。
12.优选的是，所述上层螺母与对应的连接板之间还设置有压力传感器。
13.优选的是，所述压力传感器与连接板及上层螺母之间均设置有垫圈。
14.本实用新型至少包括以下有益效果：
15.1、本实用新型的装置由上下两层“x”型桁架结构、张拉杆、销接装置等构成，通过控制竖向张拉杆的预紧力来实现四塔肢的水平主动横撑力，省却了大量千斤顶等顶推设备，操作方便。
16.2、本实用新型通过压力传感器获取张拉器施加的张拉力大小，通过实时监测索塔施工期内的横撑力变化，根据索塔施工监控需求，张拉器控制系统可适时调整横撑力，直至新的目标值，避免了传统方式的千斤顶油压不稳及后期补压调整困难的问题。
17.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
18.图1为本实用新型的俯视图；
19.图2为本实用新型的正视图；
20.图3为本实用新型张拉端连接示意图；
21.图4为本实用新型塔壁端连接示意图；
22.图5为本实用新型横撑受力图。
23.附图标记说明：
24.1、桁架杆件；2、桁架平联；3、塔壁端销接轴承；4、塔壁端销接板；5、上层螺母；6、张拉杆；7、连接板；8、张拉端销接轴承；9、张拉端销接板；10、塔壁端预埋件；11、下层螺母；12、压力传感器；13、张拉器；14、塔肢。
具体实施方式
25.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
26.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.如图1至5所示，本实用新型提供一种空间四塔肢倾斜塔柱的横撑力施加装置，包括：
28.一对连接板7，其上下间隔相对设置，所述连接板7水平位于塔柱的四个倾斜塔肢
14的中心位置；
29.一对桁架结构，其分别对应一对连接板7，所述桁架结构包括四个桁架杆件1，其形成对称的“x”形结构，四个桁架杆件1的外端分别铰接于四个塔肢14的塔壁上，内端分别铰接于所述连接板7的四个角端部，一对桁架结构在同一个塔肢14上的所述桁架杆件1上下对称设置，一对桁架结构在同一个塔肢14上的所述桁架杆件1的外端之间的间距小于内端之间的间距；
30.张拉结构，其包括张拉杆6和张拉器13，所述张拉杆6连接上下设置的一对连接板7，所述张拉器13通过张拉杆6对一对连接板7施加张拉力。
31.在上述技术方案中，桁架结构在工厂提前预制好，“x”形支撑桁架结构宜选择刚度大、重量轻的材料制作而成，桁架杆件1的内端一一对应连接至连接板7的设定位置，形成对称的“x”形结构，将下层的“x”形支撑桁架结构吊装到位并与四个塔肢14的塔壁进行销接，并采用吊装设备进行临时支撑，接着，吊装上层的“x”形支撑桁架结构并与四个塔肢14的塔壁销接，安装时需保持两个“x”形支撑桁架结构上下对称，最后安装张拉杆6，将其与上下两个连接板7连接，再在张拉杆6上安装张拉器13，通过张拉器13施加张拉力，使得上下层桁架结构逐步靠拢，通过桁架杆件1的水平投影长度的变化，对塔肢14施加主动横撑力。如图5所示，根据力正交分解，若当前单根张拉杆6施加张拉力fi，当前角度αi,上层桁架结构对塔壁端施加的竖向力p
i上y
与下层桁架对塔端施加的竖向力p
i下y
大小几乎相等，方向相反，相互抵消，对塔肢14施加主动水平横撑力p
i’＝-pi＝-(p
i上x
p
i下x
)。根据横撑系统在外力作用下的受力平衡，可计算得到对单个塔肢14施加的主动横撑力p
i’＝-pi＝-2fi/tan(αi/2)。
32.在另一种技术方案中，所述桁架杆件1内部还连接有桁架平联2。
33.在另一种技术方案中，如图4所示，所述桁架杆件1与塔肢14的塔壁之间通过塔壁端销接装置铰接，所述塔壁端销接装置包括塔壁端销接轴承3、塔壁端销接板4和塔壁端预埋件10，所述塔壁端预埋件10预埋于塔肢14的塔壁上，所述塔壁端销接板4固定于所述塔壁端预埋件10上，所述桁架杆件1与所述塔壁端销接板4通过塔壁端销接轴承3和销轴销接。在浇筑塔肢14混凝土过程中，将塔壁端销接装置提前预埋于塔壁对应位置处，并满足锚固要求；在连接时，塔壁端销接板4和桁架杆件1的外端上均对应设置有销轴孔，通过插入销轴并连接塔壁端销接轴承3实现塔壁端销接板4和桁架杆件1的铰接。
34.在另一种技术方案中，如图3所示，所述桁架杆件1与连接板7之间通过张拉端销接装置铰接，所述张拉端销接装置包括张拉端销接轴承8和张拉端销接板9，所述张拉端销接板9固定于连接板7上，所述桁架杆件1与所述张拉端销接板9通过所述张拉端销接轴承8和销轴销接。在连接时，张拉端销接板9和桁架杆件1的外端上均对应设置有销轴孔，通过插入销轴并连接张拉端销接轴承8实现张拉端销接板9和桁架杆件1的铰接。
35.在另一种技术方案中，如图1和图2所示，所述张拉杆6在所述连接板7上对称设置四根，所述张拉杆6下端和上端分别通过下层螺母11和上层螺母5固定于上下的一对连接板7上，所述张拉器13设置于上层螺母5上方。安装4根对称布置的同种类型的张拉杆6，张拉杆6下端通过下层螺母11固定于下层连接板7上，张拉杆6上端通过张拉器13及上层螺母5锚固于上层连接板7上。
36.在另一种技术方案中，所述上层螺母5与对应的连接板7之间还设置有压力传感器12。通过获取张拉器13张拉后的压力传感器12以及上下两个桁架结构之间的夹角角度α测
量数据，并接入智能控制系统，可实时获得张拉力fi、角度αi，智能控制系统通过获取的数据控制张拉力，分级张拉至主动横撑力设定的目标值p0，根据索塔施工监控需求，张拉器13控制系统可适时调整横撑力，直至新的目标值，避免了千斤顶油压不稳及后期补压调整困难的问题。
37.横撑力智能控制系统包括中央控制集成系统、数据采集与传输模块、数据接收模块、张拉器13控制设备等。在桁架结构上设置角度测量设备，数据采集与传输模块与角度测量设备、压力传感器12设备相连；中央控制集成系统通过数据接收模块得到上述测量数据，进而通过数据分析与控制模块根据当前数据分析结果，对张拉器13控制设备发出控制指令，最后在横撑力展示模块显示横撑力变化曲线。在主动横撑力施加过程及索塔施工期内，通过智能控制系统实时监测每道横撑力的变化，当出现突发情况(台风天气等)，横撑力突然陡增或突然陡降，可作为预警指标；此外，当空间四塔肢14施工到一定位置时，需要对下面几道横撑力进行调整，则只须通过中央控制集成系统来调整张拉力，直至监控指令状态，从而确保索塔施工期内力和线形满足要求。
38.在另一种技术方案中，所述压力传感器12与连接板7及上层螺母5之间均设置有垫圈，以保护压力传感器12。
39.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。