一种悬索桥钢桁梁的架设系统及架设方法与流程

1.本技术涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种悬索桥钢桁梁的架设系统及架设方法。


背景技术：

2.目前，悬索桥钢桁梁的架设方法主要有缆索吊机法和缆载吊机法。在跨江或跨海水域修建悬索桥时，加劲梁一般采用船舶运输至桥位处，利用缆载吊机进行垂直起吊架设。在山区跨峡谷修建悬索桥，由于两岸地势陡峭，运输条件差，施工场地狭窄，同时桥位处的河流浅、河面窄，无法通航，钢桁梁的架设主要采用缆索吊机法。
3.相关技术中，缆索吊机法是利用悬索桥的主塔和两岸地形，搭设由锚碇、塔架、承重索、天车及牵引系统等组成的缆索吊系统，利用缆索吊进行主桁架片的运输、提升和安装。缆索吊机施工法技术成熟，但是其缺点也非常明显，其需要在主塔之间搭建若干条承重索，天车挂在承重索上，天车自身无动力，需要承重索两侧的牵引系统提供牵引力。随着悬索桥跨径的增大，缆索吊机施工法施工成本显著提高，施工安全性大幅下降，对主跨超过900m的悬索桥施工，不具有经济性。
4.缆载吊机法是在主缆上设置吊机，通过吊机上的提升系统竖向提升钢桁梁至设计高程，然后安装吊杆，完成单个节段的钢桁梁架设；缆载吊机沿主缆行走，不需要额外设置承重索，且吊机自身具备动力系统，当完成一节钢桁梁的架设时，可通过自身的动力系统空载走行至下一节段的钢桁梁待架位置，架设下一节段的钢桁梁。缆载吊机法能够进行主跨超过900m的悬索桥施工，但是缆载吊机法一般将钢桁梁节段采用船舶等运输至桥位处，利用缆载吊机进行垂直起吊，一般要求主缆下方是水域或者地势平坦，对地形与航道运输条件要求高。而当悬索桥的主跨超过900m且主缆下方不是水域地势也不平坦时，国内外目前没有架设方法能够完成上述悬索桥的钢桁梁架设。
5.因此，本领域技术人员亟待设计一种新的架设方法，能够适应大跨度悬索桥，且对地形与航道运输条件要求低。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种悬索桥钢桁梁的架设系统及架设方法，公开了一种新的悬索桥钢桁梁的架设系统和方法，能够适用于大跨度悬索桥，且对地形与航道运输条件要求低。
7.为达到以上目的，采取的技术方案是：一种悬索桥钢桁梁的架设系统，包含：吊挂装置，其包含塔吊支架，所述塔吊支架设置于悬索桥的主塔顶端，且塔吊支架的两端沿纵桥向向两侧延伸，且其中一个伸出端设置滑轮机构；
8.走行装置，其包含穿心千斤顶、走行箱体和若干钢绞线，所述走行箱体的底面设置若干用于沿悬索桥的主缆行走的走行轮，所述穿心千斤顶竖直固定于穿心千斤顶的顶面；所述钢绞线贯穿穿心千斤顶；
9.牵引装置，其包含卷扬机和若干钢丝绳，所述卷扬机固定于塔吊支架；一部分钢丝绳用于吊运钢桁梁，其穿过塔吊支架侧端的滑轮结构连接至卷扬机；另一部分钢丝绳连接走行箱体和卷扬机；
10.当钢桁梁被卷扬机通过钢丝绳吊运至设定高程时，将钢桁梁从牵引装置的钢丝绳转而固定至走行装置的钢绞线。
11.在上述技术方案的基础上，所述架设系统还包含轨道，所述轨道底面固定于主缆，所述走行轮可滑动安装于轨道顶面；所述轨道包含若干轨节段单元；
12.在走行装置带着钢桁梁沿轨道从邻近主塔的位置向远处行走过程中，将走行装置后方的轨节段单元拆除，并安装至走行装置前方。
13.在上述技术方案的基础上，所述架设系统还包含若干成卡爪状且可拆卸的临时夹持器，所述临时夹持器设置于轨道的底面，且临时夹持器用于箍紧主缆；所述轨道每间隔设定间距设置一个临时夹持器。
14.在上述技术方案的基础上，所述架设系统还包含猫道平台，所述猫道平台平行设置于主缆下方，所述猫道平台用于承载工人和吊运走行系统需要的工具零件。
15.在上述技术方案的基础上，所述架设系统还包含牵引索组件，所述牵引索组件张拉于主缆上方，所述牵引索组件用于运送吊杆。
16.本技术还公开了一种基于上述悬索桥钢桁梁的架设系统的架设方法，包含以下步骤：
17.s1：在悬索桥的主塔顶端安装塔吊支架，并在塔吊支架的其中一个伸出端安装滑轮机构；在邻近主塔处的主缆上安装走行装置；在待安装钢桁梁两岸的主塔顶端分别安装牵引装置的卷扬机，两个卷扬机通过钢丝绳固定在走行箱体的两端；
18.s2：将钢桁梁在地面移运至起吊点位，卷扬机通过钢丝绳和滑轮机构将钢桁梁吊运至设定高程；
19.s3：将钢桁梁固定至钢绞线的底端，并拆除钢桁梁上的钢丝绳；
20.s4：启运待安装钢桁梁两岸的卷扬机，走行装置带着钢桁梁沿纵桥向移动至跨中设计位置；同时，运输钢桁梁相应的吊杆至跨中设计位置；安装吊杆，将钢桁梁从钢绞线固定转至吊杆固定。
21.在上述技术方案的基础上，所述架设系统还包含轨道，所述轨道底面固定于主缆，所述走行轮可滑动安装于轨道顶面；所述轨道包含若干轨节段单元；
22.在步骤s1包含，沿主缆铺设轨道，并将走行箱体下方的走行轮可滑动设置于轨道；
23.在步骤s4中，在走行装置带着钢桁梁沿轨道行走过程中，边走边拆边铺，将走行装置后方的轨节段单元拆除，并安装至走行装置前方。
24.在上述技术方案的基础上，所述架设系统还包含若干成卡爪状且可拆卸的临时夹持器，所述临时夹持器设置于轨道的底面，且临时夹持器用于箍紧主缆；所述轨道每间隔设定间距设置一个临时夹持器。
25.在上述技术方案的基础上，所述架设系统还包含猫道平台，所述猫道平台平行设置于主缆下方，所述猫道平台用于承载工人和吊运走行系统需要的工具零件；所述架设系统还包含牵引索组件，所述牵引索组件张拉于主缆上方，所述牵引索组件用于运送吊杆；
26.在步骤s1中，所述轨道的轨节段单元、临时夹持器和索夹均通过猫道平台运输和
安装；
27.在步骤s4中，所有所述吊杆的运输和安装工作均通过牵引索组件完成。
28.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
29.本技术的悬索桥钢桁梁的架设系统及架设方法，采用主缆作为行走通道，自身不具备自动力装置，采用卷扬机和钢丝绳提供动力进行走行运动；相对于缆索吊机法，不需要增加若干承重索，适用于大跨度的悬索桥，经济性好；本技术的架设系统，走行装置具备带钢桁梁行走的能力，先采用牵引装置和吊挂装置吊运钢桁梁至设定高程，再转而固定至走行装置的钢绞线上，使得钢桁梁通过钢绞线固定至走行装置，钢桁梁自始至终都是从邻近主塔的位置向上吊运，对主缆下方的其他位置的地形与航道无要求，对地形与航道运输条件要求低。
30.之所以现有技术的缆载吊机法的缆车只能进行空载行走，而本技术能够带钢桁梁一起行走的原因在于，其一，本技术上升的过程通过吊挂装置搭配牵引装置实现，走行装置只负责行走；且走行装置没有设置自动力设备，大大减轻了重量，重心偏下至钢桁梁，更加安全稳定；其二，铺设了走行装置专用的轨道，专用的轨道能够与走行箱体的走行轮完美匹配，受力优越，行走性能好；同时，轨道进行分节段设置，边走边拆边铺，大大节省了轨道的成本，经济性好。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本技术实施例提供的悬索桥钢桁梁垂直起吊立面示意图；
33.图2为本技术实施例提供的悬索桥钢桁梁纵桥向运输立面示意图；
34.图3为本技术实施例提供的悬索桥安装吊杆的示意图；
35.图4为本技术实施例提供的悬索桥钢桁梁的猫道平台和牵引索组件的立面示意图；
36.图5为本技术实施例提供的悬索桥的合拢段的吊装示意图；
37.附图标记：
38.1、塔吊支架；2、走行装置；3、轨道；4、牵引装置；5、临时夹持器；6、主缆；7、猫道平台；8、牵引索组件；9、主塔；10、钢桁梁；11、吊杆；21、穿心千斤顶；22、走行箱体；23、走行轮；24、钢绞线；42、卷扬机；41、钢丝绳；74、面板层；73、扶手索；72、防护索；71、承重索；8、牵引索组件；81、门架承重索；82、门架牵引索。
具体实施方式
39.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
40.如图1、图2和图3所示，本技术公开了一种悬索桥钢桁梁的架设系统的实施例，架设系统能够适用于大跨度悬索桥，且对地形与航道运输条件要求低；相比于缆索吊机法需要安装大量的承重索，本技术的架设系统承重主体依旧采用主缆6；相比于缆载吊机法的吊机自带动力设备行走，本技术的架设系统无动力行走设备；缆载吊机法只能进行空载行走，竖直向上吊运，对桥梁下方的地形与航道运输条件要求高；本技术的架设系统能够带着钢桁梁节段一起行走，对桥梁下方的地形与航道运输条件要求低。
41.架设系统包含吊挂装置、走行装置2和牵引装置4，吊挂装置包含塔吊支架1，塔吊支架1设置于悬索桥的主塔9顶端，且塔吊支架1的两端沿纵桥向向两侧延伸，且其中一个伸出端设置滑轮机构。
42.走行装置2包含穿心千斤顶21、走行箱体22和若干钢绞线24，走行箱体22的底面设置若干走行轮23，若干走行轮23用于沿悬索桥的主缆6行走。穿心千斤顶21竖直固定于穿心千斤顶21的顶面，在走行轮23走行的过程中，穿心千斤顶21随之调整，但始终保持竖直状态。钢绞线24贯穿穿心千斤顶21，用于连接钢桁梁。钢桁梁首先经由吊挂装置吊挂至设计高程后，转而固定于钢绞线24的底端，将钢桁梁的重量转至走行装置2。
43.牵引装置4包含卷扬机42和若干钢丝绳41，卷扬机42固定于塔吊支架1；一部分钢丝绳41用于吊运钢桁梁10，该部分钢丝绳41的一端连接至钢丝绳41，另一端穿过塔吊支架1侧端的滑轮结构向下延伸，卷扬机42通过该部分钢丝绳41吊运钢桁梁10。另一部分钢丝绳41连接走行箱体22和卷扬机42，具体地，该部分钢丝绳41一端连接于卷扬机42，另一端连接至走行箱体22的端部，卷扬机42通过该部分钢丝绳移动走行箱体22。
44.具体地，在架设两个主塔9之间的钢桁梁时，牵引装置4在两个主塔9均布置卷扬机42和若干钢丝绳41，两个主塔9的卷扬机42通过钢丝绳41拉动走行箱体22空载移动或者走行箱体22带钢桁梁一起移动。
45.当钢桁梁10被卷扬机42通过钢丝绳41吊运至设定高程时，将钢桁梁10从牵引装置4的钢丝绳41转而固定至走行装置2的钢绞线24。
46.本技术的悬索桥钢桁梁的架设系统，行走于主缆6，走行装置2自身不具备自动力装置，采用卷扬机42和钢丝绳41提供动力进行走行运动；
47.本技术的架设系统，依旧采用主缆6作为行走通道，相对于缆索吊机法，不需要增加若干承重索，适用于大跨度的悬索桥，经济性好；本技术的架设系统，走行装置2具备带钢桁梁行走的能力，先采用牵引装置4和吊挂装置吊运钢桁梁10至设定高程，再转而固定至走行装置2的钢绞线24上，使得钢桁梁通过钢绞线24固定至走行装置2，钢桁梁10自始至终都是从邻近主塔的位置向上吊运，对主缆下方的其他位置的地形与航道无要求。而之所以现有技术的缆载吊机法的缆车只能进行空载行走，本技术的架设系统能够带钢桁梁一起行走的主要原因之一在于：本技术上升的过程通过吊挂装置搭配牵引装置4实现，走行装置2只负责行走；且走行装置2没有设置自动力设备，大大减轻了重量，重心偏下至钢桁梁，更加安全稳定。
48.在一个实施例中，架设系统还包含轨道3，轨道3底面固定于悬索桥的主缆6，走行轮23可滑动安装于轨道3顶面。轨道3包含若干轨节段单元；在走行装置2带着钢桁梁10沿轨道3从邻近主塔9的位置向远处行走过程中，轨道3边走边铺，一边将走行装置2后方(行走方向的后方)的轨节段单元拆除，一边安装至走行装置2前方(行走方向的前方)。具体地，轨道
3的长度只是略大于走行箱体22的长度。优选地，轨道3的长度是走行箱体22的长度的两倍。
49.本技术的架设系统，之所以突破现有技术缆载吊机法的缆车只能进行空载行走，而能够使走行装置2带钢桁梁一起行走的主要原因之二在于：本技术的架设系统，铺设了走行装置2专用的轨道3，专用的轨道3能够与走行箱体22的走行轮23完美匹配，受力优越，行走性能好；同时，轨道3进行分节段设置，边走边拆边铺，大大节省了轨道3的成本，经济性好。
50.进一步地，架设系统还包含成卡爪状的临时夹持器5，临时夹持器5固定于轨道底面，用于箍紧主缆6。临时夹持器5可拆卸。在避开主缆上的索夹前提下，轨道3每间隔设定间距设置一个临时夹持器5。设定间距根据轨道3的强度和刚度计算确定。
51.优选地，每个轨节段单元的底面至少设置一个可拆卸的临时夹持器5。
52.在一个实施例中，架设系统还包含猫道平台7，猫道平台7平行设置于主缆6下方，猫道平台7用于承载工人和吊运走行系统需要的工具零件。具体地，轨道3、临时夹持器5、索夹等均以猫道平台7为人工作业平台进行安装。
53.进一步地，猫道平台7还包含面板层74、扶手索73、防护索72和承重索71；若干承重索71形成位于平行于主缆6的平面内，面板层74铺设于所有承重索71的顶面，形成施工平台。面板层74开设用于避开钢绞线的条形孔，避免于钢绞线发生干涉。在猫道平台7安装轨道3、临时夹持器5、索夹等过程中，使用木板等铺设于面板层74的条形孔，而在走行装置2带钢桁梁行走的过程中，将木板等揭开。扶手索73和防护索72张拉于面板层74的两侧，起着防护栏的作用，避免施工人员发生意外，提升安全性能。
54.如图4所示，在一个实施例中，架设系统还包含牵引索组件8，牵引索组件8张拉于主缆6上方，牵引索组件8用于运送吊杆11。
55.具体地，牵引索组件8包含两根门架承重索81和两根门架牵引索82。具体地，当走行装置2带着钢桁梁行走至设定位置时，牵引索组件8运送吊杆11，将吊杆11的顶端固定于主缆上的索夹，将吊杆11的底端固定于钢桁梁，而后将钢绞线底端与钢桁梁松开，将钢桁梁的重量转换至吊杆11。
56.如图1、图2、图3和图5本技术还公开了一种基于上述悬索桥钢桁梁的架设系统的架设方法的实施例，包含以下步骤：
57.s1：在悬索桥的主塔9顶端安装塔吊支架1，并在塔吊支架1的其中一个伸出端安装滑轮机构；在邻近主塔9处的主缆6上安装走行装置2；在待安装钢桁梁10两岸的主塔顶端分别安装牵引装置4的卷扬机42，两个卷扬机42通过钢丝绳41固定在走行箱体22的两端，达到走行箱体22纵向行走的目的。
58.s2：将钢桁梁10在地面移运至起吊点位，起吊点位即邻近主塔9的主缆下方。卷扬机42通过钢丝绳41和塔吊支架1的滑轮机构将钢桁梁10吊运至设定高程；
59.s3：将钢桁梁10固定至走行装置2的钢绞线24的底端，并拆除钢桁梁10上的钢丝绳41；此时，钢桁梁10从被牵引装置4的钢丝绳41承重，变更为被走行装置2的钢绞线24承重。
60.s4：启运两岸的卷扬机42，走行装置2沿纵桥向移动至跨中设计位置；同时，运输吊杆11至跨中设计位置；安装吊杆11，通过钢绞线24逐步下放钢桁梁10，将钢桁梁10从钢绞线24固定转至吊杆11固定，即完成钢桁梁的架设工作，剩下的工作只需要将两段钢桁梁对接连接好就行。
61.本技术利用悬索桥钢桁梁的架设系统进行钢桁梁架设的架设方法，不同于常规的缆索吊机法和缆载吊机法，公开了一种新的悬索桥钢桁梁的架设方法，能够适用于大跨度悬索桥，且对地形与航道运输条件要求低；本技术的架设方法，先在主缆6上安装走行装置2，利用牵引装置4先完成钢桁梁的上升工作，再将钢桁梁转移至走行装置2的钢绞线24，之后用钢绞线带着钢桁梁10向跨中行走，直至走到跨中设计位置，再将钢桁梁10转移至吊杆11上，完成架设工作。
62.本技术的架设方法，依旧采用主缆6作为行走通道，相对于缆索吊机法，不需要增加若干承重索，适用于大跨度的悬索桥，经济性好；本技术的架设系统，走行装置2具备带钢桁梁行走的能力，先采用牵引装置4和吊挂装置吊运钢桁梁10至设定高程，再转而固定至走行装置2的钢绞线24上，使得钢桁梁通过钢绞线24固定至走行装置2，钢桁梁10自始至终都是从邻近主塔的位置向上吊运，对主缆下方的其他位置的地形与航道无要求。
63.本技术的架设方法能够带钢桁梁一起行走的主要原因之一在于：本技术上升的过程通过吊挂装置搭配牵引装置4实现，走行装置2只负责行走；且走行装置2没有设置自动力设备，大大减轻了重量，重心偏下至钢桁梁，更加安全稳定。
64.原因之二在于：本技术的架设系统，铺设了走行装置2专用的轨道3，专用的轨道3能够与走行箱体22的走行轮23完美匹配，受力优越，行走性能好；同时，轨道3进行分节段设置，边走边拆边铺，大大节省了轨道3的成本，经济性好。
65.在一个实施例中，架设系统还包含轨道3，轨道3底面固定于悬索桥的主缆6，走行轮23可滑动安装于轨道3顶面。轨道3包含若干轨节段单元；在走行装置2带着钢桁梁10沿轨道3从邻近主塔9的位置向远处行走过程中，轨道3边走边铺，一边将走行装置2后方行走方向的后方的轨节段单元拆除，一边安装至走行装置2前方行走方向的前方。
66.在步骤s1包含，沿主缆6铺设轨道3，并将走行箱体22下方的走行轮23可滑动设置于轨道3；
67.在步骤s4中，在走行装置2带着钢桁梁10沿轨道3行走过程中，边走边拆边铺，将走行装置2后方的轨节段单元拆除，并安装至走行装置2前方。
68.在一个实施例中，架设系统还包含成卡爪状的临时夹持器5，临时夹持器5固定于轨道底面，用于箍紧主缆6。临时夹持器5可拆卸。在避开主缆上的索夹前提下，轨道3每间隔设定间距设置一个临时夹持器5。设定间距根据轨道3的强度和刚度计算确定。
69.在一个实施例中，架设系统还包含猫道平台7，猫道平台7平行设置于主缆6下方，猫道平台7用于承载工人和吊运走行系统需要的工具零件。具体地，轨道3、临时夹持器5、索夹等均以猫道平台7为人工作业平台进行安装。
70.进一步地，猫道平台7还包含面板层74、扶手索73、防护索72和承重索71；若干承重索71形成位于平行于主缆6的平面内，面板层74铺设于所有承重索71的顶面，形成施工平台。面板层74开设用于避开钢绞线的条形孔，避免于钢绞线发生干涉。在猫道平台7安装轨道3、临时夹持器5、索夹等过程中，使用木板等铺设于面板层74的条形孔，而在走行装置2带钢桁梁行走的过程中，将木板等揭开。扶手索73和防护索72张拉于面板层74的两侧，起着防护栏的作用，避免施工人员发生意外，提升安全性能。
71.架设系统还包含牵引索组件8，牵引索组件8张拉于主缆6上方，牵引索组件8用于运送吊杆11。
72.具体地，牵引索组件8包含两根门架承重索81和两根门架牵引索82。具体地，当走行装置2带着钢桁梁行走至设定位置时，牵引索组件8运送吊杆11，将吊杆11的顶端固定于主缆上的索夹，将吊杆11的底端固定于钢桁梁，而后将钢绞线底端与钢桁梁松开，将钢桁梁的重量转换至吊杆11。
73.在步骤s1中，轨道3的轨节段单元、临时夹持器5和索夹均通过猫道平台7运输和安装。
74.在步骤s4中，所有吊杆11的运输和安装工作均通过牵引索组件8完成。
75.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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技术和简化描述，而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技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
76.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
77.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。