一种桥塔竖转系统及其施工方法技术方案

本发明专利技术公开一种桥塔竖转系统及其施工方法，包括竖转装置、牵引装置和竖绞系统；所述竖绞系统安装于桥塔的塔根侧桥墩上，用于铰接桥塔的塔根端；所述竖转装置顶端架设于桥塔的中部，底端架设于牵引装置上；所述牵引装置固定部件架设于水平桥墩上可竖直支撑起竖转装置的底端，活动部件水平连接在竖转装置的底端；当所述牵引装置动作时，可带动竖转装置的底端作水平运动，进而改变桥塔的塔头端的高度；本发明专利技术可运用于跨峡谷、既有公路、铁路线时拱桥竖转施工，各类异形预制桥塔，包括竖直桥塔，竖转施工以及临时扣背塔的竖转，具有良好的推广应用前景。

A vertical rotation system of bridge tower and its construction method

【技术实现步骤摘要】
一种桥塔竖转系统及其施工方法
本专利技术专利涉及桥梁工程领域，具体为一种桥塔竖转系统及其施工方法，尤其适用于异形桥塔竖转系统的建设和操控。
技术介绍
目前，国内外桥塔竖转系统主要由临时塔架、牵引装置及拉索等部分组成，通过向上的牵引力使桥塔绕塔脚转动，最终到达设计指定位置。该方法需安装临时扣背索塔，并设置多个地锚以平衡转体过程中的水平力和竖向力，工程造价较高，高空作业时间长，施工作业环境较差。在具体的桥梁施工过程中，还需要全面、科学合理的计算对施工过程关键控制因素，例如临时索塔的高度，所需要的承受压力，扣背索力及水平角度，主塔自身变形及受力等，以及异形塔在竖转过程中重心不断变化，由此带来的稳定问题无法忽视，对设计人员、施工人员以及施工设施均具有较高的要求。随着我国经济和社会的发展，跨线桥梁如跨既有公路、铁路线情况越来越普遍。为减少对既有线的影响，急需针对桥塔尤其是异形塔新的竖转装置及施工方法，来解决场地受限条件和恶劣施工条件下的桥塔竖转技术难题，为跨线桥梁设计和施工提供新的参考角度。鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是：当前用于桥梁的竖转装置结构复杂、建造难且整体平衡和稳定性差，尤其不适合用于异形塔在竖转过程中重心不断变化的情况，通过一种桥塔竖转系统搭建稳固的竖转装置，并通过施工方法简化建设流程。本专利技术通过如下技术方案达到上述目的。第一方面，本专利技术提供提出一种桥塔竖转系统，包括竖转装置、牵引装置和竖绞系统；所述竖绞系统安装于桥塔的塔根侧桥墩上，用于铰接桥塔的塔根端；所述竖转装置顶端架设于桥塔的中部，底端架设于牵引装置上；所述牵引装置固定部件架设于水平桥墩上支撑住竖转装置的底端，活动部件水平连接在竖转装置的底端和牵引装置动力部件之间。进一步的，所述竖转装置为桁架式结构，包括顶边杆、底边杆、侧边杆、前拉杆和后拉杆；所述侧边杆为两根，两根侧边杆对称铰接于顶边杆和底边杆的两端，形成一个长方形空间桁架结构；所述前拉杆一端铰接于顶边杆，另一端连接在桥塔背部前端；其中后拉杆一端铰接于顶边杆，另一端连接在桥塔背部后端；所述前拉杆、后拉杆和其在桥塔上的接触段之间形成三角形空间桁架结构。进一步的，所述牵引装置包括牵引钢绳、滑道和卷扬机；其中牵引装置的活动部件为牵引钢绳，其中牵引装置的动力部件为卷扬机；所述底边杆两端各设置接地轴承，形成滑动端；所述牵引钢绳设置多根，牵引钢绳的一端连接于竖转装置的底边杆，另一端设置在卷扬机中；所述滑道水平的安装于桥墩上，其宽度与竖转装置相适配；所述底边杆滑动设置于所述滑道上；所述卷扬机安装于桥塔的塔根侧桥墩上且通过牵引钢绳连接底边杆。进一步的，所述竖绞系统包括绞盘承台、塔底节段、竖转接口和位置传感器，所述绞盘承台竖直固定于桥塔的塔根侧桥墩上，所述塔底节段设置于绞盘承台的顶部，所述竖转接口设置于塔底节段内铰接桥塔的塔根端；所述位置传感器设置于旋转接口中与卷扬机的处理器相连，用于监测桥塔的竖转位置并给卷扬机传递位置信息的数据。进一步的，在两个所述侧边杆的中间设置多根加强杆。进一步的，所述桥塔背部前端设置有第一凹槽，后端设置有第二凹槽；所述前拉杆和/或后拉杆设置多根，其中多根前拉杆的一端均匀铰接在顶边杆上，另一端铰接于在桥塔背部前端的第一凹槽内，其中多根后拉杆的一端均匀铰接在顶边杆上，另一端铰接于在桥塔背部后端的第二凹槽内。进一步的，所述滑道上设置抗拔槽，底边杆两端设置抗跳销，所述抗跳销卡在抗拔槽中。进一步的，还包括稳定索，所述稳定索一端连接在桥塔的塔头端桥墩上，另一端连接在桥塔的塔头上。第二方面，本专利技术提供一种桥塔竖转系统的施工方法，应用于第一方面提出的桥塔竖转系统，包括以下步骤。步骤一：按设计图纸施工设置桥塔的桥墩，在桥墩指定端建设绞盘承台，并将塔底节段设置于绞盘承台上表面，在底节段中开设竖转接口。步骤二：设置地基支架，完成异形桥搭的搭建，其中异形桥搭的塔根端连接在竖转接口中。步骤三：安装牵引装置，其中滑道水平设置于桥墩上，并根据设计图纸要求调整宽度；其中卷扬机安装在桥塔的塔根侧桥墩上；安装竖转装置，将前拉杆和后拉杆的一端同时铰接于顶边杆上，将前拉杆的另一端连接在桥塔背部第一凹槽内，将后拉杆的另一端连接在桥塔背部第二凹槽内，组成三角形空间桁架结构；将底边杆安放到滑道上，将两根侧边杆铰接式连接于顶边杆和底边杆的两侧，形成平行四边形空间桁架结构；将牵引钢绳一端缠绕在卷扬机中，另一端连接到底边杆上，当牵引钢绳拉紧时与滑道平行；将稳定索一端连接在桥塔的塔头侧桥墩上，另一端连接在桥塔的塔头上。步骤四：竖转动作即围绕塔根端向上旋转桥塔：启动牵引装置的卷扬机正向动作收拢牵引钢绳，底边杆的底部在牵引钢绳作用下沿滑道逐渐靠近桥塔的塔根，底边杆的底部推动侧边杆围着顶边杆旋转，同时侧边杆的顶部逐渐升高并顶起顶边杆，顶边杆抬起前拉杆和后拉杆从而带动桥塔竖转，直至位置传感器监测到桥塔提升至指定位置，卷扬机根据位置传感器信号自动降低功率至指定值，维持牵引钢绳抵挡桥塔的自身重量形成的水平分力，然后通过螺栓将桥塔固结于塔底节段中防止其自动倒下，且可通过硬质卡块抵住底边杆防止其自动向桥塔的塔头滑动；当桥塔位置稳定后关闭卷扬机；当桥塔旋转超过阈值时，稳定索刚好被拉直将桥塔带住。步骤五：复位动作：根据工程进度需求进行反向旋转即围绕塔根端向下旋转桥塔时，先启动卷扬机正向动作适当收拢小段牵引钢绳至可以退出硬质卡块和螺栓，然后控卷扬机反向动作，缓慢放出牵引钢绳，桥塔在重力作用下挤压斜边杆，斜边杆产生水平分力推动底边杆向桥塔的塔头运动，直至位置传感器监测到桥塔放置至指定位置，卷扬机根据位置传感器信号自动降低功率至关机。步骤六：待桥塔形成稳定结构后拆除牵引装置、竖转装置、稳定索等设备。步骤七：将桥塔的塔根端和竖转接口固结封铰，对于钢桥塔可在竖转接口位置焊接接嵌补段实现固结，对于混凝土桥塔可在竖转接口位置浇筑混凝土实现固结，依具体工程进行下一步工序。本专利技术相比现有技术具有以下优点。1、本专利申请所设计的竖转装置及施工方法，成本低廉，减少高空作业量，施工难度低，大大增加跨既有线桥梁竖转施工的的建设效率。2、通过竖转装置和牵引装置间配合可将桥塔一次性竖转到位,避免了高空作业；省去扣背索塔费用和地锚费用，缩短工期，节约造价，具有巨大的经济效益。3、竖转装置内部杆件形成三角形空间桁架结构或四角形空间桁架结构，简化竖转装置结构，通过增加加强杆提升竖转装置机械强度和稳定性。4、本专利技术可运用于跨线桥梁设计和施工，亦可运用于跨峡谷拱桥竖转施工，各类异形预制桥塔，包括竖直桥塔，竖转施工以及临时扣背塔的竖转，具有良好的推广应用前景。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桥塔竖转系统，其特征在于，包括竖转装置(1)、牵引装置(2)和竖绞系统(3)；所述竖绞系统(3)安装于桥塔的塔根侧桥墩上，用于铰接桥塔的塔根端；所述竖转装置(1)顶端架设于桥塔的中部，底端架设于牵引装置(2)上；所述牵引装置(2)固定部件架设于水平桥墩上支撑住竖转装置(1)的底端，活动部件水平连接在竖转装置(1)的底端和牵引装置(2)动力部件之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种桥塔竖转系统，其特征在于，包括竖转装置(1)、牵引装置(2)和竖绞系统(3)；所述竖绞系统(3)安装于桥塔的塔根侧桥墩上，用于铰接桥塔的塔根端；所述竖转装置(1)顶端架设于桥塔的中部，底端架设于牵引装置(2)上；所述牵引装置(2)固定部件架设于水平桥墩上支撑住竖转装置(1)的底端，活动部件水平连接在竖转装置(1)的底端和牵引装置(2)动力部件之间。


2.根据权利要求1所述的桥塔竖转系统，其特征在于，所述竖转装置(1)为桁架式结构，包括顶边杆(101)、底边杆(102)、侧边杆(103)、前拉杆(104)和后拉杆(105)；
所述侧边杆(103)为两根，两根侧边杆(103)对称铰接于顶边杆(101)和底边杆(102)的两端，形成一个长方形空间桁架结构；
所述前拉杆(104)一端铰接于顶边杆(101)，另一端连接在桥塔背部前端；
其中后拉杆(105)一端铰接于顶边杆(101)，另一端连接在桥塔背部后端；
所述前拉杆(104)、后拉杆(105)和其在桥塔上的接触段之间形成三角形空间桁架结构。


3.根据权利要求2所述的桥塔竖转系统，其特征在于，所述牵引装置(2)包括牵引钢绳(201)、滑道(202)和卷扬机(203)；
所述底边杆(102)两端各设置接地轴承(107)，形成滑动端；
所述牵引钢绳(201)设置多根，牵引钢绳(201)的一端连接于竖转装置(1)的底边杆(102)，另一端设置在卷扬机(203)中；
所述滑道(202)水平的安装于桥墩上，其宽度与竖转装置(1)相适配；所述底边杆(102)滑动设置于所述滑道(202)上；
所述卷扬机(203)安装于桥塔的塔根侧桥墩上且通过牵引钢绳(201)连接底边杆(102)。


4.根据权利要求3所述的桥塔竖转系统，其特征在于，所述竖绞系统(3)包括绞盘承台(301)、塔底节段、竖转接口和位置传感器(304)，
所述绞盘承台(301)竖直固定于桥塔的塔根侧桥墩上，所述塔底节段设置于绞盘承台(301)的顶部，所述竖转接口设置于塔底节段内铰接桥塔的塔根端；所述位置传感器(304)设置于旋转接口中与卷扬机(203)的处理器相连，用于监测桥塔的竖转位置。


5.根据权利要求4所述的桥塔竖转系统，其特征在于，在两个所述侧边杆(103)的中间设置多根加强杆(106)。


6.根据权利要求5所述的桥塔竖转系统，其特征在于，所述桥塔背部前端设置有第一凹槽(4)，后端设置有第二凹槽(5)；所述前拉杆(104)和/或后拉杆(105)设置多根，其中多根前拉杆(104)的一端均匀铰接在顶边杆(101)上，另一端铰接于在桥塔背部前端的第一凹槽(4)内，其中多根后拉杆(105)的一端均匀铰接在顶边杆(101)上，另一端铰接于在桥塔背部后端的第二凹槽(5)内。


7.根据权利要求6所述的桥塔竖转系统，其特征在于，所述滑道(202)上设置抗拔槽(204)，底边杆(102)两端设置抗跳销(108)，所述抗跳销(108)卡在抗拔槽(204)中。


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【专利技术属性】
技术研发人员：刘振标，文望青，严爱国，王小飞，周刚，张杰，严定国，张晓江，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42