一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工系统及方法与流程

本发明属于建筑施工
技术领域：
，尤其涉及一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工系统及方法。
背景技术：
：随着我国桥梁建筑业的发展，超高度钢结构桥梁工程越来越多，受环境及外界因素影响较大，施工难度越来越高。在实际施工中，钢塔为独塔钢箱结构，因内部无混凝土填充，所以受外界因素影响变形较大，因此不仅需要保证施工精度，还要请确保施工进度能够按时达标，需要一套安全可靠的施工调度系统以及对应的施工方法。技术实现要素：(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工系统及方法。(二)技术方案为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工系统，包括：位于矩形钢索塔施工指挥部的中央处理终端、位于吊装运输设备的多个移动施工终端、位于测量预警设备的多个施工安全检测终端；所述中央处理终端分别与所述多个移动施工终端和所述多个施工安全检测终端无线通信连接；所述中央处理终端包括：处理器、无线信号收发器、警报器、显示器；所述处理器分别与所述无线信号收发器、所述警报器和所述显示器连接；每一所述移动施工终端均能够接收所述中央处理终端发送的施工进度信息，并将信息展示给位于吊装运输设备的施工人员，用以提醒项目施工进度；每一所述施工安全检测终端均设置在测量预警设备上，并与测量预警设备数据连接，用以获取测量数据；所述施工安全检测终端能够将测量数据发送给所述中央处理终端。优选地，所述处理器分别与所述无线信号收发器、所述警报器和所述显示器连接；所述处理器包括有用于处理测量数据的信息处理系统；所述信息处理系统能够根据测量数据判断施工进度，并将施工进度信息分享给所述多个移动施工终端和显示器，用以展示给施工人员。优选地，所述施工安全检测终端连接的测量预警设备至少包括：激光垂直度测量设备、全站仪辅助监测变形设备、测量机器人设备、水准仪设备和视频监控设备。优选地，所述多个移动施工终端为智能终端。优选地，所述中央处理终端连接有移动电源或交流电源。优选地，所述智能终端包括：手机、平板和智能手表中的任一种。本技术方案还提供一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工方法，包括如下步骤：s1、将工厂内加工好的钢索塔进行第一次预拼装；s2、对第一次预拼装的钢索塔进行质量检测，合格后借助于与运输工具分节段运输至施工现场；s3、将分节段运输至施工现场的钢索塔进行第二次预拼装，并进行第二次质量检测；s4、将经过质量检测合格后的钢索塔进行拆卸后，安装从低到高的塔节段顺序依次进行定位安装，获得安装完毕的钢索塔。优选地，在进行工厂加工钢索塔时，同步进行钢索塔施工的现场基础施工。优选地，所述步骤s4中还包括：采用测量机器人对安装精度进行实时检测；对钢索塔从低到高的塔节段进行编号，并按照编号进行吊装、检测、调节和焊接。优选地，所述方法还包括：在每个塔节段的接口处设置限位板；安装时，先将限位板准确的焊接在塔节段的接口位置，用以控制塔节段之间的安装精度。(三)有益效果本发明的有益效果是：本发明提供了一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工系统及方法，具有以下有益效果：1、不仅能够科学合理地调度和协调各项工程的施工进度，达到高效节能、无污染生产的目的，而且还能够提高施工的精度，以及实现安全可靠地施工作业。2、钢塔在工厂内加工制造，钢塔加工与现场基础施工同步进行，节约工期。3、现场施工大型机械少，不受周边空间环境限制。4、由于钢塔在工厂加工后和运输至施工现场都进行预拼装，保证了钢塔吊装的准确性。5、利用测量机器人对桥塔进行变形监测，保证了钢索塔施工的高精度性。附图说明图1为本发明提供的一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工系统的结构示意图；图2为发明提供的一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工方法的工艺流程图；图3为发明提供的一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工方法中的桥塔分段及标号示意图；图4为发明提供的一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工方法中的钢桥塔吊耳示意图；图5为发明提供的一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工方法中的检测点布置示意图；图6为发明提供的一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工方法中的检测点布置示意图；图7为发明提供的一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工方法中的桥塔吊装施工布置平面图；图8为发明提供的一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工方法中的桥塔t11吊装施工布置平面图；图9为发明提供的一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工方法中的吊装t11段示意图；图10为发明提供的一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工方法中的桥塔安装调节示意图。具体实施方式为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。如图1所示：本实施例中公开了一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工系统，包括：位于矩形钢索塔施工指挥部的中央处理终端、位于吊装运输设备的多个移动施工终端、位于测量预警设备的多个施工安全检测终端。所述中央处理终端分别与所述多个移动施工终端和所述多个施工安全检测终端无线通信连接。所述中央处理终端包括：处理器、无线信号收发器、警报器、显示器。应说明的是：这里的中央处理器终端不仅可以设置在施工指挥部中，还可以通过连网的方式设置在原理施工区域的总部区域等。所述处理器分别与所述无线信号收发器、所述警报器和所述显示器连接。每一所述移动施工终端均能够接收所述中央处理终端发送的施工进度信息，并将信息展示给位于吊装运输设备的施工人员，用以提醒项目施工进度。这里的施工进度信息包括：基础施工、第几节段安装等等，当然还可以展示处理器分享过来的其它信息等，比如指挥部发来的施工建议或命令等。每一所述施工安全检测终端均设置在测量预警设备上，并与测量预警设备数据连接，用以获取测量数据；所述施工安全检测终端能够将测量数据发送给所述中央处理终端。这里的测量数据至少包括天气数据、部件的形变数据、安装装备精确度数据、以及现场施工多角度施工的视频数据等。本实施例中所述处理器分别与所述无线信号收发器、所述警报器和所述显示器连接。所述处理器包括有用于处理测量数据的信息处理系统；所述信息处理系统能够根据测量数据判断施工进度，并将施工进度信息分享给所述多个移动施工终端和显示器，用以展示给施工人员。应说的是，这里的显示器还可以是触摸屏等包含输入功能的显示设备。本实施例中所述施工安全检测终端连接的测量预警设备至少包括：激光垂直度测量设备、全站仪辅助监测变形设备、测量机器人设备、水准仪设备和视频监控设备。本实施例中所述多个移动施工终端为智能终端。本实施例中所述中央处理终端连接有移动电源或交流电源。本实施例中所述智能终端包括：手机、平板和智能手表中的任一种。应说明的是：这里的智能终端至少能够满足接收和展示信息的功能。如图2所述：本实施例中还提供一种大跨度非对称转体斜拉桥矩形钢索塔施工方法，包括如下步骤：s1、将工厂内加工好的钢索塔进行第一次预拼装；s2、对第一次预拼装的钢索塔进行质量检测，合格后借助于与运输工具分节段运输至施工现场；s3、将分节段运输至施工现场的钢索塔进行第二次预拼装，并进行第二次质量检测；s4、将经过质量检测合格后的钢索塔进行拆卸后，安装从低到高的塔节段顺序依次进行定位安装，获得安装完毕的钢索塔。本实施例中提供的施工方法适用于高精度下各种大、中、小型桥梁钢塔的安装，并且钢塔断面结构形式也可为多种形式断面。本实施例中在进行工厂加工钢索塔时，同步进行钢索塔施工的现场基础施工。钢索塔在工厂内加工制造，钢塔加工与现场基础施工同步进行，节约工期。本实施例中所述步骤s4中还包括：采用测量机器人对安装精度进行实时检测。对钢索塔从低到高的塔节段进行编号，并按照编号进行吊装、检测、调节和焊接。最后应说明的是本实施例中所述的方法还包括：在每个塔节段的接口处设置限位板；安装时，先将限位板准确的焊接在塔节段的接口位置，用以控制塔节段之间的安装精度。具体地，钢索塔在工厂内加工制造时，须经过预拼合格后方可运往现场，并做好钢索塔块现场安装用限位装置和临时固定措施。钢索塔为独塔钢箱结构，因内部无混凝土填充，所以受外界因素影响变形较大，为保证施工精度以及施工进度，每节矩形钢索塔每侧分别取一个三维坐标进行检测，精确控制每一节段的安装位置。钢塔的安装精度控制主要通过限位板来完成的，安装时，先将限位板准确的焊接在节段接口位置，待钢索塔段就位后，通过千斤顶对钢塔进行微调，以此来确保钢索塔的安装精度。每一段钢索塔安装就位后，通过测量预先在钢索塔段上定好的点的三维坐标值与理论值进行对照，并以此检测钢索塔的安装精度，并进行钢索塔节段精准调整，精准调节后方可进行节段焊接作业。具体实例编制钢主塔拼装专项施工方案，确定主塔施工工程量，吊车选用500t履带吊，钢丝绳选择6根6×37+1型钢丝绳吊装，卡环选择弓形卸扣s-bx50t，吊耳选择型号b50t，以上可以满足钢塔吊装工作。钢塔拼装主要工程数量斜拉桥由主跨、边跨、桥塔及斜拉索锚拉索等组成，总长275米，其中主跨桥长155米，边跨桥长120米，桥塔高72.5米。钢桥塔为独塔钢箱结构，桥面以上5.4m范围内，主塔为等截面，截面尺寸为3.0*6.5m；桥面以上9.0m到塔顶，主塔为等截面，截面尺寸3.5m*6.5m；5.4m至9.0m主塔截面线性变化。节段最大吊重约为99.9t。如图3所示：桥塔共分为t1-t13个节段，具体数据如下表：表1桥塔分段及数据表为加快施工进度以及质量要求，钢主塔采用工厂内加工制作完成，在厂内完成试拼装工作，并做好横纵轴线标记，方便现场安装时进行钢塔定位和检测点的布设。待其检测合格后根据现场需要，分节段运输至现场。钢主塔节段在运输出厂装车时，将与运输车接触面垫平，捆绑牢靠，防止运输过程中发生变形。运输前明确路线，选择平稳道路运输，并对沿途具体障碍制定措施。根据现场施工进度要求运输，钢桥塔进场时间选择在白天光线充足的时候，以便检查钢塔节段外观质量，对承运单位的技术力量和车辆、机具进行检验，并申报交通主管部门批准，必要时要组织模拟运输，具体运输时间按照交通管理局批示执行。本工程实际运距50公里。配备130t牵引拖车4台，20t挂车4台进行运输，运输能力能够满足现场施工进度需求。由于钢桥塔自重较大，运输过程中道路颠簸，钢桥塔损坏率较高，因此运输过程一定要注意以下注意事项：(1)在运输过程中，每行驶一段路程要停车检查钢构件的稳定和紧固情况，如发现位移、捆扎和防滑垫块松动时，要及时处理。(2)封车加固的铁丝、钢丝绳必须保证完好，严禁用已损坏的铁丝、钢丝绳进行困扎。(3)钢桥塔装车加固时，用铁丝或钢丝绳拉牢禁锢，形式应为八字形，倒八字形，交叉捆绑或下压式捆绑。(4)在运输过程中要对钢桥塔进行保护，最大限度的消除和避免钢桥塔在运输过程中的污染和损坏。(5)运输前应按清单对钢桥塔编号进行核对。(6)钢桥塔平运时，钢桥塔底部必须放100×100木方支垫，且垫块位置应保证钢桥塔受力合理。(7)车辆启动要慢、车辆行驶匀速，严禁超速、猛拐和急刹车。钢塔节段运输至现场后先检查其是否有变形，以免影响施工进度及精度，如有变形，立即返回厂内重新修正后再运输至现场。如没有变形应立即对钢塔节段进行试拼装，检查拼装情况，并及时与厂内联系以免影响施工进度及精度。如图4所示：对钢塔节段四点吊装，吊耳与桥塔均为场内制作，且出厂前焊接完好，单个吊耳根据吊耳规范选择吊耳型号b50t可以满足施工要求，吊点位置选择在桥塔四角处，待现场吊装节段焊接完成进行下一节段吊装之前，对吊耳进行切割，不影响下一节段施工。待拼装合格后，布置检测点，其位置如图5和图6所示：现场采用测量机器人进行实时三维空间坐标的检测，全站仪辅助测量，用于数据总结对比与复核。整理工程设计交桩点位及其他检测点位数据，测量机器人进行内置实际桥塔观测网基准点及检测点概略坐标数据库，其具体数据如下：表2检测点三维坐标交桩点平面坐标为：1：x＝41527370.9317y＝4633309.63672：x＝41527369.7947y＝4633313.1498竖向z坐标随着每节桥塔吊装，高度变化而变化，具体数值如下：表3观测点z坐标点号t1t2t3t4t5t6z72.83478.23483.63489.03494.43499.834t7t8t9t10t11t12t13103.434107.034112.034117.034122.034127.034135.734如图7-图9所示：钢桥塔吊装：桥塔t1-t4吊装，500t汽车吊主臂选用90米，配重148t，作业半径18-24米，桥塔t5-t13吊装，采用超起吊装，主臂长度72米，副臂长度48米，配重149t，作业半径46米。当采用主臂吊装时，若风力力大于5级，则不允许进行起吊作业。当采用副臂吊装时，风力不能大于4级。如图10所示：为满足整个桥塔吊装需要，本次设站应满足桥塔整体测量需求，在已完成的22-25连续混凝土梁上靠近22桥墩上方设一处固定点，其距主塔距离约为125m。用测量机器人建立施工三维空间坐标控制网，将测量机器人安置在固定点位上，人工概略整平仪器，操作员开机后，选择站点及后视点，然后操作员将仪器望远镜概略照准后视点，启动观测工作，仪器将自动按照预设置参数及观测顺序进行多测回角度测量所需的预定目标，再按顺序多次测量预定目标距离，从而实现坐标测量达到检测安装精度的目的。对主塔周围四个角点进行测量，经过三维坐标计算，通过自动机器人内置程序计算，得出其变形程度及安装位置，控制主塔节段安装精度。钢桥塔吊装施工共分为13个节段，单节段整体吊装，施工顺序由下至上。待钢箱梁施工完成j23-j25节段后(即主墩节段)，开始吊装钢桥塔第一个节段(t1节段)，对于桥塔精度的控制，采取的措施是节段对接位置焊接一圈环衬，现场安装进行桥塔的调整，当测量数据与理论数据一致时停止微调，调整过程实时监测，耳板采用直径为24的普通螺栓固定。为保证桥塔焊接过程的稳定性，在相邻两节桥塔调整精度对接完毕后，耳板的螺栓必须拧牢固。固定完成后再次进行测量，数据无误后对节段进行环形焊接。测量成果统计及分析因矩形钢主塔为钢箱结构，内无混凝土等填充，其长宽不一致等原因，造成其受温度、日照、天气等外界因素影响变形较大，所以在整个钢主塔施工过程中，对桥塔进行全天候实时监测，以保证在安装每一阶段时准确无误。以第一次测得各测点的坐标作为初始值，以后每测一次都得到一组新的坐标值，将全部数值进行统计对比分析，按预设参数作为超限报警。分析上一吊装状态下数据，得出下一节段吊装偏位，以下为各吊装阶段示意图，变形监测在整个吊装过程中进行实时监测，已达到各时段误差均在可控范围内，高效快速地完成吊装工作。成果汇总如下：表4高架桥工程斜拉桥桥塔观测成果汇总表主要劳动力配置详见下表。表5主要劳动力配置表主要机械设备表6机械设备表序号机械名称型号单位数量备注1履带式起重机500t台1主吊2汽车起重机50t台1辅吊3汽车起重机25t台1辅吊4牵引拖车120t辆4运输6挂车20t辆4运输7气保焊机台16焊接8千斤顶ycw400b台4微调表7检测设备表以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3 

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