一种用于拱塔斜拉桥的横梁竖转系统的制作方法

【技术领域】

本实用新型属于桥梁工程领域，具体为一种用于拱塔斜拉桥的横梁竖转系统。

背景技术：

随着我国经济和社会的发展，拱塔斜拉桥作为跨线桥梁越来越多，特别是对于桥下公路或铁路行车运输繁忙时，在施工中保证交通畅通及施工过程的安全成为桥梁建设的首要难题。

拱塔斜拉桥在小角度低净空跨越既有道路时具有较强的竞争力，该类桥型在主桥拱形成稳定结构后进行横梁施工，通常做法为支架拼装或采用汽车吊安装。支架拼装横梁需封路占道，影响交通，而汽车吊则面临成拱后横梁吊装空间有限,吊装行车路线受场地限制，以及横梁吊装过程中纠偏调整困难，施工难度较大等问题，特别是对于桥下公路或铁路行车运输繁忙时，在施工中保证交通畅通及施工过程的安全成为桥梁建设的首要难题。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型需需解决的技术问题是：针对目前拱塔斜拉桥横梁支架拼装需封路占道，影响交通，而汽车吊吊装则受场地限制，成拱后横梁吊装空间有限，施工难度较大等问题；如何在搭建横梁节段时，有效减少既有桥下交通的影响，降低施工难度、缩短工期、节约造价。

本实用新型通过如下技术方案达到上述目的。

本实用新型提出一种用于拱塔斜拉桥的横梁竖转系统，拱塔斜拉桥包括桥塔、主梁和横梁节段，所述桥塔为拱形桥塔，由左右两个对称的侧塔拼接而成，桥塔通过斜拉索吊起主梁；主梁两侧设置有楔形块；每个侧塔上设置一个横梁节段，所述横梁竖转系统包括锁定装置和调整横梁节段上端高度以使横梁节段的上端竖转至主梁的横向楔形块上的竖转装置，所述横梁节段为长方体结构，上端形体与主梁上的楔形块相适配；所述锁定装置将横梁节段上端锁定于侧塔的内侧；所述竖转装置将横梁节段下端铰接于侧塔的内侧。

进一步的，所述锁定装置包括锁定铰、钢铰线或钢棒、和橡胶垫片；所述锁定铰安装于横梁节段上端，所述侧塔设置有与锁定铰对应的锁定孔；所述橡胶垫片设置于横梁节段与侧塔之间；所述钢绞线或钢棒可将横梁节段绑定在侧塔上。

进一步的，所述锁定铰包括锁把、锁柱和锁头，所述锁把固定于横梁节段上端；所述锁定孔的入口与锁头形状和位置相适配，锁定孔的底端设置有用于挂靠锁头的锁槽，所述锁把中设置可驱动锁柱和锁头整体旋转以使锁头的卡入或退出锁槽竖转电机。

进一步的，所述竖转装置包括竖转铰、竖转索和拉索机；所述竖转铰安装于横梁节段下端，所述侧塔指定位置设置有与竖转铰对应的竖转台，所述竖转铰将横梁节段下端铰接在竖转台上；所述拉索机安装于侧塔上，用于收拢或松开竖转索；所述竖转索一端连接在横梁节段的上端，另一端连接在拉索机；所述拉索机通过竖转索，将横梁节段的上端竖转至主梁的横向楔形块上。

进一步的，所述竖转台上设置有位置传感器，通过信号线与监控中心相连，监测横梁节段竖转状态；所述锁头和竖转索上设置有拉力传感器，通过信号线与监控中心相连，监控锁头和竖转索的受力状态。

进一步的，所述横梁节段和主梁的楔形块之间设置嵌补段或焊接接缝实现刚性连接；所述竖转台挂住横梁节段下端，横梁节段和竖转台之间设置嵌补段或焊接接缝实现刚性连接。

进一步的，所述嵌补段包括刚性连接板和螺栓。

本实用新型相比现有技术具有以下优点。

1、所述侧塔和横梁节段是在桥墩和支架的支撑下采用卧式拼接的方法，同阶段制作完成，便于在主塔竖转前将横梁节段与桥塔绑定，待侧塔形成稳定结构后将横梁竖转到位，无需为制作和吊起横梁节段另行搭台；对应的施工时避免另行搭台时支架施工对既有线路的影响，避免使用重型吊机操作空间不足，施工难度大等问题。

2、通过锁定装置和竖转装置间配合，横梁节段可在自重作用下一次竖转到位，施工控制因素单一，避免了横向纠偏措施不足等施工难题，有效地提高了施工质量。

3、通过楔形块和竖转台挂住横梁节段，并通过设置嵌补段或焊接接缝的技术将横梁节段刚性连接在主梁和桥塔之间，提升了施工过程安全性，保证完工后的整体机械强度。

4、锁定装置可确保侧塔竖转拼接成拱塔过程的晃动和冲击不至于使横梁节段移位或脱落，当侧塔竖转至指定位置形成稳定的拱塔，拱塔基本处于静止状态且横梁节段与拱塔形成一体；即使存在风力作用，竖转装置仍可确保横梁节段与拱塔同步晃动，无需增加稳定装置，可轻松完成横梁节段的竖转和精准对接。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1为本实用新型实施例中横梁竖转前立体图。

图2为本实用新型实施例中主梁孤立时立体图。

图3为本实用新型实施例中横梁节段孤立时立体图。

图4为本实用新型实施例中锁定铰孤立时立体图。

图5为本实用新型实施例图1中虚线框a-横梁竖转前横梁节段局部放大立体截图。

图6为本实用新型实施例图1中虚线框a-横梁竖转前横梁节段局部放大立体剖面截图。

图7为本实用新型实施例中横梁竖转后立体图。

图8为本实用新型实施例图7中虚线框b-横梁竖转后横梁节段局部左视放大立体截图。

图9为本实用新型实施例图7中虚线框b-横梁竖转后横梁节段局部右视放大立体截图。

图中：1-桥塔；2-主梁；3-横梁节段；4-锁定装置；5-竖转装置；101-锁定孔；102-锁槽；103-竖转台；201-楔形块；401-锁定铰；402-钢铰线；403-锁把；404-锁柱；405-锁头；501-竖转铰；502-竖转索；503-拉索机。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。

此外，下面所描述的本实用新型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。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本实用新型。

实施例1：本实用新型实施例提供一种用于拱塔斜拉桥的横梁竖转系统，如图1-9所示，拱塔斜拉桥包括桥塔1、主梁2和横梁节段3，所述桥塔1为拱形桥塔，由左右两个对称的侧塔拼接而成，桥塔1可通过斜拉索吊起主梁2；主梁2两侧设置有楔形块201；每个侧塔上设置一个横梁节段3，所述侧塔和横梁节段3是在桥墩和支架的支撑下采用卧式拼接的方法制成。

所述横梁竖转系统包括锁定装置4和竖转装置5，所述横梁节段3为长方体结构，上端形体与主梁2上的楔形块201相适配；所述锁定装置4将横梁节段3上端锁定于侧塔上，将横梁节段3固定在侧塔的内侧，所述竖转装置5将横梁节段3下端铰接于侧塔的内侧，将横梁节段3上端吊在侧塔上；当侧塔竖转至指定位置形成稳定的拱塔，且解除锁定装置4后，所述竖转装置5可调整横梁节段3上端高度，将横梁节段3的上端竖转至主梁2的横向楔形块201上；

具体为，所述锁定装置4和竖转装置5均能单独实现横梁节段3与侧塔的绑定，在施工时，先通过锁定装置4将横梁节段3与侧塔的绑定，然后在横梁节段3上增加竖转装置5实现同步绑定，从而增加横梁节段3的稳定性，当锁定装置4逐步拆除后，竖转装置5能单独承受横梁节段3的重量，并将横梁节段3竖转至水平状态，实现横梁节段3与横向楔形块201的衔接；具体作用在于，锁定装置4可确保侧塔竖转拼接成拱塔过程的晃动和冲击不至于使横梁节段3移位或脱落，当侧塔竖转至指定位置形成稳定的拱塔，拱塔基本处于静止状态且横梁节段3与拱塔形成一体；即使存在风力作用，竖转装置5仍可确保横梁节段3与拱塔同步晃动，无需增加稳定装置，可轻松完成横梁节段3的竖转和精准对接。

本实施例中，所述锁定装置4包括锁定铰401、钢铰线402和橡胶垫片；所述锁定铰401安装于横梁节段3上端，所述侧塔指定位置设置有与锁定铰401对应的锁定孔101，可将横梁节段3上端锁靠在锁定孔101中；所述橡胶垫片设置于横梁节段3与侧塔之间；所述钢绞线或钢棒可将横梁节段3绑定在侧塔上；具体的，所述橡胶垫片垫在横梁节段3和侧塔空隙后，既能确保钢绞线或钢棒对横梁节段3牢固捆绑，又能避免横梁节段3对侧塔的机械碰撞，尤其是减小相对晃动及晃动时相互摩擦造成磨损。

本实施例中，所述锁定铰401包括锁把403、锁柱404和锁头405，所述锁把403固定于横梁节段3上端；所述锁定孔101的入口与锁头405形状和位置相适配，锁定孔101的底端设置有用于挂靠锁头405的锁槽102，所述锁把403中设置竖转电机，可驱动锁柱404和锁头405整体竖转，从而使锁头405卡入或退出锁槽102；具体的，当锁头405伸入锁定孔101前，锁头405与锁槽102夹角为90至180度；锁头405伸入锁定孔101后，竖转电机作用下，锁头405与锁槽102夹角为0度，即锁头405挂靠在锁槽102内。

本实施例中，所述竖转装置5包括竖转铰501、竖转索502和拉索机503；所述竖转铰501安装于横梁节段3下端，所述侧塔指定位置设置有与竖转铰501对应的竖转台103，所述竖转铰501可将横梁节段3下端铰接在竖转台103上，此指定位置与锁定孔101间的距离和横梁节段3的长度相对应，即横梁节段3刚好可挂靠在锁定孔101和竖转台103之间；所述拉索机503作为竖转索502的张拉控制设备，安装于侧塔上，用于收拢或松开竖转索502；所述竖转索502一端连接在横梁节段3的上端，另一端连接在拉索机503；当侧塔竖转至指定位置合并为桥塔1，且解除锁定装置4后，所述拉索机503可通过放出竖转索502，将横梁节段3的上端竖转至主梁2的横向楔形块201上；其中在解除锁定装置4时，应先启动拉索机503带紧竖转索502将横梁节段3向上提起一点，有利于钢铰线402松绑以及锁头405竖转，避免锁头405与锁槽102的侧壁间摩擦，然后启动拉索机503松开竖转索502，当横梁节段3向下竖转5至15度后，再取出橡胶垫片。

本实施例中，所述竖转台103上设置有位置传感器，通过信号线与监控中心相连，监测横梁节段3竖转状态；所述锁头405和竖转索502上设置有拉力传感器，通过信号线与监控中心相连，监控锁头405和竖转索502的受力状态，确保桥塔1和横梁节段3连接稳固；其中所述监控中心具体为设置在操控现场的监控设备，包括手持遥控器、监控台或操作基站，监控中心根据横梁节段3实时竖转角度和角速度，调整拉索机503的功率，确保横梁节段3匀速竖转，平稳降落主梁2的横向楔形块201上。

本实施例中，所述横梁节段3和主梁2的楔形块201之间设置嵌补段或焊接接缝实现刚性连接；所述竖转台103可挂住横梁节段3下端，横梁节段3和竖转台103之间设置嵌补段或焊接接缝实现刚性连接。

本实施例中，所述嵌补段包括刚性连接板和螺栓。

本实施例中，所述楔形块201作为横梁节段3和主梁2间连接装置中的一种，也可更换为矩形凸台。

实施例2:

实施例1中横梁竖转系统在施工时，具体实现步骤如下。

步骤一：按照设计图要求设置桥墩和支架系统，在桥墩和支架的支撑下采用卧式拼接的方法制作侧塔和横梁节段3，其中横梁节段3沿侧塔高度方向放置。

步骤二：安装锁定装置4：在横梁节段3上端可竖转的套接锁定铰401，在侧塔指定位置设置与锁定铰401对应的锁定孔101。

步骤三：安装竖转装置5：在横梁节段3下端焊接竖转铰501，在侧塔指定位置设置与竖转铰501对应的竖转台103，在侧塔指定位置设置拉索机503。

步骤四：将横梁节段3下端竖转铰501铰接到到竖转台103上，在横梁节段3与侧塔间设置多个橡胶垫片，通过钢绞线将横梁节段3绑定在侧塔上，向上进一步带紧钢绞线使横梁节段3上端向上进一步竖转，直至锁定铰401卡入锁定孔101后，锁把403正向竖转可将锁头405挂入锁槽102中，在横梁节段3与侧塔间剩余空隙中插入橡胶垫片；初始状态时，横梁节段3与侧塔间的角度为10度。

步骤五：在竖转台103上设置位置传感器，信号直接连接到监控中心，监测横梁节段3竖转状态；分别在锁头405和竖转索502上设置拉力传感器，信号直接连接到监控中心；其中位置传感器监测横梁节段3与侧塔间的实时角度，拉力传感器既能得知横梁节段3重心变化导致竖转索502拉力的变化，又能掌握锁头405和竖转索502健康状态，尤其是锁头405在施工中是否被提前损坏。

步骤六：横梁竖转：等待左右侧搭、主梁2和横梁节段3按要求施工完毕，将两个侧塔先竖转再平转形成完整拱搭桥塔1，桥塔1与主梁2通过斜拉索连接成斜拉桥后，启动卷扬机小功率运行，稍微收拢竖转索502带起横梁节段3便于解除锁定铰401即可，反向竖转锁把403使锁头405脱离锁槽102，再解除钢铰线402。

步骤七：控制卷扬机缓慢放出竖转索502，在横梁节段3的重力作用下，横梁节段3上端以竖转铰501为中心向下竖转，逐步拿掉橡胶垫片，直至横梁节段3下端面挤压到竖转台103上，竖转台103挂住横梁节段3下端，此时横梁节段3上端已放置于主梁2的横向楔形块201上，监控中心根据位置传感器信号降低卷扬机功率至关机；在施工过程中，监控中心根据拉力传感器监控锁头405和竖转索502的受力状态，确保桥塔1和横梁节段3连接稳固；具体的，横梁节段3竖转范围为从横梁节段3与侧塔间的角度为10度至90度，其中90度对应为横梁节段3水平横放于主梁2的楔形块201上。

步骤八：当横梁节段3与主梁2拼接成功后，在横梁节段3和主梁2间设置嵌补段或焊接接缝实现刚性连接；在横梁节段3和竖转台103之间设置嵌补段或焊接接缝实现刚性连接，斜拉桥形成稳定结构后拆除锁定装置4和竖转装置5，依具体工程进行下一步工序。

本实施例中，可使用适当尺寸的钢棒代替钢绞线。

进一步的，在实施例中，所述锁定装置4和竖转装置5对应组建的尺寸和结构强度与横梁节段3的尺寸和重量相关，设计时确保锁定装置4和竖转装置5有足够的强度支撑横梁节段3的固定和竖转，保留100％的安全余度，从而规避在实施例中竖转操作时晃动或冲击造成应力突变而损毁的风险。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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