应用双机双吊液压数控跨缆吊机架设悬索桥主梁的方法 技术领域：
本发明涉及一种大跨度悬索桥机械化施工设备及施工方法，特别是一种能解决悬索桥横向桁架主梁段水平运输的悬索桥主梁架设设备及用于架设悬索桥主梁的施工方法。
背景技术：
跨缆吊机是“悬索桥主梁专用架设设备”，经过百年来不断的改进和完善已成为最安全、可靠的架梁设备，目前跨缆吊机的单台起重力已达500t，传统的悬索桥主梁架设方法为采用单机单吊液压跨缆吊机，该单机单吊跨缆吊机的功能仅仅是垂直起吊，悬索桥横向桁架主梁段的水平运输主要是通过江河海峡船运，边跨则采用钢丝绳牵引荡移，即首先使跨缆吊机空载行走到适当位置，然后利用船舶运送梁段到其下方，再让跨缆吊机竖直起吊梁段后架设主梁。
随着悬索桥跨径愈来愈大，使用单机单吊液压跨缆吊机架设悬索桥主梁的施工方法则存在着诸多不便：1、吊装节段长度短、总段数多、工期长；2、采用单台吊机吊梁时工作稳定性差，主梁容易出现扭转和横向偏离，如果吊装过程中遇大风袭击则梁段的安全性将很难保证；3、适应范围窄，不能解决水平运输悬索桥横向桁架主梁段到指定主梁架设位置的架桥施工的需要：随着中国交通事业的不断发展，拟架设桥梁的地形复杂，特别是在浅滩山区等地架设的悬索桥，悬索桥横向桁架主梁段的水平运输(即：将悬索桥横向桁架主梁段运输到拟架设桥的下方)十分困难，严重影响主梁架设。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种应用双机双吊液压数控跨缆吊机架设悬索桥主梁的方法，该双机双吊液压数控跨缆吊机起重力大、工作效率高、稳定性好，双机双吊液压数控跨缆吊机架设悬索桥主梁的方法能适应在山区、浅滩以及其他一些不能解决水平运输悬索桥钢桁梁段到指定主梁架设位置的架桥施工的需要。
解决上述技术问题的技术方案是：一种应用双机双吊液压数控跨缆吊机架设悬索桥主梁的方法，它是采用由两套负重行走式液压数控跨缆吊机及其控制系统联合作业同时依次吊装一段悬索桥钢桁梁段的架设悬索桥主梁的方法，当悬索桥主梁从塔端向跨中下坡架设时采用两套负重行走式液压数控跨缆吊机双机负重运桁梁架设；当梁段从跨中向两岸架设时：平缓段采用跨缆吊机负重带桁梁运行架设，而当跨缆吊机走至坡度较大的上坡边跨、则采用两套负重行走式液压数控跨缆吊机双机自行荡移带桁梁运行架设。
所述的每套负重行走式液压数控跨缆吊机包括横向桁架主梁、安装在横向桁架主梁两端的两套步履式负重行走装置、液压提升设备及吊具扁担四部分；
所述的横向桁架主梁是由H型钢焊接的桁架两端分别连接双门字形负重梁构成，桁架的空间有用于安放收线盘、液压泵站和主控台及施工人员的工作平台；双门字形负重梁的顶部设有销轴；
每套步履式负重行走装置由导轨、行走机构钢构架、m台牵引千斤顶、4n台荷载转换千斤顶、支撑拉杆、行走滚轮支架和P台导轨行走千斤顶组成，各部件之间采用销轴连接；导轨底面设有用于与主缆配合、骑在主缆上的三个半圆弧支撑脚，行走机构钢构架顶部设有与销轴动配合的轴孔、两端底部各设有一个用于抱紧主缆的支承索夹；4n台荷载转换千斤顶的缸头分别与行走机构钢构架的四个顶角铰接，4n台荷载转换千斤顶的活塞杆顶端分别与四个行走滚轮支架铰接，各行走滚轮支架与支撑拉杆的一端铰接，支撑拉杆的另一端与行走机构钢构架铰接，行走滚轮支架的下端设有沿导轨滚动的联排滚轮；导轨行走千斤顶的缸头与行走机构钢构架的中部铰接，导轨行走千斤顶的活塞顶端与导轨端头铰接；牵引千斤顶的一端与行走机构钢构架铰接，牵引千斤顶另一端通过牵引钢绞线与固定在主缆的抱箍连接；
安装使用时，每套步履式负重行走装置的横向桁架主梁的双门字形负重梁的水平中心线平行于主缆，构成平行于主缆的通行猫道，液压提升设备的2q台液压提升千斤顶对称主缆横跨猫道安装在双门字形负重梁上；吊具扁担的两端通过提升钢绞线与对称主缆横跨猫道的液压提升千斤顶的活塞杆顶端连接，吊具扁担的中心通过连接销与待吊装的悬索桥钢桁梁段连接，步履式负重行走装置的行走机构钢构架通过销轴与双门字形负重梁铰接，所述步履式负重行走装置的m台牵引千斤顶、4n台荷载转换千斤顶、p台导轨行走千斤顶以及液压提升设备地2q台液压提升千斤顶分别与控制系统的电路及液压管路连接并受其控制；上述m、n、p、q的取值范围是：m为1、2或3，n为1、2或3，p为1、2或3，q为1、2、3或4。
所述双机双吊液压数控跨缆吊机的控制系统是由主控台、Y个现场控制器、Y个泵站、Y个泵站起动箱及安装在各提升千斤顶、牵引千斤顶、导轨行走千斤顶、荷载转换千斤顶上的传感器、数据线组成的分布式计算机网络控制系统，每个泵站配置一个现场控制器及一个泵站起动箱，泵站起动箱负责大小电机的起动停止，每个现场控制器可控制2q台提升千斤顶、m台牵引千斤顶、P台导轨行走千斤顶、4n台荷载转换千斤顶，各现场控制器之间采用通信单元通信，所有检测及控制信号经过通信单元传送到主控计算机；主控计算机根据各种传感器采集到的位置信号、压力信号，按照一定的控制程序和算法，决定油缸的动作顺序，完成集群千斤顶的协调工作；同时控制比例阀开口的大小，驱动油缸以规定的速度伸缸或缩缸，从而实现千斤顶的同步控制，上述m、n、p、q和Y的取值范围是：m为1、2或3，n为1、2或3，p为1、2或3，q为1、2、3或4，Y为4、8、12或16。
由于本发明双机双吊液压数控跨缆吊机具有起重力大、工作效率高、稳定性好的优点，因此，本发明应用双机双吊液压数控跨缆吊机架设悬索桥主梁的方法具有以下有益效果：
①安全度高：液压数控跨缆吊机是现代化的、采用数控液压技术的架设悬索桥专用设备，本发明应用双机带重行走式液压数控跨缆吊机架设悬索桥主梁的方法采用双机同步工作远比其他单机工作的安全度高，体现“以人为本”。
②稳定性好：对于位于山谷中的悬索桥，在主桁梁安装过程以及吊杆悬挂状态中，必然要遭遇到山谷中阵风袭击，这是主桁梁施工安全的要害所在，应用双机带重行走式液压数控跨缆吊机架设悬索桥主梁的方法可以有效避免山谷中阵风袭击，稳定性好。
③功能齐全，质量有保证：本发明双机带重行走式液压数控跨缆吊机具有能完成垂直提升、水平运行两种功能；便于操作和管理，容易形成流水作业面，通过重复的工艺提高工人熟练程度，质量有保证。
④施工方便、不受跨度影响，作业面集中，不占用地面：本发明双机双吊液压数控跨缆吊机的千斤顶、液压泵站、主控台及辅助设备都集中在吊机的横向桁架主梁上，因而作业面集中，不占用地面而且不受悬索桥跨径的影响，特别适用于大跨度悬索桥。
⑤经济合理：本发明双机带重行走式液压数控跨缆吊机用于架设悬索桥主梁施工时只采用一套设备(4套跨缆吊机单机)，其附加设备少，每套跨缆吊机单机造价约400万，全桥四台约1600万元，但这套性能全面和卓越的专用设备，能在各种类型悬索桥中重复使用，成本可以不断回收。如分成四次摊消，一座大桥架梁设备的费用仅400万元，吊机总用钢量约600t、和主桁梁10000t左右相比，仅为主桁梁的6％左右，十分经济合算。
附图说明：
图1：双机双吊液压数控跨缆吊机结构及使用状态示意图；
图2：步履式负重行走装置结构示意图；
图3：行走机构钢构架结构示意图；
图4：导轨结构示意图；
图5：横向桁架主梁结构示意图；
图6：横向桁架主梁与步履式负重行走装置铰接示意图；
图7：横向桁架主梁与步履式负重行走装置组合示意图；
图8：双机双吊液压数控跨缆吊机控制系统框图；
图9：双机双吊液压数控跨缆吊机的一个泵站液压原理图；
图10～图15：步履式负重行走装置负重行走步骤示意图：
图10：步骤①安放导轨，
图11：步骤②举升跨缆吊机主体，
图12：步骤③跨缆吊机主体前移，
图13：步骤④下放跨缆吊机主体，
图14：步骤⑤提升导轨，
图15：步骤⑥导轨前移；
图16-1～图16-2：实施例二所述采用双机双吊液压数控跨缆吊机架设悬索桥主梁的方法的全桥施工工艺图：
图16-1：已合拢全桥，图16-2：施工工艺示意图；
图17：跨缆吊机带桁运行示意图；
图18：图17的A-A剖视图；
图19～图20：跨中提升、安装示意图；
图19：跨缆吊机带桁滑移到位，；
图20：图19的B-B剖视图(跨缆吊机提升安装桁梁)；
图21-1～图21-2：跨缆吊机带桁运行及空载返回示意图；
图22-1～图22-2：钢桁梁合拢示意图；
图23：实施例三所述采用双机双吊液压数控跨缆吊机架设悬索桥主梁的方法的沿主缆向上边跨荡移步骤图：
图23-1：垂直起吊钢桁梁段；
图23-2：跨缆吊机II垂直收紧吊住钢桁梁段、跨缆吊机I放松荡移索向前，
图23-3：钢桁主梁段向前移动，荡移到跨缆吊机I相垂直位置时，跨缆吊机II放松荡移索向前空载自行；
图23-4：跨缆吊机II放松荡移索向前空载自行到跨缆吊机I机位。
图中：
1-铰接钢性连接杆，2-步履式负重行走装置，3-索夹，4-吊杆夹具，5-提升钢绞线，6-吊具扁担，7-钢桁梁段，8-液压提升设备，9-横向桁架主梁，10-主缆，11-导轨，12-导轨行走千斤顶，13-荷载转换千斤顶，14-行走机构钢构架，15-销轴，16-牵引千斤顶，17-支撑拉杆，18-行走滚轮支架轴孔，19-轴孔，20-支撑索夹，21-导轨的支撑脚，22-桁架，23-双门字形负重梁，24-牵引钢绞线，25-液压提升千斤顶，26-收线盘。
具体实施方式：
实施例一：
一种双机双吊液压数控跨缆吊机，包括2套跨缆吊机及控制系统，所述的跨缆吊机是负重行走式液压数控跨缆吊机，每套负重行走式液压数控跨缆吊机包括横向桁架主梁9、安装在横向桁架主梁9两端的两套步履式负重行走装置2、液压提升设备8及吊具扁担6四部分(参见图1)；
所述的横向桁架主梁9是由H型钢焊接的桁架22两端分别连接双门字形负重梁23构成，桁架的空间有用于安放收线盘26、液压泵站和主控台及施工人员的工作平台；双门字形负重梁23的顶部设有销轴15(参见图5)；
每套步履式负重行走装置2由导轨11、行走机构钢构架14、1台牵引千斤顶16、4台荷载转换千斤顶13、支撑拉杆17、行走滚轮支架18和1台导轨行走千斤顶12组成，各部件之间采用销轴连接；导轨11底面设有用于与主缆10配合、骑在主缆上的三个半圆弧支撑脚21，行走机构钢构架14顶部设有与销轴15动配合的轴孔19、两端底部各设有一个用于抱紧主缆10的支承索夹20；4台荷载转换千斤顶13的缸头分别与行走机构钢构架14的四个顶角铰接，4台荷载转换千斤顶13的活塞杆顶端分别与四个行走滚轮支架18铰接，各行走滚轮支架18与支撑拉杆17的一端铰接，支撑拉杆17的另一端与行走机构钢构架14铰接，行走滚轮支架18的下端设有沿导轨滚动的联排滚轮；导轨行走千斤顶12的缸头与行走机构钢构架14的中部铰接，导轨行走千斤顶12的活塞顶端与导轨11端头铰接；牵引千斤顶16的一端与行走机构钢构架14铰接，牵引千斤顶另一端通过牵引钢绞线24与固定在主缆10的抱箍连接(参见图2-图4、图6-图7)；
安装使用时，横向桁架主梁的双门字形负重梁23的水平中心线平行于主缆10，构成平行于主缆10的通行猫道，液压提升设备8的两台液压提升千斤顶25对称主缆10横跨猫道安装在双门字形负重梁23上；吊具扁担6的两端通过提升钢绞线5与对称主缆10横跨猫道的液压提升千斤顶25的活塞杆顶端连接，吊具扁担6的中心通过提升钢绞线5与待吊装的悬索桥钢桁梁段7连接，步履式负重行走装置2的行走机构钢构架14通过销轴15与双门字形负重梁23铰接(参见图2-图4、图6-图7)；所述步履式负重行走装置的牵引千斤顶16、4个荷载转换千斤顶13、导轨行走千斤顶12以及液压提升设备8的两台液压提升千斤顶分别与控制系统的电路及液压管路连接并受其控制。
所述双机双吊液压数控跨缆吊机的控制系统是由主控台、4个现场控制器、4个泵站、4个泵站起动箱及安装在各提升千斤顶、牵引千斤顶、导轨行走千斤顶、荷载转换千斤顶上的传感器、数据线组成的分布式计算机网络控制系统(参见图8)，每个泵站配置一个现场控制器及一个泵站起动箱，泵站起动箱负责大小电机的起动停止，每个现场控制器可控制2台提升千斤顶、1台牵引千斤顶、1台导轨行走千斤顶、4台荷载转换千斤顶(参见图9)，各现场控制器之间采用通信单元通信，所有检测及控制信号经过通信单元传送到主控计算机；主控计算机根据各种传感器采集到的位置信号、压力信号，按照一定的控制程序和算法，决定油缸的动作顺序，完成集群千斤顶的协调工作；同时控制比例阀开口的大小，驱动油缸以规定的速度伸缸或缩缸，从而实现千斤顶的同步控制。
本发明双机双吊液压数控跨缆吊机的控制系统的具体控制方法为本公司已有多个专利(《中央集群程序逻辑控制液压提升系统及其提升工法》，专利号：ZL02124632.7、《主从随动控制液压提升系统及其提升工法》专利号：ZL02124630.0、《一种液压提升监控系统及其在液压提升控制上的运用》专利申请号：2005101205259)技术的成熟技术的组合运用，其具体内容和方法此处不再赘述。
作为本发明实施例的一种变换，根据要吊装的悬索桥的跨度、悬索桥主桁梁段的重量、以及不同的施工条件，构成本发明负重行走式液压数控跨缆吊机的每套步履式负重行走装置的牵引千斤顶16、荷载转换千斤顶13、导轨行走千斤顶12以及液压提升设备8的液压提升千斤顶的台数可以增加或减少，分别可以是采用m台牵引千斤顶16、4n台荷载转换千斤顶13、p台导轨行走千斤顶12以及2q台液压提升千斤顶，上述m、n、p、q的取值范围是：m为1、2或3，n为1、2或3，p为1、2或3，q为1、2、3或4。
同时，所述双机双吊液压数控跨缆吊机的控制系统由主控台控制的现场控制器、泵站、泵站起动箱及相应的传感器的数目也要随之改变，即：所述双机双吊液压数控跨缆吊机的控制系统可以是由主控台、Y个现场控制器、Y个泵站、Y个泵站起动箱及相应的传感器、数据线组成分布式计算机网络控制系统，每个现场控制器可控制2q台提升千斤顶、m台牵引千斤顶、P台导轨行走千斤顶、4n台荷载转换千斤顶；上述m、n、p、q和Y的取值范围是：m为1、2或3，n为1、2或3，p为1、2或3，q为1、2、3或4，Y为4、8、12或16。
实施例二：
一种适用于当悬索桥主梁从塔端向跨中下坡架设之架设悬索桥主梁的方法。
当悬索桥主梁从塔端向跨中下坡架设时，采用本发明上述双机双吊液压数控跨缆吊机双机负重运梁架设，将各钢桁梁段7从两边向悬索桥中间运送靠拢架设，其作业的步骤是：
A、安装跨缆吊机：将两台跨缆吊机的横向桁架主梁9互相平行安装，并通过铰接钢性连接杆1定位连接；钢桁梁段7通过连接销吊在两台跨缆吊机的四套共有八个吊点的吊具扁担6上，确保了运行过程中整体的稳定性和安全性；两台液压提升千斤顶25对称主缆横跨猫道安装在横向桁架主梁9的双门字形负重梁23上，吊具扁担6的两端通过提升钢绞线5分别与对称主缆分别设置在猫道两侧的液压提升千斤顶25的活塞杆顶端连接(参见图1)；
B、同步负重行走运送钢桁梁段：按步履式负重行走装置行走步骤重载钢桁梁段滑移至悬索桥的跨中下部指定位；要求两台联合作业的跨缆吊机同步行走；在行走过程中液压提升千斤顶25要对钢桁梁段7进行水平调整(参见图17-图18)；
在同步负重行走运送钢桁梁段之前，先要在两岸预拼场各自预拼悬索桥钢桁梁段7的8个节间，解联分开其中的6个节间标准梁段；
C、提升：当钢桁梁段到达悬索桥的跨中下部指定位后，同步开动两台跨缆吊机共8个液压提升千斤顶25，对6个节间的钢桁梁段7慢速、平稳、同步提升至设计标高(参见图19-图20)；
D、安装钢绞线吊杆、悬挂钢桁梁段：当钢桁梁段提升至设计标高后，在三个吊杆位置安装钢绞线吊杆，如图19-图20所示，6个节间的钢桁梁段7上共有7个节点，其中①和⑦为端节点，②④⑥为吊杆所在点，③和⑤为跨缆吊机的小扁担吊点位置；起重索的升降和吊杆的安装相互不干扰，它们都可以单独作业，十分方便地把第一段43.5m长钢桁梁段悬挂在三根吊杆上；
E、跨缆吊机空载返回：当钢桁梁段7悬挂定位后，解开吊具扁担6与钢桁梁段的连接，跨缆吊机空载返回两岸桁梁预拼场地(参见图21-1、21-2)；
F、重复上述A、B、C、D、E工序顺序，依次将第2段、第3段直至第11段钢桁梁段运送、吊装到位(参见图22-1、22-2)，直到第11段，两岸所剩最后两段桁梁在预拼场上空用跨缆吊机直接安装合龙。
所述步骤B、同步负重行走运送钢桁梁段中所述步履式负重行走装置行走步骤如下：
①安放导轨：跨缆吊机及吊重的荷载依靠行走机构钢构架14两端底部抱紧于主缆10上的支承索夹20支撑在主缆10上，四个荷载转换千斤顶13收拢，导轨11高于主缆10，此时支承索夹20，既能抱紧主缆10起抗滑作用，同时也有利于整体及抗风的稳定，先将收拢的四个荷载转换千斤顶13顶出，将导轨11下降至主缆10上，为跨缆吊机负重行走铺设轨道(参见图10)；导轨11的总长为8-12米，相对于数千米的弧形主缆10，支撑在主缆10上的导轨11是一条平直的直线；
②提升跨缆吊机主体：先解开行走机构钢构架14两端底部抱紧于主缆10上的支承索夹20，顶出荷载转换千斤顶13，举升跨缆吊机主体.使跨缆吊机的行走机构钢构架14脱离主缆10并高于能顺利通过主缆索夹3的高度；跨缆吊机所有的负重全部转换到支撑在主缆上的导轨11；(参见图11)
③跨缆吊机主体前移：通过控制系统控制行走装置上的牵引千斤顶16反复拉伸，拉动跨缆吊机主体沿导轨11前进3m，保证跨缆吊机主体正常前进并跨过主缆索夹3(参见图12)；
④下放跨缆吊机主体：收拢的四个荷载转换千斤顶13，将跨缆吊机的行走机构钢构架14下降到主缆10上，并安装支承索夹20：此时导轨11离开主缆10，不受力，为导轨11行走作好准备(参见图13)；
⑤提升导轨：继续收拢的四个荷载转换千斤顶13，将导轨11提高到能顺利通过主缆索夹3的高度(参见图14)；
⑥导轨前移：收拢导轨行走千斤顶12，推动导轨13沿前进方向行走一段距离s，保证导轨11顺利前进并通过主缆索夹3(参见图15)；
以上六个步骤为一个循环，重复此循环，就可以实现跨缆吊机在主缆10上负重行走，将钢桁梁段7搬运到固定的位置进行拼装，完成架设悬索桥整体钢桁主梁。
本发明实施例中，所述步履式负重行走装置行走过程中，导轨13沿前进方向行走的距离s为3m，根据设计需要，可以增加或减少，一般导轨13沿前进方向行走的距离s为2～4m。
作为本发明实施例的一种变换，当悬索桥主梁从塔端向跨中下坡架设时采用负重行走式液压数控跨缆吊机双机负重运梁架设作业的步骤中，也可以在进行A步骤后先进行C步骤将钢桁梁段7慢速、平稳、同步提升至设计标高再进行B步骤：同步负重行走运送至悬索桥指定位。
实施例三：
一种沿主缆上坡架设悬索桥主梁时架设悬索桥主梁的方法。
当梁段从跨中向两岸架设时平缓段采用跨缆吊机负重带桁梁运行架设，其同步负重行走运送钢桁梁段的具体步骤同实施例二所述；而当跨缆吊机走至坡度较大的上坡边跨，则采用两套负重行走式液压数控跨缆吊机双机自行荡移带桁梁运行架设。
采用两套负重行走式液压数控跨缆吊机双机自行荡移架设的具体步骤是：
A、安装跨缆吊机：将两台跨缆吊机的的横向桁架主梁(9)互相平行安装，钢桁梁段7通过吊具安装在两台跨缆吊机下；
B、垂直起吊：钢桁梁段(图23-1)；
C、两套跨缆吊机交替空载自行前进、荡移运送钢桁梁段：
①垂直起吊后跨缆吊机II垂直位置时收紧吊住钢桁梁段、跨缆吊机I放松荡移索向前空载自行一段距离L，(图23-2)，
②跨缆吊机I向前空载自行一段距离L到位后收紧荡移索，跨缆吊机II徐徐放松荡移索使钢桁主梁段向前移动(图23-3虚线部分)，
③钢桁主梁段荡移到跨缆吊机I相垂直位置时收紧跨缆吊机I的荡移索使钢桁主梁段垂直悬吊在跨缆吊机I下面，同时跨缆吊机II放松荡移索向前空载自行(图23-3实线部分)；
④跨缆吊机II放松荡移索向前空载自行到跨缆吊机I相邻机位(图23-4)；
⑤收紧跨缆吊机II荡移索、使桁梁垂直悬挂在跨缆吊机II下(图23-2)，完成一个荡移带桁梁运行过程；
反复重复①～⑤步骤，两台跨缆吊机交替空载自行前进、将钢桁梁段荡移运送到指定位置；
D、跨缆吊机垂直提升安装：跨缆吊机荡移桁梁到位后，开动起重提升千斤顶，钢梁徐徐上升至设计标高；接着在吊杆位置安装结构吊杆；
F、重复上述A、B、C和D工序顺序，依次将第2段、第3段以及其余各段钢桁梁段运送、吊装到位。
上述跨缆吊机I放松荡移索向前空载自行一段距离L的取值为10m左右，根据设计需要，可以增加或减少，一般距离L的取值为5～20m。