一种保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的装置及方法.pdf

本发明公开了一种保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的装置，包括临时索系统和主塔钢管内支撑系统，其特征在于：所述临时索系统包括承台锚固端机构、钢管传递机构和临时钢绞线机构；所述主塔钢管内支撑系统包括钢管桩横向支撑、钢管桩竖向支撑和连接法兰，所述钢管桩横向支撑横向设置在主塔结构内，通过连接法兰与设在主塔结构内的钢管接头连接，所述钢管桩竖向支撑与钢管桩横向支撑垂直连接。本发明的特点是：在两个主要受力的方向，分别设置临时索系统和主塔钢管内支撑系统，其中，主塔钢管内支撑系统作为刚性连接，临时索系统为柔性连接，保证了主塔安装时的空间线型和稳定性。

1.  一种保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的装置，包括临时索系统和主塔钢管内支撑系统，其特征在于：
所述临时索系统包括承台锚固端机构、钢管传递机构和临时钢绞线机构，其中，所述承台锚固端机构包括精轧螺纹钢（102），所述精轧螺纹钢(102)设在已施做承台（100）远离主塔结构（200）的一端，所述钢管传递机构包括传递钢管(104)和限位装置，传递钢管(104)通过铰接装置（108）与主塔结构(200)的中下部连接，铰接装置（108）的下方设有限位装置，限位装置固定连接在主塔结构（200）上；所述临时钢绞线机构包括竖向钢绞线装置和横向钢绞线装置，所述竖向钢绞线装置的下端与精轧螺纹钢（102）连接，上端与传递钢管（104）的自由端连接，竖向钢绞线装置与传递钢管（104）的连接处还对应连接有横向钢绞线装置，横向钢绞线装置的另一端与设置在主塔结构（200）上的主塔钢绞线固定端（107）连接；
所述主塔钢管内支撑系统包括钢管桩横向支撑（204）、钢管桩竖向支撑（205）和连接法兰（206），所述主塔结构（200）内的中下部设有与主桥钢箱梁对应的钢梁箱通道（202），所述钢梁箱通道（202）的上面间隔设有若干条钢管桩横向支撑（204），钢管桩横向支撑（204）通过连接法兰（206）与设在主塔结构（200）内的钢管接头连接，所述钢管桩竖向支撑（205）与钢管桩横向支撑（204）垂直连接。

2.  根据权利要求1所述的一种保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的装置，其特征在于：
所述竖向钢绞线装置包括若干竖向钢绞线（103），若干条竖向钢绞线（103）的下端与均精轧螺纹钢（102）连接，上端均与传递钢管（104）的自由端连接；
所述横向钢绞线装置包括若干条横向钢绞线（106），横向钢绞线（106）的一端固定在竖向钢绞线（103）与传递钢管（104）的连接处，另一端通过间隔设置在主塔结构上的主塔钢绞线固定端（107）与主塔结构（200）连接。

3.  根据权利要求2所述的一种保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的装置，其特征在于：
所述竖向钢绞线（103）和横向钢绞线（106）通过锚具（105）与传递钢管（104）连接。

4.  根据权利要求1所述的一种保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的装置，其特征在于：
所述主塔钢管内支撑系统还包括钢管桩斜向支撑（203）和底部内横撑（201），钢管桩斜向支撑（203）一端与处于最下方的一根钢管桩横向支撑（204）连接，另一端与主塔结构（200）连接；底部内横撑（201）横向设置在钢梁箱通道（202）的下面。

5.  根据权利要求1所述的一种保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的装置，其特征在于：
所述限位装置为挡块（109）。

6.  根据权利要求1所述的一种保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的装置，其特征在于：
所述承台上设置有钢锚箱（101），精轧螺纹钢（102）通过钢锚箱（101）与承台（100）连接。

7.  一种保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：在承台（100）上安装承台锚固端机构；
步骤2：在主塔结构（200）的中下部安装钢管传递机构；
步骤3：安装临时钢绞线机构；
步骤4：在主塔结构内安装内支撑系统；
步骤5：吊装主塔节段；
重复步骤3～5，完成钢主塔拼装，后拆除临时索系统。

8.  根据权利要求7所述的一种保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的方法，其特征在于：
所述步骤3的详细过程为：将若干条横向钢绞线（106）的一端连接到传递钢管（104）顶部，并固定在锚具（105）上，另一端间隔固定在主塔结构（200）上；竖向钢绞线（103）一端固定在承台锚固端机构上，另一端固定在传递钢管（104）顶部的锚具（105）上。

9.  根据权利要求7所述的一种保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的方法，其特征在于：
所述步骤4的详细过程为：根据主桥钢箱梁的尺寸定位出钢箱梁通道（202）的尺寸，先将底部内横撑（201）通过连接法兰（206）与主塔结构(200)上的钢管接头连接，再将靠近钢梁箱通道一侧的钢管桩横向支撑（204）通过连接法兰（206）与主塔结构（200）上的钢管接头连接。

10.  根据权利要求7所述的一种保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的方法，其特征在于：
所述步骤5的详细过程为：当施工到钢箱梁通道（202）两侧的主塔节段后，根据测量数据调节承台锚固端的竖向钢绞线（103）和传递钢管（104）顶部端的横向钢绞线（106），从而调节主塔结构的位置；完成后继续吊装主塔结构（200）的下一个节段，并在节段之间用钢管桩横向支撑（204）固定主塔结构（200），再用钢管桩竖向支撑（205）加固，重复上述主塔结构（200）的节段安装过程，直到完成主塔安装。

一种保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种斜拉桥空间扭曲钢主塔施工技术，特别是一种保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的装置及方法。
背景技术
目前，在斜拉桥钢主塔施工过程中，由于钢塔柱受到气温及各种误差的影响，钢塔柱各节段安装前均需要采用必要、有效的措施将其定位准确，调整其线型，保证垂直度、轴线偏差等参数满足相关规范。
针对于空间扭曲反对称钢主塔，保证其线型和稳定性尤其困难。
发明内容
本发明提供了一种安全可靠的保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的装置及方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的装置，包括临时索系统和主塔钢管内支撑系统，其特征在于：
所述临时索系统包括承台锚固端机构、钢管传递机构和临时钢绞线机构，其中，所述承台锚固端机构包括精轧螺纹钢，所述精轧螺纹钢设在已施做承台远离主塔结构的一端，所述钢管传递机构包括传递钢管和限位装置，传递钢管通过铰接装置与主塔结构的中下部连接，铰接装置的下方设有限位装置，限位装置固定连接在主塔结构上；所述临时钢绞线机构包括竖向钢绞线装置和横向钢绞线装置，所述竖向钢绞线装置的下端与精轧螺纹钢连接，上端与传递钢管的自由端连接，竖向钢绞线装置与传递钢管的连接处还对应连接有横向钢绞线装置，横向钢绞线装置的另一端与设置在主塔节段上的主塔钢绞线固定端连接；
所述主塔钢管内支撑系统包括钢管桩横向支撑、钢管桩竖向支撑和连接法兰，所述主塔结构内的中下部设有与主桥钢箱梁对应的钢梁箱通道，所述钢梁箱通道的上面间隔设有若干条钢管桩横向支撑，钢管桩横向支撑通过连接法兰与设在主塔结构内的钢管接头连接，所述钢管桩竖向支撑与钢管桩横向支撑垂直连接。
所述竖向钢绞线装置包括若干条竖向钢绞线，若干条竖向钢绞线的下端均与精轧螺纹钢连接，上端均与传递钢管的自由端连接；
所述横向钢绞线装置包括若干条横向钢绞线，横向钢绞线的一端固定在竖向钢绞线与传递钢管的连接处，另一端通过间隔设置在主塔结构上的主塔钢绞线固定端与主塔结构连接。
所述竖向钢绞线和横向钢绞线通过锚具与传递钢管连接。
所述主塔钢管内支撑系统还包括钢管桩斜向支撑和底部内横撑，钢管桩斜向支撑一端与处于最下方的一根钢管桩横向支撑，另一端与主塔结构连接；底部内横撑横向设置在钢梁箱通道的下面。
所述限位装置为挡块。
所述承台上设置有钢锚箱，精轧螺纹钢通过钢锚箱与承台连接。
一种保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：在承台上安安装承台锚固端机构；
步骤2：在主塔结构的中下部安装钢管传递机构；
步骤3：安装临时钢绞线机构；
步骤4：在主塔结构内安装内支撑系统；
步骤5：吊装主塔节段；
重复步骤3～5，完成钢主塔拼装，后拆除临时索系统。
所述步骤3的详细过程为：将若干条横向钢绞线的一端连接到传递钢管顶部，并固定在锚具上，另一端间隔固定在主塔结构上；竖向钢绞线一端固定在承台锚固端机构上，另一端固定在传递钢管顶部的锚具上。
所述步骤4的详细过程为：根据主桥钢箱梁的尺寸定位出钢箱梁通道的尺寸，先将底部内横撑通过连接法兰与主塔结构上的钢管接头连接，再将靠近钢梁箱通道一侧的钢管桩横向支撑通过连接法兰与主塔结构上的钢管接头连接。
所述步骤5的详细过程为：当施工到钢箱梁通道两侧的主塔节段后，根据测量数据调节承台锚固端的竖向钢绞线和传递钢管顶部端的横向钢绞线，从而调节主塔结构的位置；完成后继续吊装主塔结构的下一个节段，并在节段之间用钢管桩横向支撑固定主塔结构，再用钢管桩竖向支撑加固，重复上述主塔结构的节段安装过程，直到完成主塔安装。
本发明的主要特点是：在两个主要受力的方向，分别设置临时索系统和主塔钢管内支撑系统，其中，主塔钢管内支撑系统作为刚性连接，临时索系统为柔性连接，保证了主塔安装时的空间线型和稳定性。
采用本发明具有以下优点：
（1）高空作业面人员施工效率得到大幅度提升；
（2）节段施工工期得到减少；
（3）通过简单的调节控制，使节段施工质量控制得到大幅度提升；
（4）主塔空间扭曲线型及对位姿态得到保障，施工过程中的稳定性得到大幅度提升。
附图说明
图1是临时索系统的结构示意图；
图2是主塔钢管内支撑系统的结构示意图；
图中，承台100，钢锚箱101，精轧螺纹钢102，竖向钢绞线103，传递钢管104，锚具105，横向钢绞线106，主塔钢绞线固定端107，铰接装置108，挡块109，主塔结构200，底部内横撑201，钢箱梁通道202，钢管桩斜向支撑203，钢管桩横向支撑204，钢管桩竖向支撑205，连接法兰206。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明作进一步说明：
本发明一种保证空间扭曲曲线钢主塔安装线型的装置，包括临时索系统和主塔钢管内支撑系统。
如图1所示，临时索系统包括包括承台锚固端机构、钢管传递机构和临时钢绞线机构，承台锚固端机构包括精轧螺纹钢102，精轧螺纹钢设在已施做承台100远离主塔结构200的一端，钢管传递机构包括传递钢管104和限位装置，传递钢管104通过铰接装置108与主塔结构200的中下部连接，铰接装置108的下方设有限位装置，限位装置固定连接在主塔结构200上；临时钢绞线机构包括竖向钢绞线装置和横向钢绞线装置，所述竖向钢绞线装置的下端与精轧螺纹钢102连接，上端与传递钢管104的自由端连接，竖向钢绞线装置与传递钢管104的连接处还对应连接有横向钢绞线装置，横向钢绞线装置的另一端与设置在主塔结构200上的主塔钢绞线固定端107连接；竖向钢绞线装置和横向钢绞线装置分别从两个主要受力的方向控制主塔结构200的位置，保证了主塔安装的线型。
优选的，竖向钢绞线装置包括若干条竖向钢绞线103，竖向钢绞线103的下端与精轧螺纹钢102连接，上端与传递钢管104的自由端连接；横向钢绞线装置包括若干条横向钢绞线106，横向钢绞线106的一端固定在竖向钢绞线103与传递钢管104的连接处，另一端通过间隔设置在主塔结构上的主塔钢绞线固定端107与主塔结构200连接。为保证施工的安全性，竖向钢绞线103优选为2～5条，横向钢绞线106优选为3～8条。
如图2所示，所述主塔钢管内支撑系统包括钢管桩横向支撑204、钢管桩竖向支撑205和连接法兰206，所述主塔结构200内的中下部设有与主桥钢箱梁对应的钢梁箱通道202，所述钢梁箱通道202的上面间隔设有若干条钢管桩横向支撑204，钢管桩横向支撑204通过连接法兰206与设在主塔结构200内的钢管接头连接，所述钢管桩竖向支撑205与钢管桩横向支撑204垂直连接。为进一步加强主塔的稳定性，主塔钢管内支撑系统还包括钢管桩斜向支撑203和底部内横撑201，钢管桩斜向支撑203一端与处于最下方的一根钢管桩横向支撑204连接，另一端与主塔结构200连接；底部内横撑201横向设置在钢梁箱通道202的下面。主塔结构200与底部内横撑201、钢管桩横向支撑204、钢管桩竖向支撑205形成刚性固结体。主塔结构每节段安装完成后须与钢管桩横向支撑204用连接法兰220连接，形成整体稳定结构。
进一步的，竖向钢绞线103和横向钢绞线106通过锚具105与传递钢管104连接。
优选的，限位装置设置为挡块109。
承台上设置有钢锚箱101，精轧螺纹钢102通过钢锚箱101与承台100连接。
一种空间扭曲曲线钢主塔安装保证稳定及线型的施工方法，包括以下步骤：
步骤1：在承台100上安装承台锚固端机构；
步骤2：在主塔结构200的中下部安装钢管传递机构；
步骤3：安装临时钢绞线机构；
步骤4：在主塔结构内安装内支撑系统；
步骤5：吊装主塔节段；
重复步骤3～5，完成钢主塔拼装。
其中，在步骤1中，考虑到施工工作面易操作的问题，承台锚固系统中的钢绞线锚固端需提高，离开下部狭窄空间，才能方便预埋精轧螺纹钢的固定，此处使用钢锚箱101来实现这一目的；在承台100上安装钢锚箱101，在钢锚箱101与承台100中预埋精轧螺纹钢102，作为主受力筋。
步骤2中，用铰接装置108将传递钢管104连接到主塔结构200上。
步骤3中，将横向钢绞线106的一端连接到传递钢管104顶部的锚具105上，另一端固定在主塔结构200上；竖向钢绞线103一端固定在承台锚固端机构上，另一端固定在传递钢管104顶部的锚具105上。
步骤4中，根据主桥钢箱梁的尺寸定位出钢箱梁通道202的尺寸，先将底部内横撑201通过连接法兰206与主塔结构200上的钢管接头连接，再将靠近钢梁箱通道一侧的钢管桩横向支撑204通过连接法兰206与主塔结构200上的钢管接头连接。
步骤5中，当施工到钢箱梁通道202两侧的主塔节段后，根据测量数据，通过调节承台锚固端的竖向钢绞线103和传递钢管104顶部端的横向钢绞线106，来调节竖向钢绞线103和横向钢绞线106的长度，从而调节主塔结构的位置，完成后继续吊装主塔结构200的下一个节段，并在节段之间用钢管桩横向支撑204固定主塔结构200，钢管桩横向支撑204也是通过连接法兰206与主塔结构200上的钢管接头连接，再用钢管桩竖向支撑205加固，重复上述主塔结构200的节段安装过程，直到完成主塔安装，从而保证主塔安装的线型和稳定性。
临时索系统通过钢管传递机构，可实现力方向的改变，通过承台锚固端机构进行集中调节，可实现力的可控性，是保证主塔结构线型的重要结构，主塔钢管内支撑系统是反对称结构主塔维稳的重要环节之一。通过两个相对独立的系统，进行钢主塔的空间线型及对位姿态的调整，能达到设计规范、施工规范及验收规范的要求。用本发明能很好地实现钢主塔节段整体吊装，且优化了吊装施工工艺，缩短了高空作业人员的作业时间，提高了施工效率，降低了安全隐患，保证了施工质量。