CN2570319Y

CN2570319Y - 系杆拱桥吊杆更换的转移控制装置

Info

Publication number: CN2570319Y
Application number: CN 02267034
Authority: CN
Inventors: 熊学玉; 张大照; 陈军
Original assignee: Shanghai Tongji Prestress Engineering Co ltd; Tongji University
Current assignee: Shanghai Tongji Prestress Engineering Co ltd; Tongji University
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2003-09-03
Anticipated expiration: 2012-09-10

Abstract

本实用新型为一种系杆拱桥吊杆无损伤更换的受力转移控制装置。它由箱形承台、精轧螺纹钢、防松保险螺栓、局压垫板、液压千斤顶等组合构成。该装置设计科学、制作简单、安装容易、调节灵活、拆卸方便、可控性强，能确保吊杆更换过程中，力从拟更换吊杆向新吊杆的平滑转移，使整个桥面系在附加变形、附加位移、附加压力很小的状态下，顺利进行吊杆更换施工。

Description

系杆拱桥吊杆更换的转移控制装置

技术领域

本实用新型属桥梁工程技术领域，具体涉及一种系杆拱桥吊杆更换中受力转移控制装置。

背景技术

拱桥因其独特的优点，已在桥梁建设中得到了广泛应用，我国目前已建各类拱桥达四万多座。但由于其受力特点(如吊杆结构的局部静定性)及建造时的设计、施工、材料、工艺、维护保养水平等的限制，维护与保养工作将是保证该类桥梁安全运营的重要内容。

有相当大比例的桥梁经检测评估后，需进行吊杆更换，以保证其服役能力。

目前我国已实施吊杆更换的工程实践主要为悬索桥和斜拉桥，而系杆拱桥吊杆的无损伤更换则是空白。已经进行的相关更换工作，对桥梁有一定破损性，而且也没有明确的辅助工具。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种系杆拱桥吊杆更换中力转移控制装置，以解决吊杆更换过程中力的可靠平滑可控转移，达到拟更换桥梁的无损伤目标。

本实用新型设计的系杆拱桥吊杆更换的转移控制装置，由箱形承台、精轧螺纹钢、防松保险螺栓、局压垫板、液压千斤顶和调节钢支架构成(见图1-图3所示)。其中，箱形承台1由2根工字钢11和12于翼缘处焊接构成，工字钢翼缘间设置有加劲钢肋13；局压垫板2设置于工字钢的对接处的两端，局压垫板2上开有贯穿箱形承台的预留孔5，用于穿过精轧螺纹钢3，预留孔5一般为2-4个；防松保险螺栓4由一对螺栓11和12构成，工作时用于固定于精轧螺纹钢3；液压千斤顶6设于箱形承台上，调节钢支架7设置于箱形承台2和千斤顶6之间。通常称上述控制装置为工具吊杆。

在工程使用中，箱形承台1由4组工字钢11和12正交设置构成，相应的精轧螺纹钢3、液压千斤顶6、调节钢支架7也为4组。

各主要构件的尺寸参数符号见附图2：

(1)焊接工字钢尺寸控制参数。单个焊接工字钢尺寸指标如图2(a)所示：翼缘宽度b_f，翼缘厚度h_f1，h_f2，腹板高度h_w，腹板宽度b_w；拼焊后工具吊杆的外形尺寸控制参数如图2(d)、(e)所示：长度L，宽度W，高度H(H＝2h_f2+h_w)。

(2)局压垫板2的尺寸控制参数如图2(b)所示：厚度h_a，螺栓外延伸长度h_b。

(3)加劲钢肋13的尺寸控制参数如图2(c)、(e)所示：间距d₁和d₂，以及加劲钢肋的个数n，加劲钢肋的平面尺寸h_r和b_r。

(4)精轧螺纹钢3的尺寸控制参数为其直径δ和与螺距相配套的高强螺栓。

(5)局压垫板、预留孔道和高强螺栓之间的关系尺寸控制参数指标为：w_i，d_v，d_h。见图2(f)所示。

(6)局压钢板的尺寸控制参数如图2(f)所示为：长度h_s，宽度w_s。

(7)液压千斤顶和调节钢支架的选用和设计参数有拟更换桥梁的荷载吨位，具体选用和设计。

本实用新型中，精轧螺纹钢3根据具体工程的需要而选择，其长度便于调节，且数量若干(依拟更换桥梁吊杆的数量、长度差异性等决定)，相邻精轧螺纹钢接头处的高强螺栓的螺距应满足强度要求，组装后的精轧螺纹钢为逐步分级卸载拟更换吊杆的内力和将内力逐步传递到新吊杆的核心传力转换构件，其强度和组装精轧螺纹钢组(一般为四对，见附图3)的合力重心与拟更换吊杆几何重心的偏差度为主要的力学控制参数。防松保险螺栓4有2个螺栓，用于防止装置松脱，并可调节释放内力。局压垫板2为防止吊杆内力过大，对工具吊杆上翼缘(盖板)产生局压破坏而设置的集中荷载扩散装置。预留孔道5为穿插精轧螺纹钢之用，一般在每个工具吊杆上预留4只孔道，见附图1(b)。箱形承台1的焊接工字钢11和焊接工字钢12为该工具吊杆装置的骨架结构，应满足强度、稳定、刚度和局压等结构设计指标。调节钢支架7是在吊杆逐步分级加载或卸载装置过程中，起保险作用，同时液压千斤顶的止油阀门也具有保险功能。液压千斤顶及读数控制油表的作用及原理：是该装置控制的核心部件，一般工程中采用4台千斤顶同步施加或释放荷载，因而其选用原则有加载范围、精度和同步控制性能等。

本实用新型装置的成套设备安装图如附图3所示：(a)为拱肋端的工具吊杆焊接工字钢及其锚固设施；(b)为拱肋端的支撑平台(用钢筋混凝土将弧形拱肋表面处理平整，并设置防换滑移装置)；附图3放大部分为主要的工具吊杆加载控制平台，由两对正交的工具吊杆焊接工字钢组成，并形成千斤顶张拉作用的工作面，油表读数控制装置则设在就近的便利处，具体地，(c)精轧螺纹钢3；(d)液压千斤顶6；(e)调节钢支架7；(f)横向(垂直于桥梁方面)焊接工字钢骨架；(g)纵向(沿桥梁方面)焊接工字钢骨架；(h)局压垫板2；(i)螺栓I；(j)螺栓II；(k)精轧螺纹钢3；(l)桥面系纵梁；(m)局压垫板2；(n)螺栓I；(o)螺栓II；(p)桥面系横梁；(q)纵向(沿桥梁方面)焊接工字钢骨架。

该装置的动作过程如下：

(1)假定装置如附图3已安装好，此时工具吊杆不受力，拟更换吊杆位置处的拱桥的内力仍由旧吊杆承担；

(2)通过计算，确定加载大小及级数，设分别为mKN和n级，则首次千斤顶(d)施加大小为mKN的力，由于正交的两对焊接工字钢承台互为反力支撑，它们力的大小相等，方向相反，从而工具吊杆的精轧螺纹钢组(C)、(k)长度缩短，缩短的距离由高强螺栓(i)、(j)跟进；

(3)这样，拱肋和桥面系就受到工具吊杆的内拉力的约束，使原来由旧吊杆承担的内力按照一定的比例系数(由结构形式决定，按力学分析方法获得)传递到工具吊杆上；

(4)同样，一直施加到n次，这样旧吊杆的内力就可以转换到可以安全解除锚固设施，更换新吊杆的程度了；

(5)新吊杆安装就绪后，其内力为零，工具吊杆承担拟更换吊杆位置处拱桥的全部内力；

(6)按照加载的逆过程，逐步释放工具的内力，同时张拉新吊杆，就可以把内力传递到新吊杆上，从而实现吊杆更换的目的；

(7)整个更换过程中加载的同步控制和力和位移变形的双指标控制可以桥梁的无损伤更换施工。达到经济、安全、高效、技术先进的实践效果。本实用新型的特点如下：

1.工具吊杆本身设计科学、制作简单、安装容易、调节灵活、拆卸方便、可控性强，能确保吊杆更换过程中，力从拟更换吊杆向工具吊杆或从工具吊杆向新吊杆的平滑可控转移，使整个桥面系在附加内力很小、附加变形和位移很小的状态下，顺利实现吊杆的更换施工。

2.工具吊杆除具有可靠、高效、快捷、经济等优点外，还具有安全性高的优点。安全设计考虑了两级水平设计：一是通过千斤顶的止回装置实现；二是通过工具吊杆两端(拱肋和纵横梁系)的支座焊接钢板箱形承台的防松脱装置来完成。

3.本装置将连续的吊杆从方便施工的位置“断开”，以工具吊杆的焊接工字钢操作平台代替之，并充分利用了力学经典概念——反力装置，使吊杆的加载和卸载变得非常简单可控，同时正交的操作平台给千斤顶的张拉提供了工作面。

4.在吊杆更换过程中，本装置所附带的控制措施全面，手段科学、高效。一套服务于直接加载、卸载的控制措施，如可调节支架下的螺栓、千斤顶的止油阀门、千斤顶的同步加载装置、拱肋端部的防止滑移装置等；另一套控制措施为桥梁无损伤更换的高级目标，如位移、变形和力的综合控制措施。

5.采用本工具吊杆，可以实现拱桥吊杆的无损伤更换，可缩短封桥施工的实践区间甚至可以在不封桥的情况下的实施吊杆更换，对日益膨胀的城市交通有积极意义。

附图说明

图1为本实用新型结构图示。其中，图1(a)为立面图示，图1(b)为剖面图示，图1(c)为平面图示。

图2为本实用新型的构件结构图示。其中，图2(a)为箱形承台1的单个焊接工字钢结构参数图示，图2(b)为局压垫板2结构参数图示，图2(c)为加强肋间距图示，图2(d)为焊接工字钢尺寸参数图示，图2(e)为加强肋结构参数图示，图2(f)为垫板、孔道、螺栓结构参数图示。

图3为本实用新型工作组装图示，其中，图3(a)简图，图3(b)放大图示。

图中标号：1为箱形承台，2为局压垫板，3为精轧螺纹钢，4为防松保险螺栓，5为预留孔，6为液压千斤顶，7为调节钢支架，11、12为焊接工字钢，13为加强钢肋。

具体实施方式

实施例，下面以某地中承式吊杆拱桥的吊杆更换为例，具体说明本装置的结构，装置的各控制参数的取值如下：

(a)翼缘宽度b_f＝120mm，翼缘厚度h_f1＝12mm，h_f2＝20mm，腹板高度h_w＝310mm，腹板宽度b_w＝20mm；

(b)拼焊后工具吊杆的外形尺寸长度L，宽度W＝280mm，高度H＝350mm。

(c)局压垫板的尺寸h_s×w_s＝280×1650mm²。

(d)加劲钢肋的参数：个数n＝6，肋厚度ω＝20mm，d₁＝d₂＝80mm，肋的总长度为l＝440mm。

(e)精轧螺纹钢的尺寸控制参数为其直径δ＝32mm，长度取2.5m，4.5m，9m等几科。

(f)液压千斤顶选用CY70千斤顶。(h)每次加载大小m＝120kN，加载级数为n＝5～8次。桥面系变形控制幅值为±3mm，力控制范围为±0.8kN。该拱桥的吊杆更换非常顺利，桥系无损伤。

Claims

1、一种系杆拱桥吊杆更换的转移控制装置，其特征在于由箱形承台、精轧螺纹钢、防松保险螺栓、局压垫板、液压千斤顶和调节钢支架构成，箱形承台(1)由2根工字钢(11)和(12)于翼缘处焊接构成，工字钢翼缘间设置有加劲钢肋(13)；局压垫板(2)设置于工字钢的对接处的两端，局压垫板(2)上开有贯穿箱形承台的预留孔(5)，用于穿过精轧螺纹钢(3)；防松保险螺栓(4)由一对螺栓(11)和(12)构成，工作时用于固定于精轧螺纹钢(3)；液压千斤顶(6)设于箱形承台上，调节钢支架(7)设置于箱形承台(2)和千斤顶(6)之间。

2、根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于精轧螺纹钢(3)根据具体工程的需要而选择，其长度便于调节，螺纹钢接头处螺栓的螺距满足强度要求。

3、根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于箱形承台(1)由4组工字钢(11)和(12)正交设置构成，相应的精轧螺纹钢(3)、液压千斤顶(6)、调节钢支架(7)也为4组。