一种斜拉桥超高环形钢塔安装方法与流程

1.本发明属于桥塔施工技术领域，尤其涉及一种斜拉桥超高环形钢塔安装方法。


背景技术：

2.斜拉桥的结构形式多种多样，导致其施工方式也不尽相同，对于斜拉桥超高环形钢塔，传统的施工方法为支架施工法，需要利用大量钢管或型钢对钢塔节段进行支撑，措施费用高、需大型吊装设备、高空作业量大、且安装效率较低。
3.中国专利cn113481856a公开了一种环形桥塔顶升施工方法，具体步骤如下：步骤一，架设下环段地面临时支墩；步骤二，拼装下环段中部多个截段；步骤三，下环段上接临时支撑；步骤四，吊装上环段预拼装部分；步骤五，依次顶升、续拼上环段以及悬臂正装下环段；步骤六，环形桥塔对接，在拼装好的下环段端部设置附着式液压千斤顶，配合吊机完成环形桥塔对接段的吊装。该方法中，上环段采用河床地面拼装再顶升续拼至设计位置的方式，下环段的拼装可与上半环的拼装同步进行，兼具安全、经济等多方面优势。但该方法同样需要布置超高临时支墩，措施费用高，高空作业量大，且顶升过程中风险高。
4.中国专利cn 114960465 a公开了一种链条提升式斜拉桥钢塔转体施工方法，将钢塔加工为多个节段，设置钢塔提升架和滑移轨道，将钢塔节段通过滑移轨道滑移到提升架下方，逐节提升钢塔节段并实现钢塔节段转体。上下相邻钢塔节段在提升及转体过程中铰接，提升及转体完成后焊接连接。该方法中，所提升的钢塔节段始终处于悬吊状态，一方面，随着提升节段数量增加，提升的重量不断增加，风险较大，对于大直径大重量的的超高环形钢塔并不适用。另一方面，该方法需搭设临时提升架，用钢量大，经济性差。
5.针对现有技术存在的上述不足，提出本发明的技术方案。


技术实现要素：

6.为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种斜拉桥超高环形钢塔安装方法，通过对环形钢塔分节并水平安装后连续竖向转动直至合龙，实现了环形钢塔高精度安装，无需大量临时支架和大型高空吊装设备，经济效益好。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种斜拉桥超高环形钢塔安装方法，其特征在于包括如下步骤：
9.步骤一，环形钢塔节段的划分及水平安放
10.将环形钢塔划分为2n+1段，包括依次对称设置在中间桥墩两侧的钢塔节段1～n、钢塔合龙段n+1；n为2～6的整数；
11.相邻钢塔节段1～n之间转动连接，使各钢塔节段可在竖直平面内转动；中间桥墩两侧的钢塔节段一与中间桥墩固定连接，钢塔节段2～n分别水平安放在位于中间桥墩两侧并设置在主梁上的胎架上；
12.步骤二，中间桥墩右侧钢塔节段2～n的安装
13.从上到下依次牵引钢塔节段n，n-1，...，2竖向转动，使上面的钢塔节段与其下方
相邻的钢塔节段依次对接安装；安装时，已对接的钢塔节段作为整体进行竖向转动与下一钢塔节段对接，直至与钢塔节段1完成对接，即完成环形钢塔一侧的安装；
14.步骤三，中间桥墩左侧钢塔节段2～n的安装
15.重复步骤二，安装中间桥墩左侧钢塔节段2～n，直至与中间桥墩左侧的钢塔节段一完成安装；
16.步骤四，钢塔合龙段n+1的吊装及安装
17.吊装钢塔合龙段n+1，使其与左右两侧钢塔节段n完成对接并固定，环形钢塔合龙。
18.优选地，所述步骤二中，各钢塔节段内侧安装内撑杆，相邻钢塔节段之间的内撑杆顶点通过另一内撑杆连接。
19.优选地，所述步骤二的安装过程为：(1)钢塔节段n-1与n的连接：在右侧钢塔节段n内侧安装内撑杆，通过内撑杆牵引钢塔节段n竖向转动至与钢塔节段n-1对接并焊接接缝；(2)钢塔节段n-1与n的连接：在钢塔节段n-1内侧安装内撑杆，将钢塔节段n与n-1两组内撑杆的顶点也通过内撑杆连接，对钢塔节段进行加固；使钢塔节段n-1和n作为整体竖向转动至与n-2对接并焊接接缝；(3)重复进行步骤(1)和(2)，至焊接好的钢塔节段2～n作为整体竖向转动至与钢塔节段一完成安装；
20.所述步骤四的安装过程为：将左右两侧钢塔节段n上两组内撑杆的顶点处也通过另一内撑杆连接，对钢塔内侧进行加固后再吊装钢塔合龙段n+1，对接缝进行焊接，完成安装。
21.优选地，所述步骤一中，环形钢塔进行钢塔节段划分时，应充分考虑节段尺寸、形状、重量等条件，确保环形钢塔的钢塔节段具备可竖向转动的条件和安装精度。
22.优选地，所述各钢塔节段内侧安装两根内撑杆，两内撑杆与钢塔节段呈三角形。
23.优选地，所述内撑杆之间、所述内撑杆与所述钢塔节段之间铰接，并通过销轴固定，便于安拆。
24.优选地，所述相邻钢塔节段1～n之间通过铰接装置转动连接，所述铰接装置应在各钢塔节段端部横向对称布置不少于两个，且在预制场与环形钢塔的各钢塔节段同时预制焊接；在所述相邻钢塔节段焊接接缝后拆除所述铰接装置。
25.优选地，所述步骤二和步骤三中，通过将牵引系统的钢丝绳与钢塔节段内侧的内撑杆连接，实现各钢塔节段的竖向转动及对接。
26.优选地，所述牵引系统可两侧倒用，分别用于环形钢塔两侧钢塔节段的安装。
27.优选地，还包括步骤五，环形钢塔合龙后，拆除各类辅助措施，进行斜拉索安装，完成施工。
28.本发明的有益效果为：通过对环形钢塔分节，先完成各钢塔节段的水平安装，再将中间桥墩两侧各钢塔节段按照从第n节段到第2节段的顺序连续竖向转动直至钢塔节段一，最后合龙钢塔节段2n+1，实现了环形钢塔高精度安装快和速度安装。安装过程使用内撑杆，一方面实现各钢塔节段的转体牵引，另一方面对已拼接钢塔节段内部起加固作用，以防止环形钢塔在合龙前无法承受自重引起的变形、下挠。此外，由于本发明中各钢塔节段之间的连接是水平安装，使得安装过程高空作业少，无需大量临时支架和大型高空吊装设备，经济效益好，且安全性高，可推广应用于各类塔环结构施工。
附图说明
29.图1为环形钢塔斜拉桥立面图；
30.图2为环形钢塔节段拆分图；
31.图3为环形钢塔施工示意图；
32.图4～图12为装配式桥梁下部结构安装步骤图。
33.图中：1-环形钢塔，1a～1d-钢塔节段，1e-钢塔合龙段；2-斜拉索，3-主梁，4-桥墩，5-胎架，6-铰接装置，7-内撑杆，8-钢丝绳，9-牵引系统。
具体实施方式
34.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.本发明的斜拉桥超高环形钢塔具有如图1所示的结构，其安装方法如下：
36.步骤一，环形钢塔节段的划分及水平安放
37.将环形钢塔划分为2n+1段，包括沿中间桥墩左右两侧对称设置的1～n段钢塔节段、位于环形钢塔顶部的第n+1钢塔合龙段；n优选为2～6的整数；
38.在桥墩和主梁施工完毕的基础上，利用吊装设备在中间桥墩左右两侧分别依次安装第1～n段钢塔节段，且左右两侧的钢塔节段一与中间桥墩固定连接，钢塔节段2～n分别安放布置在主梁上的胎架上，相邻两个钢塔节段间通过铰接装置铰接，各钢塔节段可竖向转动，即在垂直于水平面的竖直平面内转动。
39.步骤二，中间桥墩右侧钢塔节段2～n的安装
40.(1)钢塔节段n的竖向转动
41.在钢塔节段n内侧安装两根内撑杆，两内撑杆与钢塔节段n呈三角形，同时，在已经安装好的钢塔节段一上部安装牵引系统，牵引系统的钢丝绳与钢塔节段n内侧的内撑杆连接，在牵引力作用下，钢塔节段n实现竖向转动；
42.(2)钢塔节段n-1与n的连接
43.将钢塔节段n竖向转动至与钢塔节段n-1对接后，对接缝进行焊接，同时拆除铰接装置，安装钢塔节段n-1内侧的内撑杆，两内撑杆与钢塔节段n-1呈三角形，钢塔节段n与钢塔节段n-1两组内撑杆的顶点也通过内撑杆连接，对钢塔节段进行加固；
44.(3)钢塔节段n-1与n整体竖向转动
45.第二次启动牵引系统9，在牵引力作用下，钢塔节段n-1和n作为整体竖向转动，使钢塔节段n-1竖向转动至与钢塔节段n-2对接；
46.(4)重复步骤(2)(3)，将已焊接好的钢塔节段作为整体进行竖向转动，直至与钢塔节段一完成对接，对接缝进行焊接，拆除铰接装置。
47.步骤三，中间桥墩左侧钢塔节段2～n的安装
48.重复步骤二，安装中间桥墩左侧钢塔节段2～n，直至与中间桥墩左侧的钢塔节段一完成安装。
49.步骤四，钢塔合龙段n+1的安装
50.将左右两侧钢塔节段n上两组内撑杆的顶点处通过内撑杆连接，对钢塔内侧进行加固，吊装钢塔合龙段n+1，对接缝进行焊接，环形钢塔合龙。
51.步骤五，拆除各类辅助措施，进行斜拉索安装，完成施工。
52.进一步的，所述环形钢塔进行钢塔节段划分时，应充分考虑节段尺寸、形状、重量等条件，确保环形钢塔的钢塔节段具备可竖向转动的条件和安装精度。
53.进一步的，所述相邻钢塔节段1～n之间通过铰接装置转动连接，所述铰接装置应在各钢塔节段端部横向对称布置不少于两个，且在预制场与环形钢塔的各钢塔节段同时预制焊接。
54.进一步的，所述相邻钢塔节段焊接接缝后拆除所述铰接装置。
55.进一步的，所述内撑杆之间、所述内撑杆与所述钢塔节段之间铰接，并通过销轴固定。以便对环形钢塔节段进行加固，防止环形钢塔安装过程中发生较大变形或失稳。
56.进一步的，所述牵引系统可两侧倒用，分别用于环形钢塔两侧钢塔节段的安装。
57.进一步的，本发明所使用的铰接装置可以为带有销孔的钢板和销轴，钢板焊接于环形钢塔的端部，牵引系统为穿心式千斤顶或卷扬机。由于铰接装置及牵引系统为本领域公知技术，在此不做详细说明。
58.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和实施例对本发明作进一步地详细描述。
59.实施例
60.本实施例的斜拉桥超高环形钢塔安装方法，具体步骤如下：
61.步骤一，环形钢塔节段水平安放
62.本实施例中n＝4，即将环形钢塔1划分为9段，包括沿中间桥墩左右两侧对称设置的段钢塔节段1a～1d、位于环形钢塔1顶部的钢塔合龙段1e；环形钢塔各钢塔节段的划分如图2所示。
63.在桥墩4和主梁3施工完毕的基础上，利用吊装设备依次安装钢塔节段1a～1d，具体为：钢塔节段1a直接与中间桥墩连接固定，钢塔节段1b～1d分别安放于布置在主梁3上的胎架5上。相邻各钢塔节段1a～1d间通过铰接装置6连接，使1b～1d可竖向转动。如图4所示。铰接装置6在环形各钢塔节段端部布置不少于三个，且在预制场与各钢塔节段同时预制焊接。
64.接下来对一侧的钢塔节段1a～1d的安装过程进行详细描述，总体安装示意图可参照附图3。详见步骤二～步骤六，以及附图5～附图9。
65.步骤二，钢塔节段1d竖向转动
66.如图5所示，在钢塔节段1d内侧安装两根内撑杆7，钢塔节段1d与两根内撑杆7呈三角形，内撑杆7的连接节点为铰接连接方式，可通过销轴固定，对各钢塔节段进行加固，防止环形钢塔1安装过程中发生较大变形或失稳。同时，在已经安装好的钢塔节段1a上部安装牵引系统9，通过钢丝绳与钢塔节段1d内侧的内撑杆7连接。启动牵引系统9，在牵引力作用下，钢塔节段1d开始竖向转动。
67.步骤三，钢塔节段1c与1d连接
68.钢塔节段1d竖向转动至与钢塔节段1c对接后，对接缝进行焊接，同时拆除铰接装
置6。安装钢塔节段1c内侧的两根内撑杆7，两组内撑杆7的顶点通过另一内撑杆7连接，对钢塔节段进行加固，如图6所示。
69.步骤四，钢塔节段1c与1d竖向转动
70.第二次启动牵引系统9，在牵引力作用下，钢塔节段1c和1d作为整体开始竖向转动，如图7所示。
71.步骤五，钢塔节段1b与1c连接
72.钢塔节段1c竖向转动至与钢塔节段1b对接后，对接缝进行焊接，同时拆除铰接装置6。安装钢塔节段1b内侧的两根内撑杆7，两组内撑杆顶点通过另一内撑杆7连接，对钢塔节段进行加固，如图8所示。
73.步骤六，钢塔节段1b、1c与1d竖向转动
74.第三次启动牵引系统9，在牵引力作用下，钢塔节段1b、1c和1d作为整体开始竖向转动，直至与钢塔节段1a对接，对接缝进行焊接，同时拆除铰接装置6，如图9所示。
75.以上完成了环形钢塔一侧钢塔节段1a～1d的安装，然后对另一侧的钢塔节段1a～1d进行安装。
76.步骤七，重复上述步骤，安装中间桥墩另一侧的钢塔节段1b、1c、1d，与钢塔节段1a对接完成后，然后在左右两个钢塔节段1d的顶点继续安装内撑杆7，对钢塔内侧进行加固。如图10所示。其中牵引系统9可两侧倒用，分别用于中间桥墩左右两侧钢塔节段的安装。
77.步骤八，吊装钢塔合龙段1e，对接缝进行焊接，环形钢塔合龙，如图11所示。
78.步骤九，拆除各类辅助措施，进行斜拉索安装，完成施工，完成施工的环形钢塔斜拉桥立面图如图12所示。
79.以上对本发明的实例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.一种斜拉桥超高环形钢塔安装方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一，环形钢塔节段的划分及水平安放将环形钢塔划分为2n+1段，包括在中间桥墩两侧依次对称设置的钢塔节段1～n、钢塔合龙段n+1；相邻钢塔节段1～n之间转动连接，使各钢塔节段可在竖直平面内转动；中间桥墩两侧的钢塔节段一与中间桥墩固定连接，钢塔节段2～n分别水平安放在位于中间桥墩两侧并设置在主梁上的胎架上；步骤二，中间桥墩右侧钢塔节段2～n的安装依次牵引钢塔节段n，n-1，...，2竖向转动，使上面的钢塔节段与其下方相邻的钢塔节段依次对接安装；安装时，已对接的钢塔节段作为整体进行竖向转动与下一钢塔节段对接，直至与钢塔节段一完成对接，即完成环形钢塔一侧的安装；步骤三，中间桥墩左侧钢塔节段2～n的安装重复步骤二，安装中间桥墩左侧钢塔节段2～n，直至与中间桥墩左侧的钢塔节段一完成安装；步骤四，钢塔合龙段n+1的吊装及安装吊装钢塔合龙段n+1，使其与左右两侧钢塔节段n完成对接并固定，环形钢塔合龙。2.根据权利要求1所述的斜拉桥超高环形钢塔安装方法，其特征在于：所述步骤二中，各钢塔节段内侧安装内撑杆，相邻钢塔节段之间的内撑杆顶点通过另一内撑杆连接。3.根据权利要求1所述的斜拉桥超高环形钢塔安装方法，其特征在于：所述步骤二的安装过程为：(1)钢塔节段n-1与n的连接：在右侧钢塔节段n内侧安装内撑杆，通过内撑杆牵引钢塔节段n竖向转动至与钢塔节段n-1对接并焊接接缝；(2)钢塔节段n-1与n的连接：在钢塔节段n-1内侧安装内撑杆，将钢塔节段n与n-1两组内撑杆的顶点也通过内撑杆连接，对钢塔节段进行加固；使钢塔节段n-1和n作为整体竖向转动至与n-2对接并焊接接缝；(3)重复进行步骤(1)和(2)，至焊接好的钢塔节段2～n作为整体竖向转动至与钢塔节段一完成安装；所述步骤四的安装过程为：将左右两侧钢塔节段n上两组内撑杆的顶点处也通过另一内撑杆连接，对钢塔内侧进行加固后再吊装钢塔合龙段n+1，对接缝进行焊接，完成安装。4.根据权利要求2或3所述的斜拉桥超高环形钢塔安装方法，其特征在于：所述各钢塔节段内侧分别安装两根内撑杆，两内撑杆与钢塔节段呈三角形。5.根据权利要求2或3所述的斜拉桥超高环形钢塔安装方法，其特征在于：所述内撑杆之间、所述内撑杆与所述钢塔节段之间铰接，并通过销轴固定。6.根据权利要求3所述的斜拉桥超高环形钢塔安装方法，其特征在于：所述相邻钢塔节段1～n之间通过铰接装置转动连接，所述铰接装置在各钢塔节段端部横向对称布置不少于两个，且在预制场与环形钢塔的各钢塔节段同时预制焊接；在所述相邻钢塔节段焊接接缝后拆除所述铰接装置。7.根据权利要求2或3所述的斜拉桥超高环形钢塔安装方法，其特征在于：所述步骤二和步骤三中，通过将牵引系统的钢丝绳与所述钢塔节段内侧的内撑杆连接，实现各钢塔节段的竖向转动及对接。8.根据权利要求7所述的斜拉桥超高环形钢塔安装方法，其特征在于：所述牵引系统可两侧倒用，分别用于环形钢塔两侧钢塔节段的安装。
9.根据权利要求1所述的斜拉桥超高环形钢塔安装方法，其特征在于：还包括步骤五，环形钢塔合龙后，拆除各类辅助措施，进行斜拉索安装，完成施工。10.根据权利要求1所述的斜拉桥超高环形钢塔安装方法，其特征在于：n为2～6的整数。

技术总结
本发明属于桥塔施工领域，尤其涉及一种斜拉桥超高环形钢塔安装方法，包括步骤：一，环形钢塔节段的划分及水平安放：将环形钢塔划分为对称设置在中间桥墩两侧的钢塔节段1～N及合龙段2N+1，钢塔节段一与中间桥墩固定，其余节段水平安放在中间桥墩两侧主梁的胎架上；二，中间桥墩右侧钢塔节段2～N的安装：在钢塔节段内侧安装内撑杆，通过从上到下依次牵引钢塔节段竖向转动与下一节段安装，直至2～N作为整体转动至与钢塔节段一对接；三，重复步骤二，完成中间桥墩左侧钢塔节段2～N的安装；四，完成钢塔合龙段N+1的安装。本发明对环形钢塔分节并水平安装后连续竖向转动直至合龙，实现了环形钢塔高精度安装，无需大量临时支架和大型高空吊装设备，经济效益好。经济效益好。经济效益好。


技术研发人员：强伟亮 周俊龙 刘晓敏 曹海清 杨旭 曾银勇 李林挺 王彦虎
受保护的技术使用者：中国建筑第六工程局有限公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/10/5