[发明专利]一种行进补偿式斜拉桥整体换索装备及使用该装备的换索方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程桥梁领域，特别是旧桥加固改造，具体涉及一种行进补偿式斜拉桥整体换索装备及使用该装备的换索方法。

背景技术

自上世纪八十年代开始，随着工程技术的发展，大量混凝土斜拉桥开始建造并投入使用。其中建造斜拉桥的斜拉索是具有一定使用寿命的，现行的《公路工程技术标准》规定斜拉索的设计使用年限是20年，实际使用过程中，斜拉索的使用寿命在15至50年之间，相对于大桥百年的使用寿命，每座斜拉桥都需要进行一次或多次换索。

目前常见的斜拉索分为钢绞线斜拉索和平行钢丝斜拉索。钢绞线斜拉索在更换工艺上可以采用单束更换(一根钢绞线的斜拉索包含若干束钢绞线)，过程中对桥梁结构和桥面交通几乎无影响；而平行钢丝斜拉索必须采用一根拉索整根更换的工艺，整根斜拉索卸载对桥梁结构和桥面交通影响较大，甚至需要限制或中断交通。尤其对于混凝土斜拉桥，整根拉索的卸载将使主梁局部拉应力增大5至10MPa，这将导致压应力储备较小或者长索区域混凝土主梁严重开裂，甚至导致部分旧桥不具备换索可行性。

现有技术中，尚无高效可靠的方法及设备可更换斜拉桥压应力储备较小区域或者长索区域的斜拉索。通常情况下，为更换混凝土斜拉桥的斜拉索，设计和施工单位的解决方法是长时间封闭或限制交通，卸索时使该区域主梁处于无支撑状态，并在这种状态下实施后续更换。

该方法的不足之处是，长时间封闭或限制交通带来不良的社会和经济影响；同时卸索时该区域主梁处于无索支撑状态，由于旧桥多年运营后其压应力储备已不能准确得知，换索导致主梁局部拉应力增大并加大了开裂的风险，甚至产生不可逆的严重破坏，不适用于压应力储备较小或者长索区域的斜拉索更换。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种行进补偿式斜拉桥整体换索装备及使用该装备的换索方法，该技术方案解决了混凝土斜拉桥压应力储备较小区域及长索区域整根斜拉索更换的技术难题，实现在不影响交通的前提下完成对旧桥整根斜拉索更换作业。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种行进补偿式斜拉桥整体换索装备，包括行进系统和支撑补偿系统；

所述支撑补偿系统包括主桁、设置在所述主桁上的主梁固定装置和设置在所述主桁上的卸索补偿装置；所述主梁固定装置包括两个且两个主梁固定装置与主桁为铰接，两个固定装置分别位于被换索位置前后各0.75～1.35倍索间距处；

所述行进系统包括固定竖向爬梯、移动竖向爬梯和牵引制动系统；所述固定竖向爬梯与所述主桁相对固定；所述移动竖向爬梯能够沿待换索主梁的轴向在所述主桁上移动；所述牵引制动系统牵引所述主桁沿待换索主梁的轴向移动。

进一步地，上述行进补偿式斜拉桥整体换索装备，还包括轨道系统，所述轨道系统设置于待换索主梁上，所述移动竖向爬梯和所述固定竖向爬梯均与所述轨道系统配合。

进一步地，上述行进补偿式斜拉桥整体换索装备，所述主桁上设置有用于测量所述主桁跨中相对挠度的位移计和标尺，和/或用于测量所述主桁跨中应变的应变计。

进一步地，上述行进补偿式斜拉桥整体换索装备，所述轨道系统的轨道为单轨或双轨。

进一步地，上述行进补偿式斜拉桥整体换索装备，所述卸索补偿装置包括顶升平台和顶升千斤顶。

相应地，一种使用上述行进补偿式斜拉桥整体换索装备的换索方法，包括：

(1)移动支撑补偿系统至待换索主梁上需要换索的位置；

(2)将支撑补偿系统与待换索主梁固定；

(3)实施换索，在旧索分级卸索过程中由卸索补偿装置同步对卸索力进行补偿；

(4)解除支撑补偿系统与待换索主梁的固定；

(5)重复步骤(1)-(4)至全部需要更换的索换索完毕。

进一步地，上述换索方法，步骤(1)中，移动所述支撑补偿系统的步骤为：

1.1移动竖向爬梯移动至距离主桁跨中±2m范围内；

1.2牵引制动系统牵引所述固定竖向爬梯和所述主桁移动，该移动方向与步骤1.1中移动竖向爬梯移动方向一致；

1.3重复上述步骤1.1和1.2，直至所述支撑补偿系统移动至待换索主梁上需要换索的位置。

进一步地，上述换索方法，所述卸索补偿装置为千斤顶；

步骤(3)中，旧索分级卸索过程由卸索补偿装置同步对卸索力进行补偿的方法为：

在换索位置的旧索分级卸载时，使所述千斤顶分级顶升所述主梁以补偿换索位置主梁因拆除旧索产生的影响。