[发明专利]一种适用于钢结构异形塔的线形控制装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑结构及施工领域，适用于钢结构异形塔的安装施工。

背景技术

随着我国经济的发展，一些造型新颖的桥梁作为城市景观的“一张名片”在城市形态和城市景观上起着举足轻重的地位，这些桥梁结构新颖，造型独特，建成以后就成为了一个城市的标志性建筑，诸如：广州猎德大桥、南京青奥步行桥等。

由于这些桥梁多采用曲线和直线组合而成的异形截面，截面尺寸大、空间变化，钢塔竖向常为倾斜状，结构复杂，且重量一般较大，施工难度高、风险大，特别是节段的匹配和线形控制的安装精度，越来越受到工程建设者们的重视。

1)传统工艺采用的方法：

传统定位导向结构通过在上下两节钢塔上分别制作好牛腿，包括两个平行间隔布置的定位导向结构上部牛腿竖钢板、定位导向结构上部牛腿穿孔钢板、定位导向结构下部牛腿对位穿孔钢板、两个平行间隔布置的定位导向结构下部牛腿竖钢板及导向变径销，定位导向结构上部牛腿竖钢板和定位导向结构下部牛腿竖钢板对应焊接在钢塔节段拼接缝两侧，定位导向结构上部牛腿穿孔钢板水平设置并焊接在两个定位导向结构上部牛腿竖钢板的下端，定位导向结构下部牛腿对位穿孔钢板水平设置并焊接在两个定位导向结构下部牛腿竖钢板的上端，通过导向变径销穿过定位导向结构上部牛腿穿孔钢板和定位导向结构下部牛腿对位穿孔钢板实现定位导向结构的导向定位。

2)传统方法的局限性：

传统的导向定位对于变截面的直塔对接具有良好的效果，但是对应空间异形塔具有很大的局限性：

(1)仅能保证上下两节调节段的对接精度，不能保证钢塔的整体线形。

(2)对于空间曲线塔，特别是拱形的曲线塔，采用该方法不能满足精确调位的要求。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种适用于钢结构异形塔的线形控制装置和方法，实现异形截面、空间变化倾斜钢塔吊装，缩短施工时间，降低成本和施工风险；克服现有技术局限性，在任何结构造型的钢塔安装都能保证安装线形精度的要求。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种适用于钢结构异形塔的线形控制装置，该异形塔为拱形的曲线塔，塔身由下部的直立段和上部的曲线段组成，线形控制装置包括支架系统、直立段调位系统、直立段锁定系统、曲线段调位系统和曲线段锁定系统，支架系统设于拱形的曲线塔之间，包括下部的格构柱段、中部的桁架段以及上部的立柱支撑和调节段，其中格构柱段和桁架段对应塔身的直立段，立柱支撑和调节段对应塔身的曲线段，格构柱段采用钢管桩形成格构式支架，并对应两侧塔身分为两组，两组格构柱之间设置桁架式横撑，桁架段由格构柱段支撑而横跨于两侧塔身之间，立柱支撑和调节段支撑于桁架段和塔身曲线段之间，并对应塔身曲线段每个节段依托桁架段设置竖向支撑；直立段调位系统包括设于塔身直立段侧壁板四周的限位板，设于塔身直立段的已安装节段及吊装节段连接处侧壁上的若干对上下对应的钢牛腿，以及设于上下对应的钢牛腿之间的三向千斤顶，直立段锁定系统包括连接于塔身直立段和支架系统格构柱段之间的拉压杆；曲线段调位系统包括设于立柱支撑和调节段的竖向支撑顶部的若干三向千斤顶，曲线段锁定系统包括设于立柱支撑和调节段的竖向支撑顶部的三向千斤顶旁的临时固定装置。

作为选择，塔身直立段的各节段重心竖向投影均位于下层已安装节段范围，直立段线形呈椭圆曲线。

作为选择，塔身曲线段的各节段重心竖向投影均超出下层已安装节段范围，曲线段线形成半圆形曲线。

作为选择，立柱支撑和调节段的竖向支撑包括立柱，立柱桩顶设置的三角形支撑结构，以及三角形支撑结构上分别架设两根横梁，曲线段调位系统的三向千斤顶以及曲线段锁定系统的临时固定装置分别支撑在每个塔身曲线段节段的下端及上端。

作为进一步选择，曲线段锁定系统的临时固定装置包括底部的垫墩，顶部的楔形块，以及垫墩和楔形块之间的若干垫块，垫墩设于横梁上，楔形块与塔身曲线段节段固定。

一种适用于钢结构异形塔的线形控制方法，采用前述的线形控制装置，方法在于：支架系统搭设过程中进行塔身直立段节段安装，支架系统搭设完成进行塔身曲线段节段安装：

1)塔身直立段安装和调节：

塔身直立段侧壁板四周设置限位板，通过三向千斤顶实现节段的平面调位和竖向调位；塔身线形调节完成后依托支架系统格构柱段，通过拉压杆将塔身进行临时固定，临时固定后进行塔身节段焊接；

2)塔身曲线段安装和调节：