本发明涉及桥梁施工，特别涉及一种高塔墩顶段钢梁的施工系统及施工方法。
背景技术：
1、随着我国交通建设的发展，一座座斜拉大桥拔地而起，其塔柱越来越高、墩顶段钢梁结构越来越复杂，安装技术要求也越来越高。
2、目前斜拉桥塔柱墩顶段钢梁施工方法一般为，在墩顶段两侧施工墩旁托架作为墩顶段钢梁安装操作平台，再采用大型吊装设备，如浮吊、塔吊等，分杆件进行依次吊装安装，但是，该方法有诸多限制，主要体现在：
3、（1）由于墩顶段钢梁杆件较长且重量较重，往往超过40t，其吊装设备类型选择范围较小，往往需要采用大型设备，以满足吊装重量、范围要求；
4、（2）墩顶段钢梁各杆件相对于其他节段杆件而言，重量及尺寸都大幅增加，而安装时间却仅占上部结构总安装时间的10%左右，吊装设备选择大型号会造成施工成本大幅增加；
5、（3）大型设备进出场安装拆卸费用、租赁费用高，经济性较低；
6、（4）大型吊装设备受环境、场地影响较大，进出场困难；
7、（5）墩旁托架一般为落地式结构，采用型钢制作，整体体量较大、耗材多，成本较高且加工安装操作复杂、耗时多、安装风险较高。
8、因此，如何实现高塔墩顶段的经济、高效、安全的施工，成为了亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术中高塔墩顶段位置较高、杆件吊装需求要求高、吊装场地环境复杂导致吊装设备选型困难、成本较高，落地式墩旁托架造价较高，无法实现高塔墩顶段的经济、高效、安全的施工的技术问题，提供一种高塔墩顶段钢梁的施工系统及施工方法。
2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
3、一种高塔墩顶段钢梁的施工系统，包括吊架系统和悬空式墩旁托架，所述吊架系统位于所述悬空式墩旁托架上方，所述吊架系统设有起升机构，所述起升机构的起吊能力满足墩顶段钢梁起吊，所述悬空式墩旁托架通过爬锥组件固定，所述悬空式墩旁托架上设有滑移机构，所述滑移机构连接有驱动机构，所述滑移机构能够支撑连接墩顶段钢梁，所述驱动机构能够带动所述滑移机构移动。
4、本发明的一种高塔墩顶段钢梁的施工系统，通过设置能够通过吊架系统固定在悬空式墩旁托架上方的起升机构，使高塔墩顶段钢梁的超重杆件能够通过区别于常规塔吊的起升机构起吊至悬空式墩旁托架上进行安置，避免了更换更大型吊装设备增加的进出场费用，降低施工成本，解决了高塔墩顶段钢梁的超重杆件吊装问题及更换更大型吊装设备的问题；同时，通过设置在悬空式墩旁托架上的驱动机构和滑移机构配合，实现超重杆件移动到位，使超重杆件在墩顶段的位置调整为滑移到位，不需要再使用吊装设备，减少吊装作业，进一步的解决了更换吊装设备的问题；同时，由于吊架系统可安装于高塔墩顶段上方，使起升机构能够将超重杆件起吊至墩顶段以上，相较于需站位于稳定平整基面工作且起吊高度有限的常规吊装设备，能够使该施工系统不受起吊高度的限制；另外，悬空式墩旁托架区别于常规落地式墩旁托架结构，能够减少材料消耗、降低施工成本并缩短安拆时间，能够有效提高高塔墩顶段钢梁施工的效率，降低施工成本。
5、作为本发明的优选方案，所述悬空式墩旁托架包括间隔排列的若干托架单元，所述托架单元包括横撑、竖撑和斜撑，所述横撑、所述竖撑和所述斜撑构成三角形支架结构，所述斜撑上连接加强杆，所述加强杆与所述斜撑呈夹角设置，所述竖撑通过爬锥组件固定；所述悬空式墩旁托架顶部在横桥向两侧设置临时平台。由托架单元组成的悬空式墩旁托架安拆效率较高，托架单元制备可行性高，重复利用率高，能够减少材料消耗，降低施工成本，且使用不受狭小复杂环境场地限制，无需安装场地，避免了大型吊装设备在场地狭小情况下无法使用的问题。
6、作为本发明的优选方案，所述悬空式墩旁托架上间隔排列若干滑移轨道，所述滑移轨道与所述悬空式墩旁托架通过加劲板焊接连接，所述滑移轨道上滑动设置所述滑移机构，至少一个所述滑移机构连接所述驱动机构，所述驱动机构能够带动所述滑移机构横桥向移动。使滑移机构沿滑移轨道顺畅移动，实现对放置在滑移机构上的超重杆件的位置调整。
7、作为本发明的优选方案，所述驱动机构包括动力机构和连接索，所述连接索一端连接所述动力机构、另一端连接所述滑移机构，所述动力机构包括千斤顶，所述连接索包括预应力钢绞线。
8、作为本发明的优选方案，所述吊架系统包括顶架、连接架和轨道架，所述顶架和所述轨道架分别通过预埋锚固件锚固，所述连接架通过销轴与所述顶架和所述轨道架连接；所述轨道架包括悬臂段，所述轨道架在悬臂段端部两侧相对设有加强撑杆，所述加强撑杆远离所述轨道架的一端通过预埋锚固件锚固，所述起升机构与所述轨道架配合连接。该吊架系统结构制备容易，能够在高塔墩顶段上方进行稳定安装，在已有常规塔吊等吊装设备的基础上，实现针对超重杆件的起升机构的补充，避免了更换现有更大型吊装设备导致的施工成本和施工效率的问题，且该吊架系统回收利用率高，能够在不同施工场景进行使用，能够进一步减少施工成本。
9、作为本发明的优选方案，所述起升机构包括滑轮机构、扁担梁和滑车组，所述滑车组上挂设起吊钢丝绳，所述起吊钢丝绳连接卷扬机。钢丝绳和卷扬机配合，能够根据超重杆件的重量，更换卷扬机的型号，实现起升机构起吊能力与超重杆件重量的快速匹配，相对于更换更大型吊装设备，大幅度的降低了施工成本。
10、作为本发明的优选方案，所述滑轮机构连接倒链，所述滑轮机构与所述轨道架顺桥向滑动连接；所述起升机构下方设有操作平台，所述操作平台与所述轨道架连接。使起升机构能够起吊超重杆件至悬空式墩旁托架上方并顺桥向移动至高塔墩顶段横梁上，能够克服常规塔吊在高塔上下横梁间起吊无法实现竖直，存在倾覆风险的问题，同时，使该施工系统在起升机构和滑移机构的配合下，具有两个相互垂直方向的驱动功能，使高塔墩顶段钢梁杆件能够通过移动实现位置调整，进一步减少吊装作业，使用时，作业人员在操作平台上通过拖拉倒链实现起升机构沿顺桥向方向的移动，实现起升超重杆件时起升机构位置的调整。
11、一种高塔墩顶段钢梁的施工方法，包括塔吊和如上所述的一种高塔墩顶段钢梁的施工系统，墩顶段钢梁包括重量超过塔吊起吊能力的中心段和在塔吊起吊能力范围内的端部段，并包括：采用起升机构起吊中心段放置于悬空式墩旁托架的步骤；采用驱动机构带动中心段移动至设计安装位置的步骤；采用塔吊起吊端部段至靠近主纵梁中心段端部进行连接的步骤。
12、本发明的一种高塔墩顶段钢梁的施工方法，通过塔吊和上述的施工系统配合，使墩顶段钢梁的部分杆件通过施工系统进行起吊安装，另一部分通过塔吊进行吊装，能够减少吊装设备的投入成本，减少整体施工成本，同时，先起吊重量较重的中心段，再将端部段进行起吊状态下的对接，在确保中心段安装质量的情况下进行端部段安装，能够确保高塔墩顶段钢梁的施工质量，并提高施工效率。
13、作为本发明的优选方案，包括上横梁和下横梁，悬空式墩旁托架安装在下横梁两侧，吊架系统安装在上横梁；下横梁顶面设有临时支撑架，中心段放置于临时支撑架之后再安装悬空式墩旁托架；中心段转换至悬空式墩旁托架上摆放后拆除临时支撑架；中心段移动到设计安装位置后采取防倾覆锚固结构固定，防倾覆锚固结构在中心段与端部段连接后拆除。通过将吊架系统安装在上横梁，实现起升机构在悬空式墩旁托架上方的对应、稳定安装，确保高塔墩顶段钢梁的顺利起吊安装，同时，通过防倾覆锚固结构对中心段进行位置固定，能够确保墩顶段钢梁的安装位置稳定性，提高施工质量和施工安全性。
14、作为本发明的优选方案，还包括对吊架系统和悬空式墩旁托架分别进行建模计算，确定吊架系统和悬空式墩旁托架结构满足墩顶段钢梁安装要求的步骤。以确保施工系统和塔吊配合下，高塔墩顶段钢梁的安全、顺利、高质量施工。
15、与现有技术相比，本发明的有益效果：
16、1、本发明的一种高塔墩顶段钢梁的施工系统，通过设置能够通过吊架系统固定在悬空式墩旁托架上方的起升机构，使高塔墩顶段钢梁的超重杆件能够通过区别于常规塔吊的起升机构起吊至悬空式墩旁托架上进行安置，避免了更换更大型吊装设备增加的进出场费用，降低施工成本，解决了高塔墩顶段钢梁的超重杆件吊装问题及更换更大型吊装设备的问题；
17、2、本发明的一种高塔墩顶段钢梁的施工系统，通过设置在悬空式墩旁托架上的驱动机构和滑移机构配合，实现超重杆件移动到位，使超重杆件在墩顶段的位置调整为滑移到位，不需要再使用吊装设备，减少吊装作业，进一步的解决了更换吊装设备的问题；
18、3、本发明的一种高塔墩顶段钢梁的施工系统，由于吊架系统可安装于高塔墩顶段上方，使起升机构能够将超重杆件起吊至墩顶段以上，相较于需站位于稳定平整基面工作且起吊高度有限的常规吊装设备，能够使该施工系统不受起吊高度的限制；
19、4、本发明的一种高塔墩顶段钢梁的施工系统，悬空式墩旁托架区别于常规落地式墩旁托架结构，能够减少材料消耗、降低施工成本并缩短安拆时间，能够有效提高高塔墩顶段钢梁施工的效率，降低施工成本；
20、5、本发明的一种高塔墩顶段钢梁的施工方法，通过塔吊和上述的施工系统配合，使墩顶段钢梁的部分杆件通过施工系统进行起吊安装，另一部分通过塔吊进行吊装，在下横梁上进行拼装，能够减少吊装设备的投入成本，减少整体施工成本；
21、6、本发明的一种高塔墩顶段钢梁的施工方法，先起吊重量较重的中心段，再将端部段进行起吊状态下的对接，在确保中心段安装质量的情况下进行端部段安装，能够确保高塔墩顶段钢梁的施工质量，并提高施工效率。
1.一种高塔墩顶段钢梁的施工系统，其特征在于，包括吊架系统(1)和悬空式墩旁托架(2)，所述吊架系统(1)位于所述悬空式墩旁托架(2)上方，所述吊架系统(1)设有起升机构(3)，所述起升机构(3)的起吊能力满足墩顶段钢梁起吊，所述悬空式墩旁托架(2)通过爬锥组件(24)固定，所述悬空式墩旁托架(2)上设有滑移机构(4)，所述滑移机构(4)连接有驱动机构(5)，所述滑移机构(4)能够支撑连接墩顶段钢梁，所述驱动机构(5)能够带动所述滑移机构(4)移动。
2.如权利要求1所述的一种高塔墩顶段钢梁的施工系统，其特征在于，所述悬空式墩旁托架(2)包括间隔排列的若干托架单元(21)，所述托架单元(21)包括横撑(211)、竖撑(212)和斜撑(213)，所述横撑(211)、所述竖撑(212)和所述斜撑(213)构成三角形支架结构，所述斜撑(213)上连接加强杆(214)，所述加强杆(214)与所述斜撑(213)呈夹角设置，所述竖撑(212)通过爬锥组件(24)固定；所述悬空式墩旁托架(2)顶部在横桥向两侧设置临时平台(22)。
3.如权利要求1所述的一种高塔墩顶段钢梁的施工系统，其特征在于，所述悬空式墩旁托架(2)上间隔排列若干滑移轨道(23)，所述滑移轨道(23)与所述悬空式墩旁托架(2)通过加劲板焊接连接，所述滑移轨道(23)上滑动设置所述滑移机构(4)，至少一个所述滑移机构(4)连接所述驱动机构(5)，所述驱动机构(5)能够带动所述滑移机构(4)横桥向移动。
4.如权利要求3所述的一种高塔墩顶段钢梁的施工系统，其特征在于，所述驱动机构(5)包括动力机构(51)和连接索(52)，所述连接索(52)一端连接所述动力机构(51)、另一端连接所述滑移机构(4)，所述动力机构(51)包括千斤顶，所述连接索(52)包括预应力钢绞线。
5.如权利要求1-4任意一项所述的一种高塔墩顶段钢梁的施工系统，其特征在于，所述吊架系统(1)包括顶架(11)、连接架(12)和轨道架(13)，所述顶架(11)和所述轨道架(13)分别通过预埋锚固件(14)锚固，所述连接架(12)通过销轴与所述顶架(11)和所述轨道架(13)连接；所述轨道架(13)包括悬臂段，所述轨道架(13)在悬臂段端部两侧相对设有加强撑杆(15)，所述加强撑杆(15)远离所述轨道架(13)的一端通过预埋锚固件(14)锚固，所述起升机构(3)与所述轨道架(13)配合连接。
6.如权利要求5所述的一种高塔墩顶段钢梁的施工系统，其特征在于，所述起升机构(3)包括滑轮机构(31)、扁担梁(32)和滑车组(33)，所述滑车组(33)上挂设起吊钢丝绳(34)，所述起吊钢丝绳(34)连接卷扬机。
7.如权利要求6所述的一种高塔墩顶段钢梁的施工系统，其特征在于，所述滑轮机构(31)连接倒链，所述滑轮机构(31)与所述轨道架(13)顺桥向滑动连接；所述起升机构(3)下方设有操作平台(16)，所述操作平台(16)与所述轨道架(13)连接。
8.一种高塔墩顶段钢梁的施工方法，其特征在于，包括塔吊和如权利要求1-7任意一项所述的一种高塔墩顶段钢梁的施工系统，墩顶段钢梁包括重量超过塔吊起吊能力的中心段(6)和在塔吊起吊能力范围内的端部段(7)，并包括：采用起升机构(3)起吊中心段(6)放置于悬空式墩旁托架(2)的步骤；采用驱动机构(5)带动中心段(6)移动至设计安装位置的步骤；采用塔吊起吊端部段(7)至靠近主纵梁中心段(6)端部进行连接的步骤。
9.如权利要求8所述的一种高塔墩顶段钢梁的施工方法，其特征在于，包括上横梁(8)和下横梁(9)，悬空式墩旁托架(2)安装在下横梁(9)两侧，吊架系统(1)安装在上横梁(8)；下横梁(9)顶面设有临时支撑架(10)，中心段(6)放置于临时支撑架(10)之后再安装悬空式墩旁托架(2)；中心段(6)转换至悬空式墩旁托架(2)上摆放后拆除临时支撑架(10)；中心段(6)移动到设计安装位置后采取防倾覆锚固结构(61)固定，防倾覆锚固结构(61)在中心段(6)与端部段(7)连接后拆除。
10.如权利要求8所述的一种高塔墩顶段钢梁的施工方法，其特征在于，还包括对吊架系统(1)和悬空式墩旁托架(2)分别进行建模计算，确定吊架系统(1)和悬空式墩旁托架(2)结构满足墩顶段钢梁安装要求的步骤。
