钢塔形心辅助定位装置及其架设方法与流程

1.本发明涉及一种钢结构桥梁施工辅助设备及方法，尤其涉及一种钢塔形心辅助定位装置及其架设方法。


背景技术：

2.伴随现代化城市发展，对景观提升需求越来越多，桥梁设计也越来越多样化，钢结构在桥梁施工中的应用也越来越多。钢结构桥梁通常采用工厂加工+现场拼装的模式，钢结构桥梁的钢塔节段在现场拼装过程中，受钢塔高度等外围环境影响，钢塔节段定位困难，线形难以保证。同时，考虑现代城市景观需求，钢塔节段截面形式逐渐多样，棱镜的安装位置较难精确控制，采用形心配合角点坐标定位法定位形心较为困难，从而影响钢塔节段的拼装精度。因此，需要提供一种钢塔形心辅助定位装置及其架设方法，能够解决现有技术中棱镜安装位置难以精确控制和钢塔形心定位困难的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种钢塔形心辅助定位装置及其架设方法，能够解决现有技术中棱镜安装位置难以精确控制和钢塔形心定位困难的问题。
4.本发明是这样实现的：
5.一种钢塔形心辅助定位装置，包括棱镜、对准撞针、棱镜架、支架组件、固定件和形心定位绳；形心定位绳拉结在钢塔节段相对设置的两块板的顶部中点之间，使两根形心定位绳交叉于钢塔节段的顶面形心处；棱镜安装在棱镜架的顶部，对准撞针设置在棱镜架上且同轴位于棱镜的下方，对准撞针的针尖对准两根形心定位绳的交叉点；棱镜架可调节式安装在支架组件上，支架组件的底部通过若干个固定件固定在钢塔节段内。
6.所述的支架组件包括主支撑杆、伸缩杆、横向转动调节臂和纵向转动调节臂；主支撑杆呈倒t形结构，主支撑杆的宽度小于钢塔节段的内部宽度，一对伸缩杆的一端分别可伸缩式套接在主支撑杆的水平段两端并锁紧固定；一对横向转动调节臂的一端可转动调节式连接在一对伸缩杆的另一端，一对固定件设置在一对横向转动调节臂的另一端；纵向转动调节臂的下端可伸缩式连接在主支撑杆的竖直段上，棱镜架可调节式安装在纵向转动调节臂的上端。
7.所述的纵向转动调节臂包括支撑杆和第一转动件，若干根支撑杆依次通过第一转动件可转动式连接形成纵向转动调节臂，纵向转动调节臂的第一根支撑杆垂直连接在棱镜架的底部，纵向转动调节臂的最后一根支撑杆同轴插接在主支撑杆的竖直段内，并通过第一锁定件锁定。
8.所述的棱镜架的底部设有调平板，调平板通过若干个调平螺栓与棱镜架的底板可调节式连接。
9.所述的棱镜架呈c形结构，棱镜架的顶部设有水准气泡。
10.所述的横向转动调节臂包括第二转动件和连接杆，若干根连接杆依次通过第二转
动件可转动式连接形成横向转动调节臂，横向转动调节臂的第一根连接杆通过第二转动件与伸缩杆的另一端可转动式连接，固定件设置在横向转动调节臂的最后一根连接杆上。
11.一种钢塔形心辅助定位装置的架设方法，包括以下步骤：
12.步骤1：通过形心定位绳定位钢塔节段的顶面形心；
13.步骤2：将对准撞针的针尖对准两根形心定位绳的交点，使棱镜通过棱镜架架设在钢塔节段的顶面形心处；
14.步骤3：将支架组件固定连接在钢塔节段内，使棱镜固定架设在钢塔节段上；
15.步骤4：调平棱镜；
16.步骤5：通过棱镜采用形心配合角点坐标定位法寻找钢塔节段的形心和空间坐标定位。
17.所述的步骤1包括以下分步骤：
18.步骤1.1：将一根形心定位绳的两端绑扎在钢塔节段上其中两块相对设置的板面顶部中点处；
19.步骤1.2：将另一根形心定位绳的两端绑扎在钢塔节段上另两块相对设置的板面顶部中点处；
20.步骤1.3：两根形心定位绳相交于钢塔节段的顶面形心处。
21.所述的步骤3包括以下分步骤：
22.支架组件包括主支撑杆、伸缩杆、横向转动调节臂和纵向转动调节臂，纵向转动调节臂包括支撑杆和第一转动件，横向转动调节臂包括第二转动件和连接杆；
23.步骤3.1：将一对伸缩杆相对主支撑杆的水平段伸缩，并通过第一锁定件锁定连接一对伸缩杆与主支撑杆的水平段；
24.步骤3.2：通过第一转动件转动支撑杆，使主支撑杆位于棱镜架下方且主支撑杆的竖直段大致位于钢塔节段的中部；
25.步骤3.3：通过第二转动件转动连接杆，使一对横向转动调节臂分别延伸至钢塔节段的两侧内壁处；
26.步骤3.4：将一对横向转动调节臂通过固定件与钢塔节段固定连接，使棱镜固定在钢塔节段的顶面形心处。
27.所述的步骤4中，棱镜架的底部设有调平板，通过调平板上的调平螺栓调平棱镜，使水准气泡居中校准棱镜的水平度。
28.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
29.1、本发明由于采用两根形心定位绳拉结在钢塔节段的顶部，通过计算和测量使两根形心定位绳的相交点为钢塔节段的顶面形心处，从而便于将棱镜快速、精确的安装在钢塔节段的顶面形心处，进而便于通过棱镜辅助钢塔形心的寻找和空间坐标定位，有利于提高钢塔节段的吊装精度和效率。
30.2、本发明由于设有支架组件和对准撞针，对准撞针能将棱镜与形心定位绳的相交点即钢塔节段的顶面形心快速定位，便于棱镜的安装，同时，通过支架组件的伸缩和转动功能将固定夹调节至钢塔节段的内壁处，通过固定夹将棱镜固定在钢塔节段的顶面形心处，并利用调平板和水准气泡调平棱镜，确保棱镜的拆装方便、快捷，安装稳定、精准、高效。
31.3、本发明的辅助定位装置结构简单，易于取材和制作，拆装灵活便捷，成本低，辅
助定位装置的架设方法能快速实现棱镜的精准安装，能在保证钢塔节段施工质量的同时提高施工效率，适用于各种结构形式的钢塔阶段，周转使用率高，具有良好的通用性和经济性。
附图说明
32.图1是本发明钢塔形心辅助定位装置的立体图；
33.图2是本发明钢塔形心辅助定位装置在钢塔内的架设示意图。
34.图中，1棱镜，2水准气泡，3对准撞针，4棱镜架，5调平板，501调平螺栓，6支撑杆，7第一转动件，8第一锁定件，9主支撑杆，10第二锁定件，11伸缩杆，12第二转动件，13固定件，14连接杆，15形心定位绳，16钢塔节段。
具体实施方式
35.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
36.请参见附图1和附图2，一种钢塔形心辅助定位装置，包括棱镜1、对准撞针3、棱镜架4、支架组件、固定件13和形心定位绳15；形心定位绳15拉结在钢塔节段16相对设置的两块板的顶部中点之间，使两根形心定位绳15交叉于钢塔节段16的顶面形心处；棱镜1安装在棱镜架4的顶部，对准撞针3设置在棱镜架4上且同轴位于棱镜1的下方，对准撞针3的针尖对准两根形心定位绳15的交叉点；棱镜架4可调节式安装在支架组件上，支架组件的底部通过若干个固定件13固定在钢塔节段16内。
37.对于顶面为对称结构的钢塔节段16，可采用两根形心定位绳15拉结在钢塔节段16相对设置的两块板的顶部中点之间，优选的，两根形心定位绳15垂直交叉，该交叉点即为钢塔节段16顶面形心位置。对于截面为不规则结构的钢塔节段16，可通过测量和计算辅助确定两根形心定位绳15与钢塔节段16顶部的拉结位置，从而利用两根形心定位绳15的交叉点快速确定钢塔节段16的顶面形心。
38.将棱镜1通过对准撞针3置于形心定位绳15的交叉处，并通过支架组件经固定件13将棱镜1相对固定在钢塔节段16的顶面形心处，棱镜1的安装快捷、精准，钢塔节段16的顶面形心的坐标为棱镜1的z方向坐标减去对准撞针3的针尖至棱镜中心的距离，即可通过棱镜1辅助寻找钢塔节段形心及空间坐标定位。
39.所述的支架组件包括主支撑杆9、伸缩杆11、横向转动调节臂和纵向转动调节臂；主支撑杆9呈倒t形结构，主支撑杆9的宽度小于钢塔节段16的内部宽度，一对伸缩杆11的一端分别可伸缩式套接在主支撑杆9的水平段两端，并通过第二锁定件10锁紧固定；一对横向转动调节臂的一端可转动调节式连接在一对伸缩杆11的另一端，一对固定件13设置在一对横向转动调节臂的另一端；纵向转动调节臂的下端通过第一锁定件8可伸缩式连接在主支撑杆9的竖直段上，棱镜架4可调节式安装在纵向转动调节臂的上端。
40.纵向转动调节臂用于转动调节主支撑杆9的位置，横向转动调节臂用于转动调节固定件13的横向位置。伸缩杆11可相对主支撑杆9伸缩调节长度，从而适应不同尺寸的钢塔节段16，使固定件13移动至钢塔节段16的内壁处，便于固定件13在钢塔节段16内壁上的固定夹持安装。优选的，伸缩杆11和主支撑杆9上分别沿长度方向设置通槽，第二锁定件10可采用螺栓螺母，通过螺栓经通槽贯穿伸缩杆11和主支撑杆9，在伸缩杆11伸缩到位后通过螺
母锁紧螺栓，使伸缩杆11和主支撑杆9锁紧连接固定。
41.所述的纵向转动调节臂包括支撑杆6和第一转动件7，若干根支撑杆6依次通过第一转动件7可转动式连接形成纵向转动调节臂，纵向转动调节臂的第一根支撑杆6垂直连接在棱镜架4的底部，纵向转动调节臂的最后一根支撑杆6同轴插接在主支撑杆9的竖直段内，并通过第一锁定件8锁定。
42.优选的，第一转动件7可采用转轴合页，相邻两根支撑杆6与合页连接并通过转轴相对转动，实现角度和位置的调节，调节到位后通过螺栓螺母锁紧转轴和合页，防止支撑杆6意外转动。利用支撑杆6的转动实现纵向转动调节臂的高度调节，固定件13移动至钢塔节段16内壁的安装位置处，且使主支撑杆9的竖直段大致位于钢塔节段16的轴线处，支架组件的整体受力均匀、稳定，确保棱镜1的架设稳定。
43.优选的，第一根支撑杆6可采用螺接、焊接等方式与棱镜架4的底部垂直固连，最后一根支撑杆6和主支撑杆9的竖直段上沿长度方向设置通槽，通过螺栓经通槽贯穿支撑杆6和主支撑杆9的竖直段，第一锁定件8可采用螺栓螺母，在支撑杆6插接到位后通过螺母锁紧螺栓，使支撑杆6和主支撑杆9的竖直段锁紧连接固定。支撑杆6的长度和数量可根据钢塔节段16的实际尺寸确定。
44.所述的棱镜架4的底部设有调平板5，调平板5通过若干个调平螺栓501与棱镜架4的底板可调节式连接。
45.优选的，在棱镜架4的底板上设置螺孔，调平螺栓501通过螺孔与棱镜架4螺纹旋接，将调平螺栓501的转动运动通过螺纹转化为棱镜架4的小幅升降运动，从而利用不同位置处的调平螺栓501实现棱镜架4的调平。
46.所述的横向转动调节臂包括第二转动件12和连接杆14，若干根连接杆14依次通过第二转动件12可转动式连接形成横向转动调节臂，横向转动调节臂的第一根连接杆14通过第二转动件12与伸缩杆11的另一端可转动式连接，固定件13设置在横向转动调节臂的最后一根连接杆14上。
47.优选的，第二转动件12可采用转轴合页，相邻两根连接杆14与合页连接并通过转轴相对转动，实现角度和位置的调节，调节到位后通过螺栓螺母锁紧转轴和合页，防止连接杆14意外转动。利用连接杆14的转动调节横向长度，使固定件13能够夹持固定在钢塔节段16内部的腹板等结构上，连接杆14的长度和数量可根据钢塔节段16的实际尺寸确定。
48.所述的棱镜架4呈c形结构，棱镜架4的顶部设有水准气泡2。
49.通过棱镜架4的c形开口设置，使棱镜架4不与形心定位绳15干涉，保证棱镜1的架设；同时，通过水准气泡2便于辅助调平螺栓501进行调平操作，水准气泡2的气泡居中时棱镜1调节至水平位置。
50.请参见附图1和附图2，，一种钢塔形心辅助定位装置的架设方法，包括以下步骤：
51.步骤1：通过形心定位绳15定位钢塔节段16的顶面形心。
52.钢塔节段16的顶部截面为对称结构时，可采用两根形心定位绳15相交的方式快速确定钢塔节段16的顶面形心。
53.所述的步骤1包括以下分步骤：
54.步骤1.1：将一根形心定位绳15的两端绑扎在钢塔节段16上其中两块相对设置的板面顶部中点处。
55.步骤1.2：将另一根形心定位绳15的两端绑扎在钢塔节段16上另两块相对设置的板面顶部中点处。
56.步骤1.3：两根形心定位绳15相交于钢塔节段16的顶面形心处。
57.若钢塔节段16的顶面为对称的六边形结构，采用两组相对设置的板面，在其顶部中点拉结两根形心定位绳15，两根形心定位绳15相交的点即为钢塔节段16的顶面形心，两根形心定位绳15优选为垂直相交，从而可快速确定钢塔节段16的顶面形心位置，便于棱镜1的架设。对于不规则截面的钢塔节段16，可通过测量和计算确定两根形心定位绳15在钢塔节段16上的拉结绑扎位置，从而确定钢塔节段16的顶面形心位置。
58.步骤2：将对准撞针3的针尖对准两根形心定位绳15的交点，使棱镜1通过棱镜架4架设在钢塔节段16的顶面形心处。
59.对准撞针3的设置可便于棱镜架4架设在两根形心定位绳15的交点处，即钢塔节段16的顶面形心处，安装快捷、精确。
60.步骤3：将支架组件固定连接在钢塔节段16内，使棱镜1固定架设在钢塔节段16上。
61.通过支架组件将棱镜1与钢塔节段16相对固定，支架组件的伸缩和转动调节使棱镜1快速、可靠的安装在钢塔节段16上。
62.所述的步骤3包括以下分步骤：
63.步骤3.1：将一对伸缩杆11相对主支撑杆9的水平段伸缩，并通过第一锁定件8锁定连接一对伸缩杆11与主支撑杆9的水平段。
64.步骤3.2：通过第一转动件7转动支撑杆6，使主支撑杆9位于棱镜架4下方且主支撑杆9的竖直段大致位于钢塔节段16的中部，确保主支撑杆9位于钢塔节段16的中部并对棱镜1提供均匀稳定的支撑力。
65.步骤3.3：通过第二转动件12转动连接杆14，使一对横向转动调节臂分别延伸至钢塔节段16的两侧内壁处，便于固定件13与钢塔节段16的连接固定。
66.步骤3.4：将一对横向转动调节臂通过固定件13与钢塔节段16固定连接，使棱镜1固定在钢塔节段16的顶面形心处。
67.优选的，固定件13可采用夹子，可夹持在钢塔节段16的腹板等内部结构上，拆装方便、快捷，连接可靠。
68.步骤4：调平棱镜1，确保棱镜1后续的测量精度。
69.具体的，通过所述的调平板5上的调平螺栓501调平棱镜1，使水准气泡2居中校准棱镜1的水平度。
70.步骤5：通过棱镜1采用形心配合角点坐标定位法寻找钢塔节段16的形心和空间坐标定位，通过棱镜1辅助寻找钢塔节段16的形心和空间坐标定位可采用现有方法进行，此处不再赘述。
71.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种钢塔形心辅助定位装置，其特征是：包括棱镜(1)、对准撞针(3)、棱镜架(4)、支架组件、固定件(13)和形心定位绳(15)；形心定位绳(15)拉结在钢塔节段(16)相对设置的两块板的顶部中点之间，使两根形心定位绳(15)交叉于钢塔节段(16)的顶面形心处；棱镜(1)安装在棱镜架(4)的顶部，对准撞针(3)设置在棱镜架(4)上且同轴位于棱镜(1)的下方，对准撞针(3)的针尖对准两根形心定位绳(15)的交叉点；棱镜架(4)可调节式安装在支架组件上，支架组件的底部通过若干个固定件(13)固定在钢塔节段(16)内。2.根据权利要求1所述的钢塔形心辅助定位装置，其特征是：所述的支架组件包括主支撑杆(9)、伸缩杆(11)、横向转动调节臂和纵向转动调节臂；主支撑杆(9)呈倒t形结构，主支撑杆(9)的宽度小于钢塔节段(16)的内部宽度，一对伸缩杆(11)的一端分别可伸缩式套接在主支撑杆(9)的水平段两端并锁紧固定；一对横向转动调节臂的一端可转动调节式连接在一对伸缩杆(11)的另一端，一对固定件(13)设置在一对横向转动调节臂的另一端；纵向转动调节臂的下端可伸缩式连接在主支撑杆(9)的竖直段上，棱镜架(4)可调节式安装在纵向转动调节臂的上端。3.根据权利要求2所述的钢塔形心辅助定位装置，其特征是：所述的纵向转动调节臂包括支撑杆(6)和第一转动件(7)，若干根支撑杆(6)依次通过第一转动件(7)可转动式连接形成纵向转动调节臂，纵向转动调节臂的第一根支撑杆(6)垂直连接在棱镜架(4)的底部，纵向转动调节臂的最后一根支撑杆(6)同轴插接在主支撑杆(9)的竖直段内，并通过第一锁定件(8)锁定。4.根据权利要求1-3任一所述的钢塔形心辅助定位装置，其特征是：所述的棱镜架(4)的底部设有调平板(5)，调平板(5)通过若干个调平螺栓(501)与棱镜架(4)的底板可调节式连接。5.根据权利要求4所述的钢塔形心辅助定位装置，其特征是：所述的棱镜架(4)呈c形结构，棱镜架(4)的顶部设有水准气泡(2)。6.根据权利要求2所述的钢塔形心辅助定位装置，其特征是：所述的横向转动调节臂包括第二转动件(12)和连接杆(14)，若干根连接杆(14)依次通过第二转动件(12)可转动式连接形成横向转动调节臂，横向转动调节臂的第一根连接杆(14)通过第二转动件(12)与伸缩杆(11)的另一端可转动式连接，固定件(13)设置在横向转动调节臂的最后一根连接杆(14)上。7.一种权利要求1所述的钢塔形心辅助定位装置的架设方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1：通过形心定位绳(15)定位钢塔节段(16)的顶面形心；步骤2：将对准撞针(3)的针尖对准两根形心定位绳(15)的交点，使棱镜(1)通过棱镜架(4)架设在钢塔节段(16)的顶面形心处；步骤3：将支架组件固定连接在钢塔节段(16)内，使棱镜(1)固定架设在钢塔节段(16)上；步骤4：调平棱镜(1)；步骤5：通过棱镜(1)采用形心配合角点坐标定位法寻找钢塔节段(16)的形心和空间坐标定位。8.根据权利要求7所述的架设方法，其特征是：所述的步骤1包括以下分步骤：
步骤1.1：将一根形心定位绳(15)的两端绑扎在钢塔节段(16)上其中两块相对设置的板面顶部中点处；步骤1.2：将另一根形心定位绳(15)的两端绑扎在钢塔节段(16)上另两块相对设置的板面顶部中点处；步骤1.3：两根形心定位绳(15)相交于钢塔节段(16)的顶面形心处。9.根据权利要求7所述的架设方法，其特征是：所述的步骤3包括以下分步骤：支架组件包括主支撑杆(9)、伸缩杆(11)、横向转动调节臂和纵向转动调节臂，纵向转动调节臂包括支撑杆(6)和第一转动件(7)，横向转动调节臂包括第二转动件(12)和连接杆(14)；步骤3.1：将一对伸缩杆(11)相对主支撑杆(9)的水平段伸缩，并通过第一锁定件(8)锁定连接一对伸缩杆(11)与主支撑杆(9)的水平段；步骤3.2：通过第一转动件(7)转动支撑杆(6)，使主支撑杆(9)位于棱镜架(4)下方且主支撑杆(9)的竖直段大致位于钢塔节段(16)的中部；步骤3.3：通过第二转动件(12)转动连接杆(14)，使一对横向转动调节臂分别延伸至钢塔节段(16)的两侧内壁处；步骤3.4：将一对横向转动调节臂通过固定件(13)与钢塔节段(16)固定连接，使棱镜(1)固定在钢塔节段(16)的顶面形心处。10.根据权利要求7所述的架设方法，其特征是：所述的步骤4中，棱镜架(4)的底部设有调平板(5)，通过调平板(5)上的调平螺栓(501)调平棱镜(1)，使水准气泡(2)居中校准棱镜(1)的水平度。

技术总结
本发明公开了一种钢塔形心辅助定位装置及其架设方法，该装置包括棱镜(1)、对准撞针(3)、棱镜架(4)、支架组件、固定件(13)和形心定位绳(15)；形心定位绳(15)拉结在钢塔节段(16)相对设置的两块板的顶部中点之间，使两根形心定位绳(15)交叉于钢塔节段(16)的顶面形心处；棱镜(1)安装在棱镜架(4)的顶部，对准撞针(3)设置在棱镜架(4)上且同轴位于棱镜(1)的下方，对准撞针(3)的针尖对准两根形心定位绳(15)的交叉点；棱镜架(4)可调节式安装在支架组件上，支架组件的底部通过若干个固定件(13)固定在钢塔节段(16)内。钢塔节段(16)内。钢塔节段(16)内。


技术研发人员：贺应龙 习佳龙 闫帅帅 闫亨 韩旭博
受保护的技术使用者：中建八局西北建设有限公司
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/7/22