一种拉索拆除装置及方法
技术领域
本发明涉及预应力空间结构拆除装置及工艺，特别涉及一种拉索拆除装置及方法，属于建筑领域。
背景技术
近20年来，大跨空间结构蓬勃发展，索穹顶、弦支穹顶等预应力空间结构因其动感轻盈、形式多样的特点受到了大量关注，在体育场馆、工业仓储等大跨空间结构建筑中备受青睐。但是随着时间的推移，大量的旧建筑将会由于服役期满或使用功能不足等原因而面临着改建、扩建甚至拆除。在预应力空间结构中，钢拉索往往是最重要的承重构件之一，在拆除时，如果不采取防护措施，钢拉索割断后索力释放瞬间会对结构造成剧烈的冲击，使结构产生一系列的连锁反应，甚至导致剩余结构发生局部或整体倒塌。同时，索力释放瞬间，钢索会发生剧烈地不规则运动，从而破坏周围建筑物，甚至造成人员伤亡。
经专利文献检索，公开号CN109137763A的一种斜拉桥拉索切割装置，涉及拉索拆除，该装置通过夹持机构、张拉机构和承载机构的联合作用实现了对斜拉桥拉索的切割拆除，以对斜拉桥进行后续的换索。但是该装置在拆除施工时需要通过人工旋拧固定螺母使拉杆放松，从而实现索力卸载，实际施工的可控性差，且存在较大的安全隐患。
发明内容
本发明为克服现有技术不足，提供一种拉索拆除装置及方法，该装置适应性好，操作过程中的可控性强，该方法能有效保证拉索拆除过程的平稳。
本发明提供一种拉索拆除装置，包括夹持模块和张拉模块；所述夹持模块包括第一工装、第二工装、第一抗滑移索夹和第二抗滑移索夹，第一工装和第二工装通过张拉模块连接在一起；第一抗滑移索夹和第二抗滑移索夹上具有用于夹紧限位待拆拉索的齿形孔；
所述张拉模块包括张拉螺杆、穿心式液压千斤顶、第一锚具、传力架、第二锚具和螺母；张拉螺杆穿设在第一工装和第二工装上，穿心式液压千斤顶、第一锚具、传力架和第二锚具均布置在第一工装的一侧，第一锚具和第二锚具套在张拉螺杆上，第一锚具和第二锚具之间布置有串接在张拉螺杆上的穿心式液压千斤顶和传力架，穿心式液压千斤顶分别与第一锚具和传力架顶紧，传力架与第一工装固接且二者之间布置有第二锚具，张拉螺杆的一端通过第二锚具限位，张拉螺杆的另一端通过贴靠在第二工装两侧面并旋拧于张拉螺杆上的螺母固定；使用时，第一工装、第二工装、第一抗滑移索夹和第二抗滑移索夹通过待拆拉索连接在一起。
本发明还提供一种拉索拆除方法，第一步、组装夹持模块和张拉模块并夹持待拆拉索，将第一工装和第二工装分别设置在待拆拉索切割位置的两侧，并将待拆拉索夹紧，将第一抗滑移索夹安装在第一工装靠近切割位置一侧并与第一工装贴紧，将第二抗滑移索夹安装在第二工装靠近切割位置一侧并与第二工装贴紧，待拆拉索穿设在齿形孔内，第一抗滑移索夹、第二抗滑移索夹将待拆拉索夹紧，张拉螺杆穿设在第一工装和第二工装上，穿心式液压千斤顶、第一锚具、传力架和第二锚具分别布置在第一工装远离待拆拉索切割位置一侧，张拉螺杆的一端通过第二锚具限位，张拉螺杆的另一端通过设置在第二工装两侧的螺母固定；
第二步、工装之间的拉索段卸载，给穿心式液压千斤顶进油对张拉螺杆进行张拉，使第二工装和第一工装靠近，两个工装之间的待拆拉索段松弛，调整第二锚具贴紧第一工装，实现张拉螺杆的临时固定，然后穿心式液压千斤顶回油，第一工装和第二工装之间的索段的部分拉力转移到张拉螺杆上，最后调整第一锚具抵紧穿心式液压千斤顶；
第三步、待拆拉索分次切割，分次切割待拆拉索，每次完成后静置一段时间，待无异样后再进行下一次切割，随着切割进行，待拆拉索的截面减小，张拉螺杆的拉力逐渐增大，直到待拆拉索被切断，此时张拉螺杆承受的拉力最大，第一工装和第二工装之间索段的索力完全转移到所述张拉螺杆上；
第四步、剩余拉索卸载，给穿心式液压千斤顶进油对张拉螺杆进行张拉，使第二工装与第一工装靠近，待松动第二锚具，并与第一工装脱开后，将第二锚具沿着所述张拉螺杆背离第一工装移动一定的距离，然后穿心式液压千斤顶回油，张拉螺杆回缩，直至第二锚具与第一工装重新接触并抵紧，此时，待拆拉索切割后分别与第一工装和第二工装连接的拉索发生松弛，索力减小，冲击效应减弱，然后调整第一锚具与穿心式液压千斤顶重新抵紧；
第五步、拉索拆除，重复步骤四直至待拆拉索切割后分别与第一工装和第二工装连接的拉索的索力卸载到规定值，然后将夹持模块和张拉模块拆卸，利用吊装设备将切割后的拉索运送到地面或操作平台，完成拉索拆除施工。
本发明相比现有技术的有益效果是：
1、本发明提出的拉索拆除装置利用液压千斤顶通过夹持模块和张拉模块的协同工作实现了拉索的放张松弛，与现有技术通过人工放松固定螺栓使拉索松弛的方式明显不同，因此本发明的拉索拆除装置操作过程可控性强，能有效保证拉索拆除过程的安全平稳。
2、本发明中的拉索拆除装置适用性较强，可更换不同吨位的穿心式液压千斤顶和不同强度的张拉螺杆，还可增加张拉螺杆和穿心式液压千斤顶的数量，以实现对不同索力拉索的拆除，可增大张拉螺杆的长度，以适应不同拉索的卸载行程。
3、本发明提出的拉索拆除装置及方法适用于索穹顶、张弦桁架、弦支穹顶等预应力空间结构中环索、脊索和斜索等拉索的拆除，能有效缓解拉索切断后产生的冲击效应，保护周围人员和建筑物的安全。
4、本发明提出拉索拆除装置及方法，既适用于单根拉索拆除，也适用于多根拉索同时拆除，能够缩短工期，节约成本。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：
附图说明
图1为本发明的拉索拆除装置的立体结构示意图；
图2为本发明的拉力赛拆除装置的主视图；
图3为图2的K处局部放大图；
图4为第一工装或第二工装的结构示意图；
图5为楔形夹片的结构示意图；
图6为第一滑移索夹或第二滑移索夹的结构示意图；
图7为齿形垫板的结构示意图；
图8为拉索拆除工艺图。
具体实施方式
参见图1-图3所示，本实施方式的一种拉索拆除装置，包括夹持模块和张拉模块，
所述夹持模块包括第一工装2、第二工装3、第一抗滑移索夹4和第二抗滑移索夹5，第一工装2和第二工装3通过张拉模块连接在一起；第一抗滑移索夹4和第二抗滑移索夹5上具有用于夹紧限位待拆拉索1的齿形孔；
所述张拉模块包括张拉螺杆6、穿心式液压千斤顶7、第一锚具8、传力架9、第二锚具10和螺母11；张拉螺杆6穿设在第一工装2和第二工装3上，穿心式液压千斤顶7、第一锚具8、传力架9和第二锚具10均布置在第一工装2的一侧，第一锚具8和第二锚具10套在张拉螺杆6上，第一锚具8和第二锚具10之间布置有串接在张拉螺杆6上的穿心式液压千斤顶7和传力架9，穿心式液压千斤顶7分别与第一锚具8和传力架9顶紧，传力架9与第一工装2固接且二者之间布置有第二锚具10，张拉螺杆6的一端通过第二锚具10限位，张拉螺杆6的另一端通过贴靠在第二工装3两侧面并旋拧于张拉螺杆6上的螺母11固定；使用时，第一工装2、第二工装3、第一抗滑移索夹4和第二抗滑移索夹5通过待拆拉索1连接在一起。
穿心式液压千斤顶7串接在张拉螺杆6上，并与传力架9顶紧，提升了整个拉索拆除装置的可控性，张拉螺杆6的一端通过第二锚具10限位，第二锚具10起临时固定作用，在放张过程中避免张拉螺杆6与第一工装2产生相对滑移，张拉螺杆6的另一端通过设置在第二工装3两侧的螺母11固定，螺母11在张拉螺杆6上拧紧，能有效避免张拉螺杆6与第二工装3产生相对滑移；第一锚具8安装在穿心式液压千斤顶7前方，穿心式液压千斤顶7通过进油带动第一锚具8沿着张拉螺杆6移动，实现张拉螺杆6的张拉，通过回油使张拉螺杆6回缩，实现放张。传力架9固接在第一工装2上，为穿心式液压千斤顶7提供反力。拉索拆除装置的夹持模块和张拉模块协同工作，所述夹持模块始终夹紧待拆拉索，为所述张拉模块提供支撑，传递所述张拉模块的反力，是进行拉索卸载的基础，所述张拉模块通过所述传力架9始终与所述夹持模块抵紧，是实现待拆拉索1卸载的动力装置。作为一个示例，如图1所示，第一工装2和第二工装3上左右分别设置一套张拉模块，根据实际待拆拉索1的强度，工装左右两侧可均布多个张拉模块。第一锚具8和第二锚具10均可采用夹片式张拉锚具。
在上述实施方式的一个实施例中，采用第一工装2和第二工装3相同的结构，如图4所示，所述第一工装2和第二工装3均由两块夹板20对接而成，两块夹板20对接处做有若干个楔形凹槽，楔形夹片21安装在楔形凹槽内，楔形夹片21与待拆拉索1接触的表面做有相间设置的防滑凹槽和防滑凸齿。两块夹板20通过楔形夹片21将待拆拉索1夹紧限位。两块夹板20通过高强度夹板螺栓23紧固在一起。如图4所示，第一工装2和第二工装3上还设置有加劲肋23，以提高工装的承载能力。楔形夹片21安装在工装的楔形凹槽和待拆拉索1之间，与待拆拉索1接触的表面设置防滑凹槽或防滑凸齿，并做有镀锌层，保证索夹将拉索夹紧，防滑凹槽或防滑凸齿沿着待拆拉索1轴线的方向布置，且防滑凹槽和防滑凸齿投影的长度方向与待拆拉索1的长度垂直。楔形夹片21安装在第一工装2和第二工装3的夹板20的楔形凹槽内，以保证所述工装将待拆拉索1夹紧。当楔形夹片21不能保证第一工装2和第二工装3与待拆拉索始终夹紧时，可调整楔形夹片21的倾斜角度或采用其它形式的夹片。可选地，楔形夹片21的数量选用3片，根据实际情况，也可选用其它数量。
如图5所示，较佳地，所述防滑凹槽和防滑凸齿构成螺旋线螺纹。如此设置，加工简便，使用可靠。
在上述实施方式的另一个实施例中，采用第一抗滑移索夹4和第二抗滑移索夹5相同的结构。如图6-图7所示，所述第一抗滑移索夹4和所述第二抗滑移索夹5均由两个半环索夹41对接而成，两个半环索夹41的内壁均开有多个齿形卡槽，每个齿形卡槽内安装有齿形垫板42，多个齿形垫板42拼接后形成一齿形孔。两个半环索夹41通过齿形垫板42将待拆拉索1夹紧限位。较佳地，齿形垫板42表面上做有镀锌层，保证索夹将拉索夹紧。齿形垫板42的内外表面均有向外突的齿，齿两侧面为具有向下的锥面。实际拆索施工过程中，第一抗滑移索夹4和第二抗滑移索夹5能有效对第一工装2和第二工装3进行限位，避免拉索与工装发生相对滑移。当第一抗滑移索夹4和第二抗滑移索夹5不能有效限制第一工装2和第二工装3与待拆拉索1的相对滑动时，可通过调整所述齿形垫片42的参数或换用其它形式的垫片或增加索夹沿拉索方向的长度等方式来增大抗滑移效果。夹持模块使待拆拉索1在拆索施工过程中始终被夹紧，这也是后续对拉索进行卸载的基础。
如图3所示，为了便于第二锚具10的布置，所述传力架9包括传力板9-1和传力柱9-2；传力板9-1一侧面均布固接有多个传力柱9-2，多个传力柱9-2的长度方向与张拉螺杆6长度方向平行，多个传力柱9-2与第一工装2固接，传力板9-1与穿心式液压千斤顶7顶紧。多个传力柱9-2合围成一个中空腔，第二锚具10布置在中空腔内，有足够的空间，便于在待拆拉索1上移动，以顶紧第一工装2，实现张拉螺杆6的张拉。
另一个实施方式还提供一种拉索拆除方法，可实现拉索安全、可靠地拆除；结合图1-图7说明，具体方法步骤包括：
第一步、组装夹持模块和张拉模块并夹持待拆拉索，将第一工装2和第二工装3分别设置在待拆拉索1切割位置的两侧，并将待拆拉索1夹紧，将第一抗滑移索夹4安装在第一工装2靠近切割位置一侧并与第一工装2贴紧，将第二抗滑移索夹5安装在第二工装3靠近切割位置一侧并与第二工装3贴紧，待拆拉索1穿设在齿形孔内，第一抗滑移索夹4、第二抗滑移索夹5将待拆拉索1夹紧，在第一工装2和第二工装3上组装张拉模块，确定位置关系，张拉螺杆6穿设在第一工装2和第二工装3上，穿心式液压千斤顶7、第一锚具8、传力架9和第二锚具10分别布置在第一工装2远离待拆拉索1切割位置一侧，张拉螺杆6的一端通过第二锚具10限位，张拉螺杆6的另一端通过设置在第二工装3两侧的螺母11固定，螺母11在张拉螺杆6上拧紧，其余连接布置关系如前拆除装置所述；
第二步、工装之间的拉索段卸载，给穿心式液压千斤7进油对张拉螺杆6进行张拉，通过夹持模块和张拉模块的协同工作，使第二工装3和第一工装2靠近，两个工装之间的待拆拉索段松弛，调整第二锚具10贴紧第一工装2，实现张拉螺杆6的临时固定，然后穿心式液压千斤顶7回油，第一工装2和第二工装3之间的索段的部分拉力转移到张拉螺杆6上，最后调整第一锚具8抵紧穿心式液压千斤顶7；具体为：第一锚具8安装在穿心式液压千斤顶7前方，穿心式液压千斤顶7通过进油带动第一锚具8沿着张拉螺杆6移动，实现张拉螺杆6的张拉，通过回油使张拉螺杆6回缩，实现放张。传力架9焊接在第一工装上，为穿心式液压千斤顶7提供反力；
第三步、待拆拉索分次切割，分从切割待拆拉索1，每次完成后静置一段时间，待无异样后再进行下一次切割，随着切割进行，待拆拉索1的截面减小，张拉螺杆6的拉力逐渐增大，直到待拆拉索1被切断，此时张拉螺杆6承受的拉力最大，第一工装2和第二工装3之间索段的索力完全转移到所述张拉螺杆6上；
第四步、剩余拉索卸载，给穿心式液压千斤顶7进油对张拉螺杆6进行张拉，通过夹持模块和张拉模块的协同工作，使第二工装3与第一工装2靠近，待松动第二锚具10，并与第一工装2脱开后，将第二锚具10沿着所述张拉螺杆6背离第一工装2移动一定的距离，然后穿心式液压千斤顶7回油，张拉螺杆6回缩，直至第二锚具10与第一工装2重新接触并抵紧，此时，待拆拉索1切割后分别与第一工装2和第二工装3连接的拉索发生松弛，索力减小，冲击效应减弱，然后调整第一锚具8与穿心式液压千斤顶7重新抵紧；
第五步、拉索拆除，重复步骤四直至待拆拉索1切割后分别与第一工装2和第二工装3连接的拉索的索力卸载到规定值，然后将夹持模块和张拉模块拆卸，利用吊装设备将切割后的拉索运送到地面或操作平台，完成拉索拆除施工。
特别地，第五步在重复步骤四的拉索卸载过程中要时刻监测固定拉索外围结构的形态，若外围结构出现倒塌的趋势(如出现过大的变形或其它部位发生破坏)，应立即停止卸载，并采取防护措施，待稳定不会出现倒塌后，再继续进行卸载。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，均仍属本发明技术方案范围。
