(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112160619 A(43)申请公布日 2021.01.01
(21)申请号 202010968248.2(22)申请日 2020.09.15
(71)申请人 兰州理工大学
地址 730050 甘肃省兰州市七里河区兰工
坪路287号(72)发明人 秦洪果 杨雄 李萍 李旺平
成昭 张智超 石岩 (74)专利代理机构 北京中誉威圣知识产权代理
有限公司 11279
代理人 王芊雨(51)Int.Cl.
E04G 23/08(2006.01)
权利要求书2页 说明书4页 附图7页
(54)发明名称
超高钢管混凝土结构拆除系统及施工方法(57)摘要
本发明公开了超高钢管混凝土结构拆除系统及施工方法，包括切割装置、移动装置、攀附装置和操作控制平台四大部分。攀附装置包括攀附脚蹼，攀附装置组件，连接杆和操作命令处理装置；移动装置包括移动脚、移动装置组件、连接杆和操作命令处理装置；切割装置包括切割装置组件、水刀枪头、水管及操作命令处理装置；操作命令处理装置采用stm32单片机，内嵌于切割装置、攀附装置和移动装置中；切割装置与攀附装置或移动装置通过螺栓连接。所述超高钢管混凝土结构拆除系统属于土木工程领域，施工便捷，施工效率高，绿色环保。CN 112160619 ACN 112160619 A
权 利 要 求 书
1/2页
1.超高钢管混凝土结构拆除系统，其特征在于，包括攀附装置(24)、移动装置(23)、切割装置(22)和操作平台四部分；钢管混凝土构件外部安装攀附装置(24)和切割装置(22)，利用Ⅱ类连接杆(5)和Ⅲ类连接杆(8)将攀附装置(24)和切割装置(22)采用螺栓(4)连接在一起，进行钢管混凝土构件截断；在钢管混凝土构件外部安装移动装置(23)和切割装置(22)，利用Ⅱ类连接杆(5)和Ⅲ类连接杆(8)将移动装置(23)和切割装置(22)采用螺栓(4)连接在一起，进行钢管混凝土构件切割。
2.根据权利要求1所述的超高钢管混凝土结构拆除系统，其特征在于：切割装置(22)包括切割装置组件(1)、高压水刀刀具(2)、Ⅰ类连接杆(3)、内嵌于切割装置组件(1)内的单片机(25)；4件高压水刀刀具(2)固定在4件切割装置组件(1)上，4件切割装置组件(1)和4件Ⅰ类连接杆(3)采用螺栓(4)安装在钢管混凝土结构外部。
3.根据权利要求1所述的超高钢管混凝土结构拆除系统，其特征在于：移动装置(23)包括移动装置①组件(6)，移动装置②组件(7)，移动脚(9)，内嵌于移动装置②组件(7)内的单片机(25)；一件移动装置①组件(6)和两件移动装置②组件(7)采用螺栓(4)安装在钢管混凝土结构外部，调节移动脚(9)可使移动装置(23)与钢管外壁贴紧。
4.根据权利要求3所述的超高钢管混凝土结构拆除系统，其特征在于：移动脚(9)由Ⅰ类高强螺杆(13)、弹簧(14)、滚珠支座(15)和滚珠(16)组成，滚珠(16)位于滚珠支座(15)上，滚珠支座(15)位于Ⅰ类高强螺杆(13)的前端，Ⅰ类高强螺杆(13)穿过移动装置①组件(6)或移动装置②组件(7)，弹簧(14)设于Ⅰ类高强螺杆(13)后端与移动装置①组件(6)或移动装置②组件(7)之间。
5.根据权利要求1所述的一种超高钢管混凝土结构拆除系统，其特征在于：攀附装置(24)包括攀附装置组件(10)，Ⅵ类连接杆(11)，攀附脚蹼(12)，内嵌于Ⅵ类连接杆(11)内的单片机(25)；3件Ⅵ类连接杆(11)安装在攀附装置组件(10)的轨道内，4件攀附装置组件(10)通过耳板(20)采用螺栓(4)安装在钢管混凝土结构外部，调节攀附脚蹼(12)可使攀附装置(24)固定在钢管外壁。
6.根据权利要求5所述的一种超高钢管混凝土结构拆除系统，其特征在于：攀附脚蹼(12)由弹簧(14)、Ⅱ类高强螺杆(17)、转动交接球(18)和固定橡胶支座(19)组成，固定橡胶支座(19)通过转动交接球(18)安装在Ⅱ类高强螺杆(17)前端，Ⅱ类高强螺杆(17)径向穿过攀附装置组件(10)，固定橡胶支座(19)与钢管混凝土结构外部接触，弹簧(14)设于Ⅱ类高强螺杆(17)后端与攀附装置组件(10)外侧之间。
7.权利要求1-6所述超高钢管混凝土结构拆除系统的施工方法，其特征在于：包括以下步骤:
步骤一、安装起吊装置：在钢管混凝土立柱上布置吊点并安装起吊钢丝绳及其它起吊辅助工具；
步骤二、安装操作平台；步骤三、攀附装置(24)安装：将Ⅵ类连接杆(11)安装在攀附装置组件(10)轨道内，通过螺栓(4)将4件攀附装置组件(10)组装固定在需要拆除的钢管立柱周围，拧紧Ⅱ类高强螺杆(17)，使攀附装置(24)固定在钢管上；
步骤四、安装切割装置(22)：通过螺栓(4)将4件切割装置组件(1)组合固定在钢管周围，并分别与2件Ⅱ类连接杆(5)和1件Ⅲ类连接杆(8)连接；2件Ⅱ类连接杆(5)和1件Ⅲ类连
2
CN 112160619 A
权 利 要 求 书
2/2页
接杆(8)分别与3件Ⅵ类连接杆(11)连接；3件Ⅵ类连接杆(11)与4件攀附装置组件(10)连接；
步骤五、人员撤离到安全区域，操作切割装置切割钢管；通过切割时间长短及水刀水压力强度值确保整个被切面完全切透；然后起重机器配合，吊开已经脱离主体的部分到地面；
步骤六、拆除拆解工具：按照安装时的逆序依次拆除各个组件；步骤七、若超高钢管混凝土结构有钢管横撑和斜撑等构件，利用上述步骤拆除横撑和斜撑等构件；
步骤八、安装移动装置(23)：放平钢管混凝土立柱，通过螺栓(4)将2件移动装置①组件(6)和1件移动装置②组件(7)组合在钢管周围，拧紧Ⅰ类高强螺杆(13)，使移动装置(23)固定在钢管外侧；
步骤九、安装切割装置(22)：通过螺栓(4)将切割装置①组件(1)与2件切割装置②组件(5)和Ⅲ类连接杆(8)连接；后通过螺栓(4)将4件切割装置组件(1)组合固定在钢管外侧；
步骤十、通过数控或者手动沿着柱体方向螺旋式切割钢管立柱，分离钢管和管内混凝土。
3
CN 112160619 A
说 明 书
超高钢管混凝土结构拆除系统及施工方法
1/4页
技术领域
[0001]本发明涉及超高钢管混凝土结构的拆除系统及施工方法，属于土木工程领域，适用于超高钢管混凝土结构拆除或者超高钢管结构的拆除。
背景技术
[0002]近年来，随着我国经济实力的增强，基建规模不断扩大，各类超高结构如雨后春笋般蓬勃发展。其中钢管混凝土结构作为一种新型组合结构，具有良好的抗压、抗震、抗冲击性能；且钢管混凝土结构跨度大、强度高、塑性好、耐疲劳以及施工简洁；同时，这种结构能够大大降低施工成本、缩短施工工期；相比其他结构，钢管混凝土结构的稳定性和安全性也要优秀很多。因此，钢管混凝土结构在我国各类工程中得到了广泛的应用。但是，随着时间推移，很多临时的钢管混凝土结构或者老旧的钢管混凝土结构需要及时拆除和资源回收，在拆除过程中要求施工人员安全，施工效率高，钢管等材料可回收。以此更好地服务于社会。
[0003]在超高钢管混凝土结构拆除过程中，常常会遇到钢管切割难度大，在拆除过程中人工投入较大，资源回收率较低，经济性较差和施工过程中人员安全性较差等问题。发明内容
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供超高钢管混凝土结构拆除系统，包括攀附装置、移动装置、切割装置和操作平台四部分；钢管混凝土构件外部安装攀附装置和切割装置，利用Ⅱ类连接杆和Ⅲ类连接杆将攀附装置和切割装置采用螺栓连接在一起，进行钢管混凝土构件截断；在钢管混凝土构件外部安装移动装置和切割装置，利用Ⅱ类连接杆和Ⅲ类连接杆将移动装置和切割装置采用螺栓连接在一起，进行钢管混凝土构件切割。[0005]优选地，切割装置包括切割装置组件、高压水刀刀具、Ⅰ类连接杆、内嵌于切割装置组件内的单片机；4件高压水刀刀具固定在4件切割装置组件上，4件切割装置组件和4件Ⅰ类连接杆采用螺栓安装在钢管混凝土结构外部。[0006]优选地，移动装置包括移动装置①组件，移动装置②组件，移动脚，内嵌于移动装置②组件内的单片机；1件移动装置①组件和两件移动装置②组件采用螺栓安装在钢管混凝土结构外部，调节移动脚可使移动装置与钢管外壁贴紧。[0007]优选地，移动脚由Ⅰ类高强螺杆、弹簧、滚珠支座和滚珠组成，滚珠位于滚珠支座上，滚珠支座位于Ⅰ类高强螺杆的前端，Ⅰ类高强螺杆穿过移动装置①组件或移动装置②组件，弹簧设于Ⅰ类高强螺杆后端与移动装置①组件或移动装置②组件之间。[0008]优选地，攀附装置包括攀附装置组件，Ⅵ类连接杆，攀附脚蹼，内嵌于Ⅵ类连接杆内的单片机；3件Ⅵ类连接杆安装在攀附装置组件的轨道内，4件攀附装置组件通过耳板采用螺栓安装在钢管混凝土结构外部，调节攀附脚蹼可使攀附装置固定在钢管外壁。[0009]优选地，攀附脚蹼由弹簧、Ⅱ类高强螺杆、转动交接球和固定橡胶支座组成，固定橡胶支座通过转动交接球安装在Ⅱ类高强螺杆前端，Ⅱ类高强螺杆径向穿过攀附装置组
4
CN 112160619 A
说 明 书
2/4页
件，固定橡胶支座与钢管混凝土结构外部接触，弹簧设于Ⅱ类高强螺杆后端与攀附装置组件外侧之间。
[0010]这种超高钢管混凝土结构的拆除的施工方法，包括以下步骤：步骤一、安装起吊装置；
[0011]步骤二、操作平台安装：在施工方便安全性较高的位置安装操作平台；[0012]步骤三、攀附装置安装：通过螺栓将拼装攀附装置组件固定在需要拆除的钢管立柱上；
[0013]步骤四、切割装置安装：通过连接杆组装，并与攀附装置连接；[0014]步骤五、人员撤离到安全区域，操作切割装置切割钢管，吊机配合，吊开已脱离主体的部分到地面；[0015]步骤六、拆除拆解工具：按照安装时的逆序依次拆除各个组件；[0016]步骤七、若超高钢管混凝土有钢管横撑和斜撑等构件，利用上述步骤拆除横撑和斜撑等构件；[0017]步骤八、移动装置安装，放平钢管混凝土立柱，通过螺栓组装各个组件；[0018]步骤九、切割装置安装：通过连接杆与移动装置连接；[0019]步骤十、沿着柱体方向螺旋式切割钢管立柱，分离钢管和和管内混凝土。[0020]这种钢管混凝土结构拆除系统，主体包括攀附装置、移动装置、切割装置和操作平台四部分。攀附装置包括攀附脚蹼，攀附装置组件，连接杆和操作命令处理装置；移动装置包括移动脚、移动装置组件、连接杆和操作命令处理装置；切割装置包括切割装置组件、水刀枪头、切入深度传感器及操作命令处理装置；操作命令处理装置采用单片机，内嵌于切割装置、攀附装置和移动装置中；切割装置与攀附装置或移动装置通过螺栓连接。[0021]本发明的有益效果是：[0022](1)本发明可设置数控远程操作系统，使操作界面和机器工作界面分离，提高钢管拆除施工作业中的安全性，有效保证施工人员的安全。[0023](2)本发明各个构件为模块化设计可任意拼装和组合，操作方便简单。[0024](3)本发明采用对称布置四把水刀切割钢管，工作效率高、安全可靠。[0025](4)钢管和混凝土的剥离过程中由于螺旋式切割和水压力的作用，钢管和混凝土更易分离。
附图说明
[0026]下面结合附图对本发明进一步说明：
[0027]图1为本发明超高钢管混凝土结构拆除系统的结构示意图；[0028]图2为切割装置的结构示意图；[0029]图3为切割装置组件细部结构图；[0030]图4为切割装置与Ⅰ类连接杆连接细部结构图；[0031]图5为切割装置断面结构图；[0032]图6为移动装置整体结构图；
[0033]图7为移动装置①组件细部结构图；[0034]图8为移动装置②组件细部结构图；
5
CN 112160619 A[0035]
说 明 书
3/4页
图9为移动装置断面结构图；
[0036]图10为移动脚细部结构图；[0037]图11为攀附装置整体结构图；[0038]图12为攀附装置组件细部结构图；[0039]图13为Ⅵ类连接杆细部结构图；[0040]图14为攀附脚蹼细部结构图；[0041]图15为攀附装置断面结构图；
[0042]图16为各类钢管结构上装置的布置图。[0043]图中：1.切割装置组件；2.高压水刀；3.Ⅰ类连接杆；4.螺栓；5.Ⅱ类连接杆；6.移动装置①组件；7.移动装置②组件；8.Ⅲ类连接杆；9.移动脚；10.攀附装置组件；11.Ⅵ类连接杆；12.攀附脚蹼；13.Ⅰ类高强螺杆；14.弹簧；15.滚珠支座；16.滚珠；17.Ⅱ类高强螺杆；18.转动交接球；19.固定橡胶支座；20.耳板；21.转动球；22.切割装置；23.移动装置；24.攀附装置；25.单片机。具体实施方式
[0044]下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
[0045]如图1-16所示，本发明公开了超高钢管混凝土结构拆除系统，包括：切割装置22、移动装置23、攀附装置24；钢管混凝土构件外部安装攀附装置24和切割装置22，利用Ⅱ类连接杆5和Ⅲ类连接杆8将攀附装置24和切割装置22采用螺栓4连接在一起，进行钢管混凝土构件截断；然后在钢管混凝土构件外部安装移动装置23和切割00000装置22，利用Ⅱ类连接杆5和Ⅲ类连接杆8将移动装置23和切割装置22采用螺栓4连接在一起，进行钢管混凝土构件切割；[0046]切割装置22包括切割装置组件1、高压水刀刀具2、Ⅰ类连接杆3、内嵌于切割装置组件1内的单片机25；4件高压水刀刀具2固定在4件切割装置组件1上，之后将4件切割装置组件1和4件Ⅰ类连接杆3采用螺栓4安装在钢管混凝土结构外部；[0047]移动装置23包括移动装置①组件6、移动装置②组件7、由Ⅰ类高强螺杆13、弹簧14、滚珠支座15和滚珠16组成0000000000000000000的移动脚9、内嵌于移动装置②组件7内的单片机25；将移动脚9固定在移动装置①组件6和移动装置②组件7上，然后将1件移动装置①组件6和两件移动装置②组件7采用螺栓4安装在钢管混凝土结构外部，调节移动脚9使移动装置23与钢管外壁贴紧；
[0048]攀附装置24包括攀附装置组件10、Ⅵ类连接杆11、由弹簧14、Ⅱ类高强螺杆17、转动交接球18和固定橡胶支座19组成的攀附脚蹼12、内嵌于Ⅵ类连接杆11内的单片机25；将3件Ⅵ类连接杆11安装在攀附装置组件10的轨道内，然后将4件攀附装置组件10通过耳板20采用螺栓4安装在钢管混凝土结构外部，调节攀附脚蹼12使攀附装置24固定在钢管外壁；[0049]切割装置组件1、移动装置②组件7及Ⅵ类连接杆11内嵌单片机25。[0050]切割装置22与移动装置23或攀附装置24之间利用Ⅱ类连接杆5和Ⅲ类连接杆8通
6
CN 112160619 A
说 明 书
4/4页
过螺栓4连接。
[0051]所述超高钢管混凝土结构拆除施工方法，包括以下步骤：[0052]步骤一、安装起吊装置：在钢管混凝土立柱上合理布置吊点并安装起吊钢绳及其他起吊辅助工具；[0053]步骤二、操作平台安装：在施工方便且安全性较高的位置安装操作平台；[0054]步骤三、攀附装置24安装：将Ⅵ类连接杆11安装在攀附装置组件10轨道内，通过螺栓4将4件攀附装置组件10组装固定在需要拆除的钢管立柱上，拧紧Ⅱ类高强螺杆17；[0055]步骤四、切割装置22安装：通过螺栓4将4件切割装置组件1组合固定在钢管周围，并分别与2件Ⅱ类连接杆5和1件Ⅲ类连接杆8连接；2件Ⅱ类连接杆5和1件Ⅲ类连接杆8分别与3件Ⅵ类连接杆11连接；[0056]步骤五、人员撤离到安全区域，操作切割装置切割钢管；通过切割时间长短及水刀水压力强度值综合考虑确保整个被切面完全切透。然后起重机器配合，吊开已经脱离主体的部分到地面；[0057]步骤六、拆除拆解工具：按照安装时的逆序依次拆除各个组件；[0058]步骤七、若超高钢管混凝土结构有钢管横撑和斜撑等构件，利用上述步骤拆除横撑和斜撑等构件；[0059]步骤八、移动装置23安装：放平钢管混凝土立柱，通过螺栓4将2件移动装置①组件6和1件移动装置②组件7固定钢管周围，拧紧Ⅰ类高强螺杆13；[0060]步骤九、切割装置22安装：通过螺栓4将切割装置①组件1与2件Ⅱ类连接杆5和Ⅲ类连接杆8连接；然后通过螺栓4将4件切割装置组件1组合固定钢管周围；[0061]步骤十、通过数控或者手动沿着柱体方向螺旋式切割钢管立柱，分离钢管和管内混凝土。
[0062]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。
7
CN 112160619 A
说 明 书 附 图
1/7页
图1
图2
8
CN 112160619 A
说 明 书 附 图
2/7页
图3
图4
9
CN 112160619 A
说 明 书 附 图
3/7页
图5
图6
10
CN 112160619 A
说 明 书 附 图
4/7页
图7
图8
图9
11
CN 112160619 A
说 明 书 附 图
5/7页
图10
图11
图12
12
CN 112160619 A
说 明 书 附 图
6/7页
图13
图14
图15
13
CN 112160619 A
说 明 书 附 图
7/7页
14
图16
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容