CN105735142A - 一种用于预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工的架桥机 - Google Patents

Abstract

一种用于预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工的架桥机，其特征在于：它包括主框架，由前至后依次与主框架相结合的一号腿、二号腿、三号腿、四号腿，以及安装在主框架上的天车、端吊挂、中吊挂、液压系统（9）及电气系统；所述主框架包括通过若干根横置的联系梁连接在一起的平行设置的左右主梁；所述一号腿、四号腿为兼做顶升支架的固定支腿，与主框架纵向铰接；所述二号腿、三号腿为活动支腿，通过托辊轮直接与主框架的左右主梁下方的轨道方钢接触；所述天车安装在主框架的左右主梁内侧轨道上；所述端吊挂和中吊挂布置在主框架顶面。

Description

一种用于预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工的架桥机

技术领域

本发明涉及一种特别涉及到适用于城市轻轨、地铁高架桥的施工的用于预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工的架桥机。

背景技术

随着我国城市轨道交通建设的深入，出现了越来越多的城市轻轨高架桥，以及地铁用高架桥梁。与通常的铁路高架桥不同的是，这些高架桥梁大都出现在城市中心，施工条件复杂，对架桥机适应能力线路的能力提出了更高的要求。

现阶段的所常用的架桥机虽然工艺成熟且应用广泛,但它的缺点也是不可回避的：

1、现有架桥机自身升降范围有限，通常架桥机自身高度的调节目标是对线路纵坡的适应，而不是对空间界限的适应；

2、现有架桥机自身无法实现反向施工，现有架桥机的反向施工都需要大吨位吊车的辅助，甚至进行整机的拆装才能够实现；

3、现有架桥机过孔走行过程中要求梁面铺设钢轨，不但对已架桥梁受力不利，也影响施工效率；

4、现有架桥机各支腿过孔时不是轮轨桥面走行就是吊挂轮式，这两种方式中前一种施工效率低，影响已架桥受力，后一种在实际应用的过程中多次出现支腿掉落，造成的损失极大。

由此对城市轻轨、地铁高架桥施工专用装备的需求越来越迫切。针对此种实际需求，研制一种经济、实用、高效的施工装备，将是解决问题的最好手段之一。

发明内容

本发明的目的正是为了提供一种用于预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工的架桥机，此种架桥机可完全满足城市轻轨、地铁高架桥梁的施工需求。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的用于预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工的架桥机包括主框架，由前至后依次与主框架相结合的一号腿、二号腿、三号腿、四号腿，以及安装在主框架上的天车、端吊挂、中吊挂、液压系统及电气系统；所述主框架包括通过若干根横置的联系梁连接在一起的平行设置的左右主梁；所述一号腿、四号腿为兼做顶升支架的固定支腿，与主框架纵向铰接；所述二号腿、三号腿为活动支腿，通过托辊轮直接与主框架的左右主梁下方的轨道方钢接触（架桥机利用二号腿、三号腿的托辊轮承重、推动主框架过孔）；所述天车安装在主框架的左右主梁内侧轨道上；所述端吊挂和中吊挂布置在主框架顶面。

本发明中所述一号腿包括通过螺栓法兰板固接在下横梁两端的左右两根立柱，利用销轴分别与相应侧立柱相连接的扁担梁；所述扁担梁的两端分别通过顶升油缸与布置在主框架前上方的联系梁相应端相连接，所述顶升油缸上下端通过销轴分别与联系梁和扁担梁相结合，且左右两根立柱分别通过销轴与主框架相结合。

所述二号腿包括：左右两根支撑立柱，分别安装在相应的支撑立柱顶部的导向机构、通过销轴连接方式安装在导向机构上方的托辊、以及通过螺栓法兰板固接在左右两根支撑立柱下端的横移机构；所述托辊的托辊轮与布置在主框架下方的轨道接触，导向机构利用法兰螺栓连接的方式安装在支撑立柱顶部，在导向机构与横移机构之间连接有斜杆；在支撑立柱的内外套之间通过销轴安装有调节油缸。

所述三号腿包括：分别位于左右两侧的前后两根支撑立柱，分别与相应侧的前后两根支撑立柱相结合的托辊、调节油缸，以及利用螺栓法兰板固接在左、右、前、后四根支撑立柱下端的横移机构；其中托辊通过螺栓法兰板安装在相应侧前、后两根支撑立柱顶部，托辊的托辊轮与布置在主框架下方的轨道接触；调节油缸的两端通过销轴与支撑立柱的内外套连接。

所述四号腿包括：左右两根立柱，分别利用销轴与相应侧的立柱相结合的扁担梁，所述扁担梁的两端分别通过顶升油缸与布置在主框架后上方的联系梁相应端相连接，所述顶升油缸上下端通过销轴分别与联系梁和扁担梁相结合；联系梁利用销轴与主框架相结合。

所述天车包括安装在主框架的左右主梁内侧轨道上的纵移系统、固定安装在纵移系统机架上的起升系统、以及通过钢丝绳与起升系统连接的吊具。

所述端吊挂包括：以动配合方式设置在主框架上方的滑移枕梁、以动配合方式安装在滑移枕梁上的上横梁，以吊挂方式穿装在上横梁两端分别加工出的前后两个穿装孔内的四根吊杆，以及固接在吊杆下端的下横梁；在所述上横梁与滑移枕梁之间通过铰接方式安装有横移油缸，在所述滑移枕梁与主框架通过铰接方式相连接安装有纵移油缸，在上横梁上方固定布置有四个落梁油缸，所述四个落梁油缸分别与相应的吊杆上延伸端相结合，用于驱动四根吊杆的沿上横梁两端加工出的穿装孔作同步上下位移运动。

所述中吊挂包括：设置在主框架上方的上横梁，以吊挂方式穿装在上横梁两端分别加工出的前后两个穿装孔内的四根吊杆，以及固接在吊杆下端的下横梁。

本发明的有益效果如下：

1、本发明所涉及的架桥机可在没有大吨位吊车辅助的条件下实现高度的大范围调节；更好的适应城市施工线路中对架桥机高度要求；

2、本发明所涉及的架桥机在没有大吨位吊车的辅助的条件下自己即可完成反向施工的动作；大大提高了施工效率，同时节省大量的拆装费用，经济效益好；

3、本发明所涉及的架桥机过孔走行过程中无需梁面铺设钢轨，利用天车倒运架桥机支腿过孔，大大的提高了施工效率，使得架桥机25个小时即可完成一个施工循环，而现有现有架桥机通常要36~48小时，大大缩短了施工工期，经济、社会效益显著；

4、本发明所涉及的架桥机支腿过孔利用天车倒运，安全高效。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是图1中一号腿位置剖视图。

图3是图1中二号腿位置剖视图。

图4是图1中三号腿位置剖视图。

图5是图1中四号腿位置剖视图。

图6是图1中端吊挂位置剖视图。

图7是图1中中吊挂位置剖视图。

图1~图7中的序号：1主框架、2一号腿、3二号腿、4三号腿、5四号腿、6天车、7端吊挂、8中吊挂、9液压系统、10电气系统。

图8是主框架结构图。

图9是图8的横剖图。

图10是图9的Ⅰ部位放大图。

图8~9中的序号：1a左右主梁、1b联系梁、1c天车走行轨道、1d支腿托辊轨道。

图11是一号腿结构图。

图12是图11的侧视图。

图11~12中的序号：2a立柱、2b扁担梁、2c顶升油缸、2d下横梁。

图13是二号腿结构图。

图14是图13的侧视图。

图13~14中的序号：3a托辊、3b导向机构、3c斜杆、3d支撑立柱、3e横移机构、3f调节油缸。

图15是三号腿结构图。

图16是图15的侧视图。

图15~16中的序号：4a托辊、4b支撑立柱、4c横移机构；4d调节油缸。

图17是四号腿结构图。

图18是图18的侧视图。

图17~18中的序号：5a立柱、5b扁担梁、5c顶升油缸。

图19是天车结构图。

图20是图19的侧视图。

图19~20中的序号：6a起升系统、6b纵移系统、6c吊具。

图21是端吊挂结构图。

图22是图21的侧视图。

图21~22中的序号：7端吊挂、7a吊杆、7b上横梁、7c滑移枕梁、7d下横梁、7e横移油缸、7f纵移油缸、7g落梁油缸。

图23是中吊挂结构图。

图24是图23的侧视图。

图23~24中的序号：8中吊挂、8a吊杆、8b上横梁、8c下横梁。

图25~33是本发明的架桥机标准施工流程图。

图34~39是本发明的架桥机过孔施工流程。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述。

如图1、2、3、4、5、6、7所示，本发明的用于预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工的架桥机包括主框架1，由前至后依次与主框架1相结合的一号腿2、二号腿3、三号腿4、四号腿5，以及安装在主框架1上的天车6、端吊挂7、中吊挂8、液压系统9及电气系统10；所述主框架1包括通过若干根横置的联系梁1b连接在一起的平行设置的左右主梁1a（参见8、9、10所示）；所述一号腿2、四号腿5为兼做顶升支架的固定支腿，与主框架纵向铰接；所述二号腿3、三号腿4为活动支腿，通过托辊轮直接与主框架的左右主梁1a下方的轨道方钢接触（架桥机利用二号腿3、三号腿4的托辊轮承重、推动主框架1过孔）；所述天车6安装在主框架的左右主梁1a内侧轨道上；所述端吊挂7和中吊挂8布置在主框架1顶面。

如图11、12所示，本发明中所述一号腿2包括通过螺栓法兰板固接在下横梁2d两端的左右两根立柱2a，利用销轴分别与相应侧立柱2a相连接的扁担梁2b；所述扁担梁2b的两端分别通过顶升油缸2c与布置在主框架1前上方的联系梁1b相应端相连接，所述顶升油缸2c上下端通过销轴分别与联系梁1b和扁担梁2b相结合，且左右两根立柱2a分别通过销轴与主框架1相结合。

如图13、14所示，所述二号腿3包括：左右两根支撑立柱3d，分别安装在相应的支撑立柱3d顶部的导向机构3b、通过销轴连接方式安装在导向机构3b上方的托辊3a、以及通过螺栓法兰板固接在左右两根支撑立柱3d下端的横移机构3e；所述托辊3a的托辊轮与布置在主框架1下方的轨道接触，导向机构3b利用法兰螺栓连接的方式安装在支撑立柱3d顶部，在导向机构3b与横移机构3e之间连接有斜杆3c；在支撑立柱3d的内外套之间通过销轴安装有调节油缸3f。

如图15、16所示，所述三号腿4包括：分别位于左右两侧的前后两根支撑立柱4b，分别与相应侧的前后两根支撑立柱4b相结合的托辊4a、调节油缸4d，以及利用螺栓法兰板固接在左、右、前、后四根支撑立柱下端的横移机构4c；其中托辊4a通过螺栓法兰板安装在相应侧前、后两根支撑立柱4b顶部，托辊4a的托辊轮与布置在主框架1下方的轨道接触；调节油缸4d的两端通过销轴与支撑立柱4b的内外套连接。

如图17、18所示，所述四号腿5包括：左右两根立柱5a，分别利用销轴与相应侧的立柱5a相结合的扁担梁5b，所述扁担梁5b的两端分别通过顶升油缸5c与布置在主框架1后上方的联系梁1b相应端相连接，所述顶升油缸5c上下端通过销轴分别与联系梁1b和扁担梁5b相结合；联系梁1b利用销轴与主框架1相结合。

如图19、20所示，所述天车6包括安装在主框架的左右主梁1a内侧轨道上的纵移系统6b、固定安装在纵移系统6b机架上的起升系统6a通过钢丝绳与起升系统6a连接的吊具6c。

如图21、22所示，所述端吊挂7包括：以动配合方式设置在主框架1上方的滑移枕梁7c、以动配合方式安装在滑移枕梁7c上的上横梁7b，以吊挂方式穿装在上横梁7b两端分别加工出的前后两个穿装孔内的四根吊杆7a，以及固接在吊杆7a下端的下横梁7d；在所述上横梁7b与滑移枕梁7c之间通过铰接方式安装有横移油缸7e，在所述滑移枕梁7c与主框架1通过铰接方式相连接安装有纵移油缸7f，在上横梁7b上方固定布置有四个落梁油缸7g，所述四个落梁油缸7g分别与相应的吊杆上延伸端相结合，用于驱动四根吊杆的沿上横梁7b两端加工出的穿装孔作同步上下位移运动。

如图23、24所示，所述中吊挂8包括：设置在主框架1上方的上横梁8b，以吊挂方式穿装在上横梁8b两端分别加工出的前后两个穿装孔内的四根吊杆8a，以及固接在吊杆8a下端的下横梁8c。

所述液压系统9包括：一号腿液压系统、二号腿液压系统、三号腿液压系统、四号腿液压系统、天车液压系统、端吊挂液压系统；其工作原理如下：电机启动，液压站驱动电机通过联轴器驱动轴向变量柱塞泵，此时电磁溢流阀处于断电状态，泵排出的压力油以较低的压力通过溢流阀直接返回油箱，使电机空载起动，起动电流小，液压系统无冲击；启动相应的按钮，电磁换向阀和溢流阀同时带电，高压油通过泵→电磁换向阀→油缸，克服负荷。泵站采用电控就近操作。每个泵站所控制的油缸即可以联动，又可以单动控制。

所述电气系统10采用模块化控制模式，主要包括二号腿托辊控制部分、三号腿托辊控制、天车控制部分、液压泵站控制部分。各个走行、起升部分的电机由电磁抱闸完成制动。液压泵站控制系统主要由本地操作箱组成，系统安全可靠，维护方便。

本发明的具体工作原理如下：

架梁状态，二号腿3、三号腿4支撑主框架1，天车6依次提起梁体节段块并悬挂于端吊挂7及中吊挂8下方，待到一孔梁悬挂完成后，天车6与吊挂配合进行梁段的对位、胶拼、张拉，一孔梁形成整体。端吊挂7将整孔梁提起，中吊挂8卸载并脱空，端吊挂7将整孔梁落放到墩顶就位。准备进行过孔。

过孔状态，二号腿3、三号腿4托辊驱动整机前移一孔就位，期间四条支腿配合支撑，利用天车6将二号腿3、三号腿4前移。

图25~39为标准施工流程（架梁步骤1至步骤9）

步骤一：

1、架桥机处于架梁站位状态；

2、运梁车驮运第一个端节桥下喂梁到架桥机下方；

3、天车6吊具与端节下横梁连接；

4、天车提升端节；

步骤二：

1、运梁车返回；

2、启动天车吊具平转机构，驱动梁块平转90°；

步骤三：

1、继续提升端节并纵移到预定位置；

2、安装端吊挂6吊杆6a，端吊挂6悬挂端节；

3、解除天车6吊具与端吊挂7下横梁7d之间的连接；

4、第一个端节悬挂结束；

步骤四：

1、同理安装与之相邻的过渡节；

步骤五：

1、另一端的端节，如图29所示；

步骤六：

1、如图所示依次安装过渡节、中间节；

2、最后安装与过渡节相邻的中间节，如图30所示；

步骤七：

1、天车与端吊挂7、中吊挂8配合，完成调梁；

2、梁段逐块对位、胶拼、张拉压紧；

3、整跨梁穿预应力束张拉；

步骤八：

1、端吊挂7同步提升，解除中吊挂8与梁段之间的连接；

2、启动端吊挂7纵横移携梁至落梁位；

步骤九：

1、端吊挂7同步落梁；

2、梁体精确对位；

3、端吊挂7同步落梁就位；

4、解除端吊挂7与梁段之间的连接；

5、天车将各个吊挂的下层横梁由前跨落放到运输车上运回梁厂；

一孔梁安装结束，架桥机准备过孔作业。

图34~39是架桥机过孔施工流程（步骤1至步骤6）

步骤一：

1、天车6退回架桥机尾部；

2、安装二号腿3与桥面之间的连接；

3、二号腿3、三号腿4调整为过孔状态；

步骤二：

1、启动二号腿3、三号腿4托辊驱动装置，驱动机臂前进；

2、一号腿2到达预定位置，整机暂停；

步骤三：

1、一号腿（2）支撑；

2、四号腿5支撑并与梁面锚固；

3、天车6提三号腿4前进20米，三号腿4支撑于桥面；

步骤四：

1、天车6提二号腿3前进到前方墩顶预定位置；

2、二号腿3支撑于墩顶并锚固；

步骤五：

1、天车6停放到三号腿4前方10米处；

2、一号腿2、四号腿5脱空；

步骤六：

1、启动四号腿3、三号腿4驱动装置，驱动整机前进到位；

2、四号腿5支撑并与梁面锚固；

3、天车6提三号腿4前进到梁端支撑；

4、调整各个支腿，架桥机处于待架梁状态。

本发明与现有技术（普通架桥机）相比，其最大的优点和突出特点是：

1、架桥机整机结构采用一套主框架1、四支腿结构，主框架1纵、横向全对称设计。一号腿2、四号腿5为固定支腿，与主框架纵向铰接；二号腿3、三号腿4为活动支腿，托辊轮直接与左右主梁1a下方的轨道方钢接触；

2、天车6置于主框架左右主梁1a巷内，由电机减速机驱动天车沿左右主梁1a纵向走行，端吊挂7、中吊挂8布置在左右主梁1a顶部；

3、一号腿2、四号腿5可以兼做顶升支架；

4、架桥机利用二号腿3、三号腿4的托辊轮承重、推动主框架1过孔；

这是一种典型的集成创新，也是一种发明。这将为我国城市轻轨、地铁高架桥机建设提高生产效能和提高生产场地的有效利用率提供了一种新型的先进设备。

Claims (8)

1.一种用于预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工的架桥机，其特征在于：它包括主框架（1），由前至后依次与主框架（1）相结合的一号腿（2）、二号腿（3）、三号腿（4）、四号腿（5），以及安装在主框架（1）上的天车（6）、端吊挂（7）、中吊挂（8）、液压系统（9）及电气系统（10）；所述主框架（1）包括通过若干根横置的联系梁（1b）连接在一起的平行设置的左右主梁（1a）；所述一号腿（2）、四号腿（5）为兼做顶升支架的固定支腿，与主框架纵向铰接；所述二号腿（3）、三号腿（4）为活动支腿，通过托辊轮直接与主框架的左右主梁（1a）下方的轨道方钢接触；所述天车（6）安装在主框架的左右主梁（1a）内侧轨道上；所述端吊挂（7）和中吊挂（8）布置在主框架（1）顶面。

2.根据权利要求1所述的用于预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工的架桥机，其特征在于：所述一号腿（2）包括通过螺栓法兰板固接在下横梁（2d）两端的左右两根立柱（2a），利用销轴分别与相应侧立柱（2a）相连接的扁担梁（2b）；所述扁担梁（2b）的两端分别通过顶升油缸（2c）与布置在主框架（1）前上方的联系梁（1b）相应端相连接，所述顶升油缸（2c）上下端通过销轴分别与联系梁（1b）和扁担梁（2b）相结合，且左右两根立柱（2a）分别通过销轴与主框架（1）相结合。

3.根据权利要求1所述的用于预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工的架桥机，其特征在于：所述二号腿（3）包括：左右两根支撑立柱（3d），分别安装在相应的支撑立柱（3d）顶部的导向机构（3b）、通过销轴连接方式安装在导向机构（3b）上方的托辊（3a）、以及通过螺栓法兰板固接在左右两根支撑立柱（3d）下端的横移机构（3e）；所述托辊（3a）的托辊轮与布置在主框架（1）下方的轨道接触，导向机构（3b）利用法兰螺栓连接的方式安装在支撑立柱（3d）顶部，在导向机构（3b）与横移机构（3e）之间连接有斜杆（3c）；在支撑立柱（3d）的内外套之间通过销轴安装有调节油缸（3f）。

4.根据权利要求1所述的用于预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工的架桥机，其特征在于：三号腿（4）包括：分别位于左右两侧的前后两根支撑立柱（4b），分别与相应侧的前后两根支撑立柱（4b）相结合的托辊（4a）、调节油缸（4d），以及利用螺栓法兰板固接在左、右、前、后四根支撑立柱下端的横移机构（4c）；其中托辊（4a）通过螺栓法兰板安装在相应侧前、后两根支撑立柱（4b）顶部，托辊（4a）的托辊轮与布置在主框架（1）下方的轨道接触；调节油缸（4d）的两端通过销轴与支撑立柱（4b）的内外套连接。

5.根据权利要求1所述的用于预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工的架桥机，其特征在于：所述四号腿（5）包括：左右两根立柱（5a），分别利用销轴与相应侧的立柱（5a）相结合的扁担梁（5b），所述扁担梁（5b）的两端分别通过顶升油缸（5c）与布置在主框架（1）后上方的联系梁（1b）相应端相连接，所述顶升油缸（5c）上下端通过销轴分别与联系梁（1b）和扁担梁（5b）相结合；联系梁（1b）利用销轴与主框架（1）相结合。

6.根据权利要求1所述的用于预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工的架桥机，其特征在于：所述天车（6）包括安装在主框架的左右主梁（1a）内侧轨道上的纵移系统（6b）、固定安装在纵移系统（6b）机架上的起升系统（6a）、以及通过钢丝绳与起升系统（6a）连接的吊具（6c）。

7.根据权利要求1所述的用于预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工的架桥机，其特征在于：所述端吊挂（7）包括：以动配合方式设置在主框架（1）上方的滑移枕梁（7c）、以动配合方式安装在滑移枕梁（7c）上的上横梁（7b），以吊挂方式穿装在上横梁（7b）两端分别加工出的前后两个穿装孔内的四根吊杆（7a），以及固接在吊杆（7a）下端的下横梁（7d）；在所述上横梁（7b）与滑移枕梁（7c）之间通过铰接方式安装有横移油缸（7e），在所述滑移枕梁（7c）与主框架（1）通过铰接方式相连接安装有纵移油缸（7f），在上横梁（7b）上方固定布置有四个落梁油缸（7g），所述四个落梁油缸（7g）分别与相应的吊杆上延伸端相结合，用于驱动四根吊杆的沿上横梁（7b）两端加工出的穿装孔作同步上下位移运动。

8.根据权利要求1所述的用于预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工的架桥机，其特征在于：所述中吊挂（8）包括：设置在主框架（1）上方的上横梁（8b），以吊挂方式穿装在上横梁（8b）两端分别加工出的前后两个穿装孔内的四根吊杆（8a），以及固接在吊杆（8a）下端的下横梁（8c）。