CN108611994B - 一种用于桥梁更换的设备及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种用于桥梁更换的设备及施工方法，其中桥梁更换的设备至少包括底板；设于底板上的顶升机构；滑杆组件，包括平行连接于所述底板一侧的条状轨道槽和两端架设于所述条状轨道槽两端的丝杠机构；伸缩组件，包括纵向伸缩机构和横向伸缩机构，纵向伸缩机构的底部通过连接杆连接有滑块，滑块与置于所述条状轨道槽内，连接杆一侧连接有与丝杠机构相配套的螺母；纵向伸缩机构的顶部侧端通过连接板与横向伸缩机构相连；以及夹持组件，包括设于横向伸缩机构一侧的夹持底板和设于夹持底板另一侧的夹持机构，夹持机构为一对可对桥梁的橡胶支座进行夹持动作的夹持杆。该设备和施工方法自定位、自动抓取桥梁支座实现新旧桥梁支座的更换。

Description

一种用于桥梁更换的设备及施工方法

技术领域

本发明属于道路桥梁施工技术领域，具体涉及一种用于桥梁更换的设备及施工方法。

背景技术

桥梁支座架设于墩台上，其顶面支承桥梁上部结构。桥梁支座主要包括两个方面的作用：承受作用在上部结构的各种荷载，并将它可靠地传给墩台；使上部结构的转角和位移符合设计图式而不产生额外的附加内力；但桥梁支座因零部件老化、地震、车辆船舶撞击桥墩等原因出现不同程度的破坏和毁损，影响桥梁质量及通行安全；同时，随着交通运输业的发展，桥上通行车辆流量和车辆载荷在逐渐增大，早期修建的桥梁支座设计指标偏低，无法满足当前的需要，需要对其进行更换。

现有一般的桥梁梁体更换方法采用整联同步顶升，梁体的顶升位移须严格同步；桥梁支座安放的位置需按照要求严格执行。专利CN206591444U公开一种用于快速更换桥梁支座的系统，通过固定传动装置、伸缩传动装置和千斤顶设置于一支撑板，顶升设备由控制终端相连能有效检测和控制顶升运动状态，固定传动装置和伸缩传动装置能快速的将新的桥梁支座运至指定位置，提高工作效率。但是该结构并未实现桥梁支座自动进入传动装置，仍需要工作人员对新旧桥梁取放，且该支撑组件通过支撑板集成固定、伸缩传动和千斤顶设备，导致其重量大、体积大的特点，不利于悬挂运输和安装。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供的一种用于桥梁更换的设备，该设备自定位、自动抓取桥梁支座实现新旧桥梁支座的更换，其操作简单，省时省力。

为实现上述发明目的，本发明提供的一种用于桥梁更换的设备，所述设备至少包括一底板；设于所述底板上的顶升机构；滑杆组件，包括平行连接于所述底板一侧的条状轨道槽和两端架设于所述条状轨道槽两端的丝杠机构，所述丝杠机构一端连接有动力机构；伸缩组件，包括纵向伸缩机构和横向伸缩机构，所述纵向伸缩机构的底部通过连接杆连接有滑块，所述滑块置于所述条状轨道槽内，所述连接杆一侧连接有与所述丝杠机构相配套的螺母；所述纵向伸缩机构的顶部侧端通过连接板与所述横向伸缩机构相连；以及夹持组件，包括设于所述横向伸缩机构一侧的夹持底板和设于夹持底板另一侧的夹持机构，所述夹持机构为一对可对桥梁的橡胶支座进行夹持动作的夹持杆。

在一些改进的技术方案中，所述设备还包括支座承接板，所述支座承接板由支座承接部和设于支座承接部一侧的滑轨连接部构成，所述滑轨连接部一端设有向外延伸的凸块，所述凸块与所述固定槽相匹配；对应两个所述凸块中部位置的滑轨连接部上设有延伸轨道槽，且该延伸轨道槽一端伸出至滑轨连接部侧边缘，所述延伸轨道槽伸出端在拼接状态下恰好与条状轨道槽对接。

本发明另一方面还公开了一种用于桥梁更换的施工方法，包括下述步骤：取下旧桥梁支座：S01、将设备置于目标桥墩顶部，将所述夹持组件的夹持杆处于最大张口状态，其张口朝向桥梁支座一侧放置，此时两侧夹持杆分别置于桥梁支座的两侧；S02、顶升机构进行分级顶升，根据已确定的顶升位移控制各级顶级的行程及顶升速度，直至完成全部顶升动作；S03、通过控制端先后调整横向伸缩机构的行进位置和夹持组件的调整液压缸，使所述夹持杆逐渐合拢，夹持于橡胶支座的上部板的下端；

S04、拉伸所述纵向伸缩机构，使桥梁支座脱离桥墩顶面并升起到预定高度，随后丝杠螺母组件带动所述滑块沿条状轨道槽行进至延伸轨道槽；其中，所述预定高度至少高于所述滚轴上表面至桥墩顶面的高度；

S05、位移传感器检测两侧滑块中部到达抓取工位后，丝杠螺母组件停止行进，逐渐增大夹持组件中夹持杆的张开度，逐渐减小纵向伸缩机构的拉伸高度，直至将桥梁支座放置预定的初始位置；S06、取下桥梁支座；换新的桥梁支座：S07、根据新的桥梁支座长度预先调整锁紧机构位置，使两个锁紧机构的长度与桥梁支座长度相等，且标记点恰好置于锁紧机构中点；S08、在内侧的锁紧机构上安装挡块，随后将新的桥梁支座放入滚轴上的抓取工位，并使其下部内侧恰好抵在内侧挡块，在外侧锁紧机构安装挡块进行定位；S09、调整横向伸缩机构的行进位置和夹持组件的调整液压缸，使所述夹持杆逐渐合拢，夹持于替换橡胶支座的上部板的下端；S10、拉伸所述纵向伸缩机构，使桥梁支座脱离滚轴表面并升起，随后丝杠螺母组件带动所述滑块沿行进至条状轨道槽的安装位置；S11、丝杠螺母组件停止行进，逐渐增大夹持组件中夹持杆的张开度并减小纵向伸缩机构的拉伸高度，直至将桥梁支座放置安装位置；S12、缓慢下放所述顶升机构；S13、拆下并移除所述设备。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明通过设置自动取放桥梁支座的夹持件及其控制装置实现桥梁支座更换的便捷性；该夹持件通过垂直和横向伸缩机构实现夹持位移调整，通过张合度的控制实现对不同长度的桥梁支座的抓取，能够准确完成桥梁支座更换，特别地，解决了一些放置深度较深导致难以更换的桥梁支座的更换工作。

本发明设备结构简单合理，能便捷安装和拆除，且自取放的操作方法简单可控。

附图说明

图1是本发明用于桥梁更换的设备的一种实施方式的结构示意图；

图2是本发明用于桥梁更换的设备的又一种实施方式的结构示意图；

图3是本发明丝杠机构驳接端的结构示意图；

图4是本发明用于桥梁更换的设备的再一种实施方式的结构示意图；

图5是本发明支座承接板的一种实施方式的局部放大示意图。

附图标记

图中：10—底板；20—顶升机构；31—条状轨道槽；310—闭口；311—敞口；313—固定块；314—固定槽；32—丝杠机构；320—凹槽；321—凸柱；33—动力机构；41—纵向伸缩机构；42—横向伸缩机构；43—滑块；44—连接杆；45—螺母；46—连接板；51—夹持底板；52—夹持杆；520—调整液压缸；521—夹紧杆；61—支座承接部；62—滑轨连接部；63—凸块；64—延伸轨道槽；601—滚轴；602—轴承；603—固定板；70—测量尺度；71—标记点；72—位移传感器；73—凸筋；74—固接部；75—锁紧机构；750—U型夹件；751—旋拧部；752—螺杆部。

具体实施方式

下文参照附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

实施例

如图1所示，本发明提供的一种用于桥梁更换的设备，所述设备包括底板10、顶升机构20、滑杆组件、伸缩组件和夹持组件。具体的，所述顶升机构20设于所述底板10上。滑杆组件包括平行连接于所述底板10一侧的条状轨道槽31和两端架设于所述条状轨道槽31两端的丝杠机构32，所述丝杠机构32一端连接有动力机构33。伸缩组件包括纵向伸缩机构41和横向伸缩机构42，所述纵向伸缩机构41的底部通过连接杆44连接有滑块43，所述滑块43置于所述条状轨道槽31内，所述连接杆44一侧连接有与所述丝杠机构32相配套的螺母45，形成丝杠螺母机构；所述纵向伸缩机构41的顶部侧端通过连接板46与所述横向伸缩机构42相连。夹持组件包括设于所述横向伸缩机构一侧的夹持底板51和设于夹持底板51另一侧的夹持机构，所述夹持机构为一对可对桥梁的橡胶支座进行夹持动作的夹持杆52。

本发明所述的顶升机构20设于其他组件的侧边，在进行顶升桥面时，整体设备由于顶升桥面对顶升机构20的压制，使整体设备在其预定位置固定不移动。本发明所述的夹持组件实现横向和纵向的调节，使其对所述桥梁支座进行准确的夹持操作，操作者预先将夹持组件放置桥梁支座侧边，无需通过过多的位移传感器对被夹持件进行位置检测，其结构简单合理。

本发明夹持组件在一些示例中，每一所述夹持杆52以其与夹持底板51连接点为旋转支点进行内侧外侧的位移调节。具体的方案中，夹持杆52包括调整液压缸520和夹紧杆521，所述调整液压缸520的一端活动铰接于所述夹持底板51上，另一端活动铰接于所述夹紧杆521自由端部的外侧；所述夹紧杆521的另一端部通过活动铰链连接于所述夹持底板51上，且其连接位置设于所述调整液压缸520与夹持底板51连接位置的内侧；所述夹紧杆521的夹紧面设有防滑突条（图中未示出），以增强夹持杆521与桥梁支座夹持点之间的摩擦力，使得夹持更加稳固。

需要说明的是，本发明设备中所述纵向伸缩机构41和横向伸缩机构42可根据实际使用情况进行设置单个或多个数量。在一些优选示例中，所述纵向伸缩机构41为两个，分布于所述连接板46外侧两边缘；所述连接杆44为自上向下延伸进行分叉的二叉杆结构，所述二叉杆的端部连接滑块43，该结构进一步加固滑块基座的牢固性。

需要说明的是，本发明所述的横向伸缩机构和纵向伸缩机构以实现其横向和纵向伸缩的目的即可，而本发明在一些示例中，横向伸缩机构和纵向伸缩机构均优选采用液压缸机构，通过控制处理器对横向和纵向伸缩长度进行控制。

上述结构的桥梁支座更换设备通过夹持组件和横纵向伸缩机构实现桥梁支座的自动化替换，在上述技术方案的基础上，本发明设备还对前端位置如何实现对新桥梁支座的准确夹持以及如何适应不同深度的桥梁支座环境进行了优化，具体如下所述。

图2示出了本发明设备的另一种实施方式，该方案中所述夹持组件的位移长度更长。所述条状轨道槽31的一端为闭口310，另一端为敞口311，所述敞口311端的两侧设有固定块312，所述固定块313上挖设有固定槽314，所述固定槽314一端延伸出固定块313的外侧，且另一端为横向直径大于该端。所述丝杠机构32未连接动力机构33的一端通过可拆卸的固定柱连接于条状轨道槽31。该处所述的固定柱至少包括两个固定点，一个固定于条状轨道槽31 ，另一个连接于丝杠机构32的一端，固定柱的结构以实现上述目的进行设计，在一些示例中，固定柱的底部设为螺杆，条状轨道槽31上在预定点设置与螺杆相匹配的内螺纹槽；固定柱的上部侧边设有通孔，用于插设所述丝杠机构32的一端。在图2所示的方案中设有所述固定柱，而为了进一步延长丝杠机构32的长度时，可将固定柱拆除。如图3所示在又一些示例中，所述丝杠机构32未连接动力机构33的一端端部设有带内螺纹的凹槽320，而与该端接驳的另一丝杠机构32的接驳端部则设有带外螺纹的凸柱321，该凸柱321恰好与所述凹槽320相匹配，且当所述凸柱321全部旋入凹槽320时，接驳丝杠机构32外表面的螺纹恰好衔接。

进一步的技术方案如图4所示，所述设备还包括支座承接板，所述支座承接板由支座承接部61和设于支座承接部61一侧的滑轨连接部62构成，所述滑轨连接部62一端设有向外延伸的凸块63，所述凸块63与所述固定槽314相匹配；对应两个所述凸块63中部位置的滑轨连接部62上设有延伸轨道槽64，且该延伸轨道槽64一端伸出至滑轨连接部62侧边缘，所述延伸轨道槽64伸出端在拼接状态下恰好与所述敞口311对接。该处所述凸块63的外端的横向直径大于内侧端，其与固定槽314相卡合时，连接更为牢固，避免因外部拉扯力使两者分离。

所述支座承接部61为多个平行排列的滚轴601构成，每一所述滚轴601垂直于所述延伸轨道槽64，所述滚轴601的一端通过轴承602固定于所述滑轨连接部62的侧边，另一端通过滚轴固定板603进行固定。该滚轴601使所述桥梁支座进行滚动平移，利于桥梁支座在抓取位置调节和工作人员的取放操作。

再一些示例中为对桥梁支座进行准确抓取，进一步改进如下：图4-5所示，所述延伸轨道槽64的一侧设有测量尺度70，所述测量尺度70的中部设有抓取工位的标记点71，对应该标记点71位置的延伸轨道槽64内侧或上方设有位移传感器72。该处所述位移传感器72连接有终端处理器，所述终端处理器则通过无线网络与控制处理器相连接，控制处理器随时对滑块位移进行监测。

所述测量尺度70设于与所述延伸轨道槽64平行的凸筋73上表面，所述凸筋73上部一侧向外延伸形成固接部74，所述固接部74上设有两个可调节位移的锁紧机构75，所述锁紧机构75朝向滚轴601的一端还连接有可拆卸的挡块76。

进一步具体的示例中，所述锁紧机构75由U型夹件750和锁紧件构成，所述U型夹件750的开口置入所述固接部74上，所述U型夹件750的上部设有螺旋孔，所述锁紧件由上部的旋拧部751和下部的螺杆部752构成，所述螺杆部752旋入所述螺旋孔进行锁紧度的调节。

本发明所述顶升机构为扁平千斤顶，在所述顶升机构进一步的完善方案中，可在顶升机构上设置压力传感器和位移传感器，所述压力传感器和位移传感器均与终端处理器连接，并通过无线网络与控制处理器相连接，该技术特征为现有技术，在此亦不做过多描述。

本发明基于上述设备的改进，提出了一种用于桥梁更换的施工方法，该方法具体流程如下：取下旧桥梁支座：S01、将设备置于目标桥墩顶部，将所述夹持组件的夹持杆处于最大张口状态，其张口朝向桥梁支座一侧放置，此时两侧夹持杆分别置于桥梁支座的两侧；该处理阶段中，还需要各个液压缸机构进行油管连接，对整体系统进行电气连接；S02、顶升机构进行分级顶升，根据已确定的顶升位移控制各级顶级的行程及顶升速度，直至完成控制处理器设定的目标顶升高度，即完成全部顶升动作，随后进行千斤顶保压；该处所述分级顶升技术中每次顶升高度为1-5mm，其为现有技术，在此不做过多描述；S03、通过控制端先后调整横向伸缩机构的行进位置和夹持组件的调整液压缸，使所述夹持杆逐渐合拢，夹持于橡胶支座的上部板的下端；

S04、拉伸所述纵向伸缩机构，使桥梁支座脱离桥墩顶面并升起到预定高度，随后丝杠螺母组件带动所述滑块沿条状轨道槽行进至延伸轨道槽；其中，所述预定高度至少高于所述滚轴上表面至桥墩顶面的高度；

S05、位移传感器检测两侧滑块中部到达抓取工位后，丝杠螺母组件停止行进，逐渐增大夹持组件中夹持杆的张开度，逐渐减小纵向伸缩机构的拉伸高度，直至将桥梁支座放置预定的初始位置；S06、取下桥梁支座；换新的桥梁支座：S07、根据新的桥梁支座长度预先调整锁紧机构位置，使两个锁紧机构的长度与桥梁支座长度相等，且标记点恰好置于锁紧机构中点；S08、在内侧的锁紧机构上安装挡块，随后将新的桥梁支座放入滚轴上的抓取工位，并使其下部内侧恰好抵在内侧挡块，在外侧锁紧机构安装挡块进行定位；S09、调整横向伸缩机构的行进位置和夹持组件的调整液压缸，使所述夹持杆逐渐合拢，夹持于替换橡胶支座的上部板的下端；S10、拉伸所述纵向伸缩机构，使桥梁支座脱离滚轴表面并升起，随后丝杠螺母组件带动所述滑块沿行进至条状轨道槽的安装位置；S11、丝杠螺母组件停止行进，逐渐增大夹持组件中夹持杆的张开度并减小纵向伸缩机构的拉伸高度，直至将桥梁支座放置安装位置；S12、缓慢下放所述顶升机构；S13、拆除并移除设备。

上述所述方法主要是针对本发明所述设备进行改进的，其重点在于实现夹持组件自动夹持更换桥梁支座。而在更换桥梁支座过程中，为更好的完成顶升工作，还可对顶升机构顶升位移的计算，对应力的分析计算，通过传感装置对桥梁顶升过程中的整个运动轨迹、整体姿态、结构的应力等进行实时监控，保证了施工的可靠性，降低了施工难度。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括哪些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下做出各种变化。

Claims (9)

1.一种用于桥梁更换的设备，其特征在于，所述设备至少包括

一底板(10)；

设于所述底板(10)上的顶升机构(20)；

滑杆组件，包括平行连接于所述底板(10)一侧的条状轨道槽(31)和两端架设于所述条状轨道槽(31)两端的丝杠机构(32)，所述丝杠机构(32)一端连接有动力机构(33)；

伸缩组件，包括纵向伸缩机构(41)和横向伸缩机构(42)，所述纵向伸缩机构(41)的底部通过连接杆(44)连接有滑块(43)，所述滑块(43)置于所述条状轨道槽(31)内，所述连接杆(44)一侧连接有与所述丝杠机构(32)相配套的螺母(45)；所述纵向伸缩机构(41)的顶部侧端通过连接板(46)与所述横向伸缩机构(42)相连；所述条状轨道槽(31)的一端为闭口(310)，另一端为敞口(311)，所述敞口(311)端的两侧设有固定块(313)，所述固定块(313)上挖设有固定槽(314)，所述固定槽(314)一端延伸出固定块(313)的外侧，且另一端为横向直径大于该端；所述丝杠机构(32)未连接动力机构的一端通过可拆卸的固定柱连接于条状轨道槽(31)；以及

夹持组件，包括设于所述横向伸缩机构一侧的夹持底板(51)和设于夹持底板(51)另一侧的夹持机构，所述夹持机构为一对可对桥梁的橡胶支座进行夹持动作的夹持杆(52)。

2.如权利要求1所述的用于桥梁更换的设备，其特征在于，每一所述夹持杆(52)包括调整液压缸(520)和夹紧杆(521)，所述调整液压缸(520)的一端活动铰接于所述夹持底板(51)上，另一端活动铰接于所述夹紧杆(521)自由端部的外侧；所述夹紧杆(521)的另一端部通过活动铰链连接于所述夹持底板(51)上，且其连接位置设于所述调整液压缸(520)与夹持底板(51)连接位置的内侧；所述夹紧杆(521)的夹紧面设有防滑突条。

3.如权利要求1所述的用于桥梁更换的设备，其特征在于，所述纵向伸缩机构(41)为两个，分布于所述连接板(46)外侧两边缘；

所述连接杆(44)为自上向下延伸进行分叉的二叉杆结构，所述二叉杆的端部连接滑块(43)。

4.如权利要求3所述的用于桥梁更换的设备，其特征在于，所述设备还包括支座承接板，所述支座承接板由支座承接部(61)和设于支座承接部(61)一侧的滑轨连接部(62)构成，所述滑轨连接部(62)一端设有向外延伸的凸块(63)，所述凸块(63)与所述固定槽(314)相匹配；对应两个所述凸块(63)中部位置的滑轨连接部(62)上设有延伸轨道槽(64)，且该延伸轨道槽(64)一端伸出至滑轨连接部(62)侧边缘，所述延伸轨道槽(64)伸出端在拼接状态下恰好与所述敞口(311)对接。

5.如权利要求4所述的用于桥梁更换的设备，其特征在于，所述支座承接部(61)为多个平行排列的滚轴(601)构成，每一所述滚轴(601)垂直于所述延伸轨道槽(64)，所述滚轴(601)的一端通过轴承(602)固定于所述滑轨连接部(62)的侧边，另一端通过滚轴固定板(603)进行固定。

6.如权利要求5所述的用于桥梁更换的设备，其特征在于，所述延伸轨道槽(64)的一侧设有测量尺度(70)，所述测量尺度(70)的中部设有抓取工位的标记点(71)，对应该标记点(71)位置的延伸轨道槽(64)内侧或上方设有位移传感器(72)。

7.如权利要求6所述的用于桥梁更换的设备，其特征在于，所述测量尺度(70)设于与所述延伸轨道槽(64)平行的凸筋(73)上表面，所述凸筋(73)上部一侧向外延伸形成固接部(74)，所述固接部(74)上设有两个可调节位移的锁紧机构(75)，所述锁紧机构(75)朝向滚轴(601)的一端还连接有可拆卸的挡块(76)。

8.如权利要求7所述的用于桥梁更换的设备，其特征在于，所述锁紧机构(75)由U型夹件(750)和锁紧件构成，所述U型夹件(750)的开口置入所述固接部(74)上，所述U型夹件(750)的上部设有螺旋孔，所述锁紧件由上部的旋拧部(751)和下部的螺杆部(752)构成，所述螺杆部(752)旋入所述螺旋孔进行锁紧度的调节。

9.一种如权利要求8所述用于桥梁更换的设备的施工方法，所述方法包括

取下旧桥梁支座：

S01、将设备置于目标桥墩顶部，将所述夹持组件的夹持杆处于最大张口状态，其张口朝向桥梁支座一侧放置，此时两侧夹持杆分别置于桥梁支座的两侧；

S02、顶升机构进行分级顶升，根据已确定的顶升位移控制各级顶级的行程及顶升速度，直至完成全部顶升动作；

S03、通过控制端先后调整横向伸缩机构的行进位置和夹持组件的调整液压缸，使所述夹持杆逐渐合拢，夹持于橡胶支座的上部板的下端；

S04、拉伸所述纵向伸缩机构，使桥梁支座脱离桥墩顶面并升起到预定高度，随后丝杠螺母组件带动所述滑块沿条状轨道槽行进至延伸轨道槽；其中，所述预定高度至少高于所述滚轴上表面至桥墩顶面的高度；

S05、位移传感器检测两侧滑块中部到达抓取工位后，丝杠螺母组件停止行进，逐渐增大夹持组件中夹持杆的张开度，逐渐减小纵向伸缩机构的拉伸高度，直至将桥梁支座放置预定的初始位置；

S06、取下桥梁支座；

换新的桥梁支座：

S07、根据新的桥梁支座长度预先调整锁紧机构位置，使两个锁紧机构的长度与桥梁支座长度相等，且标记点恰好置于锁紧机构中点；

S08、在内侧的锁紧机构上安装挡块，随后将新的桥梁支座放入滚轴上的抓取工位，并使其下部内侧恰好抵在内侧挡块，在外侧锁紧机构安装挡块进行定位；

S09、调整横向伸缩机构的行进位置和夹持组件的调整液压缸，使所述夹持杆逐渐合拢，夹持于替换橡胶支座的上部板的下端；

S10、拉伸所述纵向伸缩机构，使桥梁支座脱离滚轴表面并升起，随后丝杠螺母组件带动所述滑块沿行进至条状轨道槽的安装位置；

S11、丝杠螺母组件停止行进，逐渐增大夹持组件中夹持杆的张开度并减小纵向伸缩机构的拉伸高度，直至将桥梁支座放置安装位置；

S12、缓慢下放所述顶升机构；

S13、拆除并移除设备。

Images