CN109356620A - 一种门架结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种门架结构，包括由门架立柱组、门架横梁组和门架纵梁组形成的门架总成；门架横梁组包括门架横梁单件，门架横梁单件包括梁柱体、纵梁连接件和立柱连接件，纵梁连接件包括纵梁连接单件，纵梁连接单件包括纵梁连接体和纵梁安装板；立柱连接件包括立柱连接单件，立柱连接单件包括立柱连接体和立柱安装板。应用本发明的技术方案，效果是：门架横梁单件采用独特的结构，可在原门架横梁的基础上增设纵梁连接件和立柱连接件，便于安装；立柱连接件的设计，使得门架立柱不直接作用至梁柱体上，改进后的门架横梁单件的抗扭截面得到大大增加，提高来自门架立柱单件对门架横梁的抗扭和抗冲击性能。

Description

一种门架结构
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，特别地，涉及一种门架结构。
背景技术
隧道衬砌台车是为隧道、涵洞等不同断面尺寸的混凝土衬砌而专门设计制造的非标产品，其特点是以电机驱动行走机构带动台车行走，利用液压油缸和螺旋千斤调整模板到位及收模，衬砌表面光洁度高，衬砌速度快。它具有成本较低、结构可靠、操作方便、衬砌速度快、隧道成型面好等优点。
现有的隧道衬砌台车模板总成、门架总成、托架总成、横移机构、顶升机构、走行机构、支撑千斤、梯子平台、液压和电气系统等部分组成。门架总成和顶升机构作为衬砌台车的主要骨架结构，整个骨架需要有足够的强度、刚度和稳定性。而门架立柱上部连接门架横梁下部通过油缸和导柱的与走形机构连接，是主受力件，在门架结构体系中起到承上启下的作，对结构强度、刚度、抗扭有着更高的要求。现有的门架总成存在以下缺陷：(1)门架横梁多为用H型钢或板拼焊接而成的工字型梁，能一一定程度上满足垂直受压引起的弯曲变形，但是当横梁左右两端立柱下部有一定的推力时，会像杠杆一样将扭矩作用在立柱和横梁连接处，横梁容易发生扭曲变形，导致台车容易受损；(2)门架立柱通过螺栓安装在门架纵梁上，导套通过螺栓安装于或焊接于门架纵梁端部，顶升油缸一端与导套连接，另一端与导柱连接，整体结构复杂、散件数量多、连接环节多；顶升受力需依次经立柱、纵梁、导套、油缸、导柱再传递到走行机构上，传递环节多；且油缸与立柱错开设计，不同轴，主受力点为偏载结构，容易变形；油缸内置于导柱到套内不方便安装和维修；(3)整个门架总成受力平衡性不是很好，施工存在安全隐患，使用寿命短。
因此，设计一种结构精简、受力均衡性能好、使用方便且施工安全性好的门架结构具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构精简、受力均衡性能好、使用方便且施工安全性好的门架结构，具体技术方案如下：
一种门架结构，包括由门架立柱组、门架横梁组和门架纵梁组形成的门架总成；所述门架横梁组包括至少两组沿台车长度方向并列设置的门架横梁单件；
所述门架横梁单件包括梁柱体、纵梁连接件以及立柱连接件，所述梁柱体包括腹板和下翼缘板；所述纵梁连接件包括至少一个用于连接所述梁柱体和门架纵梁组中门架纵梁的纵梁连接单件，所述纵梁连接单件包括纵梁连接体以及纵梁安装板，所述纵梁连接体用于连接所述腹板和所述纵梁安装板，门架纵梁与所述纵梁安装板可拆卸式连接；所述立柱连接件包括至少一个用于连接所述梁柱体和门架立柱组中门架立柱的立柱连接单件，所述立柱连接单件包括立柱连接体以及立柱安装板，所述立柱连接体用于连接所述下翼缘板和所述立柱安装板，门架立柱与所述立柱安装板可拆卸式连接。
以上技术方案中优选的，所述梁柱体为由腹板、下翼缘板、上翼缘板以及端板形成的箱形结构；所述纵梁连接体和所述立柱连接体均为由多块侧板和封板形成的箱形结构；优选的，所述纵梁连接体为正方体或长方体箱形结构；所述立柱连接体为上宽下窄的梯形柱；所述封板为由平板和/或弧形板组成的整体结构。
以上技术方案中优选的，所述立柱连接体的上端与所述梁柱体相连接的部位距离台车中心线的最小距离为所述纵梁连接体与所述梁柱体相连接的部位距离台车中心线的最大距离的0.5-1.5倍，优选为0.8-1.0倍。
以上技术方案中优选的，所述纵梁安装板和所述立柱安装板均为法兰板，且所述纵梁安装板和所述立柱安装板上均设有多个安装孔，多个所述安装孔均位于纵梁连接体和立柱连接体的外侧。
以上技术方案中优选的，所述纵梁连接体与所述纵梁安装板连接处、所述纵梁连接体与所述梁柱体连接处、所述立柱连接体与所述立柱安装板连接处以及所述立柱连接体与所述梁柱体连接处均设有加强筋板；所述加强筋板为渐变结构。
以上技术方案中优选的，所述门架立柱包括立柱体以及连接件；所述立柱体包括至少两个并列设置的柱体，多个所述柱体形成具有空腔和开口的中空结构，所述开口连通所述空腔和所述立柱体的外侧；多个所述柱体的上端分别与所述连接件连接，多个所述柱体的下端与台车行走机构连接。
以上技术方案中优选的，多个所述柱体的下端均通过顶升机构与台车行走机构连接，所述顶升机构包括导柱、导套以及伸缩件，多个所述柱体的下端均与所述导套连接，且所述导柱的上端贯穿所述导套活动设置在立柱体的空腔内；所述伸缩件设置在所述立柱体的空腔内，所述伸缩件的上端与所述立柱体或所述连接件可拆卸式连接且其下端与导柱可拆卸式连接；伸缩件能够实现沿所述立柱体的空腔同长度方向进行伸缩，从而实现门架立柱的升高和降低。
以上技术方案中优选的，所述立柱体、导套以及连接件三者为一体结构。
以上技术方案中优选的，还包括用于对所述导柱进行限位的限位机构；所述限位机构包括限位件，所述导套和所述导柱上均设有用于安装所述限位件的限位安装孔，所述限位件依次贯穿所述导套和所述导柱上的限位安装孔设置用于对所述导柱进行限位；或者是，所述导柱上设有用于安装所述限位件的限位安装孔，所述限位件贯穿所述导柱上的限位安装孔设置用于对所述导柱进行限位。
以上技术方案中优选的，还包括用于对所述导套和所述导柱相对位置进行锁定的锁定装置；所述锁定装置包括至少一个与所述顶升机构相对应设置的锁定单件，所述锁定单件包括两组安装板、螺杆和螺母，两组所述安装板分别设置在所述导套和所述导柱上，螺杆的两端分别设置在两组所述安装板上，且所述螺母套设在所述螺杆上。
应用本发明的技术方案，效果是：
1、本发明的门架结构包括由门架立柱组、门架横梁组和门架纵梁组形成的门架总成；所述门架横梁组包括至少两组沿台车长度方向并列设置的门架横梁单件，门架横梁单件包括梁柱体、纵梁连接件以及立柱连接件，纵梁连接件包括至少一个用于连接所述梁柱体和门架纵梁组中门架纵梁的纵梁连接单件，所述纵梁连接单件包括纵梁连接体以及纵梁安装板；立柱连接件包括至少一个用于连接所述梁柱体和门架立柱组中门架立柱的立柱连接单件，所述立柱连接单件包括立柱连接体以及立柱安装板。门架横梁单件采用独特的结构，可在原门架横梁的基础上增设纵梁连接件以及立柱连接件，便于门架纵梁和门架横梁和梁柱体之间的安装；同时，立柱连接件的设计，使得门架立柱不直接作用至梁柱体上，改进后的门架横梁单件的抗扭截面由原来的门架横梁(相当于本发明的梁柱体)变为梁柱体和立柱连接体的结合体，大大增加抗扭面积，提高来自门架立柱单件对门架横梁的抗扭和抗冲击性能。
2、本发明的门架结构中的梁柱体为由腹板、下翼缘板、上翼缘板以及端板形成的箱形结构；所述纵梁连接体和所述立柱连接体均为由多块侧板和封板形成的箱形结构，优选的，所述纵梁连接体为正方体或长方体箱形结构；所述立柱连接体为上宽下窄的梯形柱，所述封板为由平板和/或弧形板组成的整体结构。梁柱体、纵梁连接体和立柱连接体的结构强度高，整个门架结构稳定性好。
3、本发明中所述立柱连接体的上端与所述梁柱体相连接的部位距离台车中心线的最小距离为所述纵梁连接体与所述梁柱体相连接的部位距离台车中心线的最大距离的0.5-1.5倍，优选为0.8-1.0倍。相对于将门架横梁上的两个立柱连接体合二为一做成一个整体或将横梁的梁柱体直接加大截面来提高抗扭和抗冲击性能，能显著减少整体材料用量，并能避免应力集中和提升门架横梁下部通行净高。
4、本发明中所述纵梁安装板和所述立柱安装板均为法兰板，且所述纵梁安装板和所述立柱安装板上均设有多个安装孔，多个所述安装孔均位于纵梁连接体和立柱连接体的外侧。部件容易获得，且安装和拆卸方便。加强筋板的设计能够进一步提高门架结构的结构强度。
5、本发明中门架立柱包括立柱体以及连接件；所述立柱体包括至少两个并列设置的柱体，多个所述柱体形成具有空腔和开口的中空结构，所述开口连通所述空腔和所述立柱体的外侧；多个柱体的上端分别与所述连接件连接，多个所述柱体的下端与台车行走机构连接。门架立柱采用上连接件+中空柱的结构组成，上部将连接件和横梁连接，继而传递受力给中空柱，再传递给行走机构，门架立柱的各主件同轴设置，受力传递简单直接、效果好，门架立柱不易变形，延迟使用寿命以及提供施工安全性能。
6、本发明中多个所述柱体的下端均通过顶升机构与台车行走机构连接，所述顶升机构包括导柱、导套以及伸缩件。顶升机构结构精简，且通过顶升机构的设计能够对门架立柱的高度进行灵活调节，适用不同的施工工况。
7、本发明中还设有限位机构，能够对导柱和导套的相对位置进行限位，提高使用安全性；还设有锁定装置，所述锁定装置包括至少一个与所述顶升机构相对应设置的锁定单件，所述锁定单件包括两组安装板、螺杆和螺母。锁定装置的结构精简且操作方便，用于门架立柱高度调节后减小油缸的承载，防止油缸泄压下沉，能够实现用于对所述导套和所述导柱相对位置进行锁定，提高施工安全性。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是实施例1中门架结构的结构示意图(图1中未示意锁定装置)；
图2是图1中门架立柱的结构示意图(图2中示意了锁定装置)；
图3是图1中门架横梁的结构示意图；
其中：1、门架立柱组，1.1、立柱体，1.11、柱体，1.12、空腔，1.13、安装连接板，1.2、导柱，1.3、导套，1.4、连接件，1.5、伸缩件，1.6、限位机构，1.7、加强部件，1.8、锁定装置，1.81、安装板，1.82、螺杆，1.83、螺母；
2、门架横梁组，2.1、梁柱体，2.11、腹板，2.12、下翼缘板，2.13、上翼缘板，2.14、端板，2.2、纵梁连接件，2.21、纵梁连接体，2.22、纵梁安装板，2.3、立柱连接件，2.31、立柱连接体，2.32、立柱安装板，2.4、安装孔，2.5、加强筋板；
3、门架纵梁组，3.1、门架纵梁。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
一种门架结构，详见图1，其包括由门架立柱组1、门架横梁组2和门架纵梁组3形成的门架总成，其中门架立柱组1中包括四根沿竖直方向设置的门架立柱，所述门架横梁组2中包括两组沿台车长度方向并列设置的门架横梁单件，所述门架纵梁组3中包括两根沿台车长度方向并列设置的门架纵梁3.1，具体结构如下：
门架立柱部分，具体是：详见图2，所述门架立柱包括立柱体1.1以及连接件1.4，所述立柱体1.1包括两个并列设置的柱体1.11，两个所述柱体1.11形成具有空腔1.12和开口的中空结构，所述开口连通所述空腔和所述立柱体的外侧，此处优选柱体1.11的水平横截面为矩形、C形、L形或U形；两个所述柱体1.11的上端分别与所述连接件1.4连接，两个所述柱体1.11的下端与台车行走机构连接。优选连接件1.4为法兰板，所述法兰板上设有便于可拆卸式连接的连接安装孔。
此处优选门架立柱设计为高度可调结构，即还包括顶升机构，此处优选：两个所述柱体1.11的下端均通过顶升机构与台车行走机构连接，所述顶升机构包括导柱1.2、导套1.3以及伸缩件1.5，两个所述柱体1.11的下端均与所述导套1.3连接，且所述导柱1.2的上端贯穿所述导套1.3活动设置在立柱体1.1的空腔1.12内；所述伸缩件1.5设置在所述立柱体1.1的空腔1.12内，所述伸缩件(优选油缸)的上端与所述立柱体1.1空腔1.12内的安装连接板1.13可拆卸式连接且其下端与导柱1.2可拆卸式连接；伸缩件能够实现沿所述立柱体1.1的空腔1.12同长度方向进行伸缩，从而实现门架立柱的升高和降低。优选所述立柱体1.1、导套1.3以及连接件1.4三者为一体结构，整体强度好。
本实施例的门架立柱还包括用于对所述导柱1.2进行限位的限位机构1.6，具体是：所述限位机构1.6包括限位件，所述导套1.3和所述导柱1.2上均设有用于安装所述限位件的限位安装孔，所述限位件依次贯穿所述导套1.3和所述导柱1.2上的限位安装孔设置用于对所述导柱进行限位。
本实施例的门架立柱还包括加强部件7，所述加强部件7包括第一加强单件以及第二加强单件，所述第一加强单件用于加强所述柱体1.1和所述连接件的连接处，所述第二加强单件的两端分别与两个所述柱体1.1连接；所述第一加强单件以及第二加强单件均优选为至少一块加强筋板(具体数量根据实际情况选择)。
本实施例的门架立柱还包括用于对所述导套1.3和所述导柱1.2相对位置进行锁定的锁定装置1.8，具体是：所述锁定装置1.8包括两个与所述顶升机构相对应设置的锁定单件，所述锁定单件包括两组安装板1.81、螺杆1.82和螺母1.83，两组所述安装板分别设置在所述导套1.3和所述导柱1.2上，所述螺杆的两端分别设置在两组所述安装板上，且所述螺母套设在所述螺杆上。
门架横梁单件部分，详见图3，具体是：所述所述门架横梁单件包括梁柱体2.1、纵梁连接件2.2以及立柱连接件2.3。
所述梁柱体2.1为由腹板2.11、下翼缘板2.12、上翼缘板2.13以及端板2.14形成的箱形结构。
所述纵梁连接件2.2包括两个用于连接所述梁柱体2.1和门架纵梁组3中门架纵梁的纵梁连接单件，所述纵梁连接单件包括纵梁连接体2.21以及纵梁安装板2.22，所述纵梁连接体2.21用于连接所述腹板2.1和所述纵梁安装板2.12，门架纵梁与所述纵梁安装板2.12可拆卸式连接。
所述立柱连接件2.3包括两个用于连接所述梁柱体2.1和门架立柱组1中门架立柱的立柱连接单件，所述立柱连接单件包括立柱连接体2.31以及立柱安装板2.32，所述立柱连接体2.31用于连接所述下翼缘板2.12和所述立柱安装板2.32，门架立柱与所述立柱安装板2.32可拆卸式连接。
本实施例中优选的，所述纵梁连接体2.21和所述立柱连接体2.31均为由多块侧板A和封板B形成的箱形结构，具体是：所述纵梁连接体2.21为正方体或长方体箱形结构；所述立柱连接体2.31为上宽下窄的梯形柱；所述封板为由平板和/或弧形板组成的整体结构。
本实施例中优选的，所述立柱连接体2.31的上端与所述梁柱体2.1相连接的部位距离台车中心线L的最小距离d为所述纵梁连接体2.21与所述梁柱体2.1相连接的部位距离台车中心线L的最大距离D的0.5-1.5倍，优选为0.8-1.0倍。
本实施例中优选的，所述纵梁安装板2.12和所述立柱安装板2.32均为法兰板，且所述纵梁安装板2.12和所述立柱安装板2.32上均设有多个安装孔2.4，多个所述安装孔均位于纵梁连接体2.21和立柱连接体2.31的外侧。
本实施例中优选的，所述纵梁连接体2.21与所述纵梁安装板2.22连接处、所述纵梁连接体2.21与所述梁柱体2.1连接处、所述立柱连接体2.31与所述立柱安装板2.32连接处以及所述立柱连接体2.31与所述梁柱体2.1连接处均设有加强筋板2.5；所述加强筋板为渐变结构。
门架纵梁部分，门架纵梁3.1优选箱形结构。
应用本实施例的技术方案，效果是：(1)门架立柱采用上连接件+中空柱+下导套的结构组成，上部将连接件和横梁连接，继而传递受力给中空柱，再传递给导套，门架立柱的各主件同轴设置，受力传递简单直接、效果好，门架立柱不易变形，延迟使用寿命以及提供施工安全性能；(2)门架横梁采用立柱连接件的设计，使得门架立柱不直接作用至梁柱体上，改进后的门架横梁单件的抗扭截面由原来的门架横梁(相当于本发明的梁柱体)变为梁柱体和立柱连接体的结合体，大大增加抗扭面积，提高来自门架立柱单件对门架横梁的抗扭和抗冲击性能；(3)采用独特的门架立柱和独特的门架横梁进行组合，使得本发明的门架结构的结构精简、稳定性好、使用寿命长。
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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (10)

1.一种门架结构，其特征在于：包括由门架立柱组(1)、门架横梁组(2)和门架纵梁组(3)形成的门架总成；所述门架横梁组(2)包括至少两组沿台车长度方向并列设置的门架横梁单件；
所述门架横梁单件包括梁柱体(2.1)、纵梁连接件(2.2)以及立柱连接件(2.3)，所述梁柱体(2.1)包括腹板(2.11)和下翼缘板(2.12)；所述纵梁连接件(2.2)包括至少一个用于连接所述梁柱体(2.1)和门架纵梁组(3)中门架纵梁的纵梁连接单件，所述纵梁连接单件包括纵梁连接体(2.21)以及纵梁安装板(2.22)，所述纵梁连接体(2.21)用于连接所述腹板(2.11)和所述纵梁安装板(2.12)，门架纵梁与所述纵梁安装板(2.12)可拆卸式连接；所述立柱连接件(2.3)包括至少一个用于连接所述梁柱体(2.1)和门架立柱组(1)中门架立柱的立柱连接单件，所述立柱连接单件包括立柱连接体(2.31)以及立柱安装板(2.32)，所述立柱连接体(2.31)用于连接所述下翼缘板(2.12)和所述立柱安装板(2.32)，门架立柱与所述立柱安装板(2.32)可拆卸式连接。
2.根据权利要求1所述的门架结构，其特征在于：所述梁柱体(2.1)为由腹板(2.11)、下翼缘板(2.12)、上翼缘板(2.13)以及端板(2.14)形成的箱形结构；所述纵梁连接体(2.21)和所述立柱连接体(2.31)均为由多块侧板和封板形成的箱形结构；优选的，所述纵梁连接体(2.21)为正方体或长方体箱形结构；所述立柱连接体(2.31)为上宽下窄的梯形柱；所述封板为由平板和/或弧形板组成的整体结构。
3.根据权利要求1所述的门架结构，其特征在于：所述立柱连接体(2.31)的上端与所述梁柱体(2.1)相连接的部位距离台车中心线(L)的最小距离(d)为所述纵梁连接体(2.21)与所述梁柱体(2.1)相连接的部位距离台车中心线(L)的最大距离(D)的0.5-1.5倍，优选为0.8-1.0倍。
4.根据权利要求1所述的门架结构，其特征在于：所述纵梁安装板(2.12)和所述立柱安装板(2.32)均为法兰板，且所述纵梁安装板(2.12)和所述立柱安装板(2.32)上均设有多个安装孔(2.4)，多个所述安装孔均位于纵梁连接体(2.21)和立柱连接体(2.31)的外侧。
5.根据权利要求1所述的门架结构，其特征在于：所述纵梁连接体(2.21)与所述纵梁安装板(2.22)连接处、所述纵梁连接体(2.21)与所述梁柱体(2.1)连接处、所述立柱连接体(2.31)与所述立柱安装板(2.32)连接处以及所述立柱连接体(2.31)与所述梁柱体(2.1)连接处均设有加强筋板(2.5)；所述加强筋板为渐变结构。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的门架结构，其特征在于：所述门架立柱包括立柱体(1.1)以及连接件(1.4)；
所述立柱体(1.1)包括至少两个并列设置的柱体(1.11)，多个所述柱体(1.11)形成具有空腔(1.12)和开口的中空结构，所述开口连通所述空腔和所述立柱体的外侧；多个所述柱体(1.11)的上端分别与所述连接件(1.4)连接，多个所述柱体(1.11)的下端与台车行走机构连接。
7.根据权利要求6所述的门架结构，其特征在于：多个所述柱体(1.11)的下端均通过顶升机构与台车行走机构连接，所述顶升机构包括导柱(1.2)、导套(1.3)以及伸缩件(1.5)，多个所述柱体(1.11)的下端均与所述导套(1.3)连接，且所述导柱(1.2)的上端贯穿所述导套(1.3)活动设置在立柱体(1.1)的空腔(1.12)内；所述伸缩件(1.5)设置在所述立柱体(1.1)的空腔(1.12)内，所述伸缩件的上端与所述立柱体(1.1)或所述连接件(1.4)可拆卸式连接且其下端与导柱(1.2)可拆卸式连接；伸缩件能够实现沿所述立柱体(1.1)的空腔(1.12)同长度方向进行伸缩，从而实现门架立柱的升高和降低。
8.根据权利要求7所述的门架结构，其特征在于：所述立柱体(1.1)、导套(1.3)以及连接件(1.4)三者为一体结构。
9.根据权利要求7所述的门架结构，其特征在于：还包括用于对所述导柱(1.2)进行限位的限位机构(1.6)；
所述限位机构(1.6)包括限位件，所述导套(1.3)和所述导柱(1.2)上均设有用于安装所述限位件的限位安装孔，所述限位件依次贯穿所述导套(1.3)和所述导柱(1.2)上的限位安装孔设置用于对所述导柱进行限位；或者是，所述导柱(1.2)上设有用于安装所述限位件的限位安装孔，所述限位件贯穿所述导柱(1.2)上的限位安装孔设置用于对所述导柱进行限位。
10.根据权利要求7所述的门架结构，其特征在于，还包括用于对所述导套(1.3)和所述导柱(1.2)相对位置进行锁定的锁定装置(1.8)；
所述锁定装置(1.8)包括至少一个与所述顶升机构相对应设置的锁定单件，所述锁定单件包括两组安装板、螺杆和螺母，两组所述安装板分别设置在所述导套(1.3)和所述导柱(1.2)上，所述螺杆的两端分别设置在两组所述安装板上，且所述螺母套设在所述螺杆上。
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