CN109853389A - 一种振捣设备及高大异形立柱砼浇筑振捣方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及提供一种振捣设备及高大异形立柱砼浇筑振捣方法，该振捣设备及其振捣方法可以代替人工进行施工，采取振捣棒随混凝土高度的上升而提升的方式，使得砼表面色质均匀、气泡少，避免切割钢筋带来的结构问题和人工操作失误带来的漏振和过振问题，适用于不同形状的异形立柱砼的浇筑振捣。该设备及其振捣方法不仅投入少、操作简单，而且高效、安全。

Description

一种振捣设备及高大异形立柱砼浇筑振捣方法

技术领域

本发明涉及桥梁建设领域，更具体地说，它涉及一种振捣设备及高大异形立柱砼浇筑振捣方法。

背景技术

通常情况下，混凝土在浇筑后会存在大量的气泡和空隙，施工中如果不处理而直接硬化，则会影响混凝土的强度，导致后期出现马蜂窝状结构或者开裂。

在现有的方法中，一般是通过振捣器附着在模板上进行振捣或者是采用人工进仓振捣的施工方法。附着式振捣对模板的刚度、加固程度要求较高，施工成本相对较高；而人工进入仓底振捣需割除部分钢筋，对结构性能有一定影响，施工也相对繁琐，对仓内工人的安全也存在一定影响，对异形立柱，采用人工进入仓内的方案更不可行。

基于上述原因，亟需设计一种简单、高效、安全的振捣方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种振捣设备，利用该振捣设备可以代替人工，实现振捣棒随混凝土高度自动上升的振捣方式，实现简单、高效、安全的振捣施工。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种振捣设备，包括支撑架、驱动机构和振捣系统，所述支撑架包括至少一对竖直设置的支撑杆，各个支撑杆的上端通过连接梁连接固定，所述支撑架的内侧设置有悬架，所述悬架的边缘设置有滑动套接在支撑杆上的套筒，所述连接梁上安装固定有用于牵引悬架升降的升降电机，所述升降电机的牵引绳与悬架连接固定，所述振捣系统包括多根振捣棒、用于控制振捣棒的主控制器以及用于将多根振捣棒与主控制器连接的分接器，所述振捣棒悬挂在悬架下方，所述升降电机连接并受控于所述主主控制器，所述驱动机构依次包括同轴设置并连接固定的转动环、连接轴承和支撑环，所述转动环、连接轴承和支撑环的内部直径均不小于悬架的宽度，所述支撑杆的下端与转动环连接固定，所述支撑环用于与钢筋网架接触，所述转动环的外侧设置有齿槽，所述支撑环的边缘安装固定有扭摆电机，所述扭摆电机连接并受控于所述主控制器，所述扭摆电机的转轴上同轴固定有主动齿轮，所述主动齿轮与齿槽啮合。

作为优选方案：所述振捣棒可拆卸安装于所述悬架上。

作为优选方案：所述悬架上设置有多个安装孔，所述振捣棒的上端与中空的连接软轴连接，所述连接软轴的端部用于插入所述安装孔内，所述安装孔的上方设置有一对用于夹紧连接软轴的螺纹块，所述螺纹块的内外面均为圆弧面且在其外弧面设置有螺纹，在两螺纹块的外部套有螺母，所述螺纹块和连接软管的上端部均是上粗下细的锥台形结构，所述振捣棒的线缆穿过连接软轴并与分接器的输出口连接。

作为优选方案：所述安装孔呈阵列分布在悬架上。

作为优选方案：所述安装孔之间的距离不超过1.5R，R为振捣棒的振捣半径。

作为优选方案：所述悬架的下部设置有距离传感器，所述距离传感器与所述主控制器连接。

作为优选方案：所述振捣棒包括壳体和固定在壳体内的振捣电机，所述振捣电机连接有偏心轴，所述偏心轴通过上定位轴承和下定位轴承与壳体转动连接。

本发明的第二个目的还在于提供一种振捣方法。

一种高大异形立柱砼浇筑振捣方法，其特征是，包括以下步骤：

S1、根据立柱砼的高度和形状，沿着其高度方向进行高度标记；

S2、将振捣设备起吊并架设在钢筋网架的顶部，根据立柱的当前高度振捣区域的横截面积和形状来决定加装在悬架上的振捣棒的数量和位置，完成振捣设备的架设和调试；

S3、振捣开始后，向立柱内部下料，当混凝土达到一个标记高度后，暂停下料并使振捣棒插入钢筋网架底部的混凝土内，随后控制所有的振捣棒同时开始振动；

S4、在振捣过程中,先是将振捣棒保持在垂直状态进行振捣，当混泥土塌落出水后，控制悬架开始在一定角度内往复转动，从而使各个振捣棒开始以一定的幅度开始扭摆；

S5、扭摆振捣结束后，控制泵车继续向钢筋网架内注入混凝土，当混凝土达到另一标记高度后，暂停下料，并根据立柱砼的当前高度的横截面形状和面积判断是否要调整振捣棒的数量和位置，若需要，则进行调整，反之，则不调整；在混凝土高度上升的过程中，通过检测和反馈悬架与混凝土表面之间的距离，来控制悬架上升，逐步提升振捣棒的高度，使悬架与混凝土之间保持一定的距离；

S6、重复S4步骤。

作为优选方案：所述悬架的最大扭摆角度为20度。

与现有技术相比，本发明的优点是：该振捣设备及其振捣方法可以代替人工进行施工，采取振捣棒随混凝土高度的上升而提升的方式，使得砼表面色质均匀、气泡少，避免切割钢筋带来的结构问题和人工操作失误带来的漏振和过振问题，适用于不同形状的异形立柱砼的浇筑振捣。该设备及其振捣方法不仅投入少、操作简单，而且高效、安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为振捣设备的整体结构示意图；

图2为图1中的A部放大图；

图3为振捣棒的内部结构示意图；

图4为悬架的俯视图；

图5为控制原理图；

图6为振捣方法的步骤框图。

其中，图中各附图标记：

1、支撑杆；2、连接梁；3、悬架；4、套筒；5、升降电机；6、振捣棒；601、壳体；602、振捣电机；603、偏心轴；604、上定位轴承；605、下定位轴承；7、连接软轴；8、分接器；9、主控制器；10、转动环；11、连接轴承；12、支撑环；13、钢筋网架；14、混凝土；15、安装孔；16、螺纹块；17、螺母；18、线缆；19、扭摆电机；20、齿槽；21、主动齿轮；22、距离传感器。

具体实施方式

在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便于对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好地理解。

下面将结合附图，对本发明实施例的技术方案进行描述。

实施例一：

参照图1，一种振捣设备，包括支撑架、驱动机构和振捣系统，支撑架包括至少一对竖直设置的支撑杆1，各个支撑杆1的上端通过连接梁2连接固定，在支撑架的内侧设置有悬架3，悬架3的边缘设置有滑动套接在支撑杆1上的套筒4，如此结构使得悬架3可上下活动，在连接梁2上安装固定有用于牵引悬架3升降的升降电机5，升降电机5牵引绳与悬架3连接固定，振捣系统包括多根振捣棒6、用于控制振捣棒6的主控制器9以及用于将多根振捣棒6与主控制器9连接的分接器8，振捣棒6悬挂在悬架3下方，振捣棒6的上端通过中空的连接软轴7与悬架3连接固定，分接器8具有多个输出口，振捣棒6的线缆18穿过连接软轴7并与分接器8的输出口连接，各个振捣棒6为并联的接线方式。在悬架3的下部设置有距离传感器22，驱动机构依次包括同轴设置的转动环10、连接轴承11和支撑环12，转动环10、连接轴承11和支撑环12的内部直径均不小于悬架3的宽度，使得悬架3下方悬挂的所有振捣棒6均能通过驱动机构。连接轴承11为推力球轴承，转动环10和支撑环12分别与推力球轴承的上轴圈和下轴圈连接固定，支撑杆1的下端与转动环10连接固定，支撑环12用于与钢筋网架13接触，在转动环10的外侧设置有齿槽20，在支撑环12的边缘安装固定有扭摆电机19，在扭摆电机19的转轴上同轴固定有主动齿轮21，主动齿轮21与齿槽20啮合，当扭摆电机19转动时，可以驱动转动环10——即支撑架扭摆，从而驱动悬架3上的振捣棒6扭摆。

参照图2，在悬架3上开设有供连接软轴7穿过的安装孔15，在安装孔15的上方设置有一对用于夹紧连接软轴7的螺纹块16，螺纹块16的内外面均为圆弧面，在其外弧面设置有螺纹，在两螺纹块16的外部套有螺母17，螺纹块16和连接软管的上端部均是上粗下细的锥台形结构。

将振捣棒6安装到悬架3上的步骤为：将振捣电机602的线缆18和连接软管的上端依次穿过安装孔15，当连接软轴7上端的锥形部进入螺纹块16之间后，拧紧螺母17——即通过旋拧使螺母17上升，使得螺纹块16压紧连接软轴7的上端，从而将连接软轴7固定，再将振捣棒6的线缆18与分接器8连接，完成振捣棒6的安装。拆卸振捣棒6的步骤则是，将线缆18从分接器8拆下，拧松螺母17，螺纹块16松开软轴的端部，随后即可将连接软轴7抽出，从而完成振捣棒6的拆除。

参照图3，振捣棒6包括壳体601和固定在壳体601内的振捣电机602，振捣电机602连接有偏心轴603，偏心轴603通过上定位轴承604和下定位轴承605与壳体601转动连接。

参照图4，在悬架3上呈矩阵排列有多个安装孔15，安装孔15之间的距离为1.2R-1.5R，R为振捣棒6的振捣半径，本实施例中的安装孔15之间的距离为1.5R。

参照图5，距离传感器22与主控制器9的I/O端口连接，分接器8的输入端也与主控制器9的I/O端口连接，各个振捣电机602的线缆18与分接器8上的各个输出端连接，扭摆电机19、升降电机5均与主控制器9的控制信号输出端连接。该振捣设备还包括电源模块，电源模块与主控制器9、距离传感器22以及各种电机连接，用于供电。

实施例二：

由于高度异形立柱砼在不同高度位置的横截面的形状和面积有所不同，而本振捣方法是采用一边向钢筋网架内注入混凝土一边振捣的方法，且需要随着钢筋网架内的混凝土的上升而提升振捣棒的高度，所以设计如下振捣方法。

参照图6，一种高大异形立柱砼浇筑振捣方法，包括以下步骤：

S1、根据立柱砼的高度和形状，沿着其高度方向进行高度标记；

S1、利用吊机将振捣设备起吊并架设在钢筋网架的顶部，根据立柱的当前高度振捣区域的横截面积和形状来决定加装在悬架上的振捣棒的数量和位置(即哪些安装孔内应该安装振捣棒)，完成振捣设备的架设和调试；

S2、振捣开始后，向立柱内部下料，当混凝土达到第一标记高度后，控制泵车暂停下料，此时利用主控制器控制升降电机动作，将悬架连通其悬挂的振捣棒进行下放，直至振捣棒插入钢筋网架底部的混凝土内，随后通过主控制器控制所有的振捣棒同时开始振动；

S3、在振捣过程中,先是将振捣棒保持在垂直状态进行振捣，当混泥土塌落出水后，保持振捣棒的振动状态并利用主控器控制扭摆电机进行往复的正反转运动，从而驱动悬架开始在一定角度内往复转动，使各个振捣棒开始以一定的幅度开始扭摆，通过扭摆振捣的方式使得振捣棒的振动覆盖到的区域更大，从而能将混凝土振捣得更为均匀；

S4、扭摆振捣结束后，控制泵车继续向钢筋网架内注入混凝土，当混凝土达到第二标记高度后，暂停下料，并根据立柱砼的当前高度的横截面形状和面积判断是否要调整振捣棒的数量和位置，若需要，则进行调整，反之，则不调整；在混凝土高度上升的过程中，通过距离传感器检测悬架与混凝土表面之间的距离，并将检测到的距离信息反馈至主控制器，主控制器将检测到的距离数据与预设的距离数据进行比较，进而控制升降电机动作，使得悬架与混凝土表面之间的距离保持在一定数值，从而实现了振捣棒随混凝土的上升而上升；

S5、重复S4步骤。

需要说明的是，在振捣过程中，控制悬架扭摆的角度不能过大，否则可能起到相反的效果，不利于振捣均匀。

本实施例中设定悬架的最大扭摆角度为20度，即扭摆范围为-20°—+20°。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对发明的保护范围进行限制。显然，所描述的实施例仅仅是本发明部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明所要保护的范围。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员依然可以在不冲突的情况下，不作出创造性劳动对本发明各实施例中的特征根据情况相互组合、增删或作其他调整，从而得到不同的、本质未脱离本发明的构思的其他技术方案，这些技术方案也同样属于本发明所要保护的范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种振捣设备，包括支撑架、驱动机构和振捣系统，其特征是：所述支撑架包括至少一对竖直设置的支撑杆，各个支撑杆的上端通过连接梁连接固定，所述支撑架的内侧设置有悬架，所述悬架的边缘设置有滑动套接在支撑杆上的套筒，所述连接梁上安装固定有用于牵引悬架升降的升降电机，所述升降电机的牵引绳与悬架连接固定，所述振捣系统包括多根振捣棒、用于控制振捣棒的主控制器以及用于将多根振捣棒与主控制器连接的分接器，所述振捣棒悬挂在悬架下方，所述升降电机连接并受控于所述主主控制器，所述驱动机构依次包括同轴设置并连接固定的转动环、连接轴承和支撑环，所述转动环、连接轴承和支撑环的内部直径均不小于悬架的宽度，所述支撑杆的下端与转动环连接固定，所述支撑环用于与钢筋网架接触，所述转动环的外侧设置有齿槽，所述支撑环的边缘安装固定有扭摆电机，所述扭摆电机连接并受控于所述主控制器，所述扭摆电机的转轴上同轴固定有主动齿轮，所述主动齿轮与齿槽啮合。

2.根据权利要求1所述的振捣设备，其特征是：所述振捣棒可拆卸安装于所述悬架上。

3.根据权利要求2所述的振捣设备，其特征是：所述悬架上设置有多个安装孔，所述振捣棒的上端与中空的连接软轴连接，所述连接软轴的端部用于插入所述安装孔内，所述安装孔的上方设置有一对用于夹紧连接软轴的螺纹块，所述螺纹块的内外面均为圆弧面且在其外弧面设置有螺纹，在两螺纹块的外部套有螺母，所述螺纹块和连接软管的上端部均是上粗下细的锥台形结构，所述振捣棒的线缆穿过连接软轴并与分接器的输出口连接。

4.根据权利要求3所述的振捣设备，奇特征是：所述安装孔呈阵列分布在悬架上。

5.根据权利要求4所述的振捣设备，其特征是：所述安装孔之间的距离不超过1.5R，R为振捣棒的振捣半径。

6.根据权利要求1所述的振捣设备，奇特征是：所述悬架的下部设置有距离传感器，所述距离传感器与所述主控制器连接。

7.根据权利要求1所述的振捣设备，其特征是：所述振捣棒包括壳体和固定在壳体内的振捣电机，所述振捣电机连接有偏心轴，所述偏心轴通过上定位轴承和下定位轴承与壳体转动连接。

8.一种高大异形立柱砼浇筑振捣方法，其特征是，包括以下步骤：

S1、根据立柱砼的高度和形状，沿着其高度方向进行高度标记；

S2、将振捣设备起吊并架设在钢筋网架的顶部，根据立柱的当前高度振捣区域的横截面积和形状来决定加装在悬架上的振捣棒的数量和位置，完成振捣设备的架设和调试；

S3、振捣开始后，向立柱内部下料，当混凝土达到一个标记高度后，暂停下料并使振捣棒插入钢筋网架底部的混凝土内，随后控制所有的振捣棒同时开始振动；

S4、在振捣过程中,先是将振捣棒保持在垂直状态进行振捣，当混泥土塌落出水后，控制悬架开始在一定角度内往复转动，从而使各个振捣棒开始以一定的幅度开始扭摆；

S5、扭摆振捣结束后，控制泵车继续向钢筋网架内注入混凝土，当混凝土达到另一标记高度后，暂停下料，并根据立柱砼的当前高度的横截面形状和面积判断是否要调整振捣棒的数量和位置，若需要，则进行调整，反之，则不调整；在混凝土高度上升的过程中，通过检测和反馈悬架与混凝土表面之间的距离，来控制悬架上升，逐步提升振捣棒的高度，使悬架与混凝土之间保持一定的距离；

S6、重复S4步骤。

9.根据权利要求8所述的高大异形立柱砼浇筑振捣方法，其特征是：所述悬架的最大扭摆角度为20度。