CN114102837A - 一种自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统 - Google Patents

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CN114102837A CN202111353594.0A CN202111353594A CN114102837A CN 114102837 A CN114102837 A CN 114102837A CN 202111353594 A CN202111353594 A CN 202111353594A CN 114102837 A CN114102837 A CN 114102837A
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苏颖
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郑国新
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汪志伟
华攀
刘春梅
过令
刘志权
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Abstract

本发明涉及一种自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统，用于将拌合站内的混凝土输送至厂房区的预制梁浇筑区，并在预制梁浇筑区实现预制梁的浇筑制备，包括混凝土自动运输单元和混凝土自动浇筑单元；混凝土自动运输单元包括送料机轨道和鱼雷罐，鱼雷罐连接在送料机轨道上，用于将拌合站内的混凝土输送至预制梁浇筑区；混凝土自动浇筑单元包括布料机、布料机轨道、钢模系统、移运小车和地面轨道，布料机用于接收鱼雷罐的混凝土并将混凝土倒入钢模系统中，钢模系统用于浇筑成型预制梁，移运小车用于将浇筑成型的预制梁移运出来。采用本发明的技术方案，实现了施工机械效率与施工资源匹配的优化。

Description

一种自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统
技术领域
本发明涉及预制桥梁梁板构件生产技术领域，尤其是涉及一种自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统。
背景技术
在传统混凝土运输与浇筑过程中，常常通过规划侧卸车经过的车道、车道对应拌和楼出机口、侧卸车对应缆机吊罐的方式保证混凝土用料准确，通过监测缆索伸缩长度、卸料平台与目的地指挥人员口令、结合缆机操作人员的操作经验来推定吊运物空间位置以保证缆机卸料准确与运行安全。传统混凝土运输多采用混凝土搅拌运输车，并且要求混凝土搅拌运输车的数量应满足混凝土连续浇筑的要求。但在混凝土运输过程中，容易发生混凝土离析、水泥浆流失、坍落度变化以及产生初凝等现象，如有离析现象，必须进行二次搅拌。当采用自备搅拌站时，搅拌站应尽量靠近混凝土浇筑地点，以缩短水平运输距离。混凝土浇筑方法包括分层连续浇筑和推移式连续浇筑。在浇筑混凝土过程中，混凝土层间的浇筑时间间隔应尽量缩短，必须在前层混凝土初凝之前，将其次层混凝土浇筑完毕。层间最长的时间间隔应不大于混凝土的初凝时间。这种以人工为主的操作方式，使得装料、转运、卸料过程、缆机运行状态、缆机碰撞风险、运输所耗时间等关键信息往往缺乏有效管理，处于非受控状态，存在施工质量与运输安全风险。
混凝土运输、浇筑、养护是预制混凝土构件过程中的关键流程，需要采用精细化、智能化技术有效监测与控制，以装配化作业取代传统现场浇筑作业，能大幅减少施工失误和人为错误，可有效提高预制产品构件精度，减少系统性质量通病。
发明内容
为了解决传统混凝土运输与浇筑过程中由于施工失误和人为因素对混凝土结构产生的质量问题，本发明提供一种自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统。
本发明采用全新的自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统结构与空间设置，使预制梁厂装配化作业取代传统现场浇筑作业。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统，用于将拌合站内的混凝土输送至厂房区的预制梁浇筑区，并在预制梁浇筑区实现预制梁的浇筑制备，所述系统包括混凝土自动运输单元和混凝土自动浇筑单元；
所述混凝土自动运输单元包括送料机轨道和鱼雷罐，所述送料机轨道从拌合站延伸至预制梁浇筑区上方，所述鱼雷罐连接在送料机轨道上，用于将拌合站内的混凝土输送至预制梁浇筑区；
所述混凝土自动浇筑单元包括布料机、布料机轨道、钢模系统、移运小车和地面轨道，所述布料机轨道位于预制梁浇筑区的空中，所述钢模系统位于布料机轨道下方，所述布料机连接在布料机轨道，所述布料机用于接收鱼雷罐的混凝土并将混凝土倒入钢模系统中，所述钢模系统用于浇筑成型预制梁，所述地面轨道设置在预制梁浇筑区的地面上，所述移运小车位于地面轨道上，能够在地面轨道上移动，所述移运小车位于钢模系统下方，用于将浇筑成型的预制梁移运出来。
在本发明的一个实施方式中，所述预制梁浇筑区还设有起吊架，所述起吊架位于布料机轨道上方，所述起吊架用于将浇筑成型预制梁的钢筋骨架运送至钢模系统内。所述起吊架属于起吊车的一部分，所述起吊架通过挂钩与绑扎好的预制轻型梁的钢筋骨架挂接，并通过起吊车的运动实现钢筋笼的吊装、移运。
在本发明的一个实施方式中，所述拌合站设置在厂房区宽度方向的外侧。
在本发明的一个实施方式中，所述厂房区沿长度方向顺序设置有钢筋笼绑扎区、预制梁浇筑区、高温蒸养区、张拉区、提梁横移区和存梁区，所述钢筋笼绑扎区用于制备成型用于浇筑成型预制梁的钢筋骨架。
在本发明的一个实施方式中，所述布料机轨道、钢模系统、移运小车和地面轨道均沿厂房区的长度方向设置，且所述钢模系统的长度方向和布料机轨道延长方向以及地面轨道延长方向一致，所述布料机在布料机轨道上沿着钢模系统长度方向移动。
在本发明的一个实施方式中，所述布料机上方设置上进料口，下方设置下出料口，所述上进料口用于接收鱼雷罐的混凝土，所述下出料口用于将布料机内的混凝土倒入钢模系统的浇筑容置腔。
在本发明的一个实施方式中，所述送料机轨道为空间三维结构，由空中横向轨道、转向轨道和纵向轨道构成，所述空中纵向轨道与水平面具有一定坡度α，α≤6°。
在本发明的一个实施方式中，所述钢模系统外设置有振捣器，用于实现对浇筑容置腔内的混凝土进行振捣；所述钢模系统为可开合的模具，外侧通过气缸支撑，通过气缸的动作实现模具的开合。
在本发明的一个实施方式中，所述预制梁为T型梁。
在本发明的一个实施方式中，所述自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统空间布置模型参数应满足：
α＝(G1+H1-G4-h)/L3≤6°
式中：α——空中纵向轨道与水平面形成的坡度值；
G1——地面轨道的高程；
H1——预制梁浇筑区高度；
G4——拌合站的地下高程；
h——G4距离水平面的固定高度；
L3——空中纵向轨道的长度；
在本发明的一个实施方式中，所述混凝土浇筑系统的厂房区空间高度参数设置应满足：
H＞H2＞H1
式中：H——厂房区的高度；
H1——预制梁浇筑区高度；
H2——起吊架最大高度。
在本发明的一个实施方式中，所述的预制梁浇筑区高度H1设置应满足：
H1＝h1+h2+h3+h4+h5+h6
式中：h1——移运小车高度；
h2——钢模系统的高度；
h3——布料机与钢模系统纵向间距；
h4——布料机的高度；
h5——鱼雷罐与布料机纵向间距；
h6——鱼雷罐的高度；
所述的h3和h5应满足：0.2m≤h3≤0.6m，h5＞0。
在本发明的一个实施方式中，所述拌合站的地下高程G4设置满足：
G4＝G2-h
式中：G2——水平面高程；
h——G4距离水平面的固定高度；
所述的水平面高程G2设置满足为：
G3＝G1+H1
G2＝G3-αL3
即G2＝G3-αL3＝G1+H1-αL3
式中：G3——送料机轨道的最大高程；
G1——地面轨道的高程；
H1——预制梁浇筑区高度；
L3——空中纵向轨道的长度。
本发明中，鉴于节省厂房区整体空间大小，鱼雷罐行走的送料机轨道系统为空间三维结构，由空中横向轨道、转向轨道和纵向轨道构成；所述的鱼雷罐最大爬坡角度为6°，具有边转弯边爬坡的功能，不占用地面空间，从而在空间纵向设置与水平面具有一定坡度α的空中纵向轨道和转向轨道，要求α≤6°；鉴于混凝土的初凝时间，鱼雷罐在整个送料机轨道的路程设置时间t约为1.5min，即满足：
t＝(L1+L2+L3)/v≤1.5min
式中：L1——空中横向轨道的长度；
L2——转向轨道的长度；
L3——纵向轨道的长度；
v——鱼雷罐的运行速度。
本发明自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统，用于拌合站与厂房区的空间优化设计与合理布局，配合混凝土物料生产、自动运输及浇筑过程。所述混凝土自动运输单元和混凝土自动浇筑单元的动作均在厂房区内进行。采用本发明的技术方案，可以在施工现场对拌合站、鱼雷罐和布料机等设备进行统筹规划，实现施工机械效率与施工资源匹配的优化设计。
与现有技术相比，本发明具备如下优势：
1、采用鱼雷罐自动运输混凝土，布料机进行自动布料，鱼雷罐和布料机采用全自动化控制，大大提高了生产效率和生产质量。
2、采用优化设计的鱼雷罐的三维空间送料轨道系统，合理利用了厂房区空间布局，节省了经济造价。
3、本发明预制构件时，操作方便快捷，通过预制构件的标准化设计、批量化生产、装配化施工、信息化管理的一体化成套技术，生产效率较高，且预制轻型梁的浇筑质量较好，可实现桥梁工业化建造，大大简化了制作工艺繁琐，也缩短了桥梁工程施工周期，应用前景广阔。
附图说明
图1为实施例1中厂房区设置示意图；
图2为梁厂设置平面图；
图3为送料机轨道部分结构示意图。
图中标号所示：
1、拌合站，2、厂房区，3、鱼雷罐，4、送料机轨道，5、布料机，6、上进料口，7、下出料口，8、布料机轨道，9、钢模系统，10、钢筋骨架，11、移运小车，12、地面轨道，13、起吊架，201、钢筋笼绑扎区，202、预制梁浇筑区，203、高温蒸养区，204、张拉区，205、提梁横移区，401、空中横向轨道，402、转向轨道，403、纵向轨道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
参考图1、图2、图3，本实施例提供一种自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统，用于将拌合站1内的混凝土输送至厂房区2的预制梁浇筑区202，并在预制梁浇筑区202实现预制梁的浇筑制备，所述系统包括混凝土自动运输单元和混凝土自动浇筑单元，所述混凝土自动运输单元包括送料机轨道4和鱼雷罐3，所述送料机轨道4从拌合站1延伸至预制梁浇筑区202上方，所述鱼雷罐3连接在送料机轨道4上，用于将拌合站1内的混凝土输送至预制梁浇筑区202，所述混凝土自动浇筑单元包括布料机5、布料机轨道8、钢模系统9、移运小车11和地面轨道12，所述布料机轨道8位于预制梁浇筑区202的空中，所述钢模系统9位于布料机轨道8下方，所述布料机5连接在布料机轨道8，所述布料机5用于接收鱼雷罐3的混凝土并将混凝土倒入钢模系统9中，所述钢模系统9用于浇筑成型预制梁，所述地面轨道12设置在预制梁浇筑区202的地面上，所述移运小车11位于地面轨道12上，能够在地面轨道12上移动，所述移运小车11位于钢模系统9下方，用于将浇筑成型的预制梁移运出来。
本实施例中，所述预制梁浇筑区202还设有起吊架13，所述起吊架13位于布料机轨道8上方，所述起吊架13用于将浇筑成型预制梁的钢筋骨架10运送至钢模系统9内。所述起吊架13属于起吊车的一部分，所述起吊架通过挂钩与绑扎好的预制轻型梁的钢筋骨架10挂接，并通过起吊车的运动实现钢筋笼的吊装、移运。
本实施例中，所述拌合站1设置在厂房区2宽度方向的外侧。所述厂房区2沿长度方向顺序设置有钢筋笼绑扎区201、预制梁浇筑区202、高温蒸养区203、张拉区204、提梁横移区205和存梁区，所述钢筋笼绑扎区201用于制备成型用于浇筑成型预制梁的钢筋骨架10。
本实施例中，所述布料机轨道8、钢模系统9、移运小车11和地面轨道12均沿厂房区2的长度方向设置，且所述钢模系统9的长度方向和布料机轨道8延长方向以及地面轨道12延长方向一致，所述布料机5在布料机轨道8上沿着钢模系统9长度方向移动。
本实施例中，所述布料机5上方设置上进料口6，下方设置下出料口7，所述上进料口6用于接收鱼雷罐3的混凝土，所述下出料口7用于将布料机5内的混凝土倒入钢模系统9的浇筑容置腔。
本实施例中，所述送料机轨道4为空间三维结构，由空中横向轨道401、转向轨道402和纵向轨道403构成，所述空中纵向轨道403与水平面具有一定坡度α，α≤6°。
本实施例中，所述钢模系统9外设置有振捣器，用于实现对浇筑容置腔内的混凝土进行振捣；所述钢模系统9为可开合的模具，外侧通过气缸支撑，通过气缸的动作实现模具的开合。
本实施例中，所述预制梁为T型梁。
本实施例中，所述自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统空间布置模型参数应满足：
α＝(G1+H1-G4-h)/L3≤6°
式中：α——空中纵向轨道403与水平面形成的坡度值；
G1——地面轨道12的高程；
H1——预制梁浇筑区高度；
G4——拌合站1的地下高程；
h——G4距离水平面的固定高度；
L3——空中纵向轨道403的长度；
所述混凝土浇筑系统的厂房区2空间高度参数设置应满足：
H＞H2＞H1
式中：H——厂房区2的高度；
H1——预制梁浇筑区高度；
H2——起吊架13最大高度。
所述的预制梁浇筑区高度H1设置应满足：
H1＝h1+h2+h3+h4+h5+h6
式中：h1——移运小车11高度；
h2——钢模系统9的高度；
h3——布料机5与钢模系统9纵向间距；
h4——布料机5的高度；
h5——鱼雷罐3与布料机5纵向间距；
h6——鱼雷罐3的高度；
所述的h3和h5应满足：0.2m≤h3≤0.6m，h5＞0。
所述拌合站1的地下高程G4设置满足：
G4＝G2-h
式中：G2——水平面高程；
h——G4距离水平面的固定高度；
所述的水平面高程G2设置满足为：
G3＝G1+H1
G2＝G3-αL3
即G2＝G3-αL3＝G1+H1-αL3式中：G3——送料机轨道4的最大高程；
G1——地面轨道12的高程；
H1——预制梁浇筑区高度；
L3——空中纵向轨道403的长度。
本实施例中，鉴于节省厂房区2整体空间大小，鱼雷罐3行走的送料机轨道系统4为空间三维结构，由空中横向轨道401、转向轨道402和纵向轨道403构成；所述的鱼雷罐3最大爬坡角度为6°，具有边转弯边爬坡的功能，不占用地面空间，从而在空间纵向设置与水平面具有一定坡度α的空中纵向轨道403和转向轨道402，要求α≤6°；鉴于混凝土的初凝时间，鱼雷罐3在整个送料机轨道4的路程设置时间t约为1.5min，即满足：
t＝(L1+L2+L3)/v≤1.5min
式中：L1——空中横向轨道401的长度；
L2——转向轨道402的长度；
L3——纵向轨道403的长度；
v——鱼雷罐3的运行速度。
本实施例自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统，用于拌合站与厂房区的空间优化设计与合理布局，配合混凝土物料生产、自动运输及浇筑过程。所述混凝土自动运输单元和混凝土自动浇筑单元的动作均在厂房区2内进行。采用本发明的技术方案，可以在施工现场对拌合站、鱼雷罐和布料机等设备进行统筹规划，实现施工机械效率与施工资源匹配的优化设计。
使用本实施例的系统时，起吊架13将在钢筋笼绑扎区201成型的钢筋骨架10运送至钢模系统9内。混凝土运输是采用鱼雷罐3从拌合站1装料后出发，通过送料机轨道4将混凝土材料运输到预制梁浇筑区202上方的布料机5中；所述鱼雷罐3与拌合站1的出料口对应设置，实现混凝土的接料；接料后的鱼雷罐3运动到布料机5的上进料口6，并将混凝土倾卸入布料机5内腔中，实现混凝土的运输。接料后的布料机5的下出料口7与钢模系统9浇筑容置腔对应设置，且布料机5先对着浇筑容置腔一端进行布料，然后沿钢模系统9长度方向依序分区布料，且沿预制梁的高度方向自下向上分多层进行依序布料，同时启动钢模系统9的振捣器，实现对浇筑容置腔内的混凝土进行浇筑和振捣。其中，所述鱼雷罐5和布料机7采用全自动化控制。预制梁浇筑成型后，移运小车11将成型的预制梁从预制梁浇筑区202依次移送至高温蒸养区203、张拉区204、提梁横移区205和存梁区。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统，其特征在于，用于将拌合站(1)内的混凝土输送至厂房区(2)的预制梁浇筑区(202)，并在预制梁浇筑区(202)实现预制梁的浇筑制备，所述系统包括混凝土自动运输单元和混凝土自动浇筑单元，
所述混凝土自动运输单元包括送料机轨道(4)和鱼雷罐(3)，所述送料机轨道(4)从拌合站(1)延伸至预制梁浇筑区(202)上方，所述鱼雷罐(3)连接在送料机轨道(4)上，用于将拌合站(1)内的混凝土输送至预制梁浇筑区(202)，
所述混凝土自动浇筑单元包括布料机(5)、布料机轨道(8)、钢模系统(9)、移运小车(11)和地面轨道(12)，所述布料机轨道(8)位于预制梁浇筑区(202)的空中，所述钢模系统(9)位于布料机轨道(8)下方，所述布料机(5)连接在布料机轨道(8)，所述布料机(5)用于接收鱼雷罐(3)的混凝土并将混凝土倒入钢模系统(9)中，所述钢模系统(9)用于浇筑成型预制梁，所述地面轨道(12)设置在预制梁浇筑区(202)的地面上，所述移运小车(11)位于地面轨道(12)上，能够在地面轨道(12)上移动，所述移运小车(11)位于钢模系统(9)下方，用于将浇筑成型的预制梁移运出来。
2.根据权利要求1所述的一种自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统，其特征在于，所述预制梁浇筑区(202)还设有起吊架(13)，所述起吊架(13)位于布料机轨道(8)上方，所述起吊架(13)用于将浇筑成型预制梁的钢筋骨架(10)运送至钢模系统(9)内。
3.根据权利要求1所述的一种自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统，其特征在于，所述拌合站(1)设置在厂房区(2)宽度方向的外侧；所述厂房区(2)沿长度方向顺序设置有钢筋笼绑扎区(201)、预制梁浇筑区(202)、高温蒸养区(203)、张拉区(204)、提梁横移区(205)和存梁区，所述钢筋笼绑扎区(201)用于制备成型用于浇筑成型预制梁的钢筋骨架(10)。
4.根据权利要求1所述的一种自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统，其特征在于，所述布料机轨道(8)、钢模系统(9)、移运小车(11)和地面轨道(12)均沿厂房区(2)的长度方向设置，且所述钢模系统(9)的长度方向和布料机轨道(8)延长方向以及地面轨道(12)延长方向一致，所述布料机(5)在布料机轨道(8)上沿着钢模系统(9)长度方向移动。
5.根据权利要求1所述的一种自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统，其特征在于，所述布料机(5)上方设置上进料口(6)，下方设置下出料口(7)，所述上进料口(6)用于接收鱼雷罐(3)的混凝土，所述下出料口(7)用于将布料机(5)内的混凝土倒入钢模系统(9)的浇筑容置腔。
6.根据权利要求1所述的一种自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统，其特征在于，所述送料机轨道(4)为空间三维结构，由空中横向轨道(401)、转向轨道(402)和纵向轨道(403)构成，所述空中纵向轨道(403)与水平面具有一定坡度α，α≤6°。
7.根据权利要求1所述的一种自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统，其特征在于，所述钢模系统(9)外设置有振捣器，用于实现对浇筑容置腔内的混凝土进行振捣；所述钢模系统(9)为可开合的模具，外侧通过气缸支撑，通过气缸的动作实现模具的开合。
8.根据权利要求1所述的一种自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统，其特征在于，所述自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统空间布置模型参数满足：
α＝(G1+H1-G4-h)/L3≤6°
式中：α——空中纵向轨道(403)与水平面形成的坡度值；
G1——地面轨道(12)的高程；
H1——预制梁浇筑区高度；
G4——拌合站(1)的地下高程；
h——G4距离水平面的固定高度；
L3——空中纵向轨道(403)的长度；
所述混凝土浇筑系统的厂房区(2)空间高度参数设置满足：
H＞H2＞H1
式中：H——厂房区(2)的高度；
H1——预制梁浇筑区高度；
H2——起吊架(13)最大高度。
9.根据权利要求1所述的一种自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统，其特征在于，所述的预制梁浇筑区高度H1设置应满足：
H1＝h1+h2+h3+h4+h5+h6
式中：h1——移运小车(11)高度；
h2——钢模系统(9)的高度；
h3——布料机(5)与钢模系统(9)纵向间距；
h4——布料机(5)的高度；
h5——鱼雷罐(3)与布料机(5)纵向间距；
h6——鱼雷罐(3)的高度；
所述的h3和h5应满足：0.2m≤h3≤0.6m，h5＞0。
10.根据权利要求1所述的一种自动运输混凝土并浇筑制备预制梁的系统，其特征在于，所述拌合站(1)的地下高程G4设置满足：
G4＝G2-h
式中：G2——水平面高程；
h——G4距离水平面的固定高度；
所述的水平面高程G2设置满足为：
G3＝G1+H1
G2＝G3-αL3
即G2＝G3-αL3＝G1+H1-αL3
式中：G3——送料机轨道(4)的最大高程；
G1——地面轨道(12)的高程；
H1——预制梁浇筑区高度；
L3——空中纵向轨道(403)的长度。
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