CN214832011U - 箱梁内腔横隔板微创加固施工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种箱梁加固技术领域，提供一种箱梁内腔横隔板微创加固施工设备，包括柔性多关节机器人、滑座和机头，其中：所述柔性多关节机器人的一端可沿所述滑座长度方向滑动的设于所述滑座；所述机头可拆卸地安装于所述柔性多关节机器人的另一端；所述机头包括打孔机头、钢筋绑扎或焊接机头和夹持机头。本实用新型采用微创施工工艺利用专用的施工设备实现了在箱梁内增设横隔板对箱梁进行加固，改善及提高了箱梁的力学性能，延长了其使用寿命及在能力；相对于翻修或重建的方式，施工周期短、成本低，还不影响桥梁美观。

Description

箱梁内腔横隔板微创加固施工设备

技术领域

本实用新型涉及箱梁加固技术领域，尤其涉及一种箱梁内腔横隔板微创加固施工设备。

背景技术

在国家大力发展基础设施的前题下，通过多年的努力，全国到处都兴建了很多公路及铁路桥梁。部分桥梁由于使用年限较长或意外事故，导致桥梁结构存在安全隐患；或由于现有路桥建设标准及要求的提高，导致桥梁满足不了现在的需要或达不到现有的相应标准而无法继续使用。

为解决上述问题，现在通用的方法是对桥梁进行翻修及重建，但现有方法存在以下问题：

1、施工周期长，成本高；

2、翻修及重建过程中，桥梁完全无法使用，对部分通行能力要求高的桥梁而言，存在很大的交通压力；

3、现有翻修及加固方式主要通过在桥梁外部增加结构件及承力件，翻修及加固完成后影响桥梁美观。

而采用在箱梁内部增设加固结构的方式，因空间狭小，导致施工难度大，且现有技术中没有相关的施工设备和施工工艺来满足在箱梁内部增设加固结构的施工。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本实用新型提供一种箱梁内腔横隔板微创加固施工设备及其施工方法，通过在箱梁上可设施工孔，利用专用的施工设备在箱梁内部增色横隔板来改善及提高箱梁的力学性能，从而延长其使用寿命或载荷能力。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种箱梁内腔横隔板微创加固施工设备，包括柔性多关节机器人、滑座和机头，其中：所述柔性多关节机器人的一端可沿所述滑座长度方向滑动的设于所述滑座；所述机头可拆卸地安装于所述柔性多关节机器人的另一端；所述机头包括打孔机头、钢筋绑扎或焊接机头和夹持机头。

在本实用新型提供的箱梁内腔横隔板微创加固施工设备的一种较佳实施例中，所述滑座包括滑台和滑台板，所述滑台的顶部设有法兰固定板，所述滑台上可滑动安装有滑台板，所述柔性多关节机器人固定安装于所述滑台板。

在本实用新型提供的箱梁内腔横隔板微创加固施工设备的一种较佳实施例中，所述打孔机头包括钻机、伸缩机构和驱动机构，其中：所述伸缩机构固定安装于所述柔性多关节机器人；所述钻机通过支板一固定安装于所述伸缩机构；所述驱动机构通过支板二固定安装于所述钻机的顶部。

在本实用新型提供的箱梁内腔横隔板微创加固施工设备的一种较佳实施例中，所述伸缩机构包括底座、直线导轨和第一推杆，其中：所述底座固定安装于所述柔性多关节机器人；至少1根所述直线导轨设于所述底座；所述第一推杆固定安装于所述底座的端部，且其活动杆连接所述直线导轨的滑块，所述滑块连接所述钻机。

在本实用新型提供的箱梁内腔横隔板微创加固施工设备的一种较佳实施例中，所述驱动机构由第二推杆、第三推杆和第四推杆组合而成的多级缸结构，所述第二推杆和第三推杆并列设置，所述第四推杆通过支板三固定安装于所述第二推杆和第三推杆的顶部。

在本实用新型提供的箱梁内腔横隔板微创加固施工设备的一种较佳实施例中，所述夹持机头包括夹座、夹块、第五推杆和驱动块，其中：两所述夹块相铰接的安装于所述夹座的一侧形成夹钳，且每一所述夹块的后端设有球头栓；所述驱动块竖直且可滑动地安装于夹座，所述驱动块上设有两条倾斜的滑槽，所述球头栓设于所述滑槽内；所述第五推杆固定安装于所述夹座的顶部，且活动杆固定连接所述驱动块。

在本实用新型提供的箱梁内腔横隔板微创加固施工设备的一种较佳实施例中，所述柔性多关节机器人与打孔机头、钢筋绑扎或焊接机头和夹持机头通过凹凸定位结构以锁紧螺钉固定安装，且所述锁紧螺钉由所述凹凸定位结构的底部螺纹连接所述凹凸定位结构。

在本实用新型提供的箱梁内腔横隔板微创加固施工设备的一种较佳实施例中，还包括浇筑模具，所述浇筑模具设为可卷曲型的浇筑模具。

在本实用新型提供的箱梁内腔横隔板微创加固施工设备的一种较佳实施例中，所述浇筑模具由多片片状模块通过柔性线状物连接或通过铰链铰接在一起，所述浇筑模具周边设有多个定位弹性插销。

本实用新型还提供一种采用上述实施例中的所述箱梁内腔横隔板微创加固施工设备进行施工的箱梁内腔横隔板微创加固施工方法，包括以下步骤：

步骤一，开设施工孔：以箱梁底部需要加固处作为施工设备安装面，在设备安装面上开设多个小直径施工孔，至少包括一组柔性多关节机器人穿过孔和机头穿过孔，该施工孔的开设不影响及破坏箱梁的性能，直径控制在125mm以内；

步骤二，安装可视设备：通过所述施工孔布置可视设备，所述可视设备实现箱梁内施工的可视化作业；

步骤三，安装施工设备：将所述滑座固定安装于箱梁底部的柔性多关节机器人穿过孔附近，将所述柔性多关节机器人对准所述柔性多关节机器人穿过孔安装于滑座上；

步骤四，植筋孔施工：通过调节所述柔性多关节机器人的高度使其进入箱梁内，并调整所述柔性多关节机器人的姿势后固定所述柔性多关节机器人，使柔性多关节机器人的机头安装端位于机头穿过孔，将所述打孔机头通过机头穿过孔安装于所述柔性多关节机器人上，并通过所述锁紧螺钉锁紧固定，控制多关节机器人将所述打孔机头调整至设计打孔位，通过所述柔性多关节机器人的姿态调整使所述打孔机头完成箱梁内侧各面的植筋孔的钻设作业；

步骤五，植筋：调整所述柔性多关节机器人的姿势，使所述打孔机头对准所述机头穿过孔，拆除所述打孔机头，按照所述步骤四的方式安装所述夹持机头，通过所述夹持机头夹持钢筋进入箱梁内，通过所述柔性多关节机器人的姿态调整使所述夹持机头夹持钢筋植入箱梁内壁的植筋孔内，钢筋可由施工孔进入箱梁内部由所述夹持机头夹持；植筋完成后，同理通过所述夹持机头夹持注胶嘴进行注胶，固定植筋孔内的钢筋；

步骤六，钢筋固定施工：按照所述步骤五的方式拆除所述夹持机头，安装所述钢筋绑扎或焊接机头，通过所述柔性多关节机器人的姿态调整使所述钢筋绑扎或焊接机头将钢筋绑扎或焊接，形成钢筋网；

步骤七，放置浇筑模具，利用至少1个所述柔性多关机机器人配合所述夹持机头将所述浇筑模具展开于所述钢筋网侧面，形成浇筑模板；

步骤八，浇筑：通过施工孔向浇筑模板内浇筑混凝土，形成箱梁内腔横隔板；

步骤九，浇筑完成后无需拆模进行定期养护。

与现有技术相比，本实用新型提供的箱梁内腔横隔板微创加固施工设备及其施工方法的有益效果是：本实用新型采用微创施工工艺利用专用的施工设备实现了在箱梁内增设横隔板对箱梁进行加固，改善及提高了箱梁的力学性能，延长了其使用寿命及在能力；相对于翻修或重建的方式，施工周期短、成本低，还不影响桥梁美观。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本实用新型提供的所述柔性多关节机器人安装于滑座上的结构示意图；

图2是本实用新型提供的所述打孔机头的结构示意图；

图3是本实用新型提供的钢筋绑扎机头的结构示意图；

图4是本实用新型提供的所述夹持机头的结构示意图；

图5是图4提供的所述夹持机头的驱动块的侧视图；

图6是图4提供的A-A剖视图；

图7是本实用新型提供的箱梁开设施工孔的结构图；

图8是本实用新型提供的施工设备安装结构图；

图9是本实用新型提供的所述施工设备在钻设植筋孔的施工状态图；

图10是本实用新型提供的所述施工设备在钻设植筋孔的另一施工状态图；

图11是本实用新型提供的箱梁内植筋后的断面图；

图12是图11提供的T-T剖视图；

图13是本实用新型提供的所述浇筑模具的卷曲结构图；

图14是图13提供的所述浇筑模具的展开结构图；

图15是本实用新型提供的所述浇筑模具在箱梁内展开安装的结构图；

图16是图15提供的U-U剖视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

本实施例提供一种箱梁内腔横隔板微创加固施工设备，包括柔性多关节机器人11、滑座12和机头13。

如附图1所示，所述柔性多关节机器人11的一端可沿所述滑座12长度方向滑动的设于所述滑座12，固定好滑座后，可相对调节所述柔性多关节机器人的高度，同时柔性多关节机器人可以根据施工前景调节姿态，极大的便于微创施工；所述机头13可拆卸地安装于所述柔性多关节机器人11的另一端，可通过所述柔性多关节机器人11的姿态调整使所述机头13在施工部位进行施工操作。

本实施例在于对箱梁的夹固施工，因此需要进行钻孔、植筋、浇筑等施工工序，因此本实施例设计的机头13包括打孔机头131(如附图2所示)、钢筋绑扎或焊接机头132(如附图3所示)和夹持机头133(如附图4所示)。利用所述打孔机头实现钻孔，利用所述夹持机头进行植筋，利用所述钢筋绑扎机头进行钢筋的绑扎或利用所述钢筋焊接机头进行钢筋的焊接，使植筋连接处钢筋网，浇筑后形成箱梁的加固结构。

优选的，如附图1所示，本实施例的所述滑座12包括滑台121和滑台板122，所述滑台121的顶部设有法兰固定板1211，法兰固定板通过膨胀螺栓安装于箱梁，所述滑台122上可滑动安装有滑台板122，所述柔性多关节机器人11固定安装于所述滑台板122。可通过调节所述柔性多关节机器人在所述滑台上的位置来调整所述柔性多关节机器人的高度。

实施例二

基于实施例一，本实施例对所述打孔机头进行进一步设计，如附图2所示，本实施例的所述打孔机头131包括钻机1311、伸缩机构和驱动机构，其中：所述伸缩机构固定安装于所述柔性多关节机器人11，用于调节所述打孔机头131的整体长度；钻孔前，伸缩机构为回缩状态，整体长度小，便于进出狭窄区域；所述钻机1311通过支板一固定安装于所述伸缩机构；所述驱动机构通过支板二固定安装于所述钻机1311的顶部，本实施例设计的所述驱动机构配合所述伸缩机构共同作为钻机钻孔时的行程驱动。

优选的，本实施例的所述伸缩机构包括底座1312、直线导轨1313和第一推杆1314，其中：所述底座1312固定安装于所述柔性多关节机器人11；至少1根所述直线导轨1313设于所述底座1312，本实施例优选设计为2根直线导轨；所述第一推杆1314固定安装于所述底座1312的端部，且其活动杆连接所述直线导轨1313的滑块，所述滑块连接所述钻机1311。本实施例可通过所述第一推杆调节所述钻机钻孔时伸出，钻完后回缩，回缩状态下，整体长度小，便于进出狭窄区域。

优选的，本实施例的所述驱动机构由第二推杆1315、第三推杆1316和第四推杆1317组合而成的多级缸结构，所述第二推杆1315和第三推杆1316并列设置，所述第四推杆1317通过支板三固定安装于所述第二推杆1315和第三推杆1316的顶部。

本实施例的所述打孔机头钻孔原理如下：

如附图9和附图10所示，钻孔时调整柔性多关节机器人的姿态，使所述打孔机头对准钻孔位，控制所述驱动机构的所述第四推杆推出，使其触碰箱梁内壁(无法碰触则控制第二、第三推杆推出)，然后控制所述伸缩机构的所述第一推杆、第二推杆、第三推杆、第四推杆推出实现钻机的钻孔。所述驱动机构配合所述伸缩机构进行作为钻机的钻孔行程驱动，钻孔稳定性好。

实施例三

基于实施例一，如附图4、附图5和附图6所示，本实施例的所述夹持机头133包括夹座1331、夹块1332、第五推杆1333和驱动块1334，其中：两所述夹块1332相铰接的安装于所述夹座1331的一侧形成夹钳，用于夹持施工用的物料，且每一所述夹块1332的后端设有球头栓13320；所述驱动块1334竖直且可滑动地安装于夹座1331，所述驱动块1334上设有两条倾斜的滑槽13340，所述球头栓13320设于所述滑槽13340内；所述第五推杆1333固定安装于所述夹座1331的顶部，且活动杆固定连接所述驱动块1334。

本实施例设计的所述夹持机头的工作原理如下：

当需要夹持时，将物料放置于夹钳口，控制所述第五推杆推出，所述驱动块驱动所述球头栓动作，进而使所述夹钳闭合，实现夹取的目的。

上述实施例中的所述第一推杆、第二推杆、第三推杆、第四推杆以及第五推杆采用气缸、液压缸或电动推杆中的一种。

实施例四

基于上述任一所述实施例，本实施例中的所述柔性多关节机器人11与打孔机头131、钢筋绑扎或焊接机头132和夹持机头133通过凹凸定位结构以锁紧螺钉固定安装，具体如附图1和附图2所示，所述柔性多关节机器人11的安装面设有定位凹槽110，所述打孔机头131的安装部位设有定位凸台1310，使柔性多关节机器人与打孔机头实心凹凸定位结构安装，为了便于所述打孔机头131的固定，所述定位凹槽110的底部设有螺孔1100，所述锁紧螺钉螺纹贯穿所述螺孔1100与所述定位凸台1310螺纹连接，其余所述钢筋绑扎或焊接机头132和夹持机头133的安装结构同理。

如附图9所示，本实施例设计的所述机头与柔性多关节机器人的安装结构，所述机头可由施工孔在箱梁内进行安装固定，安装过程中无需退出柔性多关节机器人，降低了设备的安装以及调试难度，提高了施工效率。

实施例五

基于上述任一所述实施例，如附图13和附图14所示，本实施例的所述箱梁内腔横隔板微创加固施工设备还包括浇筑模具14，作为浇筑施工的模板，本实施例的所述浇筑模具14设为可卷曲型的浇筑模具，可卷曲结构便于浇筑模具进入狭小空间。

优选的，本实施例的所述浇筑模具14由多片片状模块141通过柔性线状物142连接或通过铰链铰接在一起，如附图14所示，本实施例的通过柔性线状物将多片片状模块连接，所述浇筑模具周边设有多个定位弹性插销143，作为模具的定位及固定。

实施例六

基于实施例五，本实施例提供一种箱梁内腔横隔板微创加固施工方法，采用上述实施例中的所述施工设备进行施工，具体包括以下步骤：

步骤一，开设施工孔：以箱梁10底部需要加固处作为施工设备安装面，在设备安装面上开设多个小直径施工孔20，至少包括一组柔性多关节机器人穿过孔201和机头穿过孔202，如附图7所示，该施工孔的开设不影响及破坏箱梁的性能，直径控制在125mm以内；

步骤二，安装可视设备：通过所述施工孔布置可视设备(图中未示出)，所述可视设备实现箱梁内施工的可视化作业；

步骤三，安装施工设备：如附图8所示，将所述滑座12固定安装于箱梁10底部的柔性多关节机器人穿过孔201附近，将所述柔性多关节机器人11对准所述柔性多关节机器人穿过孔201安装于滑座12上；

步骤四，植筋孔施工：如附图9和附图10所示，通过调节所述柔性多关节机器人11的高度使其进入箱梁内，并调整所述柔性多关节机器人的姿势后固定所述柔性多关节机器人，使柔性多关节机器人的机头安装端位于机头穿过孔202，将所述打孔机头131通过机头穿过孔201安装于所述柔性多关节机器人11并通过所述锁紧螺钉锁紧固定，控制多关节机器人将所述打孔机头131调整至设计打孔位，通过所述柔性多关节机器人的姿态调整使所述打孔机头完成箱梁内侧各面的植筋孔的钻设作业；

步骤五，植筋：调整所述柔性多关节机器人11的姿势，使所述打孔机头131对准所述机头穿过孔201，拆除所述打孔机头131，按照所述步骤四的方式安装所述夹持机头133，通过所述夹持机头133夹持钢筋30进入箱梁10内，通过所述柔性多关节机器人的姿态调整使所述夹持机头夹持钢筋植入箱梁内壁的植筋孔内，钢筋可由施工孔进入箱梁内部由所述夹持机头夹持，植筋后如图11和图12所示；植筋完成后，同理通过所述夹持机头夹持注胶嘴进行注胶，固定植筋孔内的钢筋；

步骤六，钢筋固定施工：按照所述步骤五的方式拆除所述夹持机头131，安装所述钢筋绑扎或焊接机头132，通过所述柔性多关节机器人的姿态调整使所述钢筋绑扎或焊接机头将钢筋绑扎或焊接，形成钢筋网；

步骤七，放置浇筑模具，利用至少1个所述柔性多关机机器人11配合所述夹持机头133将所述浇筑模具14展开于所述钢筋网侧面，形成浇筑模板，如附图15和附图16所示；

步骤八，浇筑：通过施工孔向浇筑模板内浇筑混凝土，形成箱梁内腔横隔板；

步骤九，浇筑完成后无需拆模进行定期养护。

本实用新型采用微创施工工艺利用专用的施工设备实现了在箱梁内增设横隔板对箱梁进行加固，改善及提高了箱梁的力学性能，延长了其使用寿命及在能力；相对于翻修或重建的方式，施工周期短、成本低，还不影响桥梁美观。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种箱梁内腔横隔板微创加固施工设备，其特征在于：包括柔性多关节机器人、滑座和机头，其中：

所述柔性多关节机器人的一端可沿所述滑座长度方向滑动的设于所述滑座；

所述机头可拆卸地安装于所述柔性多关节机器人的另一端；

所述机头包括打孔机头、钢筋绑扎或焊接机头和夹持机头。

2.根据权利要求1所述的箱梁内腔横隔板微创加固施工设备，其特征在于：所述滑座包括滑台和滑台板，所述滑台的顶部设有法兰固定板，所述滑台上可滑动安装有滑台板，所述柔性多关节机器人固定安装于所述滑台板。

3.根据权利要求1所述的箱梁内腔横隔板微创加固施工设备，其特征在于：所述打孔机头包括钻机、伸缩机构和驱动机构，其中：

所述伸缩机构固定安装于所述柔性多关节机器人；

所述钻机通过支板一固定安装于所述伸缩机构；

所述驱动机构通过支板二固定安装于所述钻机的顶部。

4.根据权利要求3所述的箱梁内腔横隔板微创加固施工设备，其特征在于：所述伸缩机构包括底座、直线导轨和第一推杆，其中：

所述底座固定安装于所述柔性多关节机器人；

至少1根所述直线导轨设于所述底座；

所述第一推杆固定安装于所述底座的端部，且其活动杆连接所述直线导轨的滑块，所述滑块连接所述钻机。

5.根据权利要求4所述的箱梁内腔横隔板微创加固施工设备，其特征在于：所述驱动机构由第二推杆、第三推杆和第四推杆组合而成的多级缸结构，所述第二推杆和第三推杆并列设置，所述第四推杆通过支板三固定安装于所述第二推杆和第三推杆的顶部。

6.根据权利要求1所述的箱梁内腔横隔板微创加固施工设备，其特征在于：所述夹持机头包括夹座、夹块、第五推杆和驱动块，其中：

两所述夹块相铰接的安装于所述夹座的一侧形成夹钳，且每一所述夹块的后端设有球头栓；

所述驱动块竖直且可滑动地安装于夹座，所述驱动块上设有两条倾斜的滑槽，所述球头栓设于所述滑槽内；

所述第五推杆固定安装于所述夹座的顶部，且活动杆固定连接所述驱动块。

7.根据权利要求1～6任一所述的箱梁内腔横隔板微创加固施工设备，其特征在于：所述柔性多关节机器人与打孔机头、钢筋绑扎或焊接机头和夹持机头通过凹凸定位结构以锁紧螺钉固定安装，且所述锁紧螺钉由所述凹凸定位结构的底部螺纹连接所述凹凸定位结构。

8.根据权利要求7所述的箱梁内腔横隔板微创加固施工设备，其特征在于：还包括浇筑模具，所述浇筑模具设为可卷曲型的浇筑模具。

9.根据权利要求8所述的箱梁内腔横隔板微创加固施工设备，其特征在于：所述浇筑模具由多片片状模块通过柔性线状物连接或通过铰链铰接在一起，所述浇筑模具周边设有多个定位弹性插销。

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