CN2719998Y - 液压自动爬模系统的爬升装置 - Google Patents

Abstract

一种液压自动爬模系统的爬升装置，包括安装在已浇筑砼上的若干套悬挂装置、可吊装在该悬挂装置上的轨道、步进装置和承重架。其悬挂装置由锚锥、锚板、锚靴及爬头构成；其轨道为截面呈箱型且具有内、外两侧翼缘的结构件，内、外两侧翼缘分别由锚靴和爬头限位，外侧翼缘上开有一排与步进装置相配合的承力孔；其步进装置由一对上下定位箱和连接在其间的液压缸构成，上下定位箱内设有弹簧复位器、摆杆和凸轮块，凸轮块转动时切入轨道的承力孔中，带动轨道或爬头上行；其承重架由水平梁、立柱和斜撑杆构成，与爬头的侧边固连。该装置承载能力强、安全性能好、构件浪费少、工作效率高、能满足构筑物多种外形要求、并可改善工人作业环境。

Description

液压自动爬模系统的爬升装置

                     技术领域

本实用新型涉及桥梁、高耸异型建筑物如塔、墩、柱、大坝等施工领域，具体地指一种液压自动爬模系统的爬升装置。

                     背景技术

目前，在我国的桥梁、高塔等高耸异型建筑物施工中，所使用的模板系统以翻模居多。翻模系统为三层模板竖向叠加，上部模板以下部模板为支撑，上部混凝土浇注完成后，用塔吊将下部模板拆除后，再在顶部拼装。该模板系统设备工作时需借助塔吊拼装、拆卸与提升，其效率低、通用性差、可重复利用的部件很少，在新项目重新使用时，需要进行较大的改动，不仅设备部件浪费大，而且高空作业时安全隐患较大。为了解决上述问题，国内已有一些建筑行业在高耸异型建筑物施工中采用了自动爬模装置，但这些自动爬模装置的爬升承力构件大多是在轨道外贴焊一小块钢板，其承载能力偏低，往往限于50kN，存在如何安全可靠地将系统荷载传至已浇注混凝土上的难题；且使用此类自动爬模装置要求构筑物的倾斜角度小于5°，否则爬模装置中各相对运动构件之间的传力、换向等功能难以实现。随着我国建筑领域内的高耸异型建筑物的日益增多，异型建筑物的倾斜角度越来越大，特别是桥梁中A型、H型、倒Y型高塔斜边的倾斜角度往往大于5°而小于15°，现有的自动爬模装置，已越来越难以适应当今道路、桥梁、高塔等的施工要求。

                     发明内容

本实用新型的目的就是要针对现今桥梁、建筑领域的施工需要，提供一种承载能力强、安全性能好、构件浪费少、工作效率高、能满足构筑物多种外形要求、并可改善工人作业环境的液压自动爬模系统的爬升装置。

为实现此目的，本实用新型所研制的液压自动爬模系统的爬升装置，主要由按设定间距安装在已浇筑砼上的若干套悬挂装置、可吊装在该悬挂装置上的轨道、步进装置和承重架组成。

所述悬挂装置具有两个预埋在已浇筑砼上的锚锥，锚锥的伸出端通过螺栓与一块锚板固连，锚板通过其上的卡槽和对应的限位销挂接有一支锚靴，锚靴通过其上的承重销轴和对应的安全销悬挂有一个爬头，锚靴和爬头之间形成有安装轨道并对轨道进行限位和导向的空间。

所述轨道为截面呈箱型且具有内、外两侧翼缘的结构件，其内、外两侧翼缘分别由锚靴和爬头限位；轨道的上端紧邻其内侧翼缘处开有一个定位孔，定位孔内设置有可将轨道卡在锚靴上的楔型块，轨道的外侧翼缘上按设定间距开有一排与步进装置相配合的承力孔，轨道的下端铰接有一可支撑在已浇筑砼上的轨道下撑脚。

所述步进装置具有一对设置在轨道的外侧翼缘旁边的上、下定位箱和通过销轴连接在该对上、下定位箱之间的液压缸，其中：上定位箱又通过轴销悬挂在爬头的下端，上、下定位箱内分别设置有一弹簧复位器，弹簧复位器的一端铰接在定位箱内的滑槽下端点或上端点处，弹簧复位器的另一端与一摆杆的一端铰接，摆杆的另一端与铰接固定在定位箱内的凸轮块固连，凸轮块转动时切入轨道的承力孔中，带动轨道或爬头上行。

所述承重架为由水平梁、立柱和斜撑杆构成的三角支架，其立柱上端和水平梁交汇处通过连接板及销轴与爬头的侧边固连，其立柱下端横向设置有可支撑在已浇筑砼上的承重架下支撑。

在本实用新型的承重架上、下拼装杆件可形成桁架片，作为竖向承力构件，横向用型材联接可形成空间工作平台。其中，中部工作平台安装组合模板及其支撑；上部工作平台为钢筋绑轧、模板定位、混凝土浇注等的操作平台，即外上爬架体系；下部工作平台为修饰平台，即外下吊架体系；由此构成一个完整的液压自动爬模系统。该爬模系统可根据实际施工对象的特点进行相应的配置，其构件结构简单，具有完全的互换性，可大大降低施工成本，节约社会资源。

本实用新型的主要功能是：其一，在塔肢节段施工时支撑整个爬模系统，并承受爬模系统的自重及待浇节段砼的侧压力等施工荷载；其二，在一个塔肢节段浇筑施工完成后自动爬升，带动整个爬模系统爬升至下一个待浇节段位置，如此一个循环到下一个循环，最终完成整个塔肢的施工。

本实用新型的爬升工作原理是这样的：(1)起始段浇注中，在组合模板上，按照设计图纸中的位置，埋设悬挂装置的锚锥，并保证埋设位置的正确。(2)待砼达到强度要求后拆模，利用起始段预埋的锚锥，依靠吊机将整个爬升装置挂于锚点之上，并用相应的安全销锁紧，随后吊装组合模板，使之与横贯钢梁相连，调整组合模板的位置，保证安装精度，支模后进行第二步浇注工作。(3)拆模，操纵动力装置提升轨道，使其上部悬挂并固定在锚靴上，形成上升轨道。(4)利用液压装备驱动上述步进装置的液压缸，使上述爬架、吊架体系与组合模板共同沿上升轨道完成同步爬升，在此过程中，轨道的上部与砼结构通过预埋锚锥上的锚靴固结，以作为爬升过程中的立足点。(5)支模，并重复上述工作。

本实用新型的优点在于：所设计的爬升装置能够机械化地自动爬升，消除了塔吊高空吊模板时的不安全因素，减少了对施工辅助设备特别是塔吊的依赖程度，其承载能力可达100kN，是现有设备的两倍，能支撑多层工作平台，更好地适应现代桥梁、高塔等的施工需要。并且，该爬升装置仅用很少的构件拼装而成，所有构件均有完全的内部兼容性，可满足多种构筑物不论是垂直还是倾斜的不同外形要求，其所施工的构筑物的倾斜角度可达±17.5°。同时，该爬升装置操作方便，在保证施工质量和安全性的前提下，极大地提高了其工作效率，也极大地改善了工人的作业环境。

                    附图说明

图1为一种液压自动爬模系统的爬升装置的整体结构示意图；

图2为图1的S部位放大结构示意图；

图3为图1的A-A剖视放大结构示意图；

图4为图1的B-B剖视放大结构示意图；

图5为图1中轨道的放大结构示意图；

图6为图5的左视结构示意图；

图7为图1中步进装置的放大结构示意图；

图8为图7的左视结构示意图；

图9为图8的C-C剖视结构示意图；

图10为图1中步进装置驱动轨道爬升的工作原理图；

图11为图1中步进装置的换向方法示意图；

图12为图1中步进装置驱动爬头爬升的工作原理图；

图13为图1所示爬升装置用于竖直状构筑物施工的示意图；

图14为图1所示爬升装置用于倾斜状构筑物施工的示意图。

                   具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型所述的爬升装置作进一步的详细描述：

如图1～9中所示的液压自动爬模系统的爬升装置，主要由按设定间距安装在已浇筑砼19上的若干套悬挂装置18、可吊装在此悬挂装置18上的轨道16、步进装置11、承重架9、以及与此相关的连接部件组成，其中：

所述每套悬挂装置18都具有两个预埋在已浇筑砼19内部的锚锥1，锚锥1是整个液压自动爬模系统在已浇筑砼19上的承力点，它由锚筋1a和与其螺纹连接的锥型螺母1b构成。锚筋1a与已浇筑砼19之间的粘接力抵抗系统作用力，锚筋1a本身的强度及锚固深度决定其承载能力，当已浇筑砼19壁厚较小时，可在锚筋1a尾部加内置锚板以增强其锚固力。锥型螺母1b的外表面包有一层用于隔离已浇筑砼19的塑料套，便于锥型螺母1b从锚筋1a上旋出，可重复使用，节约施工成本。

锚锥1伸出已浇筑砼19的首端通过高强螺栓2与一块锚板3固定连接。锚板3上设有圆弧面卡槽，锚靴5上设有与其对应的圆弧面凸块，锚靴5通过其上的圆弧面凸块与锚板3上的圆弧面卡槽定位挂接在锚板3上，并由锚板3上的限位销锁定其安装位置。其圆弧面配合可以解决由于两套锚锥1预埋位置有稍许误差时而造成的系统装备偏斜问题。

锚靴5上设有承重销轴4，承重销轴4上悬挂有一爬头7，爬头7通过锚靴5上的安全销锁定其悬挂位置。锚靴5和爬头7之间的空间为安装轨道16并对轨道16进行限位和导向的空间。爬头7内设置有与轨道16的外侧翼缘相配合的限位滚轮，以减少系统装备爬升时爬头7与轨道16之间的摩擦力。锚板3、锚靴5及爬头7可将系统装备爬升的荷载和浇筑砼时的荷载传至锚锥1。

所述轨道16为由四块钢板焊接而成的、截面呈箱型、并且具有内、外两侧翼缘的结构件。其截面高200mm，宽180mm，两腹板净距50mm，腹板厚8mm；其内侧翼缘板厚16mm，外侧翼缘板厚22mm。轨道16的内、外两侧翼缘分别由锚靴5和爬头7进行限位和导向。轨道16的上端紧邻其内侧翼缘处开有一个定位孔16a，定位孔16a内设置有可将轨道16卡在锚靴5上的楔型块6。轨道16的外侧翼缘上按设定间距开有一排与步进装置11相配合的矩形承力孔16b，作为系统爬升时的承力点。矩形承力孔16b宽50mm，对应不同的爬升步长，矩形承力孔16b的间距分别设计有150mm和450mm两种规格。轨道16的下端铰接有一轨道下撑脚17，轨道下撑脚17为单个可螺旋伸缩的支杆，可调节其长度支撑在已浇筑砼19上，其作用是在系统装备沿轨道16爬升时支撑和稳定轨道。

所述步进装置11具有一对设置在轨道16的外侧翼缘旁边的上、下定位箱11a和通过销轴12连接在该对上、下定位箱11a之间的液压缸13。其中：上定位箱11a又通过轴销10悬挂在爬头7的下端，上、下定位箱11a滑动嵌套在轨道16的外侧翼缘上，其与轨道16的连接结构简单、稳定、安全、可靠，便于其上下伸缩移动。在上、下定位箱11a内分别设置有一弹簧复位器11b，弹簧复位器11b的一端铰接在定位箱11a内的滑槽11e下端点或上端点处，弹簧复位器11b的另一端与一摆杆11d的一端铰接，摆杆11d的另一端与铰接固定在定位箱11a内的凸轮块11c固连。在液压缸13的推动下，凸轮块11c可转动切入轨道16的承力孔16b中，带动轨道16或爬头7上行。改变上、下定位箱11a中弹簧复位器11b的铰接固定点，即改变其装配方向，可方便地实现轨道16爬升或爬头7及安装在其上的承重架9爬升的功能转换。其爬升步进行程与承力孔16b的间距对应，有150mm和450mm两种规格。

所述承重架9为由水平梁9a、立柱9b和斜撑杆9c构成的三角型支架，该部件为整个爬模系统的承力构件，其上部支撑组合模板、模板支架和由外上爬架等构成的上层工作平台，下部悬吊两层下层工作平台。其水平梁9a、立柱9b和斜撑杆9c两两之间均采用销轴铰接，其中斜撑杆9c为长度范围可调节的支撑杆。水平梁9a和立柱9b均采用槽钢制成，斜撑杆9c由一根外径168mm、壁厚7mm、两端带内螺纹的锰钢管和两根Tr80×10的螺杆组成。当构筑物成倾斜状态时，可调节斜撑杆9c的长度使水平梁9a保持水平，从而确保工人操作平台始终保持水平，改善工人的施工环境。

承重架9的立柱9b上端和水平梁9a交汇处通过连接板及销轴8与爬头7的侧边固连。承重架9的立柱9b下端设置有可支撑在已浇筑砼19上的承重架下支撑14，该承重架下支撑14具有一个通过螺栓15横向固定在立柱9b下端的箱体14b，箱体14b内叉型设置有两个可横向伸缩的螺旋撑脚14a，可将系统装备的力传至已浇筑砼19上。由于上述承重架下支撑14采用挡叉和定位螺母配合，系统装备爬升前，可很方便地将螺旋撑脚14a缩回并定位，系统装备爬升到位后，又可很方便地将螺旋撑脚14a伸出并锁定，可有效防止误操作，也有效避免了本部件在系统装备爬升时挂住锚靴5。

上述液压自动爬模系统的爬升装置的主要安装步骤如下：

(1)将爬头7用销轴8与承重架9可靠连接；

(2)将承重架下支撑14用四套螺栓15与承重架9可靠连接；

(3)将步进装置11的上定位箱11a用轴销10与爬头7连接；

(4)将锚板3用高强螺栓2固定在预埋锚锥1的位置；

(5)将锚靴5挂在锚板3上，并用限位销限位；

(6)将承重销轴4插入锚靴5的固定孔中；

(7)将上述预拼装好的部件挂在承重销轴4上；

(8)将安全销插入锚靴5中，锁定爬头7的位置；

(9)在下一节段安装锚板3和锚靴5；

(10)调节承重架下支撑14来调整上定位箱11a的横向位置；

(11)拼装好轨道16的轨道下撑脚17；

(12)在轨道16上端定位孔16a内插入楔型块6，吊起轨道16；

(13)将轨道16穿过下一节段锚靴5；

(14)将轨道16穿过本节段爬头7及上定位箱11a；

(15)将轨道16穿过下定位箱11a；

(16)将轨道16下放至楔型块6卡在下一节段锚靴5上；

(17)将上、下定位箱11a用销轴12与液压缸13连接；

(18)将弹簧复位器11b、凸轮块11c和摆杆11d安装好；

(19)将轨道下撑脚17用销子可靠连接在轨道16下端；

(20)旋转轨道下撑脚17，使其支撑在已浇筑砼19即可。

上述液压自动爬模系统的爬升装置是通过其步进装置11的往复工作，带动轨道16或爬头7及承重架9向上运动而实现的。其具体的工作机理如下：

如图10所示步进装置11驱动轨道16爬升的工作过程是这样的：(a)确定上、下定位箱11a中的摆杆11d与弹簧复位器11b的铰接点向上。(b)液压缸13伸长，下定位箱11a向下运动，下凸轮块11c发生偏转，下弹簧复位器11b受力。(c)液压缸13伸长到位，下凸轮块11c在下弹簧复位器11b的作用下卡入轨道16的矩形承力孔16b中。(d)液压缸13回缩，下凸轮块11c带动轨道16上行，同时上凸轮块11c发生偏转，上弹簧复位器11b受力。(e)液压缸13回缩到位，上凸轮块11c在上弹簧复位器11b的作用下卡入轨道16的矩形承力孔16b中，液压缸13恢复至初始状态，如此循环。

如图11所示步进装置11的换向方法是这样的：(a)拆除弹簧复位器11b在定位箱11a内的滑槽11e下端点处的销轴，有两种方式，方式一：调整液压缸13，使弹簧复位器11b的弹簧放松，拆除滑槽11e下端点处的销轴；方式二：从承重架9的立柱9b的两槽钢中间，用专用夹具夹住弹簧复位器11b两端的销轴套筒，压缩弹簧，拆除滑槽11e下端点处的销轴。(b)和(c)换向：转动弹簧复位器11b，摆杆11d带动凸轮块11c实现换向。(d)重新安装：对应上述两种方式，方式一：用销轴直接将弹簧复位器11b固定在定位箱11a内的滑槽11e上端点处；方式二：用专用夹具夹住弹簧复位器11b两端的销轴套筒，压缩弹簧，用销轴将其固定在定位箱11a内的滑槽11e上端点处。

如图12所示步进装置11驱动爬头7带动承重架9等爬升的工作过程是这样的：(a)确定上、下定位箱11a中的摆杆11d与弹簧复位器11b的铰接点向下。(b)液压缸13伸长，上定位箱11a带动系统装备向上运动，上凸轮块11c发生偏转，上弹簧复位器11b受力。(c)液压缸13伸长到位，上凸轮块11c在上弹簧复位器11b的作用下卡入轨道16的矩形承力孔16b中。(d)液压缸13回缩，下定位箱11a上行，同时下凸轮块11c发生偏转，下弹簧复位器11b受力。(e)液压缸13回缩到位，下凸轮块11c在下弹簧复位器11b的作用下卡入轨道16的矩形承力孔16b中，液压缸13恢复至初始状态，如此循环。

如图13所示为上述液压自动爬模系统的爬升装置用于竖直状构筑物施工的示意图，该液压自动爬模系统包含一个位于爬升装置处的主工作平台、三个位于主工作平台上方的上部平台和二个位于主工作平台下方的下部清理平台，各平台之间采用固定扶梯相连，在同一平面上，平台间连成一条贯穿的通道。

如图14所示为上述液压自动爬模系统的爬升装置用于倾斜状构筑物施工的示意图，其爬升装置的承重架9的斜撑杆9c已调节至保持水平梁9a水平，从而使各平台始终在水平状态，有利于工作人员施工。

上述液压自动爬模系统的爬升装置在使用正常的情况下，系统爬升仅需2小时左右，模板就位、拼装仅需半小时左右。采用该爬升装置进行混凝土浇筑，没有漏浆现象，层与层间错台较小，外观质量很好，在正常情况下浇注一个塔肢节段2.5～3天即可。在保证施工质量和安全性的前提下，能有效保证施工进度，大大提高工作效率。由于上述爬升装置的优势明显，可以肯定它将成为我国今后模板工程技术的发展方向。对其应用进行深入的研究，进一步的开发，形成适合我国国情的施工特点与需要的模板体系，具有非常重要的现实意义。

Claims (9)

1.一种液压自动爬模系统的爬升装置，包括按设定间距安装在已浇筑砼(19)上的若于套悬挂装置(18)、可吊装在悬挂装置(18)上的轨道(16)、步进装置(11)和承重架(9)，其特征在于：

所述悬挂装置(18)具有两个预埋在已浇筑砼(19)上的锚锥(1)，锚锥(1)的伸出端通过螺栓(2)与一块锚板(3)固连，锚板(3)通过其上的卡槽和对应的限位销挂接有一支锚靴(5)，锚靴(5)通过其上的承重销轴(4)和对应的安全销悬挂有一个爬头(7)，锚靴(5)和爬头(7)之间形成有安装轨道(16)并对轨道(16)进行限位和导向的空间；

所述轨道(16)为截面呈箱型且具有内、外两侧翼缘的结构件，其内、外两侧翼缘分别由锚靴(5)和爬头(7)限位；轨道(16)的上端紧邻其内侧翼缘处开有一个定位孔(16a)，定位孔(16a)内设置有可将轨道(16)卡在锚靴(5)上的楔型块(6)，轨道(16)的外侧翼缘上按设定间距开有一排与步进装置(11)相配合的承力孔(16b)，轨道(16)的下端铰接有一可支撑在已浇筑砼(19)上的轨道下撑脚(17)；

所述步进装置(11)具有一对设置在轨道(16)的外侧翼缘旁边的上、下定位箱(11a)和通过销轴(12)连接在该对上、下定位箱(11a)之间的液压缸(13)，其中：上定位箱(11a)又通过轴销(10)悬挂在爬头(7)的下端，上、下定位箱(11a)内分别设置有一弹簧复位器(11b)，弹簧复位器(11b)的一端铰接在定位箱(11a)内的滑槽(11e)下端点或上端点处，弹簧复位器(11b)的另一端与一摆杆(11d)的一端铰接，摆杆(11d)的另一端与铰接固定在定位箱(11a)内的凸轮块(11c)固连，凸轮块(11c)转动时切入轨道(16)的承力孔(16b)中，带动轨道(16)或爬头(7)上行；

所述承重架(9)为由水平梁(9a)、立柱(9b)和斜撑杆(9c)构成的三角支架，其立柱(9b)上端和水平梁(9a)交汇处通过连接板及销轴(8)与爬头(7)的侧边固连，其立柱(9b)下端横向设置有可支撑在已浇筑砼(19)上的承重架下支撑(14)。

2.根据权利要求1所述的液压自动爬模系统的爬升装置，其特征在于：所述悬挂装置(18)的锚锥(1)由锚筋(1a)和与其螺纹连接的锥型螺母(1b)构成，锥型螺母(1b)的外表面包有用于隔离已浇筑砼(19)的塑料套，便于锥型螺母(1b)从锚筋(1a)上旋出重复使用。

3.根据权利要求1所述的液压自动爬模系统的爬升装置，其特征在于：所述悬挂装置(18)的锚板(3)通过其上的圆弧面卡槽和对应的限位销与锚靴(5)挂接配合。

4.根据权利要求1所述的液压自动爬模系统的爬升装置，其特征在于：所述悬挂装置(18)的爬头(7)内设置有与轨道(16)的外侧翼缘相配合的限位滚轮。

5.根据权利要求1所述的液压自动爬模系统的爬升装置，其特征在于：所述铰接在轨道(16)下端的轨道下撑脚(17)为单个可螺旋伸缩的支杆。

6.根据权利要求1所述的液压自动爬模系统的爬升装置，其特征在于：所述步进装置(11)的一对上、下定位箱(11a)滑动嵌套在轨道(16)的外侧翼缘上。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的液压自动爬模系统的爬升装置，其特征在于：所述承重架(9)的水平梁(9a)、立柱(9b)和斜撑杆(9c)两两之间均采用销轴铰接，其中斜撑杆(9c)为长度范围可调节的支撑杆。

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的液压自动爬模系统的爬升装置，其特征在于：所述承重架下支撑(14)具有一个通过螺栓(15)横向固定在承重架(9)的立柱(9b)下端的箱体(14b)，箱体(14b)内叉型设置有两个可伸缩的螺旋撑脚(14a)。

9.根据权利要求7所述的液压自动爬模系统的爬升装置，其特征在于：所述承重架下支撑(14)具有一个通过螺栓(15)横向固定在承重架(9)的立柱(9b)下端的箱体(14b)，箱体(14b)内叉型设置有两个可伸缩的螺旋撑脚(14a)。

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