CN108149589B - 大跨度过隧箱梁架桥机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大跨度过隧箱梁架桥机，包括由前至后依次设在机臂下方的前辅助支腿、前支腿、中支腿和后支腿，所述机臂的上方设有能水平移动地前起重车和后起重车；所述前辅助支腿和所述前支腿分别可移动地连接于所述机臂的前端，所述后支腿可翻转地连接于所述机臂的后端，所述后支腿具有能驱动所述机臂纵移过孔的走行机构。本发明的大跨度过隧箱梁架桥机，能够满足40m、32m、24m或20m等多种跨度箱梁的架设，并能实现驮运架桥机过隧和隧道口架梁作业。

Description

大跨度过隧箱梁架桥机

技术领域

本发明涉及铁路施工机械设备技术领域，尤其涉及一种大跨度过隧箱梁架桥机。

背景技术

在国内外高速铁路中，桥梁所占比例较大，且高架长桥较多。我国高速铁路由于采用“以桥代路”的策略，高铁线路中桥梁占比达90％以上。

目前，国内预制箱梁的最大跨度为32m，当简支梁桥的跨度大于32m时，只能采用原位浇筑的简支梁桥或者连续梁、连续钢构桥，经济性指标下降且质量控制难度较大。若实现跨度大于或等于40m的预应力混凝土简支梁的规模化应用，并采用沿线制梁场集中预制、运梁车移运、架桥机架设的施工模式，将扩大高速铁路预应力混凝土简支梁桥的适用范围，提高桥梁的经济性。

鉴于上述的要求，且目前国内外无大于或等于40m跨度的高铁架桥机，本发明人研究设计出一种大跨度过隧箱梁架桥机，以满足高铁大跨度箱梁架设的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种大跨度过隧箱梁架桥机，能够满足40m、32m、24m或20m等多种跨度箱梁的架设，并能实现驮运架桥机过隧和隧道口架梁作业。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种大跨度过隧箱梁架桥机，其包括由前至后依次设在机臂下方的前辅助支腿、前支腿、中支腿和后支腿，所述机臂的上方设有能水平移动地前起重车和后起重车；所述前辅助支腿和所述前支腿分别可移动地连接于所述机臂的前端，所述后支腿可翻转地连接于所述机臂的后端，所述后支腿具有能驱动所述机臂纵移过孔的走行机构。

在本发明的实施方式中，所述机臂具有平行设置的两根主梁，两根所述主梁的前端之间连接有前端梁，两根所述主梁的后端之间连接有后端梁，两根所述主梁的中部间隔连接有多个加强帽。

在本发明的实施方式中，所述前辅助支腿具有铰接在两根所述主梁之间的上横梁，所述上横梁上从上至下依次连接有上内柱、中间外柱及下内柱，所述中间外柱能竖直移动地连接在所述上内柱和所述下内柱上，所述上横梁的两端分别设有能驱动所述前辅助支腿在所述机臂上纵向移动的驱动轮组。

在本发明的实施方式中，所述前支腿具有设置在两根所述主梁下端之间的上柱体，所述上柱体上从上至下依次连接有中间内柱体和下柱体，所述中间内柱体能竖直移动地连接在所述上柱体上，所述上柱体的两端分别通过托挂轮机构可移动地挂接于两根所述主梁。

在本发明的实施方式中，所述中支腿具有能水平转动地连接于两根所述主梁外侧的两根联系梁，各所述联系梁上均连接有能竖直转动地立柱，两根所述立柱的下端之间可拆卸地连接有下横梁。

在本发明的实施方式中，所述后支腿包括能竖直翻转地连接在所述主梁下端的外柱体，所述外柱体的下端可竖直移动地连接有内柱体，所述内柱体的下端连接有所述走行机构。

在本发明的实施方式中，所述前起重车和所述后起重车均具有卷扬机总成、纵移大车、横移小车和吊具，所述纵移大车能纵向移动地设置在所述机臂上，所述横移小车能横向移动地设置在所述纵移大车上，所述吊具连接在所述横移小车的下方，所述卷扬机总成通过吊绳与所述吊具相连。

在本发明的实施方式中，所述前起重车的所述吊具为双点吊具，所述后起重车的所述吊具为单点吊具。

在本发明的实施方式中，所述机臂的后端还连接有后辅助支腿，所述后辅助支腿能竖直翻转地连接在所述机臂上。

本发明的大跨度过隧箱梁架桥机的特点及优点是：该大跨度过隧箱梁架桥机的前支腿和中支腿为主受力支腿，在架梁作业时，为架桥机提供支撑。在过孔作业时，后支腿为架桥机提供驱动力，前辅助支腿提供辅助支撑。该前支腿和前辅助支腿可沿机臂的长度方向移动，在变跨时，只需将前支腿和前辅助支腿调整到相应跨度即可实现多种跨度(例如40m、32m、24m或20m跨度)箱梁的架设，其操作简单方便。本发明的大跨度过隧箱梁架桥机通过前辅助支腿的设计，特别适用于40m大跨度的箱梁架设作业。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的大跨度过隧箱梁架桥机的结构示意图。

图2为本发明的机臂的俯视结构示意图。

图3为本发明的前辅助支腿的主视结构示意图。

图4为本发明的前支腿的主视结构示意图。

图5为本发明的中支腿的主视结构示意图。

图6为本发明的中支腿的侧视结构示意图。

图7为本发明的后支腿的主视结构示意图。

图8为本发明的后支腿的侧视结构示意图。

图9为本发明的后支腿翻转的侧视结构示意图。

图10为本发明的后起重车的主视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种大跨度过隧箱梁架桥机，其包括由前至后依次设在机臂1下方的前辅助支腿2、前支腿3、中支腿4和后支腿5，所述机臂1的上方设有能水平移动地前起重车6和后起重车7；所述前辅助支腿2和所述前支腿3分别可移动地连接于所述机臂1的前端，所述后支腿5可翻转地连接于所述机臂1的后端，所述后支腿5具有能驱动所述机臂1纵移过孔的走行机构53。

该大跨度过隧箱梁架桥机为用于架设箱梁的装置，其前支腿3和中支腿4为主受力支腿，在架梁作业时，为架桥机提供支撑。在过孔作业时，后支腿5为架桥机提供驱动力，前辅助支腿2提供辅助支撑。该前支腿3和前辅助支腿2可沿机臂1的长度方向移动，在变跨时，只需将前支腿3和前辅助支腿2调整到相应跨度即可实现多种跨度(例如40m、32m、24m或20m跨度)箱梁的架设，其操作简单方便。本发明的大跨度过隧箱梁架桥机通过前辅助支腿2的设计，特别适用于40m大跨度的箱梁架设作业。

具体是，如图2所示，机臂1具有平行设置的两根主梁11，两根主梁11的前端之间连接有前端梁12，两根主梁11的后端之间连接有后端梁13，两根主梁11的中部间隔连接有多个加强帽14。在本实施例中，前端梁12的两端通过法兰板与两根主梁11的一端连接，后端梁13的两端通过法兰板与两根主梁11的另一端连接，该前端梁12、后端梁13与两根主梁11形成封闭式框架结构；加强帽14大体呈拱形，其位于两根主梁11的上方，在本发明中，机臂1具有两个加强帽14，当然，在其他的实施例中，根据两根主梁11的长短，该加强帽14也可为一个、三个或更多个，在此不做限制，该加强帽14的两端通过法兰板与两根主梁11连接，该加强帽14用于防止两根主梁11旁弯过大，而造成前起重车6和后起重车7在机臂1上纵移时啃轨或卡滞等问题的发生。

如图3所示，前辅助支腿2具有铰接在两根主梁11之间的上横梁21，该上横梁21上从上至下依次连接有上内柱22、中间外柱23及下内柱24，该中间外柱23能竖直移动地连接在上内柱22和下内柱24上，该上横梁21的两端分别设有能驱动前辅助支腿2在机臂1上纵向移动的驱动轮组25。该前辅助支腿2不仅可实现本发明的大跨度过隧箱梁架桥机的变跨，还能避免与纵移到位的前起重车6的干涉。

该驱动轮组25为采用电机连接减速机并驱动走形轮的机械结构，其为现有技术，在此不再对其结构具体描述。在上横梁21的两端分别连接有一组驱动轮组25，各驱动轮组25能在各自对应的主梁11上端面上的轨道上移动，从而实现带动前辅助支腿2在机臂1上纵向移动的目的。在本发明中，上内柱22为两根，两根上内柱22并排设置，各上内柱22上均间隔设有多个调整孔221，上内柱22通过销轴连接在其调整孔221内而连接于上横梁21，两根上内柱22的上端之间连接有横联26，横联26位于上横梁21的上方；两根上内柱22的下端分别插入中间外柱23内并通过销轴插入不同的调整孔221而固定连接在中间外柱23上，通过销轴连接在不同的调整孔221内可达到调整中间外柱23与上内柱22的连接位置，进而达到调整前辅助支腿2的竖直高度的目的；进一步的，下内柱24为两根，两根下内柱24并排设置，各下内柱24上均间隔设有多个调整孔241，下内柱24的上端通过销轴连接在其调整孔241内而连接于中间外柱23，两根下内柱24的下端之间连接有下连接梁27，通过销轴连接在不同的调整孔241内可达到调整中间外柱23与下内柱24的连接位置，进而达到调整前辅助支腿2的竖直高度的目的。在本实施例中，各下内柱24上均连接有升降油缸28，通过升降油缸28带动下内柱24竖直移动，以伸缩变换中间外柱23与下内柱24的插销孔位，来调整前辅助支腿2的竖直高度，从而达到调整机臂1水平度的目的。

如图4所示，前支腿3具有设置在两根主梁11下端之间的上柱体31，该上柱体31上从上至下依次连接有中间内柱体32和下柱体33，该中间内柱体32能竖直移动地连接在上柱体31上，该上柱体31的两端分别通过托挂轮机构34可移动地挂接于两根主梁11。

该上柱体31横跨于两根主梁11的下方，在上柱体31的两端分别铰接有一个托挂轮机构34，各托挂轮机构34均具有挂轮结构341和托轮结构342，其中挂轮结构341用于前支腿3吊挂在主梁11上，并实现前支腿3在主梁11上的纵向移动，托轮结构342用于对主梁11进行支撑，当前支腿3固定不动时，通过托轮结构342的轮组在主梁11上的滚动以实现机臂1的纵向位移，该挂轮结构341和托轮结构342均为现有技术，在此不再对其结构具体描述，当架桥机纵移过孔作业时，托挂轮机构34可驱动前支腿3在机臂1上纵向移动，以此来实现40m、32m、24m或20m跨度箱梁的架设。在本发明中，中间内柱体32为两根，两根中间内柱体32并排设置，各中间内柱体32上均间隔设有多个调整孔321，各中间内柱体32通过销轴连接在其调整孔321内而连接于上柱体31；进一步的，上柱体31的下部连接有提升油缸35，通过提升油缸35可实现调整上柱体31与中间内柱体32的连接位置，进而达到调整前支腿3的竖直高度的目的。在本发明中，下柱体33为两根，两根下柱体33并排设置，两根下柱体33的下端之间连接有下连接梁37，两根下柱体33的上端分别通过法兰板与两根中间内柱体32的下端相连。在本实施例中，下柱体33上还连接有翻折油缸36，通过翻折油缸36可实现下柱体33相对中间内柱体32的竖直翻折动作。

如图5所示，中支腿4具有能水平转动地连接于两根主梁11外侧的两根联系梁41，各联系梁41上均连接有能竖直转动地立柱42，两根立柱42的下端之间可拆卸地连接有下横梁43。

请配合参阅图6所示，各联系梁41的一端通过法兰板可水平转动地连接在主梁11的外侧，该联系梁41能相对主梁11进行水平翻转；立柱42大体呈弯刀状，其上端通过法兰板可竖直转动地连接在联系梁41的另一端；下横梁43横跨在两根主梁11的下方，其两端通过法兰板连接在两根立柱42的下端之间。

在架桥机过隧道时，先拆除下横梁43，然后呈90°角水平翻折联系梁41和立柱42，最后竖直翻折立柱42，使立柱42与联系梁41呈θ＝70°角状态，当然，在其他的实施例中，立柱42可折翻到极限位置，也即使联系梁41和立柱42之间不发生干涉即可，在此不对翻转角度做限制。通过简单的翻折，既能使架桥机顺利通过隧道，又能实现隧道口架梁，作业流程简洁高效。

如图7和图8所示，后支腿5包括可竖直翻转地连接在主梁11下端的外柱体51，该外柱体51的下端可竖直移动地连接有内柱体52，该内柱体52的下端连接有走行机构53。

后支腿5具有两根外柱体51，各外柱体51通过折叠油缸54能转动地连接在各主梁11的下端，外柱体51的上端铰接在主梁11的下端，通过该折叠油缸54可使该外柱体51以铰接点为轴相对主梁11翻转；在本发明中，内柱体52通过销轴连接在外柱体51的下端，该内柱体52上具有间隔设置的多个调整孔521，通过销轴连接在不同的调整孔521内可达到调整内柱体52与外柱体51的连接位置，进而达到调整后支腿5的竖直高度的目的。在本实施例中，各外柱体51上均连接有伸缩油缸55，通过伸缩油缸55带动外柱体51竖直移动，以伸缩变换内柱体52与外柱体51的插销孔位，来调整后支腿5的竖直高度。走行机构53铰接在内柱体52的下端，当运梁车喂梁作业时，通过折叠油缸54可以使后支腿5旋转89°，请配合参阅图10所示，从而让出喂梁通道，运梁车运箱梁到架桥机的下方。当架桥机纵移作业时，走行机构53可以驱动架桥机纵移。

前起重车6和后起重车7为用于起吊箱梁的机构，其均能在机臂1上纵向移动，前起重车6位于机臂1的前端，后起重车7位于机臂的后端，二者结构基本相同，在此仅以后起重车7为例进行具体说明。

如图10所示，后起重车7具有卷扬机总成71、纵移大车72、横移小车73和吊具74，该纵移大车72能纵向移动地设置在机臂1上，该横移小车73能横向移动地设置在纵移大车72上，该吊具74连接在横移小车73的下方，该卷扬机总成71通过吊绳711与吊具74相连。

纵移大车72用于带动后起重车7在机臂1上纵向走行，横移小车73能够带动吊具74在纵移大车72上横向移动，从而调整吊具74的位置，卷扬机总成71为吊具74的起吊提供动力，在本实施例中，卷扬机总成71与吊具74之间还连接有导向滑轮75，连接在卷扬机总成71与吊具74之间的吊绳711可缠绕在导向滑轮75上，以便为顺畅起吊吊具74提供保障。

该前起重车6的吊具为双点吊具，该后起重车7的吊具74为单点吊具，也即，如图10所示，后起重车7的吊具74具有一个销轴741，其采用单销轴铰接形式，从而使得其吊杆742能摆动；而前起重车6的吊具具有两个销轴，其采用双销轴固接形式，也即所述的双点吊具，该前起重车6的吊具的吊杆不能摆动。本发明通过前起重车6和后起重车7共同组成四点起升三点平衡机构，该四点起升三点平衡机构为起重设备的常用机构。由于箱梁自身结构不能承受扭曲，箱梁通常设置有四处吊点，通过起升机构起吊箱梁，也就是所谓的四点起吊；另外，由于起升机构(通常为卷扬机总成71)起升速度的略微差别，会造成箱梁起升过程中四处吊点高低位置不同从而产生扭矩，严重时损坏箱梁。根据三点确定一个平面的原理，将前面或后面两个吊点通过均衡滑轮或铰接机构变为单点，可保证各吊点受力基本一致，整套起吊系统成为了一个三点平衡机构，箱梁起吊时不受扭曲。

进一步的，在本发明中，该机臂1的后端还连接有后辅助支腿8，该后辅助支腿8能竖直翻转地连接在机臂1上。该后辅助支腿8在架梁、过孔作业时不参与使用，该后辅助支腿8主要用于架桥机的驮运转场作业，当架梁时，后辅助支腿8翻转80°，让出喂梁通道。

在本发明中，该大跨度过隧箱梁架桥机还设有司机室、电气系统、液压系统和动力系统，用于分别对大跨度过隧箱梁架桥机的各部件进行自动控制，其为现有技术，在此不再对其结构和工作原理进行具体描述。

本发明的大跨度过隧箱梁架桥机，如图1所示，架设40m箱梁时过孔的操作步骤如下：

(1)首先，后辅助支腿8处于翻折状态，后支腿5下翻，支撑在钢轨9上。前起重车6和后起重车7运行到架桥机尾部，前支腿3和已架设箱梁锚固，前辅助支腿2后退4.8m，中支腿4离地，准备整机纵移。

(2)之后，后支腿5走行和前支腿3的托挂轮机构34驱动整机走行40.7m，前辅助支腿2站位墩台10上并支撑可靠。

(3)然后，前辅助支腿2、中支腿4和后支腿5支撑，前支腿3纵移40.7m站位在该墩台10上，支撑可靠。

(4)最后，前起重车6和后起重车7运行到取梁位置，后支腿5向上翻折，前辅助支腿2向前行走4.8m，达到架梁状态，完成过孔，也即图1所示的状态。

由此可见，该架桥机能满足所有20～40m间的非标准双线整孔预应力箱型混凝土梁的架设，极大地减少了设备资金的投入，降低了施工成本。本发明的大跨度过隧箱梁架桥机，其前起重车6和后起重车7为分列式结构设计，中支腿4、后支腿5和后辅助支腿8采用可翻折式结构设计，前支腿3和前辅助支腿2采用多级循环伸缩结构设计，隧道内运输时只需将中支腿4的下横梁43拆除即可，拆解量小。采用后悬臂取梁形式，解决了运梁车喂梁时和后支腿5干涉难题，可满足进隧道口-20m架梁，出隧道口+7m架梁工况。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种大跨度过隧箱梁架桥机，其特征在于，包括由前至后依次设在机臂下方的前辅助支腿、前支腿、中支腿和后支腿，所述机臂的上方设有能水平移动地前起重车和后起重车；所述前辅助支腿和所述前支腿分别可移动地连接于所述机臂的前端，所述后支腿可翻转地连接于所述机臂的后端，所述后支腿具有能驱动所述机臂纵移过孔的走行机构；

所述机臂具有平行设置的两根主梁，两根所述主梁的前端之间连接有前端梁，两根所述主梁的后端之间连接有后端梁，两根所述主梁的中部间隔连接有多个加强帽；

所述前辅助支腿具有铰接在两根所述主梁之间的上横梁，所述上横梁上从上至下依次连接有上内柱、中间外柱及下内柱，所述中间外柱能竖直移动地连接在所述上内柱和所述下内柱上，所述上横梁的两端分别设有能驱动所述前辅助支腿在所述机臂上纵向移动的驱动轮组；

所述前支腿具有设置在两根所述主梁下端之间的上柱体，所述上柱体上从上至下依次连接有中间内柱体和下柱体，所述中间内柱体能竖直移动地连接在所述上柱体上，所述上柱体的两端分别通过托挂轮机构可移动地挂接于两根所述主梁，所述机臂能够在所述托挂轮机构的驱动下纵向移动；

所述中支腿具有能水平转动地连接于两根所述主梁外侧的两根联系梁，各所述联系梁上均连接有能竖直转动地立柱，两根所述立柱的下端之间可拆卸地连接有下横梁，在所述架桥机过隧道时，先拆除所述下横梁，然后呈90°角水平翻折所述联系梁和所述立柱，最后竖直翻折所述立柱；

所述后支腿包括能竖直翻转地连接在所述主梁下端的外柱体，所述外柱体的下端可竖直移动地连接有内柱体，所述内柱体的下端连接有所述走行机构，所述机臂能够在所述走行机构的驱动下纵向移动，在运梁车喂梁作业时，竖直翻折所述后支腿让出喂梁通道；

所述机臂的后端还连接有后辅助支腿，所述后辅助支腿能竖直翻转地连接在所述机臂上；

所述架桥机在过孔时，包括以下步骤：

所述后辅助支腿处于翻折状态，所述后支腿下翻并支撑在钢轨上，所述前起重车和所述后起重车运行到架桥机的后部，所述前支腿和已架设箱梁锚固，所述前辅助支腿后退至与所述前支腿相邻，所述中支腿离地；

所述后支腿的行走机构和所述前支腿的托挂轮机构驱动整机前移，至所述前辅助支腿站位在下一个未架设箱梁的墩台上；

所述前辅助支腿、所述中支腿和所述后支腿支撑，所述前支腿前移至站位在所述墩台上；

所述前起重车和所述后起重车运行到取梁位置，所述后支腿向上翻折，所述前辅助支腿前移，达到架梁状态。

2.如权利要求1所述的大跨度过隧箱梁架桥机，其特征在于，所述前起重车和所述后起重车均具有卷扬机总成、纵移大车、横移小车和吊具，所述纵移大车能纵向移动地设置在所述机臂上，所述横移小车能横向移动地设置在所述纵移大车上，所述吊具连接在所述横移小车的下方，所述卷扬机总成通过吊绳与所述吊具相连。

3.如权利要求2所述的大跨度过隧箱梁架桥机，其特征在于，所述前起重车的所述吊具为双点吊具，所述后起重车的所述吊具为单点吊具。