能夠承重自助均衡的架橋機組及利用其進行架橋的方法
【專利摘要】本發明公開了一種能夠承重自助均衡的架橋機組及利用其進行架橋的方法，架橋機組，包括上車系統和下車系統，以及，若干對油缸式支腿，安裝在下車系統車架主梁后部承重橫墊梁后側；控制裝置，用于控制若干對油缸式支腿的油缸壓力和行程。本發明采用了配置三對油缸式支腿，通過控制油缸式支腿的壓力，使其產生的抗后傾力矩大于等于上車系統承重后支腿傳給下車系統后部承重橫墊梁的壓力所造成的下車系統向后傾翻的力矩，保證了下車系統能夠在整個架梁過程自助保持其承重的均衡性，保證了下車系統的縱向穩定性，具有操作簡便、安全、經濟、效率高等優點。
【專利說明】能夠承重自助均衡的架橋機組及利用其進行架橋的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及工程機械【技術領域】，尤其是涉及一種能夠承重自助均衡的架橋機組及 利用其進行架橋的方法。
【背景技術】
[0002]架橋機組主要由上車系統和下車系統組成。上車系統主要由橋機主結構及吊梁天 車組成，下車系統由輪胎式運梁車兼當。上車與下車系統相互配套使用，其架設一座橋的首 孔梁的步驟如下:
[0003]第I步，見圖1-1，橋機上車系統成后懸臂喂梁狀態，后端行走支腿向后翹起，承重 后支腿縮起，下車系統(即輪胎式運梁車)把混凝土梁從后方運來并送進上車系統后懸臂 下方，此過程稱為“喂梁”。
[0004]第2步，見圖1-2，運梁車喂梁到位后，上車系統承重后支腿落下支立于下車系統 的后部橫墊梁上，并聯結。
[0005]第3步，見圖1-3，原支立在中間橋墩上的移動式支腿前移到前方墩支立，使架橋 機成為兩跨式架梁狀態，兩臺天車將混凝土梁從運梁車上吊起。
[0006]第4步，見圖1-4，上車系統的兩臺吊梁天車吊運混凝土梁到橋孔位置上方。
[0007]第5步，見圖1-5，上車系統的兩臺吊梁天車將混凝土梁落梁就位。
[0008]上述過程第3、4步，架橋機的兩個支腿一個支立在前方墩上，一個支立于下車系 統的后部橫墊梁上。就當前、后吊梁天車同時從運梁車上起吊混凝土梁時，運梁車后部橫墊 梁上的承載重量達到最大值，而運梁車前端作為所裝載混凝土梁的前支點的橫墊梁上的承 壓力卻被前吊梁小車傳遞到橋機主梁上了，此時運梁車前端橫墊梁變為零載荷(原支立在 中間橋墩上的移動式支腿前移到前方墩支立)。于是，輪胎式運梁車即時的荷重狀態是前輕 后重，極不平衡，車輛存在繞后端向后傾翻的可能。需要特別指出的是，由于是架首孔梁，所 以運梁車喂梁停泊位置通常在橋頭、路堤之上，要保證運梁車不向后發生傾翻，一種辦法是 在靠近混凝土橋臺的路堤左右邊坡上打樁，用以錨固運梁車的前端；另一種辦法是在澆筑 混凝土橋頭時設置預埋構件，也是用以錨固運梁車前端，防止傾翻。這些工作都需要求施工 單位在架梁前準備好，架梁后還需進行拆除、回填修補等善后工作。往往困難重重，難于得 到保證，且每一座橋的首孔架梁都需要進行上述工作，效率低下。

【發明內容】

[0009]本發明提供一種能夠承重自助均衡的架橋機組及利用其進行架橋的方法，用以解 決現有技術中存在架設橋梁時需要打樁或預埋構件的問題。
[0010]為達上述目的，本發明提供一種能夠承重自助均衡的架橋機組，包括上車系統和 下車系統，還包括:
[0011]若干對油缸式支腿，安裝在下車系統車架主梁后部承重橫墊梁后側；
[0012]控制裝置，用于控制若干對油缸式支腿的油缸壓力和行程。[0013]其中，安裝在下車系統車架主梁后部承重橫墊梁后側的油缸式支腿為三對。
[0014]另外，本發明還提供一種利用上述的架橋機組進行架橋的方法，包括如下步驟:
[0015]步驟S101，橋機的下車系統把混凝土梁從后方運來并送進上車系統后懸臂下方；
[0016]步驟S102，運梁車(即下車系統)喂梁到位后，上車系統承重后支腿落下在下車系 統后部橫墊梁上但尚未產生壓力之前，通過控制裝置控制若干對油缸式支腿觸地；在吊起、 搬運、落下混凝土梁的過程中，控制控制裝置控制若干對油缸式支腿的油缸壓力，來均衡下 車系統上的壓力；混凝土梁落下在橋孔上之后，上車后支腿與下車橫墊梁之間聯結拆除，后 支腿縮起，架橋機組又成為后懸臂狀態，運梁車準備退出；
[0017]步驟S103，確認架橋機組已成為后懸臂狀態，控制各油缸式支腿自動收回；下車 系統退出。
[0018]進一步，所述控制裝置控制若干對油缸式支腿的油缸壓力，具體過程如下:
[0019]I)、控制油缸式支腿的各油缸伸出觸地；
[0020]2)、數據初始化:設定各支腿單元油缸壓力最大值Plmax、P2max> P3max ;設定懸掛單元 油缸壓力最大值Pmax及最小值Pmin ;對各支腿單元油缸加油給力至壓力值Pi = Pimax停止，i =1、2、3 ；
[0021]3)、判斷卩雜是否〉？_，或者，判斷P m是否〈Pmin ;如果是，轉步驟4)，如果否，則結 束；其中，Ptffi為前懸掛組單元油缸壓力，Pbs為后懸掛組單元油缸壓力；
[0022]4)、給支腿油缸中加油，增加支腿油缸壓力Pi ；
[0023]5)、判斷Pi是否等于Pimax,如果是，則結束，如果否，則轉步驟3)。
[0024]進一步，在下述架梁過程中，所述控制裝置一直對若干對油缸式支腿的油缸壓力 進行控制:
[0025]A)、上車系統承重后支腿支立在后車系統后部承重橫墊梁上并施行聯結；
[0026]B)、上車系統的中間移動式支腿由橋臺上前移到前方墩上支立，前后天車從運梁 車上起吊混凝土梁；
[0027]C)、前后天車抬吊著混凝土梁由后向前移動全過程；
[0028]D)、混凝土梁吊運到位，在首孔橋跨上落梁到位全過程；
[0029]E)、落梁到位后，移動式支腿又從前方墩退回到已架梁兩跨中間梁頭上支立，上車 系統承重后支腿與下車系統后部承重橫梁之間聯結拆除，承重后支腿縮起。
[0030]本發明有益效果如下:
[0031]本發明采用了配置三對油缸式支腿，通過控制油缸式支腿的壓力，使其產生的抗 后傾力矩大于等于上車系統承重后支腿傳給下車系統后部承重橫墊梁的壓力所造成的下 車系統向后傾翻的力矩，保證了下車系統能夠在整個架梁過程自助保持其承重的均衡性， 保證了下車系統的縱向穩定性，具有操作簡便、安全、經濟、效率高等優點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1-1?1-5為現有架橋機架設首孔梁的過程示意圖；
[0033]圖2為本發明實施例中一種架橋機組中下車系統的結構示意圖；
[0034]圖2-1為圖2的A向試圖；
[0035]圖2-1為圖2的B向試圖；[0036]圖3為本發明實施例中一種架橋機組架設首孔梁喂梁到位時上下車關系圖；
[0037]圖3-1為圖3的A向試圖；
[0038]圖3-2為圖3的B向試圖。
【具體實施方式】
[0039]以下結合附圖以及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述 的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不限定本發明。
[0040]為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是給運梁車配置一套“承重自助均衡 系統”。其原理是將天車起吊混凝土梁時經由上車系統承重后支腿傳給下車系統后部承重 橫墊梁的巨大壓力所造成的下車系統向后傾翻的力矩，由所述承重自助均衡系統所產生的 抗后傾力矩(亦即穩定力矩)來抵消并有安全盈余，而無需從外部以強迫錨固方式予以達 成。
[0041]如圖2、圖2-1、圖2-2所示，本發明實施例涉及一種能夠承重自助均衡的架橋機 組，包括上車系統和下車系統，其中，在下車系統車架主梁后部承重橫墊梁后側安裝若干對 油缸式支腿1、2、3(本實施例中采用3對，也可以根據實際情況增加或減少)；控制裝置4， 用于控制若干對油缸式支腿的油缸壓力和行程。
[0042]若干對油缸式支腿的各油缸所容許的最大支撐力經設計計算確定。控制裝置可以 采用PLC(Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器)系統,例如,在下車系統 配置一套電液程序控制系統，統一控制所述3對油缸式支腿的油缸壓力和行程(縮起或伸 出)。各支腿油缸的壓力隨上車系統承重后支腿傳給下車系統后部承重橫墊梁的壓力的增 大(減小)而增大(減小)。下車系統各懸掛油缸系分成前后兩組設計。各組內又由若干 單元懸掛油缸組成，組內各單元懸掛油缸是相互連通的，即在同一動作中組內各油缸的壓 力相等。但前組和后組懸掛油缸之間壓力一般是不相等的。因而下車系統的液壓懸掛體 實際上就分為兩個液壓懸掛中心:前懸掛中心及后懸掛中心。假定前懸掛組包含的單元懸 掛數量為n，后懸掛組包含的單元懸掛數量為m，則前懸掛組各油缸壓力之和為IiXPmt (Pw s為前懸掛組單元油缸壓力)，其合力中心即為前懸掛組之幾何中心；同理可定義出后懸掛 組之HiXPjss (Pjss為后懸掛組單元油缸壓力)及其幾何中心。而所述3對支腿油缸的壓力 分別以PpPyP3表不。前后懸掛中心和3對油缸式支腿一起構成了對下車系統本身及支立 在下車系統后部承重橫墊梁之上的上車系統承重后支腿的支承體系。在這個體系中，下車 系統向后傾翻的理論傾翻點將是后懸掛中心。繞該點的傾覆力矩(Mft)等于上車系統承重 后支腿傳給下車系統后部承重橫墊梁的上車系統部分自重與天車吊重的合力(Q上車)乘以 它的作用點與后懸掛中心的距離(Dtl);繞該點的穩定力矩(Ms)等于下車系統的自重(Qt 車)乘以它的重心與后懸掛中心的距離，以及各支腿油缸壓力P1?P3分別乘以它們各自的 作用點與后懸掛中心距離之和。K$ (K$為大于I的安全系數)在架梁作業全 過程都必須成立；又根據前面所述架首孔梁時的作業步驟第2步:落下上車后支腿于下車 橫墊梁之上以及縮起中間移動式支腿準備前移至前方墩頂上支立之時；再到第3步:天車 起吊混凝土梁之時；又再到第4步:前后天車抬吊混凝土梁前移過程中及到橋孔上落梁之 時；以上每一步的動作都會引起以上所述各力P3等數值的變化。于 是可通過隨時調整油缸式支腿的油缸壓力P1?P3的大小，以保證在架梁作業全過程Ms/MKsZav式總是成立。將以上邏輯編寫成架梁過程的計算機程序，將程序輸入微電控制箱 (基于智能化的總線控制系統CAN-BUS)，微電控制箱執行架梁過程的計算機程序，將實時指令傳輸給液壓變量泵站，變量泵站按微電控制箱的指令打開比例電磁閥，將液壓油按指定的流量打入各支腿油缸中，安裝在油缸閥塊上的壓力傳感元件會將實時壓力信息傳回微電控制箱，通過一直在箱內運行著的架梁過程計算機程序計算之后再將新的指令傳輸給液壓變量泵站，變量泵站按微電控制箱的實時指令調整比例電磁閥打入各支腿油缸中的液壓油流量...。如此周而復始直到架梁作業結束。綜上所述可見，整個架首孔梁過程在本發明所配置的3對油缸式支腿及一套基于現場總線(CAN-BUS)的電液控制系統(PLC系統)的作用下，使下車系統能夠自助保持其承重的均衡性，保證了下車系統的縱向穩定性。但應指出，本發明所采用的下車系統后側的3對油缸式支腿的安全作用條件是其支承地面應是堅實的路基，而不可支在已架混凝土梁橋面上，否則會有壓裂已架混凝土梁的危險。
[0043]如圖3、圖3-1、圖3-2所示，另外，本發明實施例還涉及一種利用上述架橋機組進行架橋的方法，包括如下步驟:
[0044]步驟S101，橋機上車的下車系統把混凝土梁從后方運來并送進上車系統后懸臂下方；
[0045]步驟S102，運梁車(即下車系統)喂梁到位后，上車系統承重后支腿落下在下車系統后部橫墊梁上但尚未產生壓力之前，通過控制裝置控制若干對油缸式支腿觸地，在吊起、 搬運、落下混凝土梁的過程中，控制控制裝置控制若干對油缸式支腿的油缸壓力，來均衡下車系統上的壓力，進而保證下車系統不會傾翻。具體過程如下:
[0046]啟動本發明實施例的電液程序控制裝置4，即在司機室內操作臺上，先后按下該控制裝置4的總按鈕和“開始”按鈕，則控制裝置4就會在吊起、搬運、落下混凝土梁的過程中自動計算各油缸壓力，直至首孔混凝土梁落下在橋孔上。
[0047]具體計算過程如下:
[0048]I)、開始，油缸式支腿各油缸伸出觸地；
[0049]2)、數據初始化:設定各支腿單元油缸壓力最大值Plmax、P2max> P3max ;設定懸掛單元油缸壓力最大值Pmax及最小值Pmin ;對各支腿單元油缸加油給力至壓力`值Pi = Pimax停止，i =1、2、3 ；
[0050]3)、判斷卩雜是否〉?_，或者，判斷P m是否〈Pmin ;如果是，轉步驟4)，如果否，則結束。
[0051]4)、給支腿油缸中加油，增加支腿油缸壓力Pi ；
[0052]5)、判斷Pi是否等于Pimax,如果是，則結束，如果否，則轉步驟3)。
[0053]首孔混凝土梁落下在橋孔上之后，上車后支腿與下車橫墊梁之間聯結拆除，后支腿縮起，架橋機組又成為后懸臂狀態，運梁車準備退出。在下述架梁全過程中，所述控制裝置4 一直保持運行狀態,其時程跨度包括:
[0054]A)、上車系統承重后支腿支立在后車系統后部承重橫墊梁上并施行聯結；
[0055]B)、上車系統的中間移動式支腿由橋臺上前移到前方墩上支立，前后天車從運梁車上起吊混凝土梁；
[0056]C)、前后天車抬吊著混凝土梁由后向前移動全過程；
[0057]D)、混凝土梁吊運到位，在首孔橋跨上落梁到位全過程；[0058]E)、落梁到位后，移動式支腿又從前方墩退回到已架梁兩跨中間梁頭上支立，上車 系統承重后支腿與下車系統后部承重橫梁之間聯結拆除，承重后支腿縮起。
[0059]步驟S103，確認架橋機組已成為后懸臂狀態，即可在司機室內操作臺上按下電液 程序控制裝置4的“結束”按鈕，則各油缸式支腿1、2、3自動收回；等到完全收回再把控制 裝置4的總開關關閉。這時下車系統即可退出，作為運梁車到后方去運梁。
[0060]由上述實施例可以看出，本發明提供一種架橋機組架設首孔梁時下車系統的承重 自助均衡技術，為一種新型架橋機組的成功研制解決了一個關鍵技術問題，所述新型架橋 機組是一種高速鐵路隨行隨架、隧道內、外通用架橋機組，它是國內外一項首創新技術，具 有明顯的社會、經濟效益。所述這種架橋機組在架一座橋的首孔梁時下車系統承重狀態是 前輕后重，極不平衡，車輛會發生向后傾翻的狀況。
[0061]本發明采用了配置三對油缸式支腿，通過控制油缸式支腿的壓力，使其產生的抗 后傾力矩大于等于上車系統承重后支腿傳給下車系統后部承重橫墊梁的壓力所造成的下 車系統向后傾翻的力矩，保證了下車系統能夠在整個架梁過程自助保持其承重的均衡性， 保證了下車系統的縱向穩定性，具有操作簡便、安全、經濟、效率高等優點。
[0062]顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精 神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍 之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種能夠承重自助均衡的架橋機組，包括上車系統和下車系統，其特征在于，還包括:若干對油缸式支腿，安裝在下車系統車架主梁后部承重橫墊梁后側；控制裝置，用于控制若干對油缸式支腿的油缸壓力和行程。
2.如權利要求1所述的能夠承重自助均衡的架橋機組，其特征在于，安裝在下車系統 車架主梁后部承重橫墊梁后側的油缸式支腿為三對。
3.一種利用權利要求1或2所述的架橋機組進行架橋的方法，其特征在于，包括如下步驟:步驟S101，橋機的下車系統把混凝土梁從后方運來并送進上車系統后懸臂下方；步驟S102，運梁車(即下車系統)喂梁到位后，上車系統承重后支腿落下在下車系統 后部橫墊梁上但尚未產生壓力之前，通過控制裝置控制若干對油缸式支腿觸地；在吊起、搬 運、落下混凝土梁的過程中，控制控制裝置控制若干對油缸式支腿的油缸壓力，來均衡下車 系統上的壓力；混凝土梁落下在橋孔上之后，上車后支腿與下車橫墊梁之間聯結拆除，后支 腿縮起，架橋機組又成為后懸臂狀態，運梁車準備退出；步驟S103，確認架橋機組已成為后懸臂狀態，控制各油缸式支腿自動收回；下車系統 退出。
4.如權利要求3所述的架橋的方法，其特征在于，所述控制裝置控制若干對油缸式支 腿的油缸壓力，具體過程如下:1)、控制油缸式支腿的各油缸伸出觸地；2)、數據初始化:設定各支腿單元油缸壓力最大值Plmax、P2max>P3max ;設定懸掛單元油缸 壓力最大值Pniax及最小值Pniin ;對各支腿單元油缸加油給力至壓力值Pi = Pimax停止，i = 1、2、3 ；3)、判斷Pjgs是否〉Pmax，或者，判斷Pmt是否〈Pmin;如果是，轉步驟4)，如果否，則結束； 其中，Pmt為前懸掛組單元油缸壓力，Pjss為后懸掛組單元油缸壓力；4)、給支腿油缸中加油，增加支腿油缸壓力Pi；5)、判斷Pi是否等于Pimax,如果是，則結束，如果否，則轉步驟3)。
5.如權利要求3或4所述的架橋的方法，其特征在于，在下述架梁過程中，所述控制裝 置一直對若干對油缸式支腿的油缸壓力進行控制:A)、上車系統承重后支腿支立在后車系統后部承重橫墊梁上并施行聯結；B)、上車系統的中間移動式支腿由橋臺上前移到前方墩上支立，前后天車從運梁車上 起吊混凝土梁；C)、前后天車抬吊著混凝土梁由后向前移動全過程；D)、混凝土梁吊運到位，在首孔橋跨上落梁到位全過程；E)、落梁到位后，移動式支腿又從前方墩退回到已架梁兩跨中間梁頭上支立，上車系統 承重后支腿與下車系統后部承重橫梁之間聯結拆除，承重后支腿縮起。
【文檔編號】E01D21/00GK103590336SQ201210292991
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月17日 優先權日:2012年8月17日
【發明者】王金祥, 黃耀怡, 李彬, 楊超, 王大江, 田凱 申請人:秦皇島天業通聯重工股份有限公司