能够承重自助均衡的架桥机组及利用其进行架桥的方法
【专利摘要】本发明公开了一种能够承重自助均衡的架桥机组及利用其进行架桥的方法，架桥机组，包括上车系统和下车系统，以及，若干对油缸式支腿，安装在下车系统车架主梁后部承重横垫梁后侧；控制装置，用于控制若干对油缸式支腿的油缸压力和行程。本发明采用了配置三对油缸式支腿，通过控制油缸式支腿的压力，使其产生的抗后倾力矩大于等于上车系统承重后支腿传给下车系统后部承重横垫梁的压力所造成的下车系统向后倾翻的力矩，保证了下车系统能够在整个架梁过程自助保持其承重的均衡性，保证了下车系统的纵向稳定性，具有操作简便、安全、经济、效率高等优点。
【专利说明】能够承重自助均衡的架桥机组及利用其进行架桥的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程机械【技术领域】，尤其是涉及一种能够承重自助均衡的架桥机组及 利用其进行架桥的方法。
【背景技术】
[0002]架桥机组主要由上车系统和下车系统组成。上车系统主要由桥机主结构及吊梁天 车组成，下车系统由轮胎式运梁车兼当。上车与下车系统相互配套使用，其架设一座桥的首 孔梁的步骤如下:
[0003]第I步，见图1-1，桥机上车系统成后悬臂喂梁状态，后端行走支腿向后翘起，承重 后支腿缩起，下车系统(即轮胎式运梁车)把混凝土梁从后方运来并送进上车系统后悬臂 下方，此过程称为“喂梁”。
[0004]第2步，见图1-2，运梁车喂梁到位后，上车系统承重后支腿落下支立于下车系统 的后部横垫梁上，并联结。
[0005]第3步，见图1-3，原支立在中间桥墩上的移动式支腿前移到前方墩支立，使架桥 机成为两跨式架梁状态，两台天车将混凝土梁从运梁车上吊起。
[0006]第4步，见图1-4，上车系统的两台吊梁天车吊运混凝土梁到桥孔位置上方。
[0007]第5步，见图1-5，上车系统的两台吊梁天车将混凝土梁落梁就位。
[0008]上述过程第3、4步，架桥机的两个支腿一个支立在前方墩上，一个支立于下车系 统的后部横垫梁上。就当前、后吊梁天车同时从运梁车上起吊混凝土梁时，运梁车后部横垫 梁上的承载重量达到最大值，而运梁车前端作为所装载混凝土梁的前支点的横垫梁上的承 压力却被前吊梁小车传递到桥机主梁上了，此时运梁车前端横垫梁变为零载荷(原支立在 中间桥墩上的移动式支腿前移到前方墩支立)。于是，轮胎式运梁车即时的荷重状态是前轻 后重，极不平衡，车辆存在绕后端向后倾翻的可能。需要特别指出的是，由于是架首孔梁，所 以运梁车喂梁停泊位置通常在桥头、路堤之上，要保证运梁车不向后发生倾翻，一种办法是 在靠近混凝土桥台的路堤左右边坡上打桩，用以锚固运梁车的前端；另一种办法是在浇筑 混凝土桥头时设置预埋构件，也是用以锚固运梁车前端，防止倾翻。这些工作都需要求施工 单位在架梁前准备好，架梁后还需进行拆除、回填修补等善后工作。往往困难重重，难于得 到保证，且每一座桥的首孔架梁都需要进行上述工作，效率低下。
【发明内容】
[0009]本发明提供一种能够承重自助均衡的架桥机组及利用其进行架桥的方法，用以解 决现有技术中存在架设桥梁时需要打桩或预埋构件的问题。
[0010]为达上述目的，本发明提供一种能够承重自助均衡的架桥机组，包括上车系统和 下车系统，还包括:
[0011]若干对油缸式支腿，安装在下车系统车架主梁后部承重横垫梁后侧；
[0012]控制装置，用于控制若干对油缸式支腿的油缸压力和行程。[0013]其中，安装在下车系统车架主梁后部承重横垫梁后侧的油缸式支腿为三对。
[0014]另外，本发明还提供一种利用上述的架桥机组进行架桥的方法，包括如下步骤:
[0015]步骤S101，桥机的下车系统把混凝土梁从后方运来并送进上车系统后悬臂下方；
[0016]步骤S102，运梁车(即下车系统)喂梁到位后，上车系统承重后支腿落下在下车系 统后部横垫梁上但尚未产生压力之前，通过控制装置控制若干对油缸式支腿触地；在吊起、 搬运、落下混凝土梁的过程中，控制控制装置控制若干对油缸式支腿的油缸压力，来均衡下 车系统上的压力；混凝土梁落下在桥孔上之后，上车后支腿与下车横垫梁之间联结拆除，后 支腿缩起，架桥机组又成为后悬臂状态，运梁车准备退出；
[0017]步骤S103，确认架桥机组已成为后悬臂状态，控制各油缸式支腿自动收回；下车 系统退出。
[0018]进一步，所述控制装置控制若干对油缸式支腿的油缸压力，具体过程如下:
[0019]I)、控制油缸式支腿的各油缸伸出触地；
[0020]2)、数据初始化:设定各支腿单元油缸压力最大值Plmax、P2max> P3max ;设定悬挂单元 油缸压力最大值Pmax及最小值Pmin ;对各支腿单元油缸加油给力至压力值Pi = Pimax停止，i =1、2、3 ；
[0021]3)、判断卩雜是否〉？_，或者，判断P m是否〈Pmin ;如果是，转步骤4)，如果否，则结 束；其中，Ptffi为前悬挂组单元油缸压力，Pbs为后悬挂组单元油缸压力；
[0022]4)、给支腿油缸中加油，增加支腿油缸压力Pi ；
[0023]5)、判断Pi是否等于Pimax,如果是，则结束，如果否，则转步骤3)。
[0024]进一步，在下述架梁过程中，所述控制装置一直对若干对油缸式支腿的油缸压力 进行控制:
[0025]A)、上车系统承重后支腿支立在后车系统后部承重横垫梁上并施行联结；
[0026]B)、上车系统的中间移动式支腿由桥台上前移到前方墩上支立，前后天车从运梁 车上起吊混凝土梁；
[0027]C)、前后天车抬吊着混凝土梁由后向前移动全过程；
[0028]D)、混凝土梁吊运到位，在首孔桥跨上落梁到位全过程；
[0029]E)、落梁到位后，移动式支腿又从前方墩退回到已架梁两跨中间梁头上支立，上车 系统承重后支腿与下车系统后部承重横梁之间联结拆除，承重后支腿缩起。
[0030]本发明有益效果如下:
[0031]本发明采用了配置三对油缸式支腿，通过控制油缸式支腿的压力，使其产生的抗 后倾力矩大于等于上车系统承重后支腿传给下车系统后部承重横垫梁的压力所造成的下 车系统向后倾翻的力矩，保证了下车系统能够在整个架梁过程自助保持其承重的均衡性， 保证了下车系统的纵向稳定性，具有操作简便、安全、经济、效率高等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1-1?1-5为现有架桥机架设首孔梁的过程示意图；
[0033]图2为本发明实施例中一种架桥机组中下车系统的结构示意图；
[0034]图2-1为图2的A向试图；
[0035]图2-1为图2的B向试图；[0036]图3为本发明实施例中一种架桥机组架设首孔梁喂梁到位时上下车关系图；
[0037]图3-1为图3的A向试图；
[0038]图3-2为图3的B向试图。
【具体实施方式】
[0039]以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述 的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
[0040]为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是给运梁车配置一套“承重自助均衡 系统”。其原理是将天车起吊混凝土梁时经由上车系统承重后支腿传给下车系统后部承重 横垫梁的巨大压力所造成的下车系统向后倾翻的力矩，由所述承重自助均衡系统所产生的 抗后倾力矩(亦即稳定力矩)来抵消并有安全盈余，而无需从外部以强迫锚固方式予以达 成。
[0041]如图2、图2-1、图2-2所示，本发明实施例涉及一种能够承重自助均衡的架桥机 组，包括上车系统和下车系统，其中，在下车系统车架主梁后部承重横垫梁后侧安装若干对 油缸式支腿1、2、3(本实施例中采用3对，也可以根据实际情况增加或减少)；控制装置4， 用于控制若干对油缸式支腿的油缸压力和行程。
[0042]若干对油缸式支腿的各油缸所容许的最大支撑力经设计计算确定。控制装置可以 采用PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)系统,例如,在下车系统 配置一套电液程序控制系统，统一控制所述3对油缸式支腿的油缸压力和行程(缩起或伸 出)。各支腿油缸的压力随上车系统承重后支腿传给下车系统后部承重横垫梁的压力的增 大(减小)而增大(减小)。下车系统各悬挂油缸系分成前后两组设计。各组内又由若干 单元悬挂油缸组成，组内各单元悬挂油缸是相互连通的，即在同一动作中组内各油缸的压 力相等。但前组和后组悬挂油缸之间压力一般是不相等的。因而下车系统的液压悬挂体 实际上就分为两个液压悬挂中心:前悬挂中心及后悬挂中心。假定前悬挂组包含的单元悬 挂数量为n，后悬挂组包含的单元悬挂数量为m，则前悬挂组各油缸压力之和为IiXPmt (Pw s为前悬挂组单元油缸压力)，其合力中心即为前悬挂组之几何中心；同理可定义出后悬挂 组之HiXPjss (Pjss为后悬挂组单元油缸压力)及其几何中心。而所述3对支腿油缸的压力 分别以PpPyP3表不。前后悬挂中心和3对油缸式支腿一起构成了对下车系统本身及支立 在下车系统后部承重横垫梁之上的上车系统承重后支腿的支承体系。在这个体系中，下车 系统向后倾翻的理论倾翻点将是后悬挂中心。绕该点的倾覆力矩(Mft)等于上车系统承重 后支腿传给下车系统后部承重横垫梁的上车系统部分自重与天车吊重的合力(Q上车)乘以 它的作用点与后悬挂中心的距离(Dtl);绕该点的稳定力矩(Ms)等于下车系统的自重(Qt 车)乘以它的重心与后悬挂中心的距离，以及各支腿油缸压力P1?P3分别乘以它们各自的 作用点与后悬挂中心距离之和。K$ (K$为大于I的安全系数)在架梁作业全 过程都必须成立；又根据前面所述架首孔梁时的作业步骤第2步:落下上车后支腿于下车 横垫梁之上以及缩起中间移动式支腿准备前移至前方墩顶上支立之时；再到第3步:天车 起吊混凝土梁之时；又再到第4步:前后天车抬吊混凝土梁前移过程中及到桥孔上落梁之 时；以上每一步的动作都会引起以上所述各力P3等数值的变化。于 是可通过随时调整油缸式支腿的油缸压力P1?P3的大小，以保证在架梁作业全过程Ms/MKsZav式总是成立。将以上逻辑编写成架梁过程的计算机程序，将程序输入微电控制箱 (基于智能化的总线控制系统CAN-BUS)，微电控制箱执行架梁过程的计算机程序，将实时指令传输给液压变量泵站，变量泵站按微电控制箱的指令打开比例电磁阀，将液压油按指定的流量打入各支腿油缸中，安装在油缸阀块上的压力传感元件会将实时压力信息传回微电控制箱，通过一直在箱内运行着的架梁过程计算机程序计算之后再将新的指令传输给液压变量泵站，变量泵站按微电控制箱的实时指令调整比例电磁阀打入各支腿油缸中的液压油流量...。如此周而复始直到架梁作业结束。综上所述可见，整个架首孔梁过程在本发明所配置的3对油缸式支腿及一套基于现场总线(CAN-BUS)的电液控制系统(PLC系统)的作用下，使下车系统能够自助保持其承重的均衡性，保证了下车系统的纵向稳定性。但应指出，本发明所采用的下车系统后侧的3对油缸式支腿的安全作用条件是其支承地面应是坚实的路基，而不可支在已架混凝土梁桥面上，否则会有压裂已架混凝土梁的危险。
[0043]如图3、图3-1、图3-2所示，另外，本发明实施例还涉及一种利用上述架桥机组进行架桥的方法，包括如下步骤:
[0044]步骤S101，桥机上车的下车系统把混凝土梁从后方运来并送进上车系统后悬臂下方；
[0045]步骤S102，运梁车(即下车系统)喂梁到位后，上车系统承重后支腿落下在下车系统后部横垫梁上但尚未产生压力之前，通过控制装置控制若干对油缸式支腿触地，在吊起、 搬运、落下混凝土梁的过程中，控制控制装置控制若干对油缸式支腿的油缸压力，来均衡下车系统上的压力，进而保证下车系统不会倾翻。具体过程如下:
[0046]启动本发明实施例的电液程序控制装置4，即在司机室内操作台上，先后按下该控制装置4的总按钮和“开始”按钮，则控制装置4就会在吊起、搬运、落下混凝土梁的过程中自动计算各油缸压力，直至首孔混凝土梁落下在桥孔上。
[0047]具体计算过程如下:
[0048]I)、开始，油缸式支腿各油缸伸出触地；
[0049]2)、数据初始化:设定各支腿单元油缸压力最大值Plmax、P2max> P3max ;设定悬挂单元油缸压力最大值Pmax及最小值Pmin ;对各支腿单元油缸加油给力至压力`值Pi = Pimax停止，i =1、2、3 ；
[0050]3)、判断卩雜是否〉?_，或者，判断P m是否〈Pmin ;如果是，转步骤4)，如果否，则结束。
[0051]4)、给支腿油缸中加油，增加支腿油缸压力Pi ；
[0052]5)、判断Pi是否等于Pimax,如果是，则结束，如果否，则转步骤3)。
[0053]首孔混凝土梁落下在桥孔上之后，上车后支腿与下车横垫梁之间联结拆除，后支腿缩起，架桥机组又成为后悬臂状态，运梁车准备退出。在下述架梁全过程中，所述控制装置4 一直保持运行状态,其时程跨度包括:
[0054]A)、上车系统承重后支腿支立在后车系统后部承重横垫梁上并施行联结；
[0055]B)、上车系统的中间移动式支腿由桥台上前移到前方墩上支立，前后天车从运梁车上起吊混凝土梁；
[0056]C)、前后天车抬吊着混凝土梁由后向前移动全过程；
[0057]D)、混凝土梁吊运到位，在首孔桥跨上落梁到位全过程；[0058]E)、落梁到位后，移动式支腿又从前方墩退回到已架梁两跨中间梁头上支立，上车 系统承重后支腿与下车系统后部承重横梁之间联结拆除，承重后支腿缩起。
[0059]步骤S103，确认架桥机组已成为后悬臂状态，即可在司机室内操作台上按下电液 程序控制装置4的“结束”按钮，则各油缸式支腿1、2、3自动收回；等到完全收回再把控制 装置4的总开关关闭。这时下车系统即可退出，作为运梁车到后方去运梁。
[0060]由上述实施例可以看出，本发明提供一种架桥机组架设首孔梁时下车系统的承重 自助均衡技术，为一种新型架桥机组的成功研制解决了一个关键技术问题，所述新型架桥 机组是一种高速铁路随行随架、隧道内、外通用架桥机组，它是国内外一项首创新技术，具 有明显的社会、经济效益。所述这种架桥机组在架一座桥的首孔梁时下车系统承重状态是 前轻后重，极不平衡，车辆会发生向后倾翻的状况。
[0061]本发明采用了配置三对油缸式支腿，通过控制油缸式支腿的压力，使其产生的抗 后倾力矩大于等于上车系统承重后支腿传给下车系统后部承重横垫梁的压力所造成的下 车系统向后倾翻的力矩，保证了下车系统能够在整个架梁过程自助保持其承重的均衡性， 保证了下车系统的纵向稳定性，具有操作简便、安全、经济、效率高等优点。
[0062]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种能够承重自助均衡的架桥机组，包括上车系统和下车系统，其特征在于，还包括:若干对油缸式支腿，安装在下车系统车架主梁后部承重横垫梁后侧；控制装置，用于控制若干对油缸式支腿的油缸压力和行程。
2.如权利要求1所述的能够承重自助均衡的架桥机组，其特征在于，安装在下车系统 车架主梁后部承重横垫梁后侧的油缸式支腿为三对。
3.一种利用权利要求1或2所述的架桥机组进行架桥的方法，其特征在于，包括如下步骤:步骤S101，桥机的下车系统把混凝土梁从后方运来并送进上车系统后悬臂下方；步骤S102，运梁车(即下车系统)喂梁到位后，上车系统承重后支腿落下在下车系统 后部横垫梁上但尚未产生压力之前，通过控制装置控制若干对油缸式支腿触地；在吊起、搬 运、落下混凝土梁的过程中，控制控制装置控制若干对油缸式支腿的油缸压力，来均衡下车 系统上的压力；混凝土梁落下在桥孔上之后，上车后支腿与下车横垫梁之间联结拆除，后支 腿缩起，架桥机组又成为后悬臂状态，运梁车准备退出；步骤S103，确认架桥机组已成为后悬臂状态，控制各油缸式支腿自动收回；下车系统 退出。
4.如权利要求3所述的架桥的方法，其特征在于，所述控制装置控制若干对油缸式支 腿的油缸压力，具体过程如下:1)、控制油缸式支腿的各油缸伸出触地；2)、数据初始化:设定各支腿单元油缸压力最大值Plmax、P2max>P3max ;设定悬挂单元油缸 压力最大值Pniax及最小值Pniin ;对各支腿单元油缸加油给力至压力值Pi = Pimax停止，i = 1、2、3 ；3)、判断Pjgs是否〉Pmax，或者，判断Pmt是否〈Pmin;如果是，转步骤4)，如果否，则结束； 其中，Pmt为前悬挂组单元油缸压力，Pjss为后悬挂组单元油缸压力；4)、给支腿油缸中加油，增加支腿油缸压力Pi；5)、判断Pi是否等于Pimax,如果是，则结束，如果否，则转步骤3)。
5.如权利要求3或4所述的架桥的方法，其特征在于，在下述架梁过程中，所述控制装 置一直对若干对油缸式支腿的油缸压力进行控制:A)、上车系统承重后支腿支立在后车系统后部承重横垫梁上并施行联结；B)、上车系统的中间移动式支腿由桥台上前移到前方墩上支立，前后天车从运梁车上 起吊混凝土梁；C)、前后天车抬吊着混凝土梁由后向前移动全过程；D)、混凝土梁吊运到位，在首孔桥跨上落梁到位全过程；E)、落梁到位后，移动式支腿又从前方墩退回到已架梁两跨中间梁头上支立，上车系统 承重后支腿与下车系统后部承重横梁之间联结拆除，承重后支腿缩起。
【文档编号】E01D21/00GK103590336SQ201210292991
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年8月17日 优先权日:2012年8月17日
【发明者】王金祥, 黄耀怡, 李彬, 杨超, 王大江, 田凯 申请人:秦皇岛天业通联重工股份有限公司