一种造桥机及其施工方法与流程

1.本发明涉及桥梁架设施工技术领域，特别是涉及一种造桥机及其施工方法。


背景技术：

2.架桥机就是将预制好的梁片放置到预制好的桥墩上去的设备。架桥机属于起重机范畴，因为其主要功能是将梁片提起，然后运送到位置后放下。随着国家山地轨道交通工程的越来越多，应用于山地狭窄空间的造桥施工设备的需求也越来越多，并且对造桥施工设备在环保节能、减少对周围环境影响方面的诉求也日益高涨，尤其在环境脆弱地区，要求“无便道”施工，对施工装备提出了更高的要求。
3.然传统架桥机具有以下不足：
4.其一、只能进行桥梁架设，功能单一，无法进行桩基、墩柱结构的施工；
5.其二、基于主梁、盖梁、墩柱、桩基等实现了预制装配化，架桥机能够实现预制主梁、盖梁、墩柱结构的安装，但桥的下部结构的安装只能选择汽车吊或履带吊通过便道实现，并且汽车吊或履带吊仅仅局限于桥下地质条件好、操作空间大的工程；
6.其三、随着架桥机的技术发展，已有架桥机能够实现预制桩的安装，但预制桩无法打入坚硬的地质中，无法适应复杂的山地环境。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种造桥机，包括主梁结构、主支腿结构和天车系统；
8.所述主梁结构包括外主梁、内主梁以及用于驱动内主梁相对于外主梁进行位移的驱动组件；
9.所述主支腿结构包括第一主支腿和第二主支腿，所述第一主支腿的一端与外主梁可滑动连接，第一主支腿的另一端与地基相连，用于为外主梁提供支撑；所述第二主支腿的一端与内主梁可滑动连接，第二主支腿的另一端与地基相连，用于为内主梁提供支撑；
10.所述天车系统用于吊运该造桥机在施工过程中所需的各种物料，且天车系统包括滑移小车、卷扬机和吊具；滑移小车在外主梁和内主梁上滑移，卷扬机与滑移小车相互连接，吊具安装于卷扬机的钢丝绳上。
11.可选的，所述天车系统还包括用于连接滑移小车和卷扬机的支撑架；
12.所述支撑架设置为包括第二横梁、第二纵梁和第二竖梁的框架结构；所述滑移小车设置于第二竖梁上；所述卷扬机设置于第二横梁上。
13.可选的，在第二横梁上还设有限位组件和滑移组件；
14.所述限位组件设有分别设置于沿卷扬机位移方向的两端的两组；
15.所述滑移组件包括滑轨、设置于滑轨上的滑块以及安装于滑块上的滑移板，所述滑轨固定安装于第二横梁上，所述滑块与滑轨可滑动连接，所述滑移板与滑块固连，且滑移板上固定安装有卷扬机。
16.可选的，所述驱动组件包括支架、第一驱动件、第二驱动件和插销，支架安装于外
主梁上，第一驱动件的固定端与支架相连而其驱动端与内主梁相连，第二驱动件的固定端与支架相连而其驱动端上安装有插销；内主梁通过第一驱动件的驱动在外主梁内进行滑移，当位移至指定位置时，第二驱动件驱动插销插入外主梁上设置的销孔内，以实现外主梁与内主梁之间的相对限位固定。
17.可选的，所述第一主支腿和第二主支腿结构一致，且其均包括固定支撑组件、活动支撑组件、位移驱动组件和滑动组件；
18.所述固定支撑组件与活动支撑组件相互套设；
19.所述位移驱动组件驱动活动支撑组件相对于固定支撑组件沿高度方向位移；
20.所述滑动组件安装于活动支撑组件远离固定支撑组件的一端上，滑动组件与外主梁或内主梁采用滑动连接。
21.可选的，所述滑动组件包括底座、主动轮驱动件、主动轮组件和从动轮组件；
22.所述底座与活动支撑组件固连，且底座包括依次相互连接的第一竖直段、水平段和第二竖直段；
23.所述主动轮组件设置于第一竖直段上，且主动轮组件与主动轮驱动件相连；
24.所述从动轮组件设置于第二竖直段上，通过与主动轮组件的相互配合形成夹持于外主梁或内主梁上的滑移结构。
25.除上述结构外，该造桥机还包括设置于外主梁远离内主梁的一端上的后支腿结构；所述后支腿结构包括固定架以及设置于固定架上的行走驱动件和行走轮组件，所述固定架与外主梁远离内主梁的一端相连，所述行走轮组件通过行走驱动件的驱动在桥墩上进行位移。
26.除上述结构外，该造桥机还包括用于承载成孔设备并带动成孔设备在地基上进行位移的步履式桩基模块；所述步履式桩基模块包括桩基座、支撑臂组件和成孔设备；
27.所述桩基座包括基座本体以及设置于基座本体上的位移组件，位移组件带动基座本体在地基上进行位移；
28.所述支撑臂组件包括相互铰接的固定臂和调节臂，固定臂远离调节臂的一端与基座本体固连，调节臂远离固定臂的一端与成孔设备固连，且在固定臂与调节臂之间还设有调节组件，所述调节臂通过调节组件的驱动进行俯仰和左右摆动；
29.所述成孔设备用于实现钻孔。
30.本发明还提供了一种造桥机的施工工艺，包括以下步骤：
31.步骤一、安装如上述所述的一种造桥机，并将该造桥机运送至初始位置；
32.步骤二、对第一墩工位进行桩基施工：通过主梁结构和天车系统将场地平整设备和第二主支腿结构吊运至第一墩工位，以及通过主梁结构和天车系统将步履式桩基模块吊运至第一墩工位，进行桩基施工；
33.步骤三、位移至第二墩工位：将第一主支腿结构和第二主支腿结构均保持固定不动，同时使主梁结构在后支腿的作用下整体前移至第二墩工位；
34.步骤四、对第一墩工位进行承台施工以及对第二墩工位进行桩基施工：通过主梁结构和天车系统将场地平整设备和第三主支腿结构吊运至第二墩工位，并对第三主支腿进行固定，同时第一墩工位进行承台施工；再通过主梁结构和天车系统将步履式桩基模块运送至第二墩工位进行桩基施工；
35.步骤五、重复步骤三和步骤四，直到所有墩工位境外完成承台施工和桩基施工，进入下一个循环作业。
36.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
37.(1)本发明中通过设置天车系统，以便将所有物料或设备通过天车系统进行吊运至指定的位置，无需另外修建运输通道，从而最大限度减少对环境的影响。
38.(2)本发明中通过将主梁结构设置为可伸缩式结构，通过不同的伸缩长度，以使本发明能够覆盖到不同位置的多个工作，从而实现不同位置的多个工位的作业，又能适应小曲率半径造桥施工。
39.(3)本发明中通过将主支腿结构设置为伸缩式+模块装配式结构，使其能够适应山地复杂的地形，保证施工的高适应性。
40.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
41.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
42.图1是本发明实施例中一种造桥机隐藏步履式桩基模块后的主视示意图；
43.图2是图1中主梁结构的主视示意图；
44.图3是图2中驱动组件的主视示意图；
45.图4是图1中主支腿结构的主视示意图；
46.图5是图4中滑动组件的轴测示意图；
47.图6是图1中后支腿结构的轴测示意图；
48.图7是图1中天车系统的轴测示意图；
49.图8是本发明实施例中一种造桥机中步履式桩基模块的轴测示意图；
50.图9是本发明实施例中一种造桥机处于施工初始状态的示意图。
51.其中：
52.1、主梁结构，1.1、外主梁，1.2、内主梁，1.3、驱动组件，1.3.1、支架，1.3.2、主油缸，1.3.3、插销油缸；
53.2、主支腿结构，2.1、固定支撑组件，2.2、活动支撑组件，2.3、滑动组件，2.3.1、底座，2.3.2、主动轮驱动件，2.3.3、主动轮组件，2.3.4、从动轮组件；
54.3、后支腿结构，3.1、固定架，3.1.1、第一横梁，3.1.2、第一纵梁，3.1.3、第一竖梁，3.2、行走驱动件，3.3、行走轮组件，3.3.1、驱动行走轮组，3.3.2、从动行走轮组；
55.4、天车系统，4.1、支撑架，4.1.1、第二横梁，4.1.2、第二纵梁，4.1.3、第二竖梁，4.1.4、加强梁，4.1.5、限位块，4.2、滑移小车，4.3、卷扬机，4.4、吊具；
56.5、步履式桩基模块，5.1、桩基座，5.2、支撑臂组件，5.3、成孔设备；
57.01、地基，02、桥墩，03、场地平整设备。
具体实施方式
58.为使本发明的上述目的、特征和优点等能够更加明确易懂，下面结合附图对本发
明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精确比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施；本发明中所提及的若干，并非限于附图实例中具体数量；本发明中所提及的
‘
前
’‘
中
’‘
后
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左
’‘
右
’‘
上
’‘
下
’‘
顶部
’‘
底部
’‘
中部’等指示的方位或位置关系，均基于本发明附图所示的方位或位置关系，而不指示或暗示所指的装置或零部件必须具有特定的方位，亦不能理解为对本发明的限制。
59.本实施例:
60.参见图1所示，一种造桥机，包括主梁结构1、主支腿结构2和天车系统4；所述主梁结构1包括外主梁1.1、内主梁1.2以及用于驱动内主梁1.2相对于外主梁1.1进行位移的驱动组件1.3；所述主支腿结构2包括第一主支腿和第二主支腿，所述第一主支腿的一端与外主梁1.1可滑动连接，第一主支腿的另一端与地基01相连，用于为外主梁1.1提供支撑；所述第二主支腿的一端与内主梁1.2可滑动连接，第二主支腿的另一端与地基01相连，用于为内主梁1.2提供支撑；所述天车系统4用于吊运该造桥机在施工过程中所需的各种物料，且天车系统4包括滑移小车4.2、卷扬机4.3和吊具4.4；滑移小车4.2在外主梁1.1和内主梁1.2上滑移，卷扬机4.3与滑移小车4.2相互连接，吊具4.4安装于卷扬机4.3的钢丝绳上。
61.可选的，该造桥机，还包括设置于外主梁1.1远离内主梁1.2的一端上的后支腿结构3以及用于承载成孔设备并带动成孔设备在地基01上进行位移的步履式桩基模块5；后支腿结构3用于驱动主梁结构1在桥墩02上进行位移，以使该造桥机的作业范围更广。
62.参见图2和图3所示，所述主梁结构1包括外主梁1.1、内主梁1.2以及用于驱动内主梁1.2相对于外主梁1.1进行位移的驱动组件1.3；所述外主梁1.1套设于内主梁1.2上；所述驱动组件1.3包括支架1.3.1、第一驱动件1.3.2(具体的，所述第一驱动件1.3.2优选设置为油缸结构)、第二驱动件1.3.3(具体的，所述第二驱动件1.3.3优选设置为油缸结构)和插销，支架1.3.1安装于外主梁1.1上，第一驱动件1.3.2的固定端与支架1.3.1相连而其驱动端与内主梁1.2相连，第二驱动件1.3.3的固定端与支架1.3.1相连而其驱动端上安装有插销；内主梁1.2通过第一驱动件1.3.2的驱动在外主梁1.1内进行滑移，当位移至指定位置时，第二驱动件1.3.3驱动插销插入外主梁1.1上设置的销孔内，以实现外主梁1.1与内主梁1.2之间的相对限位固定；当需改变内主梁1.2与外主梁1.1之间的相对位置时，第二驱动件1.3.3驱动插销脱离外主梁1.1上设置的销孔，第一驱动件1.3.2驱动内主梁1.2在外主梁1.1内进行滑移，从而改变内主梁1.2与外主梁1.1之间的相对位置。
63.参见图4和图5所示，所述主支腿结构2包括固定支撑组件2.1、活动支撑组件2.2和滑动组件2.3；
64.所述固定支撑组件2.1套设于活动支撑组件2.2上，且固定支撑组件2.1远离活动支撑组件2.2的一端与地基01相连，活动支撑组件2.2远离固定支撑组件2.1的一端与滑动组件2.3相连；
65.在固定支撑组件2.1和活动支撑组件2.2之间还设有位移驱动组件，活动支撑组件2.2通过位移驱动组件的驱动沿竖直方向进行位移，以便能够适应不同高度的支撑需求；
66.所述滑动组件2.3设置于活动支撑组件2.2远离固定支撑组件2.1的一端上，用于与外主梁1.1或内主梁1.2可滑动连接。
67.可选的，为有效保证固定支撑组件2.1的支撑强度，所述固定支撑组件2.1优选设置为焊接结构。
68.可选的，所述活动支撑组件2.2设置为包括至少一件与固定支撑组件2.1相连的伸缩件，所述伸缩件的一端通过位移驱动组件与固定支撑组件2.1相连，伸缩件远离固定支撑组件2.1的一端与滑动组件2.3固连。
69.可选的，所述滑动组件2.3包括底座2.3.1、主动轮驱动件2.3.2、主动轮组件2.3.3和从动轮组件2.3.4；所述底座2.3.1设置为由第一竖直段、水平段和第二竖直段依次相互连接形成的u形结构；所述主动轮组件2.3.3设有相互并列设置的两组，两组主动轮组件2.3.3均包括设置于第一竖直段上的多个主动轮，多个主动轮采用从上至下依次并列的方式设置，且多个主动轮均分别连接有主动轮驱动件2.3.2(即主动轮驱动件2.3.2设置为与主动轮一一对应设置的多件)；所述从动轮组件2.3.4设有相互并列设置的两组，两组从动轮组件2.3.4均包括设置于第二竖直段上的多个从动轮，多个从动轮采用从上至下依次并列的方式设置且多个从动轮优选分别与多个主动轮设置于同一水平面上；多个主动轮与多个从动轮之间相互间隔设置，以形成夹持于外主梁1.1或内主梁1.2上的夹持滑移结构。
70.可选的，所述位移驱动组件优选设置为气缸、油缸或链条链轮组件等结构中的一种或一种以上的组合。
71.参见图6所示，所述后支腿结构3包括固定架3.1、行走驱动件3.2和行走轮组件3.3；所述固定架3.1与外主梁1.1远离内主梁1.2的一端固连，且固定架3.1包括第一横梁3.1.1、第一纵梁3.1.2和第一竖梁3.1.3，所述第一横梁3.1.1、第一纵梁3.1.2和第一竖梁3.1.3均设有多件，多件第一横梁3.1.1、第一纵梁3.1.2和第一竖梁3.1.3相互焊接形成框架结构；所述行走轮组件3.3包括相互间隔设置的驱动行走轮组3.3.1和从动行走轮组3.3.2，所述驱动行走轮组3.3.1与行走驱动件3.2相连，并通过行走驱动件3.2的驱动进行位移，且所述驱动行走轮组3.3.1和从动行走轮组3.3.2分别与两件竖梁的延伸端相互连接；所述行走驱动件3.2的固定端与固定架3.1相互连接而其驱动端与驱动行走轮组3.3.1相互连接。此处优选：所述驱动行走轮组3.3.1优选包括相互并列设置的多件驱动行走轮，且多件驱动行走轮中的至少其中一件与行走驱动件3.2的驱动端相互连接；所述从动行走轮组3.3.2优选设有相互并列设置的多件从动行走轮；所述行走驱动件3.2优选设置为电机等驱动件。
72.参见图7所示，所述天车系统4包括支撑架4.1、滑移小车4.2、卷扬机4.3和吊具4.4；所述支撑架4.1包括第二横梁4.1.1、第二纵梁4.1.2和第二竖梁4.1.3，所述第二横梁4.1.1、第二纵梁4.1.2和第二竖梁4.1.3均设有多件，多件第二横梁4.1.1、第二纵梁4.1.2和第二竖梁4.1.3相互焊接形成框架结构；所述滑移小车4.2设置于第二竖梁4.1.3上，用于在外主梁1.1上进行位移，以对天车系统4在外主梁1.1上的位置进行调节，从而实现将所需的物料输送至指定位置的目的；所述卷扬机4.3可调节安装于第二横梁4.1.1上，且卷扬机4.3的钢丝绳末端安装有吊具4.4，通过吊具4.4与所需的物料的相互连接，以实现对所需的物料进行吊运。此处优选：所述吊具4.4优选设置为吊钩结构。
73.可选的，为增加支撑架4.1的整体支撑强度，在第二竖梁4.1.3与第二横梁4.1.1之间均设有加强梁4.1.4，所述加强梁4.1.4的两端分别采用焊接的方式与第二竖梁4.1.3和第二横梁4.1.1相互固连。
74.可选的，为防止卷扬机4.3在第二横梁4.1.1上进行位移时脱离第二横梁4.1.1，在第二横梁4.1.1上设有两组限位块4.1.5，两组限位块4.1.5分别设置于沿卷扬机4.3位移方
向的两端。
75.可选的，为实现卷扬机4.3在第二横梁4.1.1上进行位移，在第二横梁4.1.1上还设有滑移组件，所述滑移组件包括滑轨、设置于滑轨上的滑块以及安装于滑块上的滑移板，所述卷扬机4.3固定安装于滑移板上。
76.参见图8所示，所述步履式桩基模块5包括桩基座5.1、支撑臂组件5.2和成孔设备5.3；所述桩基座5.1上设有位移组件，以通过位移组件带动步履式桩基模块5在地基01上进行位移；所述支撑臂组件5.2包括固定臂和调节臂，固定臂的一端与桩基座5.1固连，固定臂的另一端与调节臂可转动连接，调节臂与成孔设备5.3固连，以带动成孔设备5.3进行位移以及全方位的调节，从而使成孔设备5.3位移至指定位置，实现钻孔。
77.可选的，所述固定臂与调节臂之间还设有调节组件，所述调节组件优选设置为油缸，油缸的两端分别与固定臂、调节臂铰接，且调节臂通过油缸的驱动从而实现相对于固定臂之间的转动以及俯仰等动作(具体的，调节组件的具体结构可参照现有技术中的结构)。
78.本发明还提供了一种造桥机的施工工艺，其具体包括以下步骤：
79.步骤一、安装如上述所述的一种造桥机，并根据需要设置多个主支腿结构(具体的，多个主支腿结构的一端依次根据需要与外主梁或内主梁可滑动连接，而多个主支腿结构的另一端与地基相互连接，从而起到对主梁结构提供支撑的作用)，同时将该造桥机运送至初始位置(初始位置如图9所示，该造桥机的初始状态为：后支腿置于桥墩上以及将第一主支腿结构进行固定，且内主梁与外主梁相互之间处于缩回状态)；
80.步骤二、对第一墩工位进行桩基施工：通过主梁结构和天车系统将场地平整设备和第二主支腿结构吊运至第一墩工位，以及通过主梁结构和天车系统将步履式桩基模块吊运至第一墩工位，进行桩基施工；
81.步骤三、位移至第二墩工位：将第一主支腿结构和第二主支腿结构均保持固定不动，同时使主梁结构在后支腿的作用下整体前移至第二墩工位；
82.步骤四、对第一墩工位进行承台施工以及对第二墩工位进行桩基施工：通过主梁结构和天车系统将场地平整设备和第三主支腿结构吊运至第二墩工位，并对第三主支腿进行固定，同时第一墩工位进行承台施工；再通过主梁结构和天车系统将步履式桩基模块运送至第二墩工位进行桩基施工；
83.步骤五、重复步骤三和步骤四，直到所有墩工位境外完成承台施工和桩基施工，进入下一个循环作业。
84.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。