可使用于钢结构桥梁制造的辅助设备的制作方法

本发明涉及钢结构桥梁，尤其是涉及一种可使用于钢结构桥梁制造的辅助设备。

背景技术：

自1779年世界上第一座铸铁桥建于特尔福德起，钢结构桥梁已发展了200多年。时至今日，技术不断完善，被广泛推广和使用。随着人们对节能环保和钢铁资源循环利用等重要性越来越准确认识，钢结构在桥梁、房屋等建设上不断拓展了应用空间。以桥梁为例，日本钢结构桥梁占到了41％，美国达到了33％，而我国公路桥梁中的钢结构桥梁还不足1％。由此可见，我国钢结构桥梁的市场需求和产业发展与发达国家还有很大差距。“十二五”期间，国家加大公路建设投资，占公路建设里程10％左右的桥梁建设也相应具有非常大的工程量，钢结构桥梁的优势使其发展空间广阔。

中国专利201210132323公开一种钢结构临时支撑卸载控制方法，具体包括以下步骤：对整体结构进行施工全过程仿真分析，以确定临时支撑结构上的各个支撑点卸载量，所述整体结构包括主体结构和临时支撑结构，临时支撑结构上的各个支撑点位置分别设置千斤顶用以支撑所述主体结构；通过调节各个千斤顶的行程来实施卸载；以仿真分析确定的卸载量为依据，测量各个千斤顶的行程变化，使各个千斤顶的行程与仿真分析确定的相应支撑点的卸载量相符；如此依序实施下一轮卸载，最终通过分阶段分级卸载实现同步卸载。该发明采用千斤顶的行程作为控制变量用于钢结构临时支撑卸载施工中，可精确控制卸载量，具有操作方便；实时量测简便、精度高；安全有保障等优点。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有制造钢结构桥梁工装胎架存在的成本高、耗时长、污染重等问题，提供可重复使用、可调节三维空间位置、可便捷组装和拆卸的一种可使用于钢结构桥梁制造的辅助设备。

本发明设有导轨、台车架和牵引机构；

导轨铺设于地面上并可在地面上移位；台车架设于导轨上并可在导轨上移动，台车架用于支撑桥梁体，牵引机构设在地面上并通过牵引绳与台车架连接，所述台车架设有至少1个；

所述台车架设有夹轨器、升降器、铰链机构，台车架采用端梁龙门式结构，主梁采用桥架式结构，升降器安装在主梁上，端梁和主梁均为实腹式结构，铰链机构设于升降器顶部，铰链机构的铰链座焊接于桥面上并通过销轴与主梁上的丝杆配合连接；

牵引机构设有卷扬机、钢丝绳、滑轮，卷扬机通过钢丝绳和滑轮与台车架的夹轨器连接。

本发明解决了现有制造钢结构桥梁工装胎架胎架成本高、耗时长、污染重等问题，提供了一种可重复使用、可调节三维空间位置、可便捷组装和拆卸的钢结构桥梁制造辅助设备。导轨铺设于地面上，根据需要可便捷移位；台车架在导轨上移动，用于支撑桥梁体，根据需要可调节支撑点数量和三维位置，与桥梁连接处可方便拆卸、重复使用；牵引机构通过电力或人力控制，将各台车架通过导轨粪便牵引到相应位置上。

本发明通过导轨、台车架、升降机结构设计，装备支撑点位置可沿纵向、横向竖直方向进行自由调节，还可根据需要自由组装，满足不同钢桥梁组焊时实现底部支撑的需要，具有辅助的特点。各部件采用模块化结构，使用前通过模块可实现快速组装；使用后可迅速拆卸归放到存储地方；下次使用时通过牵引机构将台车架堆上导航，重新布局即可，具有装拆便捷、可重复且高效使用的优点。本发明改变传统焊接式整体胎架的支撑方式，通过组装方式布局支撑点来搭建底架，既能节约生产成本，提高安全性，还能缩短工时、减轻劳动强度和减少生产过程产生的污染。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成示意图。

图2为本发明实施例的结构左视示意图。

图3为本发明实施例的台车架结构示意图。

图4为本发明实施例的导轨与牵引机构结构示意图。

图5为图4中部分P的放大示意图。

具体实施方式

参见图1～5，本发明实施例设有导轨1、台车架2和牵引机构3；导轨1铺设于地面上并可在地面上移位；台车架2设于导轨1上并可在导轨1上移动，台车架2用于支撑桥梁体4，牵引机构3设在地面上并通过牵引绳与台车架2连接，所述台车架2设有至少1个；所述台车架2设有夹轨器21、升降器22、铰链机构23，台车架2采用端梁龙门式结构，主梁5采用桥架式结构，升降器22安装在主梁5上，端梁和主梁5均为实腹式结构，铰链机构23设于升降器22顶部，铰链机构23的铰链座焊接于桥面上并通过销轴与主梁5上的丝杆配合连接；牵引机构3设有卷扬机31、钢丝绳32、滑轮33，卷扬机31通过钢丝绳32和滑轮33与台车架2的夹轨器21连接。

在图3中，标记A为车体，6为车轮，7为加强杆。在图5中，标记8为钢丝绳固定处。

以下给出本发明的具体操作步骤：

根据承重、强度与焊接工艺要求，对系统结构进行选型与布局设计，假设以长60m，宽24m的城市钢结构人行天桥组焊时底部支撑为对象，经计算初步确定30×16网格布局方式，即长度方向30个支点，宽度方向16个支点。总体结构图如图1、图2所示。

台车架结构，包括钢架形状、钢件截面形状、可调升降器结构、支撑点连接部分结构、轮滑部分结构等，台车架结构如图3所示。

台车架以起重机技术设计成端梁式结构，主梁设计成桥架式结构，整体为龙门式结构，可调升降器安装于主梁上面，具有结构紧凑、强度高、刚度好、省材料、使用方便、寿命长、多台(架)组合使用辅助化强等特点。端粱和主梁均设计成实腹式结构，以便安装夹轨器、可调升降器等装置。可调升降器拟采用左右旋丝杠结构对高度方向进行调节，调节范围一种在0～600mm之间，另一种在0～1000mm之间，以适应桥面各段高低不一的支撑要求。支撑点处设计成铰链结构，铰链座焊接于桥面上，通过销轴与主梁上的丝杠配合连接，从而使在制桥梁与底部支架固定在一起，便于施工制造，该设计可方便的将支点处的丝杠从桥梁上卸除，从而使整体台车架完整移除再使用，车轮采用起重机轨道轮结构。

根据强度理论，计算行车架钢件尺寸、升降器管件直径、铰接处螺栓型号、轮滑机构轴承型号等具体参数。

通过形状改变比能理论对钢架尺寸、管件直径等参数进行计算和强度校核，形状改变比能理论认为，只要构件一点处的形状改变比能达到其形状改变比能极限值，该点处的材料就屈服，该理论适用于钢材类塑性材料强度判断。

在台架运输机构中，通常轴承部分最先达到寿命期限，轴承部分需要进行寿命校核计算。选择径向承载类滚动轴承，进行寿命校核。

建立行车架虚拟样机，优化行车架结构和尺寸。

通过拓扑优化理论得到最佳的材料分布，避免设计的盲目性，经拓扑优化后设计方案再经形状和尺寸优化以得到最优方案。针对连续体拓扑优化目前有变厚度法、均匀化理论和变密度法等诸多理论。本发明采用变密度法，其本质上是一种{0,1}离散变量的组合优化问题。

进行尺寸优化时，以几何尺寸为设计变量，寻找最优参数组合的一种方法。优化设计有3要素，即设计变量、目标函数和约束条件。设计变量是发生改变从而提高性能的一组参数；目标函数要求最优的设计性能，是关于设计变量的函数；约束条件是对设计的限制，是对设计变量和其他性能的要求。

设计导轨和牵引机构时，导轨采用工字型结构，牵引机构由卷扬机、钢丝绳、滑轮组成，如图4所示。

上述设计过程还包括应力分析和仿真实验。在此基础上可制作一节实物模型，包括一节导轨，2～4个台车架，通过实物实验来检验其装配精度，并测试台车架承压、拉伸和横向强度，确保安全性和可靠性。

制作成套装备和完成系统试验(包括静态测试和动态测试)，然后运用到实际生产中。

本发明结合形状改变比能理论与机械设计工程手册设计结构。制作成套可重复使用的钢结构桥梁制造辅助装备，它能够达到节约生产成本、缩短生产周期、减少生产污染的效果。

根据桥梁架的承重、强度与焊接工艺要求，对本发明的系统结构进行选型与布局设计，结构设计上着重如何使系统更具有辅助，可重复使用和便捷操作的特色。

可设计单一台车架结构，包括台车粱和主梁结构、可调升降器结构、支撑点连接部分结构。根据强度理论，计算台车梁和主车梁尺寸、升降机尺寸、铰链处尺寸、台车轮结构尺寸等具体参数。通过ANSIS等大型分析软件优化台车架结构和尺寸，提高可靠性和减少实物制作成本。