一种数字阵列式混凝土振捣设备及桥面板的振捣方法与流程

本发明涉及一种振捣设备，具体是一种数字阵列式混凝土振捣设备及桥面板的振捣方法，属于混凝土施工领域。

背景技术：

在建的南京五桥提出了以新型粗骨料活性粉末混凝土作为原料预制超高强度的混凝土桥面板以与钢箱梁组合成主梁的桥面设计方案。粗骨料活性粉末混凝土材料以高搞压、高搞拉、高弹性模量、受拉应变硬化为主要特征，其含有大量的钢纤维，为了保证钢纤维的自分布性，技术要求钢纤维不得沉底，因而不能采用现有的构件震动平台进行混凝土振捣，只能采用人工振捣；然而该混凝土材料的流动性极差，初凝时间极短(30分钟开始初凝)，人工振捣无法保证在如此短的时间内振捣完所布的混凝土，因此可以考虑采用机械式振捣棒振捣。

在实际振捣过程中，由于桥面板中间夹设了两层钢筋网，钢筋网由纵向与横向钢筋按固定间距编织形成，振捣时经常会无意碰到钢筋网；且由于多块桥面板需要通过对接的燕尾榫配合拼接在一起，因而在预制的桥面板四周皆设有燕尾榫，由于其形状特殊、无法在振捣桥面板的同时对其准确定位振捣，因而必须单独对该部位实施振捣、增加了操作难度和延长了操作时间；且在振捣过程中偶尔会出现有些部位被遗漏振捣的现象，该部位在凝固及后期的使用过程中很容易出现内部缺陷，继而引发安全问题，即使在一次振捣工序完成后再补充振捣也会由于错过最佳时间、混凝土开始初凝无法达到预期的振捣质量。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种定位准确、不会触碰到钢筋网，且在振捣桥面板时可以同步对边缘的燕尾榫精确定位振捣，且能够对因意外没有振捣到的部位在第一时间实施补振，整体各处振捣均匀、整体振捣质量好的数字阵列式混凝土振捣设备。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种数字阵列式混凝土振捣设备，包括车架，其特征在于，所述车架包括门架体和安装在门架体上的车架行走机构，所述门架体中在沿其宽度方向上并列设有端榫振捣器、中部振捣器和补振器；

所述端榫振捣器包括沿门架体长度方向间隔悬垂设置的多个端榫振捣棒，所述端榫振捣棒由端榫升降系统驱动上下移动；

所述中部振捣器包括沿门架体长度方向间隔悬垂设置的多个中部振捣棒组，其中两端的中部振捣棒组为边榫振捣部分，每个中部振捣棒组包括沿门架体宽度方向布置的一个或多个中部振捣棒，所述中部振捣棒由中部升降系统驱动上下移动；

所述补振器包括一根或多根悬垂设置的补振棒，所述补振棒设置在一可沿门架体长度方向移动的小车上，且补振棒由安装在小车上的补振升降系统驱动上下振动。

每个端榫振捣棒可以由独立的升降机构驱动作上下移动。优选的，为了减少设备投入成本，所述端榫升降系统包括沿门架体长度方向并排设置的多个端榫升降架，每个端榫升降架上分别安装有一个或多个端榫振捣棒，所述端榫升降架由安装在门架体上的驱动机构ⅰ驱动上下移动。通过一个端榫升降架可以带动一个或多个端榫振捣棒上下移动，布设灵活性更强，且减少了驱动机构ⅰ及端榫升降架的投入数量、降低了成本。

每个中部振捣棒组可以由独立的升降机构驱动作上下移动。优选的，所述中部升降系统包括多个沿门架体长度方向并排设置的多个中部升降架，每个中部升降架上分别安装有一个或多个中部振捣棒组，所述中部升降架由安装在门架体上的驱动机构ⅱ驱动上下移动，每个中部振捣棒组包括两个中部振捣棒。通过一个中部升降架可以带动一个或多个中部振捣棒组上下移动，使用灵活性更强，且减少了驱动机构ⅱ及中部升降架的投入数量、降低了成本。

优选的，所述补振升降系统包括补振升降架，所述补振棒设在补振升降架上，且补振升降架由一驱动机构ⅲ驱动上下移动。

优选的，所述驱动机构ⅰ、驱动机构ⅱ、驱动机构ⅲ皆为齿轮齿条机构，包括齿轮和齿条，所述齿轮套设在一伺服电机的输出轴上，所述齿条竖直设置，且齿轮与齿条相互啮合，齿条的下端与各种升降架固定在一起。伺服电机的输出轴转动可以带动齿轮转动，齿轮通过与齿条的啮合使齿条上下移动，同步带动各种升降架上下移动。

优选的，所述车架行走机构包括行走梁，所述行走梁上设有行走轮，所述行走轮的中轴线延伸方向与门架体的长度方向一致，且所述行走轮由伺服电机驱动转动。车架整体可在行走轮的转动带动下沿门架体的宽度方向平移。

小车可通过多种方式设置在门架体上。优选的，所述小车两侧分别设有滚轮，所述门架体顶部平行设有两条轨道，所述滚轮由电动机驱动沿着轨道移动。

优选的，所述门架体顶部在宽度方向的两侧或其中一侧设有行走台，每个行走台的一端或两端设有上下楼梯。操作人员通过上下楼梯攀登至行走台上，且可在行走台上行走并对整个设备进行维护。

一种桥面板的振捣方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：桥面板布料完毕后将车架整体移动至桥面板短边一侧，使门架体长度方向与桥面板短边平行，并使端榫振捣器靠近短边；根据桥面板中钢筋网的铺设密度设置需要用到的中部振捣棒的数量和分布间隔，使不需要的中部振捣棒在驱动机构ⅱ的驱动下向上移动；

步骤二：车架整体沿桥面板长边向前平移，当端榫振捣器移动至刚好位于第一端榫振捣位的上方时，根据桥面板的短边边缘端榫的分布位置设定需要用到的端榫振捣棒的数量和位置分布，使位于短边边缘未设置端榫部位正上方的端榫振捣棒在驱动机构ⅰ的驱动下向上移动、不需要对其启动振捣；启动其余需要用到的端榫振捣棒，当端榫振捣棒的振动频率达到200hz时，将其快速向下插入混凝土中，停顿1s后缓慢拔出，拔出时间10s，端榫振捣棒脱离混凝土后回至原高度，第一端榫振捣位振捣完毕；

步骤三：车架继续向前平移一个振捣位到达第二端榫振捣位，依照上述步骤二将该振捣位未设置端榫部位正上方的端榫振捣棒在驱动机构ⅰ的驱动下向上移动，启动需要用到的端榫振捣棒并按步骤二的振捣方法对第二端榫振捣位的混凝土进行振捣；振捣完毕后向前平移至下一端榫振捣位，直至将桥面板一侧短边的端榫振捣完毕；

步骤四：车架前移至中部振捣位起振点，当桥面板长边上有边榫时，启动中部振捣棒组，包括两端的边榫振捣部分，当中部振捣棒的振动频率达到200hz时，将其快速向下插入混凝土中，停顿1s后缓慢拔出，拔出时间10s，中部振捣棒脱离混凝土后回至原高度，该振捣位完成后车架整体前移至下一中部振捣位继续振捣；当该振捣位的桥面板长边上没有边榫时，可以将中部振捣器两端的边榫振捣部分在对应的驱动机构ⅱ驱动下向上移动，其余的中部振捣棒组对桥面板中部相应的位置进行振捣；

步骤五：按照上述步骤依次将所有中部振捣位振捣完毕后，车架前移至另一侧短边的端榫振捣位，依照上述步骤二将该振捣位未设置端榫部位正上方的端榫振捣棒在驱动机构ⅰ的驱动下向上移动，启动需要用到的端榫振捣棒并按步骤二的振捣方法对该端榫振捣位的混凝土进行振捣；振捣完毕后向前平移至下一端榫振捣位，直至将桥面板另一侧短边的端榫振捣完毕；

步骤六：在上述振捣过程中如果在一个振捣位上有意外没有振捣到的部位，在车架向前平移至下一振捣位后，驱动小车沿门架体长度方向移动至该没有振捣到部位的上方，启动该部位正上方的补振棒，当补振棒的振动频率达到200hz时，将其快速向下插入混凝土中，停顿1s后缓慢拔出，拔出时间10s，补振棒脱离混凝土后回至原高度即完成补振。

相对于现有技术，本发明具有如下优势：

(1)本发明定位准确、通过设置中部振捣棒的分布间隔避免了触碰到钢筋网；通过设置端榫振捣棒的数量和位置分布、以及合理控制边榫振捣部分的启停实现在振捣桥面板的同时对端榫和边榫的精确定位振捣，不需要对边缘的燕尾榫单独实施振捣，降低了操作难度和缩短了振捣时间；定位补振功能可以在振捣的同时立即对没有振捣到的部位补振。整个设备只需在初凝时间内沿行走方向从桥面板一端走到另一端即可使桥面板的各个部位被均匀振捣，由于各个部位均在初凝之前皆被振捣完成、大大提升了对整体的振捣质量。

(2)结构优点：本发明整体结构紧凑，振捣时可以根据钢筋网的铺设密度、燕尾榫的部位设置中部振捣棒的分布间隔、端榫振捣棒的数量和位置分布、以及合理控制边榫振捣部分，从而可以适应振捣各种不同规格的预制桥面板。

(3)本发明在振捣棒达到预设的频率后采用快速插入、停顿后缓慢匀速拔出的方式进行插入式振捣，能够保证振捣混凝土的密实性，且缓慢匀速拔出过程使得混凝土内部的气泡能够被顺利排出，避免由于气孔夹杂造成局部缺陷。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的主视图；

图3是图2中a处的放大图；

图4是图2的右视图；

图5是本发明的俯视图；

图6是对桥面板的振捣过程的示意图；

图中，1、车架，10、门架体，11、行走梁，12、行走轮，13、行走台，14、上下楼梯，

20、端榫振捣器，21、端榫振捣棒，22、端榫升降架，

30、中部振捣器，31、中部振捣棒组，311、边榫振捣部分，31a、中部振捣棒，32、中部升降架，

40、补振器，41、补振棒，42、补振升降架，

50、小车，51、滚轮，52、轨道，53、电动机，

61、齿轮，62、齿条，

2、桥面板，211、第一端榫振捣位，212、第二端榫振捣位，220、中部振捣位。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图所示，一种数字阵列式混凝土振捣设备，包括车架1，所述车架1包括门架体10和安装在门架体10上的车架行走机构，所述门架体10中在沿其宽度方向上并列设有端榫振捣器20、中部振捣器30和补振器40；

所述端榫振捣器20包括沿门架体10长度方向间隔悬垂设置的多个端榫振捣棒21，所述端榫振捣棒21由端榫升降系统驱动上下移动；

所述中部振捣器30包括沿门架体10长度方向间隔悬垂设置的多个中部振捣棒组31，其中两端的中部振捣棒组31为边榫振捣部分311，每个中部振捣棒组31包括沿门架体10宽度方向布置的一个或多个中部振捣棒31a，所述中部振捣棒31a由中部升降系统驱动上下移动；

所述补振器40包括一根或多根悬垂设置的补振棒41，所述补振棒41设置在一可沿门架体10长度方向移动的小车50上，且补振棒41由安装在小车50上的补振升降系统驱动上下振动。

每个端榫振捣棒21可以由独立的升降机构驱动作上下移动。优选的，为了减少设备投入成本，所述端榫升降系统包括沿门架体10长度方向并排设置的多个端榫升降架22，每个端榫升降架22上分别安装有一个或多个端榫振捣棒21，所述端榫升降架22由安装在门架体10上的驱动机构ⅰ驱动上下移动。通过一个端榫升降架22可以带动一个或多个端榫振捣棒21上下移动，布设灵活性更强，且减少了驱动机构ⅰ及端榫升降架22的投入数量、降低了成本。

每个中部振捣棒组可以由独立的升降机构驱动作上下移动。优选的，所述中部升降系统包括多个沿门架体10长度方向并排设置的多个中部升降架32，每个中部升降架32上分别安装有一个或多个中部振捣棒组，所述中部升降架32由安装在门架体10上的驱动机构ⅱ驱动上下移动，每个中部振捣棒组包括两个中部振捣棒31a。通过一个中部升降架32可以带动一个或多个中部振捣棒组上下移动，使用灵活性更强，且减少了驱动机构ⅱ及中部升降架32的投入数量、降低了成本。

优选的，所述补振升降系统包括补振升降架42，所述补振棒41设在补振升降架42上，且补振升降架42由一驱动机构ⅲ驱动上下移动。

优选的，所述驱动机构ⅰ、驱动机构ⅱ、驱动机构ⅲ皆为齿轮齿条机构，包括齿轮61和齿条62，所述齿轮61套设在一伺服电机的输出轴上，所述齿条62竖直设置，且齿轮61与齿条62相互啮合，齿条62的下端与各种升降架固定在一起。伺服电机的输出轴转动可以带动齿轮61转动，齿轮61通过与齿条62的啮合使齿条62上下移动，同步带动各种升降架上下移动。

优选的，所述车架行走机构包括行走梁11，所述行走梁11上设有行走轮12，所述行走轮12的中轴线延伸方向与门架体10的长度方向一致，且所述行走轮12由伺服电机驱动转动。车架整体可在行走轮12的转动带动下沿门架体10的宽度方向平移。

小车50可通过多种方式设置在门架体10上。优选的，所述小车50两侧分别设有滚轮51，所述门架体10顶部平行设有两条轨道52，所述滚轮51由电动机53驱动沿着轨道52移动。

优选的，所述门架体10顶部在宽度方向的两侧或其中一侧设有行走台13，每个行走台13的一端或两端设有上下楼梯14。操作人员通过上下楼梯14攀登至行走台13上，且可在行走台13上行走并对整个设备进行维护。

上述采用的各种振捣棒均为直径38mm的高频振捣棒，频率为200hz，振动棒由电机内装式振动棒和变频机组成，振动频率在50hz-200hz范围内可调，至少分50hz、100hz、200hz三档，振动力为2.1kn。

利用本发明的上述设备对桥面板振捣的振捣方法包括如下步骤：

步骤一：桥面板2布料完毕后将车架1整体移动至桥面板2短边一侧，使门架体10长度方向与桥面板2短边平行，并使端榫振捣器20靠近短边；根据桥面板2中钢筋网的铺设密度设置需要用到的中部振捣棒31a的数量和分布间隔，使不需要的中部振捣棒31a在驱动机构ⅱ的驱动下向上移动；

步骤二：车架1整体沿桥面板2长边向前平移，当端榫振捣器20移动至刚好位于第一端榫振捣位211的上方时，根据桥面板2的短边边缘端榫的分布位置设定需要用到的端榫振捣棒20的数量和位置分布，使位于短边边缘未设置端榫部位正上方的端榫振捣棒21在驱动机构ⅰ的驱动下向上移动、不需要对其启动振捣；启动其余需要用到的端榫振捣棒21，当端榫振捣棒21的振动频率达到200hz时，将其快速向下插入混凝土中，停顿1s后缓慢拔出，拔出时间10s，端榫振捣棒21脱离混凝土后回至原高度，第一端榫振捣位211振捣完毕；

步骤三：车架1继续向前平移一个振捣位到达第二端榫振捣位212，依照上述步骤二将该振捣位未设置端榫部位正上方的端榫振捣棒21在驱动机构ⅰ的驱动下向上移动，启动需要用到的端榫振捣棒21并按步骤二的振捣方法对第二端榫振捣位212的混凝土进行振捣；振捣完毕后向前平移至下一端榫振捣位，直至将桥面板2一侧短边的端榫振捣完毕；

步骤四：车架1前移至中部振捣位220起振点，当桥面板2长边上有边榫时，启动中部振捣棒组31，包括两端的边榫振捣部分311，当中部振捣棒31a的振动频率达到200hz时，将其快速向下插入混凝土中，停顿1s后缓慢拔出，拔出时间10s，中部振捣棒31a脱离混凝土后回至原高度，该振捣位完成后车架1整体前移至下一中部振捣位继续振捣；当该振捣位的桥面板2长边上没有边榫时，可以将中部振捣器30两端的边榫振捣部分311在对应的驱动机构ⅱ驱动下向上移动，其余的中部振捣棒组31对桥面板2中部相应的位置进行振捣；

步骤五：按照上述步骤依次将所有中部振捣位220振捣完毕后，车架1前移至另一侧短边的端榫振捣位，依照上述步骤二将该振捣位未设置端榫部位正上方的端榫振捣棒21在驱动机构ⅰ的驱动下向上移动，启动需要用到的端榫振捣棒21并按步骤二的振捣方法对该端榫振捣位的混凝土进行振捣；振捣完毕后向前平移至下一端榫振捣位，直至将桥面板2另一侧短边的端榫振捣完毕；

步骤六：在上述振捣过程中如果在一个振捣位上有意外没有振捣到的部位，在车架1向前平移至下一振捣位后，驱动小车50沿门架体10长度方向移动至该没有振捣到部位的上方，启动该部位正上方的补振棒41，当补振棒41的振动频率达到200hz时，将其快速向下插入混凝土中，停顿1s后缓慢拔出，拔出时间10s，补振棒41脱离混凝土后回至原高度即完成补振。