一种桩板式结构桥面板自动化生产线的制作方法

本发明涉及桩板式结构桥面板预制生产技术，具体涉及桩板式结构桥面板自动化生产线。

背景技术：

桩板式结构体系是一种新型的桩板梁结构，是由工厂化预制的桥面板、管桩组成的框架结构体系，装配化桩板式结构作为一种创新结构，相对于传统的路基方案，桩板式结构体系刚度大，工后沉降小，节省征地面积。桥面板是桩板式结构必不可少的组成部分，如何提高桩板式结构桥面板的生产效率、减少人工投入是目前丞待解决的问题。

桩板式结构桥面板在工厂预制完成，现场组装，但目前传统的预制生产方式效能低下、临时设施投入大、自动化水平低、材料浪费严重等弊端日益突出。目前的生产方式不能满足工业化建造的需求，机具、器械的操作主体仍然以人工为主，未能引入自动化技术，缺乏信息化技术的支撑加成，极大程度地降低了桩板式结构桥面板的生产效率，加大了成本投入。

技术实现要素：

针对现有桩板式结构桥面板预制生产所存在的稳定可靠性差、自动化程度低、生产效率低、人工投入大等问题，本发明的目的在于提供一种性能稳定、可靠性高、自动化程度高、生产效率高，同时能够提高桥面板质量的自动化生产线。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种桩板式结构桥面板自动化生产线，所述自动化生产线包括混凝土生产系统、钢筋智能加工系统、模台驱动系统、吊装系统、混凝土输送系统、混凝土布料浇筑系统、混凝土振捣系统、混凝土赶平系统、摆渡横移系统、养护系统、成品运输系统、辅助系统、plc控制系统，自动化生产线上布置有若干构件模台；

所述混凝土生产系统是由与生产线一体化的混凝土搅拌站构成，为桥面板构件生产提供混凝土原材料；

所述钢筋智能加工系统是在钢筋加工辅助车间利用机器人技术进行桥面板构件的钢筋骨架智能制作；

所述模台驱动系统覆盖整条自动化生产线，驱动生产线上的模台进行运转；

所述吊装系统将所述钢筋智能加工系统生产的钢筋骨架吊装到自动化生产线对应的模板中；

所述混凝土输送系统将所述混凝土生产系统生产的混凝土输送到所述混凝土布料浇筑系统；

所述混凝土布料浇筑系统设置在混凝土浇筑工位上，完成浇筑工位上构件的浇筑成型；

所述混凝土振捣系统设置在振捣工位上，采用插入式振捣结合附着式振捣的方式对浇筑成型的构件进行振捣密实；

所述混凝土赶平系统是利用混凝土智能赶平设备对桥面板构件表面进行整平；

所述摆渡横移系统与所述模台驱动系统相配合，将模台从自动化生产线一侧摆渡到生产线的另一侧，形成一个环形闭合流水生产线；

所述养护系统由智能化立体养护窑构成，由构件码垛机将生产线上的桥面板构件运送至立体养护窑进行蒸汽养护；

所述成品运输系统是利用构件码垛机、运输车等将完成养护的桥面板构件运送到成品堆放区域；

所述plc控制系统分别连接控制模台运输系统、吊装系统、混凝土供应系统、混凝土布料浇筑系统、混凝土振捣整平系统、摆渡横移系统、养护系统、成品运输系统和辅助系统，并协调各系统之间相互配合，实现桥梁梁板构件生产的自动化。

在该桩板式结构桥面板自动化生产线的一实例中，所述自动化生产线混凝土生产系统包括：

混凝土搅拌站，所述混凝土搅拌站包括2套与生产线一体化的hzs180搅拌站，带有智能控制系统，搅拌站出料口设置两条轨道，一条配备桶式送料车，一条配备送料机；

砂石分离及污水回收系统，所述砂石分离及污水回收系统能够进行废水循环再利用、废渣砂石彻底分离，带有智能控制系统。

在该桩板式结构桥面板自动化生产线的又一实例中，所述钢筋智能加工系统主要包括：

半成品钢筋智能加工机器人设备，所述半成品钢筋智能加工机器人设备带有智能控制系统，将钢筋原材通过智能放样，进行调直、剪切、弯曲；

钢筋骨架智能加工机器人设备，所述钢筋骨架智能加工机器人设备带有智能控制系统，将半成品钢筋进行自动化焊接，形成钢筋骨架；

智能加工信息管理系统，所述智能加工信息管理系统将各个设备相互串联，依据钢筋构造设计图纸，形成完整的钢筋智能加工过程。

在该桩板式结构桥面板自动化生产线的又一实例中，所述模台驱动系统包括：

搭载模板的模台，所述模台采用厚度不小于10mm的热轧压平钢板，模台尺寸约为13400mm*3600mm*1000mm，设计高度与桥面板设计高度相匹配；

支撑模台的支撑轮组，所述支撑轮组沿生产线成对布置，单个支撑轮的承载力约为5吨；

驱动模台的驱动轮组，所述驱动轮组沿生产线交替布置，设置高度可智能调节，水平驱动力与模台及构件等总重量相匹配；

模台紧急停车的感应防撞装置，所述感应防撞装置设置在所述模台两端。

在该桩板式结构桥面板自动化生产线的又一实例中，所述吊装系统包括：

运输桁吊，所述运输桁吊单条生产线配备额定吊重32吨两台，带有联动控制，可以单独工作也可以联动工作，用于构件脱模、侧膜吊运、构件吊运等；

起重吊机，所述起重吊机每跨配置一套额定吊重50吨的龙门吊，横跨在钢筋加工区、生产线以及存梁区上，用于将钢筋加工区生产的钢筋骨架吊装到生产线的模板中以及将成品的桩板式结构桥面板的运输转移等。

在该桩板式结构桥面板自动化生产线的又一实例中，所述混凝土运输系统包括：

桶式送料车，所述筒式送料车是将搅拌站拌合完成的混凝土，通过空中轨道运送到布料机工位的智能型运输设备，由圆筒形仓体、跑车及夹轮总成、挡料板、卸料装置和电气控制装置组成，带有智能控制系统；

送料机轨道，所述送料机轨道垂直于生产线和混凝土浇筑工位布置，上料端与混凝土生产系统相配合，下料端与混凝土布料浇筑系统相配合，桶式送料车设置在送料机轨道上，沿送料机轨道将混凝土生产系统生产的混凝土运送到混凝土布料浇筑系统中。

在该桩板式结构桥面板自动化生产线的又一实例中，所述混凝土布料浇筑系统包括：

混凝土布料机，所述混凝土布料机把送料车送来的混凝土均匀地浇筑在模台上的设备，带有智能控制系统，具有手动布料和自动布料两种模式，可进行升降调节；

布料斗，所述布料斗采用变频调速的星轮下料轴控制，布料斗用电子称量，布料放量实现精准控制；

布料机轨道，所述布料机轨道设置在生产线上，混凝土布料机在布料机轨道上行走，将混凝土供应系统运送来的混凝土均匀地浇筑在模台上。

在该桩板式结构桥面板自动化生产线的又一实例中，所述混凝土振捣系统包括：

行走升降插入式振捣器，所述行走升降插入式振捣器垂直布置在振捣工位的上方，带有智能控制系统，由高频振捣棒组成，采用四排振捣棒设计，针对不同排列钢网格桥面板分前两排和后两排区分震动，插入振捣深度可由控制系统智能调节；

附着式振捣器，所述附着式振捣器设置在模台下方，与行走升降插入式振捣器配合，完成构件充分振捣。

在该桩板式结构桥面板自动化生产线的又一实例中，所述混凝土赶平系统包括用于混凝土构件表面整平的行走式振动赶平机，带有智能控制系统，布置在赶平工位正上方，赶平机沿模台短边方向具有全断面振动赶平能力，沿模台长边方向的宽度与布料宽度相匹配，赶平机可升降。

在该桩板式结构桥面板自动化生产线的又一实例中，所述摆渡横移系统包括摆渡车，将整条生产线连接为闭合环形，摆渡车将模台从生产线一侧转移到生产线另一侧，采用机、电、液一体化设计，车体采用分体式结构，2个单体结构同步、同向运动，实现模台和构件在生产线之间移动，车身带有自动探测精确定位系统。

在该桩板式结构桥面板自动化生产线的又一实例中，所述养护系统包括：

缓冲预养护系统，所述缓冲预养护系统是为了在桥面板构件浇筑成型后进入立体养护窑之前，提升水泥的水化程度，增强对蒸养过程中抵御结构破坏的能力；

立体养护窑，所述立体养护窑将养护工位在竖直空间上进行布置，保证养护的质量和效率，节约空间和能源，立体养护窑具有温度、湿度自动控制系统，可将存放在窑内的混凝土构件经过静置、升温、恒温、降温等几个阶段，对构件进行养护，使构件凝固强度达到要求；

管路，所述管路分布在养护室的各个区域，包括加湿和加热管路、出气疏水管路，蒸汽经过过滤器进入加湿和加热管路，加热和加湿管路由活塞常闭角阀控制启闭，循环完毕的蒸汽和冷却水经出气疏水管路排出，出气管路由疏水阀和手动蒸汽闸阀并联组成，蒸汽进入管路后经疏水阀进入串片式散热器，为养护窑加热加湿；

空气压缩机，所述空气压缩机提供活塞常闭角阀的启闭动力；

电磁阀，所述电磁阀控制活塞常闭角阀是否启闭；

疏水阀，所述疏水阀将蒸汽中的凝结水、空气和二氧化碳气体尽快排出，同时最大限度的自动防止蒸汽的泄露，手动闸阀可手动放出蒸汽；

码垛机，所述码垛机将新浇注的混凝土模台存放到养护室架上，也可从养护室取出带预制混凝土制件的模台，包含提升架、动力平台和移动大车等三部分组成，动力平台采用电机驱动卷扬机构实现提升架升降，移动大车架可沿地轨在不同列的窑位之间移动，满足任意一个构件的存取要求。

在该桩板式结构桥面板自动化生产线的又一实例中，所述成品运输系统包括成品运输车，设置在养护系统之后，将完成养护并拆模的构件运送到成品堆放区域。

在该桩板式结构桥面板自动化生产线的又一实例中，所述辅助系统包括：

侧模搬运车，所述侧模搬运车是一种厂内有轨电动运输车辆，主要用来将拆模后的模具运输到装模区域，车体无方向控制装置，只有前进后退方向；

拉毛机，所述拉毛机用于将构件表面拉出沟槽，增加构件表面粗糙度，便于在毛糙表面进行进一步施工，根据生产线的要求，带有升降功能。

在该桩板式结构桥面板自动化生产线的又一实例中，所述plc控制系统包括：

生产线控制系统，所述生产线控制系统将各生产设备通过通信连接，控制生产线各设备自动运行；

视频监视系统，所述视频监视系统用于监视流水线运行情况；

中央控制室，所述中央控制室包括操作电脑、显示屏、操作平台、ups等软硬件，可对各仪器设备进行操作控制。

本发明提供的技术方案打破了桩板式结构桥面板传统工地现场预制生产安装格局，实现了桩板式结构桥面板工厂化集中生产，整合生产过程中的混凝土拌合区、生产区以及存储区，形成了桩板式结构桥面板流水作业自动化生产，很大程度地提高了生产效率，降低了人工投入和人工劳动强度，促进了桥梁工业化的发展。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明提供的桩板式结构桥面板自动化生产线的布置示意图；

图2为本发明提供的桩板式结构桥面板自动化生产线中模台驱动系统的示意图；

图3为本发明提供的桩板式结构桥面板自动化生产线中养护系统的示意图；

图4为本发明提供的送料机、布料机与搅拌站出料口连接的立面示意图。

具体实施方法

结合具体图示和自动化生产线建设实例，进一步对本发明进行具体的阐述，以便于更清晰容易地了解本发明实现的技术手段、创新特征以及发明目的。

桩板式结构体系是一种新型的桩板梁结构，是由安徽省首先提出并进行推广应用的，为了提高桩板式结构桥面板的生产效率、减少人工投入，本实例设计出桩板式结构桥面板自动化生产线，并在安徽省池州市交控工业化生产基地进行建设实施。

桩板式结构桥面板主要规格尺寸为12.740m*2.99m，单榀构件混凝土方量为11.15m³。

如图1所示，本实例设置2条桩板式结构桥面板自动化生产线，布置在全封闭三连跨钢结构厂房，中间跨为钢筋加工车间，两边跨为桩板式结构桥面板自动化生产线车间，面积约为20000m²。且单条生产线共布置23个工位，1个清模喷油工位03-3-1，4个边模组装工位03-3-2，1个附件安装工位03-3-3，3个钢筋笼入模工位03-3-4，1个检查工位03-3-5，1个布料振捣工位03-3-6，2个摆渡工位03-3-7，1个赶平工位03-3-8，4个预养工位03-3-9，4个拆模工位03-3-10，其中1个吊装工位03-3-11。

该桩板式结构桥面板自动化生产线设置有plc控制系统(图中未表示)，混凝土生产系统01，钢筋智能加工系统02、模台驱动系统03、吊装系统04、混凝土输送系统05、混凝土布料浇筑系统06、混凝土振捣系统07、混凝土赶平系统08、摆渡横移系统09、养护系统10、成品运输系统11、辅助系统12。

其中混凝土生产系统01通过轨道连接和自动化生产线形成一体，设置2套hzs-180环保型搅拌站01-1，每套搅拌站配备有6个料仓01-2，搅拌站带智能控制系统，同时配置1套砂石分离机带污水回收系统01-3，能够废水循环再利用、废渣砂石彻底分离。

钢筋智能加工系统02设置在两条生产线的中间。其中，半成品钢筋智能加工机器人设备02-1主要由数控钢筋液压剪切设备和数控立式钢筋弯曲中心棒材加工设备组成，通过智能加工信息管理系统(图中未表示)，采用plc控制，易于调整和操作，配置tjkmaxmes系统，自动化程度高，采用液压控制切断弯曲钢筋结构，能实现加工高质量的钢筋半成品；钢筋骨架智能加工机器人设备02-2，由钢筋骨架智能焊接机器人设备组成，通过智能加工信息管理系统(图中未表示)，采用plc控制，将半成品钢筋进行自动化焊接，形成钢筋骨架。

组装好的模台进入到钢筋笼入模工位03-3-4进行摆放钢筋骨架，将钢筋加工区域的成品钢筋骨架通过吊装设备04吊装到模台上面，再通过人工进行辅助摆放到位并绑扎牢固。

安装完成钢筋骨架后模台入检查工位03-3-5，检查钢筋骨架入模位置以及绑扎固定情况，确保钢筋骨架入模位置精确，绑扎牢固。

检查完成后模台进入布料振捣工位03-3-6，进行布料与振捣。由搅拌站01-1生产出的混凝土通过送料机05-1将混凝土送至布料机06-1，布料机采用全自动智能化进行布料，送料机、布料机与搅拌站出料口连接立面如图4所示。

混凝土送料机05-1通过输送轨道05-2实现运输，输送轨道采用双轨，支撑轨道立柱中心距不大于6m，轨道承载满足4个不小于3m3混凝土送料机同时安全运行，混凝土送料机取电方式为滑触线取电。

混凝土送料机05-1有效容积不小于3.0m3，正常运行速度不小于40m/min，速度变频控制可调，同一轨道内安装多台输送料斗，每个输送料斗安装有防撞感应互锁装置，行走中有声光报警装置以及静止时锁紧装置，并与plc控制系统、搅拌站、布料机和各个送料点位实现互联互通，实行混凝土自动调配，送料机与布料机形成自动定位、卸料体系。

布料完成后进行振捣作业，专为桩板式结构桥面板设计的震动装置行走升降插入式振捣器07配合附着式振捣器(图中未表示)，采用全自动智能识别系统，控制精度高，可让桥面板震动更密实，强度更高。

行走升降插入式振捣器07采用上横梁轨道行走，升降系统由液压控制，可在任意位置停止并自锁，升降行程不低于500mm，振动宽度不小于2800mm，采用4排振捣棒的布置形式，针对不同排列钢网格桥面板分前两排和后两排区分震动，间距为200mm，每排振捣棒插入振捣深度可单独由控制系统智能调节，所有振捣棒插入、拔出、振动时间等根据技术参数要求由plc控制共同工作，振动宽度内振动棒数量不少于12个，振动棒插入到钢筋网中规定位置保证偏差不大于5mm，单根或多根振捣棒出现故障时振捣机可报警，更换故障振捣棒时间控制在10min以内，以免破坏构件生产的连续性和稳定性。

振捣完成后模台进入到摆渡工位03-3-7，通过摆渡系统09将模台及构件摆渡到另一侧。摆渡车09-1由地面轨道09-2进行摆渡横移，液压缸升降支撑模具模台，负载不小于50t，摆渡车液压缸升降同步，进过程保持同步，伺服控制，与其它设备具备互锁保护功能。行走时，车头端部安装安全防护联锁装置，具备与控制系统通讯的功能，采用伺服电机与地面液压锚栓联合定位，定位精度小于3mm。

模台摆渡进入赶平工位03-3-8，利用赶平机08对构件表面进行振动赶平。赶平机采用上横梁轨道式纵向行走方式，水平振动赶平构件表面，采用单独液压控制方式，可在任意位置停止并自锁，提升后距模具不低于400mm，可升降的行程幅度不小于300mm，行进速度为0-13m/min，并且变频可调，其赶平有效宽度与模具宽度相适应，振动电机激振力可根据预制混凝土的塌落度进行调节。

经振动整平后的构件通过预养护工位03-3-9，利用缓冲预养护系统10-2对构件进行预养护，提升构件水泥的水化程度，增强对蒸养过程中抵御结构破坏的能力。

构件完成预养护进入立体养护窑之前，由12-1拉毛机对构件混凝土初凝之后的表面进行拉毛处理。

构件完成拉毛之后进入码垛机10-3，由码垛机将构件送进立体养护窑10-1进行养护。码垛机10-3采用地轨式横向移动定位锁紧机构，升降采用卷扬式，采用液压开关门，控制构件进出养护窑，开门行程与蒸养窑的层高相匹配，行进、升降、开关门、进出窑等动作之间具备完整的安全互锁功能，具备与中央控制系统通讯的功能，能接受中控室作业指令，与其它设备具备互锁保护，能够自动识别养护窑内是否有模台并自动进行仓位合理分配，实现全自动存取模台。

立体养护窑10-1具有温度湿度自动控制系统，加热介质为蒸汽，窑体内部每列之间进行隔断保温，温、湿度单独监测、单独控制，窑内湿度不低于90％；蒸养窑为4列5层，内部钢构及保温材料进行防腐处理，采用耐高温保温板，加热系统的管道交付前严格进行水压试验，确保管道系统无渗漏，工作时间24小时持续工作，温度、湿度自动检测，自动控制，温控系统可以实现每一单元的升温、恒温的控制与设定模式，窑内可实现温度、湿度的自动控制，同时具备与中央控制系统通讯的功能，能接受中控室作业指令，实现全自动养护控制。

构件经过10至12小时的养护，再由码垛机取出，构件取出后送入脱模工位03-3-10，由液压脱模系统进行侧边模的拆除，由侧模搬运车12-2将拆下来的侧边模沿运输轨道12-3运送至固定位置。

经脱模后的构件与模台一起由摆渡车摆渡到另一侧进入到吊装工位03-3-11进行起吊，通过电动平板车11将成品运输到成品堆场。

空模进入清扫和喷油工位03-3-1，将模台上面的混凝土残渣及其他废料进行清理干净，清理干净后进行人工喷油处理.

随之进入侧模组装工位03-3-2，将拆下来的侧边模再组装到模台上面，同时侧模运输车跟随模台行走，组装好侧模的模台进入到下一个工位03-3-3进行附件安装。

组装安放好附件的模台进入到钢筋笼入模工位03-3-4，至此完成整个桩板式结构桥面板生产流程。

生产线plc控制系统(图中未表示)实现整个生产线的运转控制，可进行手动、自动模式流转控制，具备在中央控制室内实现对任意工位模台流转的远程控制，实现整条生产线联网设备的状态监视与远程控制，比如对码垛机的运行，蒸养窑的温、湿度控制实时显示，能实现对布料机、行走升降插入式振捣器、模台流转驱动系统的实时控制等等；能够实现整条生产线运行过程中故障显示、故障点查询以及实现蒸养窑温、湿度的监控及数据自动记录、分析、整理，且自动绘制温控曲线及实时温度曲线，并可进行实时状态查询(如：实时温度、湿度、已养护时间、温差状态等)。

以上以安徽省池州市交控工业化生产基地的桩板式结构桥面板自动化生产线为实例，对本发明的主要特征和本发明的特点进行了阐述。本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述目的是为了阐明本发明的特征，本发明基于阐述的特征还会有各种改进和提升，以后改进和提升的部分也均纳入要求保护的本发明范围内。