一种反力墙、反力台座用加载孔单元焊接工装的制作方法

本发明涉及结构实验室中的反力墙、反力台座用加载孔单元焊接工装。

背景技术：

在结构实验室中，反力墙与反力台座是进行伪静力试验的重要组成部分。现有的反力墙、反力台座如图1所示：该反力墙1与反力台座2上分布有多个阵列布置的加载孔11、21，加载孔11、21是由钢管及设置于钢管两端的钢板制成的，钢板可以称为加载孔端板，并预埋于混凝土中。在设计要求中，预埋于反力墙1及反力台座2混凝土中的加载孔11、21单孔设计水平推力较大，为1000kn，且在两米范围内，任意两个加载孔中心间距离误差小于±1mm，同时要求反力墙上各加载孔的加载孔端板在同一平面上。

由于反力墙及反力台座上预埋有几千个加载孔，且加载孔之间的孔距精度要求高，墙与台座的表面平整度及相互垂直度要求也高，因此施工难度较大。传统的施工方法是边测量边固定的方式，即测力一个加载孔的位置并固定后，再根据固定好的加载孔测量并固定下一个。这种施工方法，前一个加载孔的定位误差会累加到下一个，连续的累积误差，会使得施工精度越来越远。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可以将多个加载孔焊接成一个加载孔单元的反力墙、反力台座用加载孔单元焊接工装。

为解决上述技术问题，本发明中的技术方案如下：

一种反力墙、反力台座用加载孔单元焊接工装，包括工装支架，工装支架上设置有底部支座和与底部支座相对布置的配重施压支座，工装支架上设置有与配重施压支座传动连接以带动配重施压支座上下移动的支座提升机构，底部支座上分布有多个下侧加载孔定位结构，配重施压支座上分布有与各下侧加载孔定位结构相对应的上侧加载孔定位结构，上侧加载孔定位结构、下侧加载孔定位结构均包括用于与加载孔端板的外侧板面接触配合的定位平面，定位平面上设置有用于与加载孔的中心孔适配定位插装的圆柱形定位凸起，各下侧加载孔定位结构的定位平面在同一个平面上，各上侧加载孔定位结构的定位平面在同一平面上。

底部支座包括多根沿左右方向间隔布置的长度沿前后方向延伸的下部纵梁，各下侧加载孔定位结构分别设置于对应的下部纵梁上，下部纵梁的底部通过至少两根沿前后方向间隔布置的长度沿左右方向延伸的下部横梁连接。

下侧加载孔定位结构包括焊接固定于对应下部纵梁上的下侧定位板，下侧加载孔定位结构的定位平面由下侧定位板的上板面构成。

下侧定位板的左侧面形成用于与相应纵向角钢的内侧拐角处接触定位配合的纵向角钢定位侧面，下侧加载孔定位结构的圆柱形定位凸起的对应侧形成用于与相应横向角钢的外侧面接触定位配合的横向角钢定位侧面。

工装支架包括固定于底部支座左右两侧的左侧支柱和右侧支柱，支座提升机构包括设置于左侧支柱左侧的左卷筒和设置于右侧立柱右侧的右卷筒，左卷筒上缠绕有左钢丝绳，右卷筒上缠绕有右钢丝绳，支座提升机构还包括设置于左侧支柱上端的左侧换向定滑轮和设置于右侧支柱上端的右侧换向定滑轮，左侧钢丝绳绕经左侧换向定滑轮后与配重施压支座的左测相连，右侧钢丝绳绕经右侧换向定滑轮后与配重施压支座的右侧相连。

配重施压支座包括多根沿左右方向间隔布置的长度沿前后方向延伸的上部纵梁，各上侧加载孔定位结构分别设置于对应的上部纵梁上，上部纵梁的顶部通过至少两根沿前后方向间隔布置的长度沿左右方向延伸的上部横梁连接。

上部横梁的左端装配有用于与左侧支柱滚动配合的左侧导向轮，上部横梁的右端装配有用于与右侧支柱滚动配合的右侧导向轮。

本发明的有益效果为：本发明中，在加载孔预埋浇筑混凝土前，可以先使用焊接工装将多个加载孔焊接成一个加载孔单元，通过上侧加载孔定位结构、下侧加载孔定位结构的圆柱形定位凸起保证同一个加载孔单元中各加载孔的位置，通过上侧加载孔定位结构、下侧加载孔定位结构的定位平面保证加载孔单元中各加载孔的加载孔端板处于同一平面中，然后就可以利用加载孔焊接支架将各圆柱形定位凸起对应的加载孔焊接成一个整体的加载孔单元，底部支座、配重施压支座配合对加载孔进行位置固定，保证焊接过程中，加载孔不会产生水平方向和竖直方向的位置变化，加载孔单元中的各加载孔的位置和平面度得的保证。

附图说明

图1是本发明背景技术的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例的使用状态图；

图3是图1中底部支座的俯视图；

图4是图1中配重施压支座的俯视图；

图5是图1中右卷筒的结构示意图；

图6是本发明中下侧加载孔定位结构与加载孔焊接支架的配合示意图;

图7是本发明中加载孔焊接支架的结构示意图；

图8是本发明中加载孔单元的结构示意图；

图9是本发明中反力墙制作过程示意图；

图10图9中加载孔单元调整装置的结构示意图；

图11是加载孔单元调整装置的y向移动座与加载孔单元的配合示意图；

图12是本发明中x方向模板与加载孔的配合示意图。

具体实施方式

一种反力墙、反力台座用加载孔单元焊接工装的实施例如图2~12所示：包括工装支架，工装支架上设置有底部支座13和与底部支座13相对布置的配重施压支座6，工装支架上设置有与配重施压支座6传动连接以带动配重施压支座上下移动的支座提升机构，本实施例中，工装支架包括固定于底部支座左右两侧的左侧支柱10和右侧支柱3，支座提升机构包括设置于左侧支柱10左侧的左卷筒11和设置于右侧立柱3右侧的右卷筒1，左卷筒11上缠绕有左钢丝绳9，右卷筒1上缠绕有右钢丝绳2，支座提升机构还包括设置于左侧支柱10上端的左侧换向定滑轮8和设置于右侧支柱3上端的右侧换向定滑轮7，左侧钢丝绳9绕经左侧换向定滑轮8后与配重施压支座4的左测相连，右侧钢丝绳2绕经右侧换向定滑轮7后与配重施压支座4的右侧相连。本实施例中的左卷筒11、右卷筒1均为手摇式卷筒，卷筒提升动作时，有棘轮棘爪结构可以避免卷筒反转，需要卷筒反转时，解除棘爪对棘轮的锁止，可以反转卷筒，从而实现下放配重施压支座，通过棘轮棘爪实现反转锁止的卷筒属于现有技术，在此不再对其具体结构进行展开描述。

底部支座包括五根沿左右方向间隔布置的长度沿前后方向延伸的下部纵梁15，下部纵梁的底部通过两根沿前后方向间隔布置的长度沿左右方向延伸的下部横梁14连接。每个下部纵梁15的上端均沿前后方向间隔布置有五个下侧加载孔定位结构21。配重施压支座与底部支座为对称布置的结构，配重施压支座包括五根沿左右方向间隔布置的长度沿前后方向延伸的上部纵梁5，上部纵梁5的顶部通过两根沿前后方向间隔布置的长度沿左右方向延伸的上部横梁6连接，每根上部纵梁的下端均沿前后方向间隔布置有五个上侧加载孔定位结构，各上侧加载孔定位结构分别与对应的下侧加载孔定位结构相对设置。

在本发明中，下侧加载孔定位结构包括与下部纵梁上端焊接固定的下侧定位板22，下侧定位板22的上端凸设有与加载孔16的中心孔适配的下侧圆柱形定位凸起23，下侧定位板22的上板面构成用于与加载孔的下侧加载孔端板的板面接触定位配合的定位平面。上侧加载孔定位结构包括与上部纵梁下端焊接固定的上侧定位板19，上侧定位板19的下端凸设有上侧圆柱形定位凸起20，上侧定位板的下板面构成用于与加载孔的上侧加载孔端板的板面接触定位配合的定位平面。

两根左侧钢丝绳经左侧换向定滑轮后分别与配重施压支座的对应上部横梁的左端相连，两根右侧钢丝绳经右侧换向定滑轮后分别与对应上部横梁的右端相连。上部横梁的左端装配有用于与左侧支柱10滚动配合的左侧导向轮12，上部横梁的右端装配有用于与右侧支柱滚动配合的右侧导向轮。下侧定位板22的左侧面形成用于与相应纵向角钢31的内侧拐角32处接触定位配合的纵向角钢定位侧面50，下侧加载孔定位结构的圆柱形定位凸起的对应侧形成用于与相应横向角钢30的外侧面接触定位配合的横向角钢定位侧面23。

通过本加载孔单元焊接工装制作而成的加载孔单元53包括加载孔焊接支架和焊接固定于加载孔焊接支架上的阵列分布的多个加载孔16，各加载孔均包括中部的钢管17及焊接固定于钢管两端的加载孔端板18，钢管的内孔称为中心孔，加载孔焊接支架包括多根横纵交叉布置的横向角钢30和纵向角钢31，角钢属于标准钢材，其包括两个相互垂直的侧壁，两个垂直的侧壁形成拐角结构。

加载孔单元的制作过程为：首先制作加载孔焊接支架，将五个纵向角钢31的内侧拐角处定位卡在对应一列下侧定位板22的左侧，将各横向角钢30的一个外侧壁顶抵在对应一排下侧加载孔定位结构的下侧圆柱形定位凸起23的横向角钢定位侧面23上。这样纵向角钢31、横向角钢30的垂直度和间距都被定位，然后在纵向角钢和横向角钢间进行点焊，完成加载孔焊接支架的制作。然后移开一点加载孔焊接支架，将各加载孔16的下端定位套装于下侧定位板的圆柱形定位凸起上，加载孔的下侧加载孔端板顶抵在下侧定位板上，将配重施压支座6下放，直至上侧定位板19顶抵在加载孔的上侧加载孔端板上，上侧定位板上的上侧圆柱形定位凸起20定位插装在加载孔的中心孔上端。这样各加载孔被定位，定位平面保证了加载孔的高度一致，上侧、下侧圆柱形定位凸起保证各加载孔之间的间距，配重施压支座对加载孔施压，保证加载孔焊接时不会上下移动变形。移动加载孔焊接支架，使各加载孔的钢管两侧分别顶靠在横向角钢和纵向角钢上，通过焊接将加载孔焊接固定于加载孔焊接支架上，这样加载孔焊接支架就和各加载孔形成了一个整体结构的加载孔单元。

反力墙制作过程为：第一步，浇筑反力墙底座33，反力墙底座的厚度为x方向，长度为y方向，反力墙底座上预埋有上凸的加载孔焊接支架连接件34，第二步，由下至上逐层浇筑，每一层浇筑时，首先固定加载孔单元，具体的是：先对该层中的一个加载孔单元53进行固定，通过起吊设备（图中未示出）将加载孔单元上端吊起，加载孔单元的下端与两个加载孔单元调整装置35相连，通过加载单元调整装置35与起吊设备的配合调整加载孔单元的x方向位置、y方向位置、高度位置和与水平方向的垂直度，然后将加载孔单元的加载孔焊接支架的纵向角钢31底部与加载孔焊接支架连接件34焊接，采用同样方法对其它的加载孔单元固定，保证相邻两个加载孔单元的相邻两列加载孔之间的间距与同一个加载孔单元中相邻两列加载孔之间的间距相同，如此完成该层的所有加载孔单元的固定，移走加载孔单元调整装置和起吊设备，然后在加载孔焊接支架上穿装横向钢筋60和竖向钢筋59，横向钢筋和竖向钢筋通过扎丝与加载孔焊接支架固定，在加载孔单元的x方向两侧固定x方向模板57，在整个加载孔单元的y方向两侧固定y方向模板，其中x方向模板57的固定，通过一个穿装在加载孔的中心孔中的双头螺杆58，x方向模板上设置有供双头螺杆穿过的螺杆穿孔，双头螺杆上旋拧有与x方向模板顶抵配合的x方向模板螺母，通过x放线模板螺母与双头螺杆的配合保证x方向模板与加载孔的对应加载孔端板18紧贴，完成该层的混凝土浇筑后，进行上一层的混凝土浇筑。

在本发明中，每个加载孔单元对应两个加载孔单元调整装置35，每个加载孔单元调整装置均能够实现高度、x方向和y方向的调整，加载孔单元调整装置包括装置底座48，装置底座48上沿上下方向导向移动装配有升降座62及驱动升降座上下移动的升降机构，升降座的底部设置有实现其与装置底座导向移动配合的四个轴线沿上下方向延伸的导向杆47，装置底座上设置有实现与四个导向杆导向移动配合的导向孔，升降机构包括沿x方向导向移动装配于装置底座上的两个楔面朝向相对的楔块41，升降机构还包括与两个楔块同时螺纹传动连接的传动螺杆46，传动螺杆由升降电机40驱动，两个楔块41上的螺纹旋向相反，这样传动螺杆46转动时，两个楔块可以相对或相背移动，在两个楔块相对移动时，楔块的楔面可以顶升升降座，实现升降座62上移调整，在两个楔块相背移动调整时，受重力作用，升降座62可以自动下降。升降座上设置有导向方向沿x方向延伸的x方向导轨，x方向导轨上导向移动装配有x向移动座43，x向移动座上设置有导向方向沿y方向延伸的y方向导轨，y方向导轨上导向移动装配有y向移动座44，x向移动座、y向移动座均有对应的电机42、丝杠驱动，x向移动座、y向移动座相当于一个十字滑台，其具体的设置形式属于现有技术。y向移动座上设置有与加载孔的钢管外周设备的承托凹槽45，y向移动座的y向两侧螺纹连接有轴线沿y向延伸的顶推螺杆49，一侧的顶推螺杆伸出时可以顶推在加载孔一侧的加载孔端板18内侧，另外一侧的顶推螺杆伸出时，可以顶推在对应的横向角钢30上，如图11所示。这样当y向移动座沿y向移动时，顶推螺杆可以顶推着加载孔单元进行y向调整，调整加载单元的竖直度和y向位置，x向移动座带着y向移动座沿x方向移动时，可以调整加载孔单元的x向位置。装置底座48的底部四个角处设置有高度可调的支腿70，通过各支腿的调整，可以将承托凹槽的轴线调至水平，当加载孔的中部的钢管适配放置于承托凹槽中时，钢管与承托凹槽同轴线设置，也就是说此时加载孔的轴线水平，保证了加载孔单元整体与水平方向的垂直度，即加载孔单元整体垂直于水平方向。图12中项34表示下层的加载孔焊接支架预埋件，用于与上层的加载孔焊接支架相连。