一种跨度可变式砼衬砌钢模台车的制作方法

本发明属于地下洞库工程施工设备技术领域，具体涉及一种砼衬砌钢模台车。这种砼衬砌钢模台车具有方形框架结构，跨度和变跨范围大，适应洞库断面大跨度及跨度变化范围大的施工环境。

背景技术：

砼衬砌钢模台车是地下洞库施工过程中二次衬砌不可或缺的非标产品。由于实际工程需要的多样性，洞库断面的尺寸会出现变化，如出现跨度、高度及两者兼有的变化。目前，地下洞库施工建设中的钢模台车，不能单独适应洞库断面尺寸出现变化的情况，只能采取更换不同规格钢模台车的方法满足工程需要，不仅增加了施工设备投入，而且安装、组装、运输、存储和管理钢模台车的成本增加，降低了工程建设的效益。

专利ZL201410083806中公开了一种砼衬砌钢模台车的变跨变高装置。该变跨变高装置中的门架和拱部横梁均采用中间一个内套相嵌套于对称分布的两个外套之间的三节抽拉式箱型结构，一个单级变跨油缸安装于两个横梁外套端部之间，可以实现钢模台车小跨度小变跨范围的变化，但由于其变跨结构和油缸结构尺寸的限制，无法实现更大跨度及更大变跨范围的变化。上述变跨变高装置，在遇到洞库断面大跨度及跨度变化范围大的情况时，具有较大的应用局限性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题：现有砼衬砌钢模台车的变跨结构和油缸结构尺寸存在设计缺陷，致使其应用受限难以满足洞库断面大跨度及跨度变化范围大的施工要求，增大了地下洞库施工成本。

针对现有砼衬砌钢模台车变跨装置跨度小、变跨范围小的不足，本发明提出一种跨度可变式砼衬砌钢模台车，可用于地下洞库断面大跨度及跨度变化范围大的施工。

具体而言，本发明所述跨度可变式砼衬砌钢模台车，包括行走轮和铺设在行走轮下方的纵向导轨。所述行走轮安装在下纵梁的端部，下纵梁至少具有两根且间隔设置，在下纵梁的端部各与一根立柱的下端部固定连接，形成分处下纵梁端部的两根前立柱和两根后立柱，在两根前立柱的中部位置分别固定连接一根门架横梁的两端部，在两根后立柱的中部位置分别固定连接另一根门架横梁的两端部，在两根前立柱的上端部固定连接一根拱部横梁，在两根后立柱的上端部固定连接另一根拱部横梁，安装同一下纵梁端部的前立柱、后立柱的上端部分别固定一根上纵梁。

所述下纵梁、上纵梁、门架横梁、拱部横梁和立柱形成该砼衬砌钢模台车的框架结构，在门架横梁、拱部横梁上均设置有变跨执行元件，立柱上设置有变高执行元件。

作为本方案优选的实施方式之一，所述门架横梁为五节伸缩式箱型结构，包括设置在门架横梁端部的门架横梁左外套、门架横梁右外套，处于门架横梁左外套、门架横梁右外套内侧的门架横梁左中套、门架横梁右中套，以及处于门架横梁中部的门架横梁内套。

所述门架横梁左外套、门架横梁左中套间设有移动副，门架横梁右外套、门架横梁右中套间设有移动副，门架横梁左中套、门架横梁右中套与门架横梁内套间设有移动副，所述移动副相应连接部位沿其长度方向均匀分布多个等间距的销孔。

作为本方案优选的实施方式之一，所述设置在门架横梁上的变跨执行元件为门架横梁变跨油缸一和门架横梁变跨油缸二，门架横梁变跨油缸一和门架横梁变跨油缸二反向、平行安装在门架横梁箱型结构的内腔内。

所述门架横梁变跨油缸一的一端铰支于门架横梁左外套的左端面内侧上部，另一端铰支于门架横梁内套右端面内侧上部。

所述门架横梁变跨油缸二的一端铰支于门架横梁右外套的右端面内侧下部，另一端铰支于门架横梁内套的左端面内侧下部。

作为本方案优选的实施方式之一，所述拱部横梁为五节伸缩式箱型结构，包括设置在拱部横梁端部的拱部横梁左外套、拱部横梁右外套，处于拱部横梁左外套、拱部横梁右外套内侧的拱部横梁左中套、拱部横梁右中套，以及处于拱部横梁中部的拱部横梁内套。

所述拱部横梁左外套、拱部横梁左中套间设有移动副，拱部横梁右外套、拱部横梁右中套间设有移动副，拱部横梁左中套、拱部横梁右中套与拱部横梁内套间设有移动副，所述移动副相应连接部位沿其长度方向均匀分布多个等间距的销孔。

作为本方案优选的实施方式之一，所述设置在拱部横梁上的变跨执行元件为拱部横梁变跨油缸一和拱部横梁变跨油缸二，拱部横梁变跨油缸一和拱部横梁变跨油缸二反向、平行安装在拱部横梁箱型结构的内腔内。

所述拱部横梁变跨油缸一的一端铰支于拱部横梁左外套的左端面内侧上部，另一端铰支于拱部横梁内套的右端面内侧上部。

所述拱部横梁变跨油缸二的一端铰支于拱部横梁右外套的右端面内侧下部，另一端铰支于拱部横梁内套的左端面内侧下部。

作为本方案优选的实施方式之一，所述立柱为三节伸缩式箱型结构，包括设置在立柱端部的立柱外套，设置在立柱外套内侧的立柱中套，设置在立柱中套内侧的立柱内套，在立柱外套、立柱中套和立柱内套间设有移动副，所述移动副相应连接部位沿其长度方向均匀分布多个等间距的销孔。

设置在立柱上的变高执行元件为变高油缸，变高油缸的两端分别铰支于各立柱的两端面内侧，变高油缸为双级伸缩套筒式双作用推力油缸。

进一步地，所述跨度可变式砼衬砌钢模台车还包括安装在所述框架结构上的伸缩支撑杆。优选地，在两根下纵梁的前端内侧之间、后端内侧之间各铰支一根伸缩支撑杆，在所述两根前立柱的内侧之间铰支一根伸缩支撑杆，在所述两根后立柱的内侧之间铰支一伸缩支撑杆。

进一步地，所述跨度可变式砼衬砌钢模台车还包括安装变跨横向行走轮总成。优选地，所述变跨横向行走轮总成安装于各下纵梁的底面下部，在变跨横向行走轮总成的下方铺设横向导轨。

作为本方案优选的实施方式之一，所述门架横梁变跨油缸一和门架横梁变跨油缸二均为单活塞杆式双作用推力油缸。

作为本方案优选的实施方式之一，所述拱部横梁变跨油缸一和拱部横梁变跨油缸二均为单活塞杆式双作用推力油缸。

与现有砼衬砌钢模台车相比，本发明至少具有下述的有益效果或优点：

本发明所述跨度可变式砼衬砌钢模台车，包括由下纵梁、上纵梁、门架横梁、拱部横梁和立柱形成的方形框架结构，在门架横梁、拱部横梁上均设置有变跨执行元件。优选地，门架横梁、拱部横梁均为五节伸缩式箱型结构，立柱为三节伸缩式箱型结构。安装在门架横梁、拱部横梁上的变跨执行元件均为单活塞杆式双作用推力油缸，并且在门架横梁、拱部横梁上各安装两个变跨油缸。立柱上的变高执行元件为双级伸缩套筒式双作用推力油缸，在每根立柱上个安装一个变高油缸。

所述门架横梁、拱部横梁的细化结构，其两端为外套，中间为内套，外套与内套之间为中套。外套与中套之间、中套与内套之间均设有移动副，外套与中套、中套与内套相应连接部位均匀分布多个等间距的连接销孔。在门架横梁和拱部横梁的内腔，上下、平行、反向分别布置两个单活塞杆式双作用推力油缸，通过横梁内腔变跨油缸的推拉，使得门架横梁和拱部横梁伸缩带动框架实现变跨。

所述跨度可变式砼衬砌钢模台车能够实现大跨度、大变跨范围、多断面洞库施工要求，变跨覆盖范围广、替代传统钢模台车规格多，克服了多断面洞库砼衬砌施工中，更换不同钢模台车带来的诸多不便，有效节约了施工成本并提高了施工效率。

如上所述，所述跨度可变式砼衬砌钢模台车的门架横梁和拱部横梁均采用两个上下、平行、反向布置的单活塞杆式双作用推力油缸作为变跨执行元件，避免了使用多级油缸，既满足了大跨度大变跨范围变化的要求，又降低了油缸成本。

附图说明

图1是本发明所述跨度可变式砼衬砌钢模台车变至最大跨度时的示意图。

图2是图1所示跨度可变式砼衬砌钢模台车的侧视图。

图3是本发明所述跨度可变式砼衬砌钢模台车变至最小跨度时的示意图。

图4是本发明所述跨度可变式砼衬砌钢模台车中的立柱的结构示意图。

图5是本发明所述跨度可变式砼衬砌钢模台车中的门架横梁的结构示意图。

图6是本发明所述跨度可变式砼衬砌钢模台车中的拱部横梁的结构示意图。

附图标记说明：1、纵向导轨；2、行走轮；3、下纵梁；4、立柱；4-1、立柱内套；4-2、立柱中套；4-3、立柱外套；4-4、圆锥定位销；5、变高油缸；6、门架横梁；6-1、门架横梁左外套；6-2、门架横梁左中套；6-3、门架横梁内套；6-4、门架横梁右中套；6-5、门架横梁右外套；6-6、门架横梁固定销；7、门架横梁变跨油缸一；8、门架横梁变跨油缸二；9、上纵梁；10、拱部横梁变跨油缸一；11、拱部横梁变跨油缸二；12、拱部横梁；12-1、拱部横梁左外套；12-2、拱部横梁左中套；12-3、拱部横梁内套；12-4、拱部横梁右中套；12-5、拱部横梁右外套；12-6、拱部横梁固定销；13、伸缩支撑杆；14、变跨伸缩行走轮总成；15、横向导轨。

具体实施方式

为了便于理解本发明的目的、技术方案及其效果，现将结合实施例对本发明做进一步详细阐述。为叙述方便，下文中所称的“左”、“右”、“上”、“下”与附图本身的“左”、“右”、“上”、“下”方向一致。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1至图6给出了一种跨度可变式砼衬砌钢模台车，其变跨功能通过框架结构上的变跨执行元件予以实现。在本优选实施例中，如图1至图3所示，所述框架结构包括下纵梁3、上纵梁9、门架横梁6、拱部横梁12和立柱4。作为一优选的实施方式，框架结构呈方体结构，下纵梁3有两根，两根下纵梁3间隔且平行设置。同样地，上纵梁9有两根，两根上纵梁9间隔且平行设置，上纵梁9设置在下纵梁3的正上方。立柱4分别固定在下纵梁3、上纵梁9的端部，且立柱4与下纵梁3、上纵梁9垂直固定。为便于描述框架结构的空间位置构成，本实施例限定，在图1中，下纵梁3、上纵梁9朝向阅读者的端部为前端，与前端相对的一端为下纵梁3、上纵梁9的后端，图1显示的两根立柱4为前立柱，与前立柱相对的两根立柱4为后立柱。拱部横梁12分别与两根前立柱的上端部固定连接。拱部横梁12也有两根，且彼此平行。在拱部横梁12的下方安装门架横梁6，门架横梁6的两端分别固定连接立柱4，门架横梁6也有两根，且彼此平行。

具体而言，在下纵梁3两端底面分别各安装一个行走轮2，在行走轮2的下方铺设有纵向导轨1，下纵梁3两端顶面分别与立柱4底面固定连接，两根前立柱4或后立柱4中部分别与门架横梁6两端固定连接。左右两侧前后立柱4顶面分别与左右两侧上纵梁9底面固定连接。上纵梁9前端顶面或后端顶面分别与一拱部横梁12两端底面固定连接。

如图4所示，所述立柱4为三节伸缩式箱型结构，包括设置在立柱端部的立柱外套4-3，设置在立柱外套4-3内侧的立柱中套4-2，设置在立柱中套4-2内侧的立柱内套4-1，在立柱外套4-3、立柱中套4-2和立柱内套4-1间设有移动副，所述移动副相应连接部位沿其长度方向均匀分布多个等间距的销孔。所述销孔优选为圆锥定位销4-4。为了实现砼衬砌钢模台车在高度上的调节，在各立柱4的两端面内侧安装一变高油缸5，优选地，变高执行元件，即变高油缸5为双级伸缩套筒式双作用推力油缸。

如图6所示，拱部横梁12为五节伸缩式箱型结构，一端为拱部横梁左外套12-1，拱部横梁左中套12-2，中部为拱部横梁内套12-3，另一端为拱部横梁右中套12-4，拱部横梁右外套12-5。拱部横梁左外套12-1、拱部横梁左中套12-2间设有移动副，拱部横梁右外套12-5、拱部横梁右中套12-4间设有移动副，拱部横梁左中套12-2、拱部横梁右中套12-4与拱部横梁内套12-3间设有移动副，在移动副相应连接部位沿长度方向均匀分布多个等间距的拱部横梁固定销12-6。所述多个拱部横梁固定销12-6将拱部横梁12的各箱型结构连接为一拱部横梁12。

设置在拱部横梁12上的变跨执行元件为拱部横梁变跨油缸一10和拱部横梁变跨油缸二11，拱部横梁变跨油缸一10和拱部横梁变跨油缸二11反向、平行安装在拱部横梁12箱型结构的内腔内。

如图6所示，所述拱部横梁变跨油缸一10的一端铰支于拱部横梁左外套12-1的左端面内侧上部，另一端铰支于拱部横梁内套12-3的右端面内侧上部。所述拱部横梁变跨油缸二11的一端铰支于拱部横梁右外套12-5的右端面内侧下部，另一端铰支于拱部横梁内套12-3的左端面内侧下部。

如图5所示，门架横梁6为五节伸缩式箱型结构，一端为门架横梁左外套6-1，门架箱型横梁左中套6-2，中部为箱型门架横梁内套6-3，另一端为箱型门架横梁右中套6-4，箱型门架横梁右外套6-5。所述门架横梁左外套6-1、门架横梁左中套6-2间设有移动副，门架横梁右外套6-5、门架横梁右中套6-4间设有移动副，门架横梁左中套6-2、门架横梁右中套6-4与门架横梁内套6-3间设有移动副，所述移动副相应连接部位沿其长度方向均匀分布多个等间距的门架横梁固定销6-6。多个门架横梁固定销6-6将门架横梁6的各箱型结构连接为一门架横梁6。

设置在门架横梁6上的变跨执行元件为门架横梁变跨油缸一7和门架横梁变跨油缸二8，门架横梁变跨油缸一7和门架横梁变跨油缸二8反向、平行安装在门架横梁箱型结构的内腔内。

所述门架横梁变跨油缸一7的一端铰支于门架横梁左外套6-1的左端面内侧上部，另一端铰支于门架横梁内套6-3右端面内侧上部。门架横梁变跨油缸二8的一端铰支于门架横梁右外套6-5的右端面内侧下部，另一端铰支于门架横梁内套6-3的左端面内侧下部。

如图1所示，在左、右下纵梁3前端内侧之间、后端内侧之间，左、右前立柱4内侧之间，左、右后立柱4内侧之间分别各铰支一伸缩支撑杆13。

如图1所示，所述跨度可变式砼衬砌钢模台车还包括变跨横向行走轮总成14。优选地，所述变跨横向行走轮总成14(包含变跨横向行走轮、液压油缸)安装于各下纵梁3的底面下部，在变跨横向行走轮总成的下方铺设横向导轨15。

所述跨度可变式砼衬砌钢模台车实现变跨的过程描述：

一侧变跨时另一侧不动。通过固定在下纵梁3上的变跨横向行走轮总成14的液压油缸，作用于行走轮2，使其与纵向导轨1接触，取下连接门架横梁6和拱部横梁12的各销，在变跨横向行走轮的下方铺设横向导轨15，油缸继续动作使行走轮2与纵向导轨1脱离接触。通过安装在门架横梁6上的门架横梁变跨油缸一7和门架横梁变跨油缸二8推或拉使得门架横梁6带动框架横向移动至需要位置。通过安装在拱部横梁12上的拱部横梁变跨油缸一10和拱部横梁变跨油缸二11，推或拉使得拱部横梁12带动框架横向移动至需要位置。通过油缸的作用，纵向钢轨1由原跨度位置移至新跨度位置，通过油缸降落该侧行走轮，使其与导轨重新接触，该侧变跨到位。一侧变跨到位后，另一侧用同样方法实现变跨。两侧变跨都到位后，用多个销将门架横梁6和拱部横梁12的多节箱型结构连接为一体，变跨完成。

在本发明说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例，而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员在不脱离本发明宗旨的前提下，可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。