一种轮式UHPC桥面摊铺机及摊铺工艺

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种轮式UHPC桥面摊铺机及UHPC桥面摊铺工艺。

背景技术

超高性能混凝土(UHPC)具有超高的力学性能、超高耐久性、超强的韧性、优良的耐磨和抗爆性能以及抗冲击性能等特点。超高性能混凝土(UHPC)作为桥面铺装能大幅提升桥面整体刚度，尤其是钢桥可以极大降低正交异性桥面板在长期重载作用下发生疲劳破坏的可能性，现阶段该材料在正交异性桥面铺装中应用越来越广泛。

目前在UHPC桥面铺装施工中，一般采用泵车将混凝土泵送至浇筑面上，浇筑后再采用人工抹面、整平，该方式施工效率低、劳动强度大且施工效果不好。近年来随着科技的不断进步，出现了机械施工来代替人工操作，通过分别采用布料机、整平机、覆膜机等设备来完成超高性能混凝土的摊铺工作，但是，其所使用的设备繁多，工序多，给现场施工质量稳定性带来一定风险，施工复杂且不便，同时，也增加了设备、人工成本。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种自动化、集成化程度高，施工效果好的轮式UHPC桥面摊铺机。

本发明提供的一种轮式UHPC桥面摊铺机，包括机架、行走机构、料槽、振捣机构、整平机构、纵桥向覆膜机构、摊铺厚度自动调节机构；

所述机架包括横梁以及分别固定安装在横梁两端的纵梁；

所述行走机构设置在所述机架的两侧，包括与所述机架连接的行走轮支架以及安装在所述行走轮支架上的行走轮；

所述料槽为沿桥面宽度方向布置且上下开口的通槽，由前挡料板、左右侧板、后挡料板围成，所述前挡料板、左右侧板与所述机架固定连接，前挡料板、左侧板、右侧板底部贴近桥面，所述后挡料板两端分别贴紧左右侧板并与之竖向滑动配合；

所述振捣机构设置在所述料槽内，用于对存储在料槽内的混凝土进行振捣作业；

所述整平机构包括整平板、整平振动电机、整平板传动梁，精确整平梁；所述整平板位于后挡料板的后侧底部并与后挡料板连接成整体，整平板底面与后挡料板底部相平，所述整平振动电机安装在整平板上，所述整平板的上部开设有竖向的开孔，所述整平板传动梁下部活动置于所述开孔中，整平板传动梁上部与纵梁固定连接，纵梁通过整平板传动梁带动整平板及后挡料板前后方向移动；所述精确整平梁设置在行走轮与纵桥向覆膜机构之间，包括精确整平板、精确整平梁振动电机，精确整平板通过弹性连接件悬装于覆膜安装支架上，精确整平板的后底缘线与桥面平行，所述精确整平梁振动电机安装于精确整平板上；

所述摊铺厚度自动调节机构包括整平板调节油缸、机架调节油缸、摊铺厚度测量装置、智能控制器；所述整平板调节油缸至少设置有四个并分别布置在整平板前后两侧 ，其一端与所述整平板连接，另一端与机架连接，用于调节整平板的离桥面距离，所述机架调节油缸至少设置有四个并分别布置在机架左右两侧，其一端与所述机架连接，另一端与所述行走机构连接，用于调节机架的离桥面高度，所述摊铺厚度测量装置至少设置有两个以上并分别布置在整平板左右后侧，其包括悬装支架、微型检测油缸、油缸行程测量装置、检测针头，所述微型检测油缸通过悬装支架安装在整平板后侧，微型检测油缸活塞杆端与所述检测针头连接，所述油缸行程测量装置安装在微型检测油缸活塞杆端，用于测量微型检测油缸活塞杆的工作行程，并将测量数据发送至智能控制器，所述智能控制器与所述摊铺厚度测量装置信息传输设置电缆线连通 ，根据接收到的信号控制整平板调节油缸和机架调节油缸动作；

所述纵桥向覆膜机构包括与机架连接的覆膜安装支架以及设置在覆膜安装支架上的覆膜托辊。

进一步地，所述后挡料板下部设有向前倾斜延伸的犁形铲。

进一步地，所述后挡料板的两端端面设有凹槽，在所述凹槽内嵌入安装有弹性密封条，后挡料板通过所述弹性密封条与左右侧板壁紧密接触。

进一步地，所述行走机构还包括驱动单元，所述驱动单元为与所述行走轮传动连接的驱动电机，或者，所述驱动单元为与所述机架连接的牵引车。

进一步地，所述油缸行程测量装置为滑动式长度测量尺或非接触式长度测量尺，其设有即时数据传送模块。

进一步地，所述检测针头为圆锥形，其下端为尖头。

进一步地，所述振捣机构包括振捣梁、振捣振动电机、振捣梁摆动调节油缸，所述振捣梁弹性连接在位于料槽上方开口处的安装板上，且振捣梁延伸至料槽内，所述振捣振动电机固定在所述振捣梁上，所述振捣梁摆动调节油缸一端与安装板铰接，另一端与振捣梁铰接。

进一步地，所述精确整平梁与覆膜安装支架之间设置有用于竖向调节精确整平梁位置的竖向调节装置。

进一步地，该轮式UHPC桥面摊铺机包括两个或两个以上的节段，每个节段均包括独立的横梁、料槽、振捣机构、整平机构、纵桥向覆膜机构，相邻节段之间通过螺栓紧固连接。

本发明还提供了该轮式UHPC桥面摊铺机的摊铺工艺，该摊铺工艺包括如下步骤：

（1）通过上料设施向料槽内加UHPC湿料，在纵桥向覆膜机构的覆膜托辊上安放湿养膜，调节弹性整平板后沿调整至与桥面横断面平行，且与桥面间距离与摊铺厚度相等，启动行走机构驱动UHPC桥面摊铺机前进；

（2）启动振捣机构和整平振动电机，UHPC桥面摊铺机前进的同时，UHPC湿料由料槽自流至桥面，并通过整平板实现整平；

（3）核对摊铺的UHPC混凝土的实际厚度，确认摊铺UHPC混凝土厚度是合格的，否则重新调节整平板的位置，正常后，进入正常摊铺UHPC混凝土的工作模式；

（4）在UHPC桥面摊铺机前行时，摊铺厚度自动测量装置开始实时检测摊铺的UHPC混凝土厚度，同时人工校核比对摊铺的UHPC混凝土的实际厚度，确认摊铺厚度智能检测装置实时自动检测的UHPC混凝土厚度数据是正确的，否则对摊铺厚度智能检测装置重新校准，正常后，进入摊铺的UHPC混凝土厚度自动调整工作模式，智能控制器根据预设检测频率的实时检测的厚度数据，控制整平板升降调节油缸和机架调节油缸动作，当左右两侧的摊铺厚度智能检测装置测得的数据同时偏离摊铺厚度时，则判定为桥面不平整，通过控制整平板升降调节油缸动作进行调平，当有一侧的摊铺厚度智能检测装置测得的数据正常、另一侧测得的数据偏离摊铺厚度时，则判定为车轮行走路面不平整，通过控制对应侧的机架调节油缸动作进行调平，从而使混凝土摊铺厚度控制在设定值；

（5）在UHPC桥面摊铺机前行时，精确整平梁对已摊铺UHPC混凝土表面行走轮压痕等缺陷进行精确整平；UHPC桥面摊铺机向前行走一定长度距离后，将覆膜托辊上安放的湿养膜扯开贴放于已摊铺UHPC混凝土表面，系统前行，湿养膜跟随并利用紧贴已摊铺UHPC混凝土表面粘力相对固定，实现圆卷湿养膜纵向自动打开覆盖于UHPC混凝土表面；

（6）控制UHPC桥面摊铺机匀速向前推进，完成预设桥面摊铺、振捣、整平和覆膜。

进一步地，所述摊铺厚度测量装置的UHPC混凝土摊铺厚度检测方法包括：

（1）人工测量摊铺整平板后缘面与待摊铺桥面或路面之间的实际间距，并调整摊铺整平板的升降调节油缸使其间距与摊铺厚度设定值相等；

（2）启动微型检测油缸，使微型检测油缸的活塞杆伸出，并带动检测针头向下运动直至检测针头碰触到桥面或路面，微型检测油缸内的油压升高到设定值，与微型检测油缸连接的液压系统自动停止向微型检测油缸供压力油，此时微型检测油缸腔的压力值与系统规定的最低检测合格压力值相符，设定此时油缸行程测量装置测到的数据值即为摊铺厚度标准值，随后微型检测油缸复位；

（3）在摊铺机工作行走过程中，智能控制器根据设定频次指令控制微型检测油缸实施检测，并将测得的数值与摊铺厚度标准值进行比较，当实测值误差大于设定厚度允许误差加上路面预铺钢筋直径之和时，判定此次测量值为不合格，重新测量一次，如数值再不合格，则在摊铺机前后移动一定距离后再次自动检测，直至符合要求，若连续测量多次仍无法得到合格数据，则发出警报信号，由人工进行调校；

（4）检测得到的合格的实测数据实时传输到智能控制器，作为摊铺设备调整摊铺厚度的实时动态数据，经智能控制器内预置程序判断，指令相应执行机构动作调整整平板位竖向位置。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明的轮式UHPC桥面摊铺机将布料、摊铺、整平、覆膜集合成一体，一台设备即可完成整个摊铺工序，使用方便，并大大提高了施工效率，降低了施工成本；

（2）本发明的轮式UHPC桥面摊铺机可通过实时检测摊铺厚度来调整平板的高度，避免了在摊铺过程中因桥面不平整出现铺装面不平整的情况，提高了整体的铺装质量；

（3）本发明的轮式UHPC桥面摊铺机采用多节段组合的方式，可根据需要增加或减少节段从而满足不同宽度桥面的摊铺，提高了适用性。

附图说明

图1是本发明的轮式UHPC桥面摊铺机的整体结构示意图。

图2是本发明的轮式UHPC桥面摊铺机的一个节段的结构示意图。

图3是本发明的轮式UHPC桥面摊铺机的横截面的结构示意图。

图4是本发明的轮式UHPC桥面摊铺机的后挡料板的结构示意图。

图5是本发明的轮式UHPC桥面摊铺机的摊铺厚度测量装置的结构示意图。

图中：第一机架1、横梁1-1、纵梁1-2；

行走机构2、行走轮支架2-1、行走轮2-2、驱动电机2-3；

料槽3、前挡料板3-1、左右侧板3-2、后挡料板3-3、犁形铲3-4、凹槽3-5；

振捣机构4、振捣梁4-1、振捣振动电机4-2、振捣梁摆动调节油缸4-3、安装板4-4；

整平机构5、整平板5-1、整平振动电机5-2、整平板传动梁5-3、精确整平梁5-4、精确整平板5-4-1、精确整平梁振动电机5-4-2；

纵桥向覆膜机构6、覆膜安装支架6-1、覆膜托辊6-2；

摊铺厚度自动调节机构7、整平板调节油缸7-1、机架调节油缸7-2；

摊铺厚度测量装置8、悬装支架8-1、微型检测油缸8-2、油缸行程测量装置8-3、检测针头8-4。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

如图1-图5所示，本实施例的一种轮式UHPC桥面摊铺机，包括机架1、行走机构2、料槽3、振捣机构4、整平机构5、纵桥向覆膜机构6、摊铺厚度自动调节机构7。

所述机架1包括横梁1-1以及分别固定安装在横梁1-1两端的纵梁1-2。

所述行走机构2设置在所述机架1的两侧，包括与所述机架1连接的行走轮支架2-1以及安装在所述行走轮支架2-1上的行走轮2-2，在行走轮支架2-1还固定安装有与所述行走轮2-2传动连接的驱动电机2-3。此外，驱动方式还可以采用与所述机架1连接的牵引车进行牵引移动。

所述料槽3为沿桥面宽度方向布置且上下开口的通槽，由前挡料板3-1、左右侧板3-2、后挡料板3-3围成，所述前挡料板3-1、左右侧板3-2与所述机架1固定连接，前挡料板3-1、左侧板3-2、右侧板3-2底部贴近桥面，所述后挡料板3-3两端分别贴紧左右侧板3-2并与之竖向滑动配合。为避免料槽3的混凝土外漏，在后挡料板3-3的两端端面设有凹槽3-5，在所述凹槽3-5内嵌入安装有弹性密封条，后挡料板3-3通过所述弹性密封条与左右侧板3-2壁紧密接触。为提高布料和摊铺效果，后挡料板3-3下部设有向前倾斜延伸的犁形铲3-4。

所述振捣机构4设置在所述料槽3内，用于对存储在料槽3内的混凝土进行振捣作业。本实施例的振捣机构4包括振捣梁4-1、振捣振动电机4-2、振捣梁摆动调节油缸4-3，所述振捣梁4-1弹性连接在位于料槽3上方开口处的安装板4-4上，且振捣梁4-1延伸至料槽3内，所述振捣振动电机4-2固定在所述振捣梁4-1上，所述振捣梁摆动调节油缸4-3一端与安装板4-4铰接，另一端与振捣梁4-1铰接。

所述整平机构5包括整平板5-1、整平振动电机5-2、整平板传动梁5-3，精确整平梁5-4；所述整平板5-1位于后挡料板3-3的后侧底部并与后挡料板3-3连接成整体，整平板5-1底面与后挡料板3-3底部相平，所述整平振动电机5-2安装在整平板5-1上，所述整平板5-1的上部开设有竖向的开孔，所述整平板传动梁5-3下部活动置于所述开孔中，整平板传动梁5-3上部与纵梁1-2固定连接，纵梁1-2通过整平板传动梁5-3带动整平板5-1及后挡料板3-3前后方向移动；所述精确整平梁5-4设置在行走轮2-2与纵桥向覆膜机构6之间，包括精确整平板5-4-1、精确整平梁振动电机5-4-2，精确整平板5-4-1通过弹性连接件悬装于覆膜安装支架6-1上，精确整平板5-4-1的后底缘线与桥面平行，所述精确整平梁振动电机5-4-2安装于精确整平板5-4-1上。为便于调节整平高度，所述精确整平梁5-4与覆膜安装支架6-1之间设置有用于竖向调节精确整平梁5-4位置的竖向调节装置。

所述摊铺厚度自动调节机构7包括整平板调节油缸7-1、机架调节油缸7-2、摊铺厚度测量装置8、智能控制器；所述整平板调节油缸7-1至少设置有四个并分别布置在整平板5-1前后两侧 ，其一端与所述整平板5-1连接，另一端与机架1连接，用于调节整平板5-1的离桥面距离，所述机架调节油缸7-2至少设置有四个并分别布置在机架1左右两侧，其一端与所述机架1连接，另一端与所述行走机构2连接，用于调节机架1的离桥面高度，所述摊铺厚度测量装置8至少设置有两个以上并分别布置在整平板5-1左右后侧，其包括悬装支架8-1、微型检测油缸8-2、油缸行程测量装置8-3、检测针头8-4，所述微型检测油缸8-2通过悬装支架8-1安装在整平板5-1后侧，微型检测油缸8-2活塞杆端与所述检测针头8-4连接，所述油缸行程测量装置8-3安装在微型检测油缸8-2活塞杆端，用于测量微型检测油缸8-2活塞杆的工作行程，其可采用滑动式长度测量尺或非接触式长度测量尺，并设有即时数据传送模块，可将测量数据发送至智能控制器，检测针头8-4为圆锥形，其下端为尖头，从而可避免因检测针头过大触碰到桥面钢筋等其他物体而造成误差。所述智能控制器与所述摊铺厚度测量装置8信息传输设置电缆线连通 ，根据接收到的信号控制整平板调节油缸7-1和机架调节油缸7-2动作。

所述纵桥向覆膜机构6包括与机架1连接的覆膜安装支架6-1以及设置在覆膜安装支架6-1上的覆膜托辊6-2。

为适应不同桥面宽度的施工需要，该轮式UHPC桥面摊铺机包括两个或两个以上的节段，每个节段均包括独立的横梁1-1、料槽3、振捣机构4、整平机构5、纵桥向覆膜机构6，相邻节段之间通过螺栓紧固连接，从而可根据需要增加或减少节段从而满足不同宽度桥面的摊铺。

本发明还提供了该轮式UHPC桥面摊铺机的摊铺工艺，该摊铺工艺包括如下步骤：

（1）通过上料设施向料槽内加UHPC湿料，在纵桥向覆膜机构6的覆膜托辊6-2上安放湿养膜，调节弹性整平板5-1后沿调整至与桥面横断面平行，且与桥面间距离与摊铺厚度相等，启动行走机构驱动UHPC桥面摊铺机前进；

（2）启动振捣机构和整平振动电机5-2，UHPC桥面摊铺机前进的同时，UHPC湿料由料槽自流至桥面，并通过整平板5-1实现整平；

（3）核对摊铺的UHPC混凝土的实际厚度，确认摊铺UHPC混凝土厚度是合格的，否则重新调节整平板5-1的位置，正常后，进入正常摊铺UHPC混凝土的工作模式；

（4）在UHPC桥面摊铺机前行时，摊铺厚度自动测量装置8开始实时检测摊铺的UHPC混凝土厚度，同时人工校核比对摊铺的UHPC混凝土的实际厚度，确认摊铺厚度智能检测装置实时自动检测的UHPC混凝土厚度数据是正确的，否则对摊铺厚度智能检测装置重新校准，正常后，进入摊铺的UHPC混凝土厚度自动调整工作模式，智能控制器根据预设检测频率的实时检测的厚度数据，控制整平板5-1升降调节油缸5-4和机架调节油缸7-2动作，当左右两侧的摊铺厚度智能检测装置测得的数据同时偏离摊铺厚度时，则判定为桥面不平整，通过控制整平板5-1升降调节油缸5-4动作进行调平，当有一侧的摊铺厚度智能检测装置测得的数据正常、另一侧测得的数据偏离摊铺厚度时，则判定为车轮行走路面不平整，通过控制对应侧的机架调节油缸7-2动作进行调平，从而使混凝土摊铺厚度控制在设定值；

（5）在UHPC桥面摊铺机前行时，精确整平梁5-4对已摊铺UHPC混凝土表面行走轮2-2压痕等缺陷进行精确整平；UHPC桥面摊铺机向前行走一定长度距离后，将覆膜托辊6-2上安放的湿养膜扯开贴放于已摊铺UHPC混凝土表面，系统前行，湿养膜跟随并利用紧贴已摊铺UHPC混凝土表面粘力相对固定，实现圆卷湿养膜纵向自动打开覆盖于UHPC混凝土表面；

（6）控制UHPC桥面摊铺机匀速向前推进，完成预设桥面摊铺、振捣、整平和覆膜。

具体的，所述摊铺厚度测量装置8的UHPC混凝土摊铺厚度检测方法包括：

（1）人工测量摊铺整平板5-1后缘面与待摊铺桥面或路面之间的实际间距，并调整摊铺整平板5-1的升降调节油缸5-4使其间距与摊铺厚度设定值相等；

（2）启动微型检测油缸8-2，使微型检测油缸8-2的活塞杆伸出，并带动检测针头8-4向下运动直至检测针头8-4碰触到桥面或路面，微型检测油缸8-2内的油压升高到设定值，与微型检测油缸8-2连接的液压系统自动停止向微型检测油缸8-2供压力油，此时微型检测油缸8-2腔的压力值与系统规定的最低检测合格压力值相符，设定此时油缸行程测量装置8-3测到的数据值即为摊铺厚度标准值，随后微型检测油缸8-2复位；

（3）在摊铺机工作行走过程中，智能控制器根据设定频次指令控制微型检测油缸8-2实施检测，并将测得的数值与摊铺厚度标准值进行比较，当实测值误差大于设定厚度允许误差加上路面预铺钢筋直径之和时，判定此次测量值为不合格，重新测量一次，如数值再不合格，则在摊铺机前后移动一定距离后再次自动检测，直至符合要求，若连续测量多次仍无法得到合格数据，则发出警报信号，由人工进行调校；

（4）检测得到的合格的实测数据实时传输到智能控制器，作为摊铺设备调整摊铺厚度的实时动态数据，经智能控制器内预置程序判断，指令相应执行机构动作调整整平板位竖向位置。

在前述说明书与相关附图中存在的教导的帮助下，本发明所属领域的技术人员将会想到本发明的许多修改和其它实施方案。因此，要理解的是，本发明不限于公开的具体实施方案，修改和其它实施方案被认为包括在所附权利要求的范围内。尽管本文中使用了特定术语，它们仅以一般和描述性意义使用，而不用于限制。