一种悬臂造桥机的走行系统及其走行方法

技术领域

本发明涉及悬臂造桥机技术领域，尤其涉及一种悬臂造桥机的走行系统及其走行方法。

背景技术

随着高速铁路建设的迅速发展，大跨度桥梁在高速铁路建设中所占的比例越来越大，悬臂造桥机在大跨度桥梁的建设中起到至关重要的作用。悬臂造桥机的走行系统是造桥机挂篮走行过程中重要组成部分。

目前悬臂造桥机的走行通常是指主梁的走行，主梁走行时带动挂篮同步走行。现有主梁的走行都需要工人操作油缸顶推，而悬臂造桥机的主梁通常有三根，每根主梁都对应有液压走行装置，而这些对应的液压走行系统就需要对应的工人去操作。此种工艺经常出现在走行过程中，两侧油缸走行不同步风险，前移量、平稳性得不到有效保证，存在倾覆的风险，安全风险较高，且不利于线形的控制。

悬臂造桥机中的纵向轨道在浇筑施工完成后，也需要将纵向轨道移动至刚浇筑完成的箱梁上，再进行主梁的移动。目前主梁下方的纵向轨道的走行是通过前拉式走行，在纵向轨道前端安装一个垫梁，通过一个垫梁穿一根精轧螺纹钢至前支座，在前支座后端安装穿心式千斤顶，使用螺帽与精轧螺纹钢连接，同时将千斤顶连接油泵，利用行走装置顶推纵向轨道前移。由于悬臂造桥机体型大、重量大、精度高，在实际操作过程中走行效率较低。

因此亟需发明一种能使主梁和纵向轨道快速走行的走行系统，确保造桥机主梁行走平稳且行走同步性好，同时还能确保纵向轨道走行的更加快速、稳定、安全。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种悬臂造桥机的走行系统及其走行方法，能够实现主梁和纵向轨道的快速走行，而且走行同步、稳定、安全。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种悬臂造桥机的走行系统，所述走行系统的组数与悬臂造桥机主梁的数量相匹配，走行系统安装于主梁的下方，每组走行系统均包括纵向轨道、轨道锚固组件、前滚轮总成、后滚轮总成、顶升门架和走行牵引装置，所述纵向轨道的后端通过后滚轮总成与主梁滑动连接，前滚轮总成包括前滚轮座、前滚轮架和前滚轮，前滚轮座固定连接于纵向轨道的前端上表面，前滚轮架固定于前滚轮座上，前滚轮安装于前滚轮架上；每根主梁的底部均沿纵向设置有导轨，前滚轮反扣在导轨上，使纵向轨道的前端与主梁滑动连接；所述纵向轨道通过轨道锚固组件可拆卸固定于箱梁梁面上，每根主梁上分布连接有两个顶升门架，顶升门架内设置有顶升油缸；

所述走行牵引装置包括前反力座、后反力座、油缸支座、机械自锁穿心式油缸、夹紧油缸和拉杆，其中拉杆水平设置并依次穿过后反力座、油缸支座、机械自锁穿心式油缸、夹紧油缸和前反力座，前反力座和后反力座均固定于主梁底部的纵向中轴线上，且前反力座和后反力座分别位于主梁的前端和中部，拉杆的两端与前反力座和后反力座固定连接；所述油缸支座固定于纵向轨道的前端，机械自锁穿心式油缸与油缸支座固定连接，夹紧油缸与机械自锁穿心式油缸固定连接，夹紧油缸夹紧拉杆，机械自锁穿心式油缸伸缩，从而带动主梁和纵向轨道相对移动；

所述前滚轮座与油缸支座固定连接，位于导轨下方的油缸支座上固定有垫板，垫板与导轨相接触，且垫板上位于导轨的两侧均沿纵向固定有垫块，垫块也均与导轨相接触，主梁在轨道上移动时，导轨相对垫板和垫块移动，所述导轨的侧面均设置有刻度尺；所述机械自锁穿心式油缸的缸体上朝向前反力座安装有红外测距仪，前反力座上对应安装有红外反光板，红外测距仪和红外反光板处于同一水平轴线上，对机械自锁穿心式油缸和前反力座之间的相对距离进行测量。

所述顶升油缸、机械自锁穿心式油缸和夹紧油缸均与智能液压泵站连接，智能液压泵站和红外测距仪均与PLC液压控制系统连接，PLC液压控制系统接收红外测距仪的数据，并通过智能液压泵站控制机械自锁穿心式油缸的行程，使悬臂造桥机整体同步走行。

所述顶升门架包括顶升横梁和顶升支腿，其中顶升横梁穿过主梁并与主梁固定连接，顶升横梁的两端固定连接两个顶升支腿，顶升油缸安装于顶升支腿的底部，顶升油缸伸缩，使顶升门架支撑或脱离于箱梁梁面。

所述后滚轮总成包括后滚轮座、后滚轮架和后滚轮，后滚轮座固定连接于纵向轨道的后端上表面，后滚轮座上固定有两个后滚轮架，两个后滚轮安装于两个后滚轮架上；每根主梁的两侧均设置有滑轨，两个后滚轮分别反扣安装于主梁两侧的滑轨上。

所述油缸支座与机械自锁穿心式油缸之间设置有油缸连接板，三者之间通过高强螺栓进行固定连接，油缸连接板上对应开设有用于拉杆穿过的圆形孔。

所述前反力座和后反力座与主梁之间均设置有反力座连接板，前反力座或后反力座与主梁、反力座连接板通过高强螺栓连接固定；前反力座和后反力座上水平轴线均开设有拉杆孔，拉杆穿过拉杆孔，前反力座或后反力座与拉杆均通过螺母和垫圈进行固定。

所述纵向轨道由两根型钢组成，轨道锚固组件包括垫枕、压轨梁和精轧螺纹钢，垫枕沿横向分布架设于纵向轨道下方的箱梁梁面上，压轨梁沿横向架设于纵向轨道上的前端和后端，每根压轨梁的两端与箱梁梁面之间均通过精轧螺纹钢连接固定。

所述纵向轨道的前端设置有三根垫枕，纵向轨道的后端设置有一根垫枕；所述纵向轨道的前端设置有一根压轨梁，且压轨梁位于前滚轮总成的后方，纵向轨道的后端设置有两根压轨梁，且两根压轨梁分别位于后滚轮的前方和后方。

所述导轨为方钢制成，每根主梁的底部的两侧设置有两根导轨，前滚轮座上连接有两个前滚轮架，两个前滚轮架上安装有两个前滚轮，两个前滚轮分别反扣在两根导轨上，使前滚轮沿导轨移动。

本发明还提供了一种悬臂造桥机的走行系统的走行方法，包括以下步骤：(1)按照悬臂造桥机安装程序在箱梁梁面上安装纵向轨道和轨道锚固组件，通过轨道锚固组件中的精轧螺纹钢将纵向轨道固定于箱梁梁面上，再安装前滚轮总成、后滚轮总成、主梁、走行牵引装置和顶升门架；此时主梁和纵向轨道均位于已施工的箱梁前端；

(2)主梁的走行：顶升门架收缩，时主梁支撑于纵向轨道上，夹紧油缸夹紧拉杆，机械自锁穿心式油缸伸长，带动主梁沿纵向轨道走行一段距离，再松开夹紧油缸并收缩机械自锁穿心式油缸，夹紧油缸再次夹紧拉杆，机械自锁穿心式油缸伸长，依次反复，使主梁沿纵向轨道走行至施工面，完成主梁的走行；准备浇注箱梁，待箱梁浇注完成后，进行纵向轨道的走行；

(3)纵向轨道的走行：拆除轨道锚固组件中的精轧螺纹钢，顶升门架顶升主梁，使纵向轨道脱离其下方的轨道锚固组件，先使机械自锁穿心式油缸伸长，再使夹紧油缸夹紧拉杆，收缩机械自锁穿心式油缸，带动纵向轨道沿主梁走行一段距离，再松开夹紧油缸并伸长机械自锁穿心式油缸，夹紧油缸再次夹紧拉杆，机械自锁穿心式油缸收缩，依次反复，使纵向轨道走行至刚浇筑完的箱梁上，完成纵向轨道的走行。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案有以下优点：

1、本发明中提供的悬臂造桥机的走行系统能够实现主梁和纵向轨道的快速走行，而且走行同步、稳定、安全。

2、本发明中纵向轨道通过垫枕、压轨梁和精轧螺纹钢与箱梁梁面进行固定，其中垫枕分布于前滚轮总成和后滚轮总成的下方，对纵向轨道上方部件进行支撑，压轨梁和精轧螺纹钢分布于纵向轨道的前端和后端。进一步确保了纵向轨道连接的稳定可靠性，实现了纵向轨道的整体受力，大大提高了造桥机走行的安全性能。

3、本发明中后滚轮总成反挂在主梁的两侧，前滚轮总成反挂于主梁底部的两侧，纵向轨道与主梁之间的连接稳定可靠，确保走行的稳定性，而且走行牵引装置安装于主梁底部的中轴线上，前滚轮总成和后滚轮总成不会影响到走行牵引装置的作业。

4、本发明中走行牵引装置通过前反力座和后反力座将拉杆固定连接于主梁下，通过油缸支座将机械自锁穿心式油缸和夹紧油缸固定于纵向轨道上，通过夹紧油缸夹紧拉杆，机械自锁穿心式油缸的伸缩实现主梁和纵向轨道的相对移动，使主梁和纵向轨道保持水平，牵引平稳；而且在油缸支座上设置有垫板和垫块对导轨进行限位，主梁相对纵向轨道进行移动时，导轨相对垫板和垫块移动，从而保护导轨不被挤压变形，垫板和垫块兼具牵引限位和支垫双重功能。

5、本发明中导轨为方钢制成，导轨上设置有刻度尺，通过限位的垫块进行读数，同时走行牵引装置上还设置有红外测距仪和红外反光板，实时监测纵向轨道和主梁之间的相对位移，红外测距仪与刻度尺读数进行动态校验，大大提升了造桥机的同步性与稳定性。

6、本发明中主梁上安装有顶升门架，当主梁走行时，顶升门架收缩，使主梁支撑于纵向轨道上，此时走行牵引装置带动主梁移动走行，使主梁移动至施工面；当纵向轨道走行时，顶升门架顶升，使主梁支撑于顶升油缸和箱梁桥面上，并使纵向轨道完全与垫枕完全脱离，此时走行牵引装置带动纵向轨道移动走行。

7、本发明中顶升油缸、机械自锁穿心式油缸和夹紧油缸均与智能液压泵站连接，智能液压泵站和红外测距仪均与PLC液压控制系统连接，PLC液压控制系统接收红外测距仪的数据，并通过智能液压泵站控制机械自锁穿心式油缸的行程，控制三根主梁同步行走，液压控制油缸一键伸缩，行走效率高。

附图说明

图1为本发明中悬臂造桥机的走行系统在主梁走行前的结构示意图；

图2为本发明中悬臂造桥机的走行系统在主梁走行中的结构示意图；

图3为本发明中悬臂造桥机的走行系统在主梁走行后的结构示意图；

图4为本发明中悬臂造桥机的走行系统在纵向轨道走行前的结构示意图；

图5为本发明中悬臂造桥机的走行系统在纵向轨道走行中的结构示意图；

图6为本发明中悬臂造桥机的走行系统在纵向轨道走行后的结构示意图；

图7为图1中悬臂造桥机的走行系统在后滚轮总成处的剖面示意图；

图8为图7中的局部放大图；

图9为图1中悬臂造桥机的走行系统在前滚轮总成处的剖面示意图；

图10为本发明中轨道锚固组件与纵向轨道的连接示意图；

图11为图1中悬臂造桥机的走行系统在顶升门架处的剖面示意图；

图12为本发明中走行牵引装置的结构示意图；

图13为图1中悬臂造桥机的走行系统在后反力座处的剖面示意图；

图14为本发明中油缸支座和前滚轮座的连接示意图；

图15为图1中悬臂造桥机的走行系统在油缸连接板处的剖面示意图；

图中：1-主梁，11-滑轨，12-导轨，2-箱梁，3-纵向轨道，41-后滚轮座，42-后滚轮架，43-后滚轮，51-前滚轮座，52-前滚轮架，53-前滚轮，61-垫枕，62-压轨梁，63-精轧螺纹钢，7-顶升门架，71-顶升横梁，72-顶升支腿，73-顶升油缸，81-前反力座，811-前反力座连接板，82-后反力座，821-后反力座连接板，831-油缸支座，832-机械自锁穿心式油缸，833-油缸连接板，84-夹紧油缸，85-拉杆，86-垫板，87-垫块，88-红外测距仪，89-红外反光板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做详细具体的说明。

本发明提供的悬臂造桥机的走行系统的结构如如图1～图6所示。悬臂造桥机包括主梁1、挂篮、走行系统和后锚系统，走行系统的组数与悬臂造桥机主梁的数量相匹配，走行系统安装于主梁的下方。主梁一般在对应浇注箱梁2的腹板位置进行设置，通常双孔箱梁对应设置有三根主梁，走行系统对应设置有三组，见图7。

每组走行系统包括纵向轨道3、轨道锚固组件、前滚轮总成、后滚轮总成、顶升门架和走行牵引装置，由于走行系统设置有三组，所以轨道锚固组件、前滚轮总成、后滚轮总成、顶升门架和走行牵引装置等也均对应设置有三组，下面描述中均只介绍一组。

纵向轨道通过前滚轮总成和后滚轮总成滑动安装于主梁的前端和后端，本实施例中每根主梁的两侧均设置有滑轨11，后滚轮总成包括后滚轮座41、后滚轮架42和后滚轮43，后滚轮座通过高强螺栓固定连接于纵向轨道的后端上表面，后滚轮座上通过高强螺栓固定有两个后滚轮架，四个后滚轮通过销轴安装于两个后滚轮架上，两个后滚轮分别反扣安装于主梁两侧的滑轨上，如图7和图8所示，反扣的后滚轮起到快速走行和走行过程中抗倾覆的作用。本实施例中每根主梁的底部的均沿纵向设置有导轨12，前滚轮总成包括前滚轮座51、前滚轮架52和前滚轮53，前滚轮座通过高强螺栓固定连接于纵向轨道的前端上表面，前滚轮架通过高强螺栓固定于前滚轮座上，前滚轮通过销轴安装于前滚轮架上，前滚轮反扣在导轨上，使纵向轨道的前端与主梁滑动连接，如图9所示。导轨与主梁连接为焊接。具体地，导轨为方钢制成，本实施例中每根主梁的底部的两侧设置有两根导轨，因此，前滚轮座上连接有两个前滚轮架，并安装有两个前滚轮，具体地，前滚轮座通过高强螺栓与纵向轨道连接，前滚轮座上固定连接有两个前滚轮架，两个前滚轮架通过销轴连接两个前滚轮，两个前滚轮分别反扣在两根方钢上，前滚轮沿导轨移动，见图9。

纵向轨道通过轨道锚固组件可拆卸固定于箱梁梁面上，见图1和图10，具体地，纵向轨道由两根并排连接的HM588*300*12*20型钢组成，两根型钢的安装中心距为1.1m，如图7～图9所示。轨道锚固组件包括垫枕61、压轨梁62和精轧螺纹钢63，如图10所示，垫枕沿横向分布架设于纵向轨道下方的箱梁梁面上，本实施例中垫枕由下翼板、腹板、隔板、上翼板组焊而成，每根纵向轨道的下方设置有四根垫枕，其中三根垫枕位于纵向轨道的前端，前端的垫枕在位于刚浇注箱梁节段线7.5cm处等间距布置，对纵向轨道上方的前滚轮总成和走行牵引装置的油缸支座进行支撑，另一根垫枕位于纵向轨道的后端，即后滚轮总成的正下方，对纵向轨道上方的后滚轮进行支撑。压轨梁沿横向架设于纵向轨道上的前端和后端，进一步地，每根压轨梁均由两根槽钢和缀板组焊而成，纵向轨道的前端设置有一根压轨梁，且压轨梁位于前滚轮总成的后方，纵向轨道的后端设置有两根压轨梁，且两根压轨梁分别位于后滚轮的前方和后方。每根压轨梁的两端与箱梁梁面之间均通过精轧螺纹钢连接固定，即对应设置有六根精轧螺纹钢，从而将纵向轨道固定于箱梁梁面上。精轧螺纹钢连接时，首先用尺量取已在箱梁梁体中预埋的精轧螺纹钢的长度，再用尺量取需要下料的长度，保证安装好后外漏丝头符合要求。精轧螺纹钢连接采用分中连接器连接，确保两端旋钮丝长一致，提高悬臂造桥机的走行安全。

本实施例中每根主梁上分布连接有两个顶升门架7，见图1，分别位于主梁的前端和后端，当移动纵向轨道时，对主梁进行支撑。顶升门架包括顶升横梁71、顶升支腿72和顶升油缸73，如图11所示。所述顶升横梁穿过主梁并通过高强螺栓与主梁固定连接，顶升横梁的两端固定连接两个顶升支腿，顶升横梁和顶升支腿间采用加劲板进行焊接固定。顶升油缸安装于顶升支腿的底部，采用高强螺栓连接，单个顶升油缸为150t，最大行程为10cm，顶升油缸下方支垫钢板。当主梁走行时，顶升油缸收缩，使主梁支撑于纵向轨道上，此时走行牵引装置带动主梁移动走行，使主梁移动至施工面；当纵向轨道走行时，顶升油缸顶升，使主梁支撑于顶升油缸和箱梁桥面上，并使纵向轨道完全与垫枕完全脱离，纵向轨道与垫枕间距离不能小于5cm，此时走行牵引装置带动纵向轨道移动走行，使纵向轨道移动至刚浇注完成的箱梁上。顶升油缸顶起主梁时，顶升油缸的压力不能超过63Mpa。

走行牵引装置安装于主梁和纵向轨道之间，走行牵引装置牵引纵向轨道上的前滚轮总成和后滚轮总成与主梁上的导轨和滑轨相对移动。本实施例中走行牵引装置的结构如图12所示，包括前反力座81、后反力座82、油缸支座831、机械自锁穿心式油缸832、夹紧油缸84和拉杆85，其中拉杆水平设置并依次穿过后反力座、油缸支座、机械自锁穿心式油缸、夹紧油缸和前反力座。本实施例中拉杆采用直径70mm的高强度钢棒，材质为Q355低合金高强度结构钢，拉杆两端车丝长300mm，方便前反力座和后反力座的固定。

前反力座和后反力座均固定于主梁底部的纵向中轴线上(即前反力座和后反力座均位于两个导轨的中间)，如图13所示，且前反力座和后反力座分别位于主梁的前端和中部；具体地，前反力座和后反力座与主梁之间均设置有反力座连接板(图中标出了前反力座处的前反力座连接板811，后反力座处的后反力座连接板821)，前反力座或后反力座与主梁、反力座连接板均通过高强螺栓连接固定。具体地，反力座连接板上均匀设置有16个圆形孔，与主梁及前反力座或后反力座上的连接孔位对齐，再通过高强螺栓一起固定连接。拉杆的两端与前反力座和后反力座固定连接，具体地，前反力座和后反力座上沿水平轴线开设有拉杆孔，拉杆穿过拉杆孔，前反力座或后反力座与拉杆均通过螺母和垫圈进行固定，固定时将两个螺母扭力拧到设计值。

对应的，油缸支座上也开设有用于拉杆穿过的圆形孔，本实施例中油缸支座焊接固定于前滚轮座的后方，见图1和图14，油缸支座也通过高强螺栓固定于纵向轨道的前端，进一步地，油缸支座与纵向轨道通过12个高强螺栓固定。机械自锁穿心式油缸与油缸支座固定连接，具体地，油缸支座与机械自锁穿心式油缸之间设置有油缸连接板833，三者之间通过高强螺栓进行固定连接，如图15所示，油缸连接板也对应开设有用于拉杆穿过的圆形孔，另外油缸支座、油缸连接板和机械自锁穿心式油缸均对应开设有四个螺栓孔，用于高强螺栓的连接。

夹紧油缸与机械自锁穿心式油缸固定连接。具体地，机械自锁穿心式油缸为智能数字油缸，机械自锁穿心式油缸和夹紧油缸的中心轴线上均设置有用于拉杆穿过的圆孔，机械自锁穿心式油缸和夹紧油缸分别带有自锁和夹紧功能，夹紧油缸夹紧拉杆，机械自锁穿心式油缸伸长，带动主梁沿纵向轨道走行一段距离，再松夹紧油缸，并收缩机械自锁穿心式油缸，再夹紧油缸夹紧拉杆，机械自锁穿心式油缸伸长，依次反复，使主梁沿纵向轨道走行至施工面。本实施例中，机械自锁穿心式油缸每次走行极限为60cm。

本实施例中位于导轨下方的油缸支座上固定有垫板86，垫板与导轨相接触，且垫板上位于导轨的两侧均沿纵向固定有垫块87，垫块也均与导轨相接触，如图12和图15所示。本实施例中每根主梁的底部设置有两根导轨，所以每根主梁中，垫板对应设置有两块，垫块对应设置有四块。主梁相对纵向轨道进行移动时，导轨相对垫板和垫块移动，从而保护导轨不被挤压变形。

进一步地，导轨的侧面均设置有刻度尺(图中未画出)，导轨相对垫块移动时，通过对垫块一侧进行读数，即可现场时刻观察三根主梁的走行距离。

本实施例中机械自锁穿心式油缸的上端均朝向前反力座安装有红外测距仪88，前反力座上均对应安装有红外反光板89，红外测距仪和红外反光板处于同一水平轴线上，如图12所示。本实施例中有三根主梁，即对应设置三组红外测距仪和红外反光板。在走行过程中，通过红外测距仪与红外反光板配合反馈回来的实时数据，对机械自锁穿心式油缸和前反力座之间的相对距离进行测量。再通过刻度尺读数进行动态校验，大大提升了造桥机的同步性与稳定性。

本实施例中顶升油缸、机械自锁穿心式油缸和夹紧油缸均与智能液压泵站(图中未画出)连接，智能液压泵站和红外测距仪均与PLC液压控制系统连接，PLC液压控制系统接收红外测距仪的数据，并通过智能液压泵站控制机械自锁穿心式油缸的行程，控制三根主梁同步行走，使悬臂造桥机整体同步走行。PLC液压控制系统远程操控智能液压泵站同时控制多组液压油缸，实现一键伸缸一键缩缸功能，将繁琐的造桥机走行简化，PLC液压控制系统还可以通过智能液压泵站控制液压油缸进行左右偏移微调。另外，智能液压泵站上设置有操控台，操控台上设置有液晶显示工作屏、压力表，可通过液晶显示工作屏实时监控造桥机走行过程中的动态数据，每组液压油缸的工作压力实时值是否超范围值。

本发明提供的悬臂造桥机的走行系统的走行包括以下步骤：(1)按照悬臂造桥机安装程序在箱梁梁面上安装纵向轨道和轨道锚固组件，通过轨道锚固组件中的精轧螺纹钢将纵向轨道固定于箱梁梁面上，再安装前滚轮总成、后滚轮总成、主梁、走行牵引装置和顶升门架；此时主梁和纵向轨道均位于已施工的箱梁前端，见图1；

(2)主梁的走行：顶升门架收缩，时主梁支撑于纵向轨道上，夹紧油缸夹紧拉杆，机械自锁穿心式油缸伸长，带动主梁沿纵向轨道走行一段距离，再松开夹紧油缸并收缩机械自锁穿心式油缸，夹紧油缸再次夹紧拉杆，机械自锁穿心式油缸伸长，依次反复，使主梁沿纵向轨道走行至施工面(即待浇筑箱梁上)，完成主梁的走行，见图2和图3；准备浇注箱梁，待箱梁浇注完成后，进行纵向轨道的走行；

(3)纵向轨道的走行：拆除轨道锚固组件中的精轧螺纹钢，顶升门架顶升主梁，使纵向轨道脱离其下方的轨道锚固组件(垫枕)，先使机械自锁穿心式油缸伸长，再使夹紧油缸夹紧拉杆，收缩机械自锁穿心式油缸，带动纵向轨道沿主梁走行一段距离，再松开夹紧油缸并伸长机械自锁穿心式油缸，夹紧油缸再次夹紧拉杆，机械自锁穿心式油缸收缩，依次反复，使纵向轨道走行至刚浇筑完的箱梁上，完成纵向轨道的走行，见图4～图6。

主梁和纵向轨道走行时，顶升油缸、机械自锁穿心式油缸和夹紧油缸均由PLC液压控制系统进行控制，PLC液压控制系统接收红外测距仪的数据，并控制三根主梁同步行走，使悬臂造桥机整体同步走行。