一种预制箱涵精准空间定位系统及方法 |
|||||||
| 申请号 | CN202210553640.X | 申请日 | 2022-05-20 | 公开(公告)号 | CN114991030A | 公开(公告)日 | 2022-09-02 |
| 申请人 | 苏交科集团检测认证有限公司; 苏交科集团股份有限公司; 南京工业大学; | 发明人 | 冯晓楠; 李旗; 张建东; 钱晓彬; 吕成林; 田继源; 刘朵; 胡松明; 闫畅; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种预制箱涵精准空间 定位 系统及方法，属于预制涵洞施工技术领域，包括 混凝土 基础 ，开设有至少一条沟槽；行走升降机构，能够沿所述沟槽移动的设置于所述沟槽中，且所述行走升降机构可升降调节的 支撑 连接于待定位箱涵底部；定位机构，与所述沟槽平行的设置于所述混凝土基础上，能够连接待定位箱涵且使待定位箱涵在与所述沟槽垂直方向上移动 位置 ；遥控机构，分别与所述行走升降机构和所述定位机构通讯控制连接，用于控制所述行走升降机构和所述定位机构的启停运作。本发明能够实现预制箱涵的精准空间定位，充分利用混凝土基础结构整体简单灵巧，定位快捷高效，重复使用节约成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种预制箱涵精准空间定位系统，其特征在于，包括： |
||||||
| 说明书全文 | 一种预制箱涵精准空间定位系统及方法技术领域背景技术[0002] 目前，预制装配式箱涵正在全国大力推广应用，在一定程度上减少了现场施工作业安全风险和经济成本，但是在现场吊装方面还存在一定的安全风险，且吊装成本比较高， 这主要表现在预制箱涵节段比较重，现场一般采用重型吊车进行吊装，且通过施工人员进 行预制箱涵节段的纵向及横向精确定位，随着起吊重量的增加吊装成本越来越贵，而且采 用人员进行箱涵节段定位存在一定的安全风险。 [0003] 因此，本发明人结合多年预制箱涵施工经验，研发了一种预制箱涵精准空间定位系统及方法，本系统方法重点是采用机械化手段实现预制箱涵现场精准拼装，仅需要一个 施工人员即可完成拼装，且本装置只需要一次性投入成本，可重复施工，在无形中将极大减 低目前的预制箱涵现场拼装成本，且提高现场拼装效率，减低施工人员风险。 发明内容[0005] 为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的： [0006] 第一方面，本发明提供了一种预制箱涵精准空间定位系统，包括： [0007] 混凝土基础，所述混凝土基础上开设有至少一条沟槽； [0008] 行走升降机构，所述行走升降机构能够沿所述沟槽移动的设置于所述沟槽中，且所述行走升降机构可升降调节的支撑连接于待定位箱涵底部； [0009] 定位机构，所述定位机构与所述沟槽平行的设置于所述混凝土基础上，能够连接待定位箱涵且使待定位箱涵在与所述沟槽垂直方向上移动位置； [0010] 遥控机构，所述遥控机构分别与所述行走升降机构和所述定位机构通讯控制连接，用于控制所述行走升降机构和所述定位机构的启停运作。 [0011] 进一步的，所述混凝土基础上开设有两条相互平行设置的所述沟槽。 [0012] 进一步的，所述行走升降机构包括行走器和升降器，所述行走器沿所述沟槽底部移动，所述升降器底端固定设置于所述行走器上，顶端相对底端可升降的支撑连接于待定 位箱涵底部。 [0014] 所述升降器包括电控升降杆和具有一定刚度的支撑顶板，所述电控升降杆的固定部固定于所述支撑架上，升降部与所述支撑顶板固定连接。 [0015] 进一步的，所述定位机构包括沿两条所述沟槽之间相背离一侧成对相向设置的第一定位器和第二定位器，所述第一定位器和所述第二定位器分别抵靠待定位箱涵两个侧面 以配合夹取待定位箱涵在与所述沟槽垂直方向上移动位置。 [0016] 进一步的，所述第一定位器包括第一限位轨道、第一移动支撑架、至少一个第一伸缩杆和具有一定刚度的侧板； [0017] 所述第一限位轨道固定设置于两条所述沟槽之间相背离两侧中一侧且沿所述沟槽延伸方向设置； [0018] 所述第一移动支撑架沿所述沟槽延伸方向可移动的设置于所述第一限位轨道上，且在与所述沟槽垂直方向上限位固定； [0019] 所述第一伸缩杆的固定部固定设置于所述第一移动支撑架上，所述第一伸缩杆的自由端沿与所述沟槽垂直方向可伸缩，用于通过侧板抵靠连接于待定位箱涵的侧面。 [0020] 进一步的，所述第二定位器包括第二限位轨道、第二移动支撑架、至少一个第二伸缩杆和具有一定刚度的侧板； [0021] 所述第二限位轨道固定设置于两条所述沟槽之间相背离两侧中一侧与所述第一限位轨道成对相向设置； [0022] 第二移动支撑架沿所述沟槽延伸方向可移动的设置于所述第二限位轨道上，且在与所述沟槽垂直方向上限位固定； [0023] 所述第二伸缩杆的固定部固定设置于所述第二移动支撑架上，所述第二伸缩杆的自由端与所述第一伸缩杆的自由端成对相向设置，且沿与所述沟槽垂直方向可伸缩，用于 通过侧板抵靠连接于待定位箱涵的侧面。 [0024] 进一步的，所述第一限位轨道和所述第二限位轨道均为横截面呈L型的长条板，所述第一伸缩杆和所述第二伸缩杆均包括沿所述沟槽方向抵靠滚动于相对应的L型长条板的 竖向侧面和横向底面的竖向滚轮和横向滚轮。 [0026] 进一步的，所述第一移动支撑架和所述第二移动支撑架之间竖直方向上固定连接有一个倒U型连接架，所述连接架的倒U型开口空间至少能够容纳待定位预制箱涵。 [0027] 进一步的，两条所述沟槽之间的所述混凝土基础区域上铺设有一定厚度的黄沙垫层。 [0028] 第二方面，本发明提供了一种基于第一方面中任一项所述的预制箱涵连续自动精准定位方法，包括如下方法步骤： [0029] 在工厂进行预制箱涵构件及现场进行混凝土基础施工，并在混凝土基础中根据施工要求，设置两条相互平行的沟槽； [0030] 在混凝土基础的两条相互平行的沟槽中设置行走升降机构，并调节每个行走升降机构处于同一水平高度且使行走升降机构的升降器处于伸长状态； [0031] 在两条沟槽相背离两侧沿沟槽延伸方向固定设置第一限位导轨和第二限位导轨，以及分别设置连接有至少一个第一伸缩杆的第一移动支撑架和连接有至少一个第二伸缩 杆的第二移动支撑架，且使第一伸缩杆、第二伸缩杆均处于收缩状态； [0032] 将待定位预制箱涵通过吊装设备吊放于行走升降机构上，升降器的具有一定刚度的支撑板支撑连接于待定位预制箱涵底部，以使待定位预制箱涵与混凝土基础顶面之间留 有移动间隙； [0033] 通过遥控机构调节第一伸缩杆、第二伸缩杆伸长并分别通过夹设侧板抵靠挤压于待定位预制箱涵的两侧，通过遥控机构控制行走升降机构的行走器沿沟槽移动至纵向预定 安装位置，再通过遥控机构同步控制第一伸缩杆和第二伸缩杆之间的配合伸缩以使待定位 预制箱涵在与沟槽垂直方向上移动调节至横向预定安装位置； [0034] 通过遥控机构使升降器、第一伸缩杆、第二伸缩杆分别收缩脱离待定位预制箱涵，使待定位预制箱涵安装于混凝土基础上的黄沙垫层上，使升降器、第一伸缩杆、第二伸缩杆 沿沟槽延伸方向移动进行下一节段待定位预制箱涵的自动精准定位操作； [0035] 重复以上步骤，致使所有待定位预制箱涵节段安装完成； [0036] 将行走升降机构和定位器依次撤离，待箱涵节段其他工序施工完成之后，将沟槽用混凝土进行回填；预制装配式箱涵整体施工完成。 [0037] 与现有技术相比，本发明所达到的有益效果： [0038] 本发明通过在混凝土基础顶面上设置有行走升降机构的沟槽、设于沟槽一侧的定位机构，结合行走升降机构和定位机构之间的配合操作，实现待定位预制箱涵在沟槽延伸 方向和垂直方向上的精确定位，结合利用承台结构，行走升降机构和定位机构之间的布局 紧凑灵巧，场地要求低，改善了施工现场预制箱涵吊装定位机械操作复杂、场地要求高、难 以延伸方向和垂直方向的同步调节等问题，施工方法过程简单，操作方便，而且重复使用， 节省人力，提高工作效率。 附图说明 [0039] 图1为本发明实施例中一种预制箱涵精准空间定位系统的整体结构示意图； [0040] 图2为本发明实施例中一种预制箱涵精准空间定位系统的俯视图； [0041] 图3为本发明实施例中一种行走升降机构的正视图； [0042] 图4为本发明实施例中一种行走升降机构的侧视图； [0043] 图5为本发明实施例中一种定位机构的正视图； [0044] 图6是本发明实施例中连接有连接架的结构示意图。 [0045] 图中： [0046] 1、预制箱涵；2、混凝土基础；3、沟槽；4、黄沙垫层；5、行走器；6、升降器；7、第一定位器；8、第二定位器；9、第一限位轨道；10、第二限位轨道；11、第一移动支撑架；12、第二移动支撑架；13、第一伸缩杆；14、第二伸缩杆；15、加固角钢；16、竖向滚轮；17、横向滚轮；18、侧板；19、导轨；20、驱动车轮组；21、支撑架；22、升降杆；23、支撑顶板；24、遥控机构；25、连接架；26、螺栓。 具体实施方式[0047] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。 [0048] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对 本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个” 的含义是两个或两个以上。 [0049] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语 在本发明中的具体含义。 [0050] 如图1和图2所示，本发明实施例中提供了一种预制箱涵精准空间定位系统，该系统包括： [0051] 混凝土基础2，混凝土基础2上开设有至少一条沟槽3； [0052] 行走升降机构，行走升降机构能够沿沟槽3移动的设置于沟槽3中，且行走升降机构可升降调节的支撑连接于待定位箱涵底部； [0053] 定位机构，定位机构与沟槽3平行的设置于混凝土基础2上，能够连接待定位箱涵且使待定位箱涵在与沟槽3垂直方向上移动位置； [0054] 遥控机构24，遥控机构24分别与行走升降机构和定位机构通讯控制连接，用于控制行走升降机构和定位机构的启停运作。 [0055] 在本实施例中，遥控机构24可以通过有线通讯或无线通讯方式与行走升降机构和定位机构信号连接，用于控制行走升降机构沿沟槽3移动位置和使行走升降机构的升降器6 处于伸长或收缩状态，以及控制定位机构的伸缩杆沿垂直沟槽3方向伸长或收缩。 [0056] 在一些实施例中，混凝土基础2上开设有两条相互平行设置的沟槽3。在每个沟槽3中分别设置一个上述行走升降机构，以便于更加稳定的支撑待预制箱涵1。 [0057] 其中，行走升降机构包括行走器5和升降器6，行走器5沿沟槽3底部移动，升降器6底端固定设置于行走器5上，顶端相对底端可升降的支撑连接于待定位箱涵底部。 [0058] 具体的，如图3和图4所示，行走器5包括固定设置于沟槽3底部的导轨19、沿导轨19移动的驱动车轮组20和设置于驱动车轮组20上的支撑架21。 [0059] 导轨19采用工字钢，沿沟槽3延伸方向伸展布置，驱动车轮组20包括与支撑架21连接的至少2个驱动车轮，支撑架21顶部设置成沿沟槽3延伸方向伸展的长条板，以便于沿沟 槽3延伸方向固定连接至少2个升降器6，两个升降器6分别通过一个支撑板或者通长型支撑 板支撑待定位预制箱涵1底面前后端附近，能够更稳定的用于支撑预制箱涵1，避免发生倾 斜。 [0060] 其中，驱动车轮组20中包含有车轮驱动机构，例如驱动电机等设备，用于驱动车轮转动。 [0061] 升降器6包括电控升降杆22和具有一定刚度的支撑顶板23，电控升降杆22的固定部固定于支撑架21上，升降部与支撑顶板23固定连接。当设置有多个升降器6时，支撑顶板 23可以为单独设置于每个升降器6，也可以采用同时设置于多个升降器6上的通长型支撑顶 板23。 [0062] 在一些实施例中，定位机构包括沿两条沟槽3之间相背离两侧成对相向设置的第一定位器7和第二定位器8，第一定位器7和第二定位器8分别抵靠待定位预制箱涵1两个侧 面以配合夹取待定位箱涵在与沟槽3垂直方向上移动位置，实现预制箱涵1在垂直沟槽3的 横向上进行位置调整定位操作。 [0063] 具体的，参考图5，第一定位器7包括第一限位轨道9、第一移动支撑架11、至少一个第一伸缩杆13和具有一定刚度的侧板18。 [0064] 第一限位轨道9固定设置于两条沟槽3之间相背离两侧中一侧且沿沟槽3延伸方向设置，第一限位轨道9通过固定螺栓26，例如膨胀螺栓等，固定设置于混凝土基础2上，作为 第一定位器7沿沟槽3延伸方向移动的引导和垂直沟槽3方向限定位置作用，安装拆卸方便， 效率高。 [0065] 第一移动支撑架11沿沟槽3延伸方向可移动的设置于第一限位轨道9上，且在与沟槽3垂直方向上限位固定。 [0066] 第一伸缩杆13的固定部固定设置于第一移动支撑架11上，第一伸缩杆13的自由端沿与沟槽3垂直方向可伸缩，用于夹设一个侧板18抵靠连接于待定位箱涵的侧面。 [0067] 具体的，第二定位器8包括第二限位轨道10、第二移动支撑架12、至少一个第二伸缩杆14和具有一定刚度的侧板18。 [0068] 第二限位轨道10固定设置于两条沟槽3之间相背离两侧中一侧与第一限位轨道9成对相向设置。 [0069] 第二移动支撑架12沿沟槽3延伸方向可移动的设置于第二限位轨道10上，且在与沟槽3垂直方向上限位固定。 [0070] 第二限位轨道10通过固定螺栓26，例如膨胀螺栓等，固定设置于混凝土基础2上，作为第二定位器8沿沟槽3延伸方向移动的引导和垂直沟槽3方向限定位置作用，安装拆卸 方便，效率高。 [0071] 第二伸缩杆14的固定部固定设置于第二移动支撑架12上，第二伸缩杆14的自由端与第一伸缩杆13的自由端成对相向设置，且沿与沟槽3垂直方向可伸缩，用于夹设一个侧板 18抵靠连接于待定位箱涵的侧面。 [0072] 侧板18和支撑板均具有一定的刚度和厚度，在支撑和夹取预制箱涵1时存在一定的应力集中，能够避免致使预制箱涵1发生破坏。 [0073] 为了使定位器整体结构稳定可靠，第一移动支撑架11和第二移动支撑架12上分别沿沟槽3延伸方向设置多个竖向滚轮16和横向滚轮17，且沿沟槽3延伸方向设有多个间隔设 置的第一伸缩杆13和第二伸缩杆14。 [0074] 在一些实施例中，为了便于第一伸缩杆13和第二伸缩杆14的自由端处和待定位预制箱涵1侧面更好的抵靠接触，在第一伸缩杆13和第二伸缩杆14的自由端处可拆卸的连接 一个侧板18，或者将侧板18挤压放置于第一伸缩杆13/第二伸缩杆14的自由端和待定位预 制箱涵1侧面之间。 [0075] 在本发明实施例中，行走器5、升降器6、第一伸缩杆13和第二伸缩杆14等均能够同遥控机构24通讯连接，并根据通讯指令做出相应的启停运作，可采用现有技术中多种信号 指令传输器、控制器、电磁阀等。 [0076] 在一些实施例中，第一限位轨道9和第二限位轨道10均为横截面呈L型的长条板，第一伸缩杆13和第二伸缩杆14均包括沿沟槽3方向抵靠滚动于相对应的L型长条板的竖向 侧面和横向底面的竖向滚轮16和横向滚轮17。 [0078] 在一些实施例中，为了使待定位预制箱涵1定位操作过程中更加稳定，两个沟槽3中沿沟槽3延伸方向分别前后间隔设置2个行走支撑机构，4个行走支撑机构分别支撑待定 位预制箱涵1底部的四个角部附近，4个行走支撑机构同步协调运作，且四点均匀支撑起到 稳定作用。 [0079] 在一些实施例中，沿沟槽3延伸方向，在分别在第一移动支撑架11和第二移动支撑架12上前后间隔设置2个第一伸缩杆13和第二伸缩杆14。同一侧的两个伸缩杆分别通过侧 板18抵靠于待定位预制箱涵1的前后侧端附近，在同一平面内形成4点均匀夹取移动，同步 协调运作，左右位置调节更加平稳可靠。 [0080] 此外，还可以通过在第一限位轨道9和第二限位轨道10上分别前后设置2个第一移动支撑架11和第二移动支撑架12，每个第一移动支撑架11和第二移动支撑架12上分别设置 1个伸缩杆，从而在同一平面内形成4点均匀夹取移动，同步协调运作，左右位置调节更加平 稳可靠。 [0081] 在一些实施例中，如图6所示，为使定位机构结构运作稳定和便于吊装拆卸，第一移动支撑架11和第二移动支撑架12之间竖直方向上固定连接有一个倒U型连接架25，连接 架25的倒U型开口空间至少能够容纳待定位预制箱涵1，连接架25既能使第一移动支撑架11 和第二移动支撑架12形成门拱型或倒U型一体结构，能够使定位机构在配合夹取移动待定 位预制箱涵1时，结构稳定可靠，也能够便于在定位机构安装和拆卸时通过连接架25进行整 体吊装，方便快捷。 [0083] 为便于安装放置待预制箱涵1，两条沟槽3之间的混凝土基础2区域上铺设有一定厚度的黄沙垫层4。 [0084] 本发明实施例还提供了一种基于上述预制箱涵精准空间定位系统的操作方法，具体描述如下。 [0085] 在工厂进行预制箱涵1构件及现场进行混凝土基础2施工，并在混凝土基础2中根据施工要求，设置两条相互平行的沟槽3； [0086] 在混凝土基础2的两条相互平行的沟槽3中设置行走升降机构，并调节每个行走升降机构处于同一水平高度且使行走升降机构的升降器6处于伸长状态； [0087] 在两条沟槽3相背离两侧沿沟槽3延伸方向固定设置第一限位导轨19和第二限位导轨19，以及分别设置连接有至少一个第一伸缩杆13的第一移动支撑架11和连接有至少一 个第二伸缩杆14的第二移动支撑架12，且使第一伸缩杆13、第二伸缩杆14均处于收缩状态； [0088] 将待定位预制箱涵1通过吊装设备吊放于行走升降机构上，升降器6的具有一定刚度的支撑板支撑连接于待定位预制箱涵1底部，调整高度以使待定位预制箱涵1与混凝土基 础2顶面之间留有移动间隙； [0089] 通过遥控机构24调节第一伸缩杆13、第二伸缩杆14伸长且自由端处分别通过夹取一个侧板18抵靠挤压于待定位预制箱涵1的两侧，通过遥控机构24控制行走升降机构的行 走器5沿沟槽3移动至纵向预定安装位置，再通过遥控机构24同步控制第一伸缩杆13和第二 伸缩杆14之间的配合伸缩以使待定位预制箱涵1在与沟槽3垂直方向上移动调节至横向预 定安装位置； [0090] 通过遥控机构24使升降器6、第一伸缩杆13、第二伸缩杆14分别收缩脱离待定位预制箱涵1，使待定位预制箱涵1安装于混凝土基础2上的黄沙垫层4上，使升降器6、第一伸缩 杆13、第二伸缩杆14沿沟槽3延伸方向移动进行下一节段待定位预制箱涵1的自动精准定位 操作； [0091] 重复以上步骤，致使所有待定位预制箱涵1节段安装完成； [0092] 将行走升降机构和定位器依次撤离，待箱涵节段其他工序施工完成之后，将沟槽3用混凝土进行回填； [0093] 预制装配式箱涵整体施工完成。 |
||||||
