一种桥梁附件三维空间安装的双自平衡施工系统及方法与流程

本发明涉及桥梁施工设备领域，具体为一种可实现三维空间高精度安装的桥梁附件三维空间安装的双自平衡施工系统及方法。

背景技术：

1、在桥梁主体建造完成后，往往还需要在梁体两侧的腹板上安装一些附件（如装饰板或排水等管网）或需进行梁体表面涂装。由于桥梁的主梁横截面呈上宽下窄的倒梯形，从翼缘端至梁体根部最大距离可达10m以上；同时，桥梁主梁截面高度从桥墩往跨中由高到低渐变，高度变化最大可达15m以上，截面宽度也在局部地方变宽或变窄，使得附件的安装位置在竖向、横向以及沿桥长度方向都是变化的，且附件通常为混凝土预制件，单个附件的重量就达到2～3吨左右，为实现附件的高精度安装，这就对安装平台提出了更高的要求，不仅要求安装平台能够实现三维空间的高精度移动，还要求其具有较大的负载，以及具有较高的安全性。目前，现有的桥梁施工平台均无法满足以上要求。

2、公告号为cn219386001u的专利公开了一种桥梁维修施工用检查车吊篮平台，包括用于对相关工作人员进行载重的吊篮、用于带动吊篮平台进行移动的检查车以及用于对吊篮进行限位支撑的限位板，所述检查车上固定连接有用于平衡吊篮的承重板，所述承重板通过转动柱与用于方便相关工作人员进入吊篮内部的支撑架连接，还包括：调节组件，用于调整吊篮与桥梁之间的距离，所述调节组件包括滑动板以及液压缸，所述滑动板与支撑架滑动连接，所述液压缸通过安装架固定连接在支撑架下表面，所述液压缸与滑动板上靠近支撑架的一端固定连接，所述限位板通过提拉组件与滑动板连接，所述限位板与滑动板上远离支撑架的一端铰接。该检查车吊篮平台虽然能实现调整吊篮在限位板上的位置以及调整吊篮与桥梁侧边距离，但是，该检查车吊篮平台仅用于施工人员的承载，无法承载较重的工件，且吊篮的活动范围有限，无法满足大型桥梁的施工需要。

3、公告号为cn216615515u的专利公开了一种用于桥梁施工的作业车，包括可行驶于桥梁桥面的底盘，所述底盘的上方固定设有两平行设置的支撑件，两支撑件的上方分别固定设有框架件，所述框架件延伸出底盘，两框架件之间设有可沿框架件的延伸向滑动设置的横梁，所述横梁设有沿横梁滑动设置的起吊设备，所述框架件延伸出底盘的一端固定相连一连接架，所述连接架向下延伸并固定相连一操作平台；所述框架件具有用于滑动安装横梁的轨道，轨道延伸至操作平台上方区域，施工作业时，横梁沿轨道滑动可进入操作平台上方区域，框架件具有一同框架件延伸向设置的人行通道。该作业车通过设置起吊设备，可以用于设备的吊运，但该作业车的作业范围有限，无法实现三维任意点的安装需要。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种负载大、施工可变范围大的可实现三维空间高精度安装的桥梁双自平衡施工系统。

2、本发明采用的技术方案如下：一种桥梁附件三维空间安装的双自平衡施工系统，包括由行走机构、主桁架、设置于主桁架两端的导向架和自平衡施工平台组成的大框架自平衡体系，所述的主桁架固定安装于所述行走机构的支撑架上，所述导向架竖向安装于主桁架两端，所述自平衡施工平台悬吊于主桁架上的卷扬提升机的钢丝绳上并滚动套装在导向架上；

3、所述自平衡施工平台包括导向框、固定安装在导向框上靠近桥梁侧的内悬架、以及远离桥梁一侧的外悬架，内悬架上安装可伸缩工作台，可伸缩工作台沿横桥向伸缩布设，外悬架上设置有配重块，所述导向框四周设有四个以上吊点，多个所述吊点在纵桥向对称设置在自平衡施工平台两外边侧，横桥向分别等数分布在导向架两外侧，吊点之间的距离以及配重块重量、可伸缩工作台伸出限位、最大荷载的设置满足：可伸缩工作台外伸到最大极限位置再加上此位置预设的最大荷载后，自平衡施工平台加上配重块重量的重心在全部吊点所形成的范围之间；可伸缩工作台回缩到最小极限位置并去除存放于可伸缩工作台上的所有荷载后，自平衡施工平台加上配重块重量的重心在吊点所形成的范围之间，从而使得自平衡施工平台在任何工况下的重心都在所有吊点所围成的范围内，当自平衡施工平台重心在吊点所围成的范围内左、右、前、后动态变化时，仅对各吊点受力产生随之变化，自平衡施工平台本身不会产生任何倾斜现象，自动实现自平衡施工平台的动态平衡；

4、所述主桁架的左右两端各安装一台可x轴、y轴、z轴方向移动吊装作业的桁车；

5、在主桁架上设置有双自平衡施工系统自动控制箱，用于控制整个双自平衡施工系统动作和感知各组件运动状态，实现三维空间桥梁侧面附件的高精度安装施工。

6、进一步地，所述主桁架两端各设两台卷扬提升机，同一端的两台卷扬提升机对称布设，每台卷扬提升机承担自平衡施工平台同侧吊点的上、下运行，卷扬提升机的钢丝绳通过主桁架上的定向轮转向下方，绕过导向框上同侧的定滑轮后，返回至设置在主桁架上的定滑轮并转向90度后，再通过主桁架的另一定滑轮且再向下转90度，再通过导向框的同侧定滑轮后，重新返回至设置在主桁架的钢丝绳固定装置，将此钢丝绳绳头固定。

7、进一步地，所述自平衡施工平台的内悬架上设置多条固定轨道, 在内悬架最前端设有支撑轮，可伸缩平台底部设置的多组滚轮沿固定轨道进行伸缩移动，所述的伸缩平台由安装在自平衡施工平台上的多台带链条的电机驱动系统牵引滑移。

8、进一步地，所述可伸缩工作台上设置有运送车。

9、进一步地，所述导向架四周设置有导轨槽，所述导向框上安装有与所述导轨槽配合的滚动导轮，滚动导轮底座设有间隙调节装置，用于调整滚动导轮与导轨槽之间的间隙。

10、进一步地，所述导向架由两个方形框架相连成一整体，方形框架之间设置有供施工人员行走的楼梯。

11、进一步地，所述行走机构包括对称设置在所述主桁架的下方左右两侧的两组行走轮，所述行走轮安装于底盘上，支撑架固定连接在所述底盘上，行走机构转向功能采用调整左、右两组行走轮行走速差实现。

12、进一步地，还包括防护架，所述防护架包括立柱和与所述立柱固定连接的横向连接柱，所述立柱上端与所述主桁架固定连接，下端通过顶紧支撑脚机构顶紧在桥面上，所述横向连接柱的两端分别与所述导向架和支撑架固定连接。

13、本发明还公开了上述桥梁附件三维空间安装的双自平衡施工系统的施工方法，包括如下步骤：

14、s1：双自平衡施工系统通过行走机构沿纵桥向行走并移动到待安装点，施工人员通过导向架下到自平衡施工平台上，然后通过控制卷扬提升机动作，调整自平衡施工平台的上下位置至构件安装高度位置；

15、s2：通过装载车将待安装的附件从桥面运送至主桁架下方，并通过桁车将附件吊运至可伸缩工作台上的运送车上面；

16、s3：驱动可伸缩工作台向桥梁一侧移动，靠近桥梁侧后，将运送车连同附件推向桥梁侧面，到达预定安装位置，实现附件的精确定位安装，安装完此处附件后，自动控制卷扬提升机无级调速使自平衡施工平台上升或下降，实现桥梁侧面竖向方向附件精确定位安装；当桥梁侧面附件横向位置发生变化时，可启动可伸缩工作台无级调速向前或向后运动，实现其横向不同位置附件精确定位安装；

17、s4：控制行走机构无级调速前进或后退，可移动整个双自平衡施工系统沿纵桥向无级调速前进或后退，精确到达某一位置，实现桥梁侧面纵桥方向精确定位，并重复执行以上步骤中的施工平台上下位置调整、附件吊运、可伸缩工作台伸缩及安装程序。

18、进一步地，所述的施工方法还包括，在双自平衡施工系统移动到安装位置时的防护架临时支撑，以及在双自平衡施工系统移动前的防护架松开，具体为：在双自平衡施工系统移动到安装位置时，防护架的立柱下端通过顶紧支撑脚机构顶紧在桥面上，在双自平衡施工系统移动前松开防护架立柱下端的顶紧支撑脚机构以便于双自平衡施工系统移动至下一安装点。

19、本发明的有益效果在于：

20、（1）本发明的双自平衡施工系统通过行走机构可在桥面自行前进、后退，主桁架担负两侧对称的导向架和施工平台，实现了主桁架两端的自平衡，整体结构稳定，同时，两侧的施工平台可以同时进行施工，提高了施工效率；

21、（2）施工平台可沿导向架上下移动，施工平台上的可伸缩工作台可以横向平移，配合沿桥面的移动，能够满足存在较大变幅的施工环境，并实现桥梁侧腹板安装面三维空间任意点的高精度安装；

22、（3）通过在施工平台上导向架周边对称设置的四个的吊点，并通过配重块及可伸缩工作台伸出限位、最大负载的设置满足使施工平台的重心点不超出四个吊点范围，解决了工作平台伸缩时重心变化失稳问题，实现了伸缩工作平台的自平衡式结构形式，可确保任何工况下，施工平台的重心都在四个吊点之内，从而确保了稳定性和安全性；

23、（4）设置行车吊可以实现大型构件的吊运，将吊运和安装施工、移动等多功能集于一体。