一种140t级别装配式地铁车站预制构件的姿态翻转设备的制作方法

1.本发明属于建筑工业化和装配化建造技术领域，尤其属于构配件生产工厂化和施工机械化技术领域，特别是一种适用于根据不同工况进行装配式地铁车站预制构件(以下简称“预制构件”)姿态翻转的专用智能设备，具体为一种140t级别装配式地铁车站预制构件的姿态翻转设备。


背景技术：

2.轨道交通预制装配化建造技术体系是建筑工业化和智慧建造在轨道交通领域的关键核心技术之一。装配式地铁车站建造，则是该体系下技术最密集，风险管控最难，工程经验最少的关键薄弱环节。
3.装配式地铁车站一般有预制装配式和装配整体式2条技术路线。由于装配整体式方案存在大量湿接头，防水难度大、施工工艺复杂，技术、经济、安全效益不突出，相较于预制装配式方案，若非材料和施工技术取得革命性突破，其研究价值，推广应用前景均相对有限。
4.在我国东北某省会城市，已先期实施一批“桩锚围护结构”条件下预制装配式地铁车站建造并取得成功。为完善预制装配式地铁车站建造技术体系，与“桩锚围护结构”条件互为补充，实现各类地质条件和复杂工况全覆盖。首次选择南部某市轨道交通工程共7座车站实施“桩 内支撑围护结构”条件下预制装配式地铁车站建造，以试验该技术体系的可行性，并积累有关工程经验。
[0005]“桩 内支撑围护结构”装配式地铁车站混凝土预制构件分块少，结构尺寸大、自重大，均为无预应力异型结构。其中，底板a块长22.3m，重116.1t，设计尺寸控制精度要求为2mm。
[0006]
为保证底板a块(预制构件)尺寸精度控制及外观质量满足设计和装配施工要求，生产时需迎土面朝上成型。但根据预制构件堆存工况的有限元分析结果，并综合考虑装配施工方向等因素，通过计算分析预制构件整体和关键局部的应力应变情况发现，其最佳堆存和运输姿态为迎土面朝下。因此，需再对底板a块(预制构件)进行180
°
翻转。
[0007]
目前，国内并无类似大体积、异型、无预应力的超重预制构件翻转工程案例，因此亟需一款能够实现预制构件姿态调整的翻转设备。


技术实现要素：

[0008]
本发明的目的在于提供一种140t级别装配式地铁车站预制构件的姿态翻转设备，其解决了当前主要通过吊装配合专用工装，辅以大量人工实现预制构件翻转的技术问题。
[0009]
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
[0010]
一种140t级别装配式地铁车站预制构件的姿态翻转设备，包括自行式翻转台车、固定式翻转台架和横移钢轨，固定式翻转台架用于安装在设备基础上，所述横移钢轨固定安装在设备基础上，所述自行式翻转台车滑动设置在横移钢轨上；
[0011]
自行式翻转台车用于将预制构件翻转0-90
°
，所述固定式翻转台架用于承接自行式翻转台车翻转后的预制构件并将其翻转0-90
°
；
[0012]
其中，自行式翻转台车包括移动式支座和设置在移动式支座上的若干个预制构件翻转机构，所述预制构件翻转机构包括翻转架和翻转架支座，翻转架通过铰接的方式设置在翻转架支座上，所述翻转架支座固定设置在移动式支座上，所述移动式支座滑动设置在横移钢轨上，移动式支座连接有水平液压动力组件，所述水平液压动力组件用于驱动移动式支座在横移钢轨上移动；所述移动式支座上设置有用于驱动翻转架翻转的斜向液压动力组件；
[0013]
固定式翻转台架有两台，分别位于自行式翻转台车同侧的两端位置，固定式翻转台架包括固定式支座和铰接在固定式支座上的第一预制构件翻转机构和第二预制构件翻转机构，第一、二预制构件翻转机构之间通过第一连接架连接，第一、二预制构件翻转机构与所述预制构件翻转机构结构相同，第一、二预制构件翻转机构中的翻转架连接有第一斜向液压动力组件，第一斜向液压动力组件用于驱动第一、二预制构件翻转机构中的翻转架转动。
[0014]
其中，预制构件翻转机构中的翻转架为l型翻转架，l型翻转架上设置有斜支撑架，斜向液压动力组件两端分别端与斜支撑架及移动式支座铰接；
[0015]
第一、二预制构件翻转机构中的翻转架为l型翻转架，第一斜向液压动力组件一端与该l型翻转架的背侧铰接，另一端与固定式支座铰接。
[0016]
进一步限定，第一、二预制构件翻转机构及预制构件翻转机构中的l型翻转架上均设置有橡胶垫。
[0017]
其中，自行式翻转台车还包括支撑组件，支撑组件用于安装在设备基础上，支撑组件包括预制构件支撑架和橡胶垫，所述橡胶垫安装在预制构件支撑架上，橡胶垫具有能够与预制构件上异型面相互拟合的接触面。
[0018]
进一步优化，固定式支座通过预埋螺栓固定设置在设备基础上。
[0019]
其中，移动式支座上设置有缓冲支座和缓冲液压油缸，缓冲支座和缓冲液压油缸共同组成预制构件缓冲及支撑机构。
[0020]
进一步优化，移动式支座底部设置有行走轮，所述行走轮与横移钢轨配合。
[0021]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0022]
本发明主要由自行式翻转台车、固定式翻转台架和横移钢轨组成，在实际的使用中，自行式翻转台车用于将预制构件翻转0-90
°
，所述固定式翻转台架用于承接自行式翻转台车翻转后的预制构件并将其翻转0-90
°
；实现装配式车站预制构件根据工况需求进行0
°
～90
°
、90
°
～180
°
，180
°
～90
°
、90
°
～0
°
范围内，任意角度可调的正逆向翻转；本发明通过采用大量本质安全设计，大幅度减少起重机设备使用时间和频率，减少危险性较大分部分项工程种类和持续时间，取代原来必须的多项特种作业，完成异型、无预应力的超重预制构件姿态翻转智能化、通用化、标准化作业。最终实现安全风险显著降低，工效大幅提升，人工成本大幅缩减的综合效益。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用
的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0024]
图1为本发明整体结构示意图之一。
[0025]
图2为本发明整体结构示意图之二。
[0026]
图3为本发明使用时预制构件翻转姿态示意图。
[0027]
附图标记：
[0028]
1-自行式翻转台车，2-移动式支座，3-预制构件翻转机构，4-翻转架，5-翻转架支座，6-固定式翻转台架，7-固定式支座，8-第一预制构件翻转机构，9-第二预制构件翻转机构，10-横移钢轨，11-预制构件，12-水平液压动力组件，13-斜向液压动力组件，14-第一连接架，15-第一斜向液压动力组件，16-斜支撑架，17-支撑组件，18-预制构件支撑架，19-橡胶垫，20-缓冲支座，21-缓冲液压油缸，22-行走轮，23-预制构件缓冲及支撑机构。
具体实施方式
[0029]
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
[0030]
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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实施例和简化描述，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实施例的限制。
[0031]
此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0032]
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
[0033]
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0034]
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明实施例的不同结构。为了简化本发明实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明实施例。此外，本发明实施例可以在不同例子中重
复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
[0035]
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0036]
实施例一
[0037]
参看图1-图3，本实施例公开了一种140t级别装配式地铁车站预制构件的姿态翻转设备，包括自行式翻转台车1、固定式翻转台架6和横移钢轨10，固定式翻转台架6用于安装在设备基础上，所述横移钢轨10固定安装在设备基础上，所述自行式翻转台车1滑动设置在横移钢轨10上；
[0038]
自行式翻转台车1用于将预制构件11翻转0-90
°
，所述固定式翻转台架6用于承接自行式翻转台车1翻转后的预制构件11并将其翻转0-90
°
；
[0039]
其中，自行式翻转台车1包括移动式支座2和设置在移动式支座2上的若干个预制构件翻转机构3，所述预制构件翻转机构3包括翻转架4和翻转架支座5，翻转架4通过铰接的方式设置在翻转架支座5上，所述翻转架支座5固定设置在移动式支座2上，所述移动式支座2滑动设置在横移钢轨10上，移动式支座2连接有水平液压动力组件12，所述水平液压动力组件12用于驱动移动式支座2在横移钢轨10上移动；所述移动式支座2上设置有用于驱动翻转架4翻转的斜向液压动力组件13；
[0040]
固定式翻转台架6有两台，分别位于自行式翻转台车1同侧的两端位置，固定式翻转台架6包括固定式支座7和铰接在固定式支座7上的第一预制构件翻转机构8和第二预制构件翻转机构9，第一、二预制构件翻转机构之间通过第一连接架14连接，第一、二预制构件翻转机构与所述预制构件翻转机构3结构相同，第一、二预制构件翻转机构中的翻转架4连接有第一斜向液压动力组件15，第一斜向液压动力组件15用于驱动第一、二预制构件翻转机构中的翻转架4转动。
[0041]
其中，预制构件翻转机构3中的翻转架4为l型翻转架4，l型翻转架4上设置有斜支撑架16，斜向液压动力组件13两端分别端与斜支撑架16及移动式支座2铰接；斜向液压动力组件13通过驱动斜支撑架16进而实现对l型翻转架4的驱动，进而使得l型翻转架4带动预制构件11转动；
[0042]
第一、二预制构件翻转机构中的翻转架4为l型翻转架4，第一斜向液压动力组件15一端与该l型翻转架4的背侧铰接，另一端与固定式支座7铰接。
[0043]
其中，第一、二预制构件翻转机构及预制构件翻转机构3中的l型翻转架4上均设置有橡胶垫19；通过设置的橡胶垫19能够缓冲的目的，实现对设备以及预制构件11的保护。
[0044]
进一步优化，自行式翻转台车1还包括支撑组件17，支撑组件17用于安装在设备基础上，支撑组件17包括预制构件支撑架18和橡胶垫19，所述橡胶垫19安装在预制构件支撑架18上，橡胶垫19具有能够与预制构件11上异型面相互拟合的接触面。这样能够拟合与预制构件11异型接触面角度，并分担预制构件11静置工况下的竖向荷载。
[0045]
其中，固定式支座7通过预埋螺栓固定设置在设备基础上。
[0046]
其中，移动式支座2上设置有缓冲支座20和缓冲液压油缸21，缓冲支座20和缓冲液压油缸21共同组成预制构件缓冲及支撑机构23。确保预制构件11翻转到位时产生的冲击荷载不致预制构件11和设备机械结构损伤，并提供5
°
左右的安全角度，避免预制构件11倾覆。
[0047]
其中，移动式支座2底部设置有行走轮22，所述行走轮22与横移钢轨10配合。
[0048]
为了本领域的技术人员进一步理解本发明，下面结合本发明具体结构做进一步阐述。
[0049]
本发明设置的自行式翻转台车1能够沿着横移钢轨10移动，固定式翻转台架6固定设置在设备基础上，通过设置的水平液压动力组件12来实现对移动式支座2的驱动，进而使得移动式支座2能够带着预制构件11靠近或者远离固定式翻转台架6；在本实施例中，自行式翻转台车与固定式翻转台架6的整体翻转原理基本相同。
[0050]
第一、二预制构件翻转机构及预制构件翻转机构3能够在预制构件11翻转的过程中起到支撑固定预制构件11和载荷传递的作用。
[0051]
其中，斜向液压动力组件13、第一斜向液压动力组件15结构相似。
[0052]
缓冲支座20和缓冲液压油缸21共同组成预制构件缓冲及支撑机构23，确保预制构件11翻转到位时产生的冲击荷载不致预制构件11和设备机械结构损伤。
[0053]
其中，翻转架4和翻转架支座5之间通过旋转中心轴实现铰接，并由a类固定螺母、a类旋转中心轴以及a类旋转中心轴导套共同组成，以满足预制构件翻转机构3旋转和载荷传递需要，其具体结构此处不再赘述。
[0054]
本发明主要由自行式翻转台车1、固定式翻转台架6和横移钢轨10组成，在实际的使用中，自行式翻转台车1用于将预制构件11翻转0-90
°
，所述固定式翻转台架6用于承接自行式翻转台车翻转后的预制构件11并将其翻转0-90
°
；实现装配式车站预制构件11根据工况需求进行0
°
～90
°
、90
°
～180
°
，180
°
～90
°
、90
°
～0
°
范围内，任意角度可调的正逆向翻转；本发明通过采用大量本质安全设计，大幅度减少起重机设备使用时间和频率，减少危险性较大分部分项工程种类和持续时间，取代原来必须的多项特种作业，完成异型、无预应力的超重预制构件11姿态翻转智能化、通用化、标准化作业。最终实现安全风险显著降低，工效大幅提升，人工成本大幅缩减的综合效益。
[0055]
在实际的使用中，固定式支座7上设置有与移动式支座2上设置的结构相同的预制构件缓冲及支撑机构23。
[0056]
为了便于本领域技术人员进一步理解本发明，下面结合本发明具体结构及实施方法对本发明做进一步阐述：
[0057]
本发明主要由可以沿横移钢轨10自由行走的自行式翻转台车1和固定式翻转台架6组成，在实际的使用中，自行式翻转台车1与固定式翻转台架6除移动式支座2和固定式支座7结构不同外，其余主要结构和工作原理基本相似，其结构可以根据具体情况进行相应的设计或者改进，此处不再赘述。
[0058]
自行式翻转台车1与固定式翻转台架6主要机构，具体组成和用途如下：
[0059]
1.预制构件支撑架18与橡胶垫19相互配合，拟合与预制构件11异型接触面角度，并分担预制构件11静置工况下的竖向荷载；
[0060]
2.第一预制构件翻转机构8、第二预制构件翻转机构9及固定式支座7组成固定式翻转台架6，在预制构件11翻转过程中起到支撑固定预制构件11和荷载传递的作用；
[0061]
3.自行式翻转台车1的行走机构由行走轮组件(行走轮22)和移动式支座2组成，可沿横移钢轨10完成自行式翻转台车1的移动并传递各项荷载至设备基础；
[0062]
4.固定式支座7通过预埋螺栓设置在设备基础之上，传递固定式翻转台架6产生的各种荷载；
[0063]
5.自行式翻转台车1中翻转架支座5及固定式翻转台架6中固定式支座7结构相同均为铰支座；
[0064]
6.缓冲液压油缸21、缓冲支座20共同组成预制构件缓冲及支撑机构23，确保预制构件11翻转到位时产生的冲击荷载不致预制构件11和设备机械结构损伤，并提供5
°
左右的安全角度，避免预制构件11倾覆；
[0065]
7.翻转架4和翻转架支座5之间通过旋转中心轴实现铰接，并由a类固定螺母、a类旋转中心轴以及a类旋转中心轴导套共同组成，以满足预制构件翻转机构3旋转和载荷传递需要；
[0066]
8.斜向液压动力组件13、第一斜向液压动力组件15中的旋转中心轴及其铰支座由b类固定螺母、b类旋转中心轴、c类旋转中心轴及缓冲尼龙垫组成，缓冲尼龙垫设置在移动式支座或者固定式支座上，以满足液压动力机构铰支座处旋转和荷载传递需要；斜向液压动力组件13、第一斜向液压动力组件15及水平液压动力组件12共同组成翻转机构液压动力系统，为预制构件11的无损翻转提供动力。
[0067]
本发明首次实现设计指标为140t级别异型、无预应力的超重预制构件11翻转，其主体结构及油缸协同配合设计方面，无类似工程案例和实践经验，在尚属国内首次应用；
[0068]
本发明有效解决装配式车站预制构件11翻转需求，通过任意角度的翻转，实现预制构件11生产、堆存、运输、装配等各工序均在最佳姿态和最优工况条件下进行，保证工程质量；
[0069]
本发明采用大量本质安全设计，替代传统吊装翻转工艺，实现异型、无预应力的超重预制构件11无损翻转，通过优化方案设计，减少危险性较大分部分项工程种类和实施持续时间，取代原来必须的多项特种作业，规避大量重大安全风险；
[0070]
本发明实现140t级别异型、无预应力的超重预制构件11姿态翻转智能化、通用化、标准化作业，工效大幅提升，人工成本显著降低，起重机等大型特种设备使用时间和频率成倍缩减，经济效益突出。
[0071]
具体实施方式如下：
[0072]
本发明完成一次预制构件11翻转的具体流程如下(以底板a块为例，所述底板a块即为预制构件11)：
[0073]
步骤1：将底板a块吊装放置在本发明的4个支撑组件17(支撑组件17的数量根据实际操作情况进行增减，同时使其高度与预支构件进行匹配)上，此时为翻转初始姿态a，且4个支撑组件17的预制构件支撑架18的高差与预制构件11内弧面相应接触点通过橡胶垫19拟合，保证预制构件11各点均匀受力；
[0074]
步骤2：启动由斜向液压动力组件13、水平液压动力组件12共同组成的翻转机构液压动力系统，斜向液压动力组件13向上顶升，同时预制构件翻转机构3向上翻转斜向液压动力组件13、水平液压动力组件12均采用多级压力节流调速控制回路，可根据其受力情况自动调节行走速度，保证与预制构件11同步行走、均匀受力；
[0075]
步骤3：当预制构件11翻转至44-46
°
时，接触到预制构件缓冲及支撑机构23时关闭动力，依靠预制构件11自重压缩预制构件缓冲及支撑机构23中的缓冲液压油缸21和缓冲支座20，缓慢翻转至90
°
，此时为自行翻转台车翻转完成姿态b；
[0076]
步骤4：预制构件11翻转至90
°
时，移动式支座2横移钢轨10行走至左侧固定式翻转
台架6附近，此时为固定翻转台架翻转初始姿态c(姿态b与姿态c相同，姿态c为姿态b平移后展示的姿态)。在固定式翻转台架接触到预制构件11侧面及外弧面时，启动第一斜向液压动力组件15，第一斜向液压动力组件15驱动第一、二预制构件翻转机构翻转，带动预制构件11翻转至约135
°
左右，接触到缓冲及支撑机构时关闭动力，依靠预制构件11自重压缩缓冲液压油缸21和缓冲支座20，缓慢翻转至180
°
，完成预制构件11底板a块的翻转过程。此时即为预制构件11翻转完成姿态d。
[0077]
图3中a、b、c及d为预支构件翻转后的姿态。
[0078]
需要说明的是，本发明还可完成预制构件180
°
～90
°
、90
°
～0
°
的逆向翻转，具体流程与上述过程互逆，在此不再赘述。
[0079]
更进一步地，本发明通过调整预制构件支撑架18、橡胶垫19和翻转架4的尺寸外形和结构设计，配合可快速拆卸的装配化工装，并匹配合适的翻转机构动力系统后，可实现多种型号异型、无预应力的超重预制构件11智能化、通用化、标准化翻转作业。
[0080]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0081]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。