本發(fā)明涉及土木工程3d打印建造的，尤其涉及一種懸空打印鋼筋混凝土橋梁及施工裝置、打印方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有3d打印橋梁技術(shù)發(fā)展迅速，已有的3d打印橋梁主要包括預(yù)制混凝土拱橋、預(yù)制預(yù)應(yīng)力梁橋和全鋼結(jié)構(gòu)的橋梁等，以上橋梁多為在工廠打印成型后，到現(xiàn)場搭設(shè)支架拼裝而成，能夠現(xiàn)場打印的鋼筋混凝土橋梁十分少見，主要原因有兩個：

2、1現(xiàn)有已打印的橋梁結(jié)構(gòu)形式限于拱橋和預(yù)應(yīng)力梁橋，二者橫截面均受較大壓應(yīng)力，而分層打印混凝土的側(cè)向承載力較小，因此需要先在平面上打印橋梁橫截面，再翻轉(zhuǎn)90度后拼裝，無法現(xiàn)場直接打印而成。

3、2混凝土不能像鋼材一樣懸空打印，現(xiàn)場施工橋梁需要采用模板和支架，而支架和模板搭設(shè)完成后，完全可以澆筑混凝土施工橋梁，無法體現(xiàn)3d打印的有效性。

4、綜上，適合3d打印的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)形式有待提出，且相應(yīng)的少支架或無支架的施工方式有待研發(fā)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種懸空打印鋼筋混凝土橋梁及施工裝置、打印方法。

2、本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：

3、一種懸空打印鋼筋混凝土橋梁，包括沿橋梁長度方向設(shè)置的兩個橋墩，每個橋墩均包括從上到下依次連接的若干層橋墩單體，每層橋墩單體由若干3d打印混凝土單層組成，每層橋墩單體頂部均嵌設(shè)有縱向鋼筋和橫向鋼筋，橋墩內(nèi)部插設(shè)有豎向鋼筋；

4、橋墩頂部設(shè)有變截面梁，變截面梁包括從上到下依次設(shè)置的若干層支撐梁單體，從下到上的若干層支撐梁單體的長度依次向兩側(cè)延長，每層支撐梁單體由若干3d打印混凝土單層組成，每層支撐梁單體頂部均鋪設(shè)有鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)由支撐梁橫向鋼筋和支撐梁縱向鋼筋焊接固定；

5、兩個變截面梁頂部共同支撐有橋面板，橋面板由若干3d打印混凝土單層組成，橋面板內(nèi)設(shè)有若干沿橋梁長度方向設(shè)置的縱向鋼筋。

6、變截面梁內(nèi)部插設(shè)有豎向鋼筋。

7、橋墩的長度為1m，寬度為7m，高度為2m；橋墩單體的高度為10cm，橋墩由20層橋墩單體組成；3d打印混凝土單層的厚度為1cm，橋墩單體由10個3d打印混凝土單層組成。

8、變截面梁的寬度為7m，高度為3m；支撐梁單體的高度為10cm，變截面梁由30層支撐梁單體組成，最上面一層支撐梁單體的長度為6m，最下面一層支撐梁單體的長度為20cm，每上一層支撐梁單體比下一層支撐梁單體懸空長度共增加20cm，單側(cè)增加10cm。

9、上述的一種懸空打印鋼筋混凝土橋梁的施工裝置，包括軌道系統(tǒng)、框架系統(tǒng)、模板系統(tǒng)和打印系統(tǒng)；

10、軌道系統(tǒng)包括兩條平行設(shè)置的軌道，兩條軌道布設(shè)在橋梁長度方向兩側(cè)；

11、框架系統(tǒng)是由兩個框架縱梁、兩個框架橫梁焊接而成的支撐框架，支撐框架底部四角設(shè)有四個框架立柱，框架立柱底部安裝有移動輪，移動輪滾動安裝在軌道上；

12、模板系統(tǒng)包括安裝在兩個框架縱梁之間的四根定位梁，定位梁底部通過驅(qū)動輪滾動安裝在框架縱梁上，驅(qū)動輪由電機(jī)驅(qū)動，每個定位梁上均設(shè)有兩根吊桿，吊桿連接有卷揚(yáng)機(jī)，每兩個定位梁的四根吊桿之間掛裝有吊模，吊模包括階梯吊模和平板吊模，階梯吊模包括三層模板且三層模板從下到上依次向外側(cè)延伸設(shè)置，每層模板的寬度與支撐梁單體的寬度一致，每層模板的高度與支撐梁單體的高度一致；

13、打印系統(tǒng)包括設(shè)置在框架橫梁上的滾輪，滾輪由電機(jī)驅(qū)動，滾輪連接有豎桿，兩個豎桿之間通過電機(jī)、齒輪和鏈條安裝有上下移動的導(dǎo)梁，導(dǎo)梁上安裝有移動式帶混凝土擠出頭的機(jī)械臂和移動式帶鋼筋抓手的機(jī)械臂，移動式帶混凝土擠出頭的機(jī)械臂和移動式帶鋼筋抓手的機(jī)械臂均由電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)輪移動。

14、吊模的每層模板的寬度為7m，高度為10cm，長度為20cm。

15、上述的懸空打印鋼筋混凝土橋梁的施工裝置的打印方法，具體步驟為：

16、s1、框架系統(tǒng)位置固定，打印橋墩，移動式帶混凝土擠出頭的機(jī)械臂分層打印橋墩單體，橋墩單體由10個1cm厚的3d打印混凝土單層打印，每打印一層橋墩單體，移動式帶鋼筋抓手的機(jī)械臂抓取縱向鋼筋和橫向鋼筋嵌放在橋墩單體頂部進(jìn)行增韌，打印五層橋墩單體后，移動式帶鋼筋抓手的機(jī)械臂抓取豎向鋼筋插入五層橋墩單體內(nèi)部，增強(qiáng)橋墩的抗彎能力；

17、s2、移動定位梁固定階梯吊模的位置，升降吊桿固定階梯吊模的高度，調(diào)整四個升降吊桿的高度保證階梯吊模的水平；

18、s3、移動式帶鋼筋抓手的機(jī)械臂抓取連接好的鋼筋網(wǎng)，布設(shè)到已打設(shè)的橋墩和階梯吊模上，移動式帶混凝土擠出頭的機(jī)械臂在導(dǎo)梁上縱向移動、導(dǎo)梁在框架橫梁上橫向移動，進(jìn)行支撐梁單體混凝土的打印，當(dāng)高度不滿足時，導(dǎo)梁沿著豎桿向上滑動改變操作高度；

19、s4、三層支撐梁單體為一段，每一段打印完成后，階梯吊模沿橋梁縱向向兩側(cè)移動各移動30cm，同時階梯吊模高度向上提升30cm，打印下一段混凝土；

20、s5、變截面梁打印完成后，更換平板吊模，打印橋面板的混凝土，至此完成整個橋梁的打印。

21、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種可直接分層打印的變截面梁式橋，且采用吊模系統(tǒng)實現(xiàn)了鋼筋混凝土懸空打印，工序簡單，適合現(xiàn)場施工。

技術(shù)特征：

1.一種懸空打印鋼筋混凝土橋梁，其特征在于，包括沿橋梁長度方向設(shè)置的兩個橋墩(1)，每個橋墩(1)均包括從上到下依次連接的若干層橋墩單體(11)，每層橋墩單體(11)由若干3d打印混凝土單層組成，每層橋墩單體(11)頂部均嵌設(shè)有縱向鋼筋和橫向鋼筋，橋墩(1)內(nèi)部插設(shè)有豎向鋼筋；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸空打印鋼筋混凝土橋梁，其特征在于，變截面梁(2)內(nèi)部插設(shè)有豎向鋼筋。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種懸空打印鋼筋混凝土橋梁，其特征在于，橋墩(1)的長度為1m，寬度為7m，高度為2m；橋墩單體(11)的高度為10cm，橋墩(1)由20層橋墩單體(11)組成；3d打印混凝土單層的厚度為1cm，橋墩單體(11)由10個3d打印混凝土單層組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種懸空打印鋼筋混凝土橋梁，其特征在于，變截面梁(2)的寬度為7m，高度為3m；支撐梁單體(21)的高度為10cm，變截面梁(2)由30層支撐梁單體(21)組成，最上面一層支撐梁單體(21)的長度為6m，最下面一層支撐梁單體(21)的長度為20cm，每上一層支撐梁單體(21)比下一層支撐梁單體(21)懸空長度共增加20cm，單側(cè)增加10cm。

5.一種用于權(quán)利要求4所述的懸空打印鋼筋混凝土橋梁的施工裝置，其特征在于，包括軌道系統(tǒng)(4)、框架系統(tǒng)(5)、模板系統(tǒng)(6)和打印系統(tǒng)(7)；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種懸空打印鋼筋混凝土橋梁的施工裝置，其特征在于，吊模(63)的每層模板的寬度為7m，高度為10cm，長度為20cm。

7.一種如權(quán)利要求6所述的懸空打印鋼筋混凝土橋梁的施工裝置的打印方法，其特征在于，具體步驟為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明是一種懸空打印鋼筋混凝土橋梁及施工裝置、打印方法，橋梁包括橋墩、變截面梁、橋面板和縱橫向鋼筋。橋梁先打印橋墩，后打印變截面梁和橋面板。變截面梁由下而上分層打印，上層比下層逐層懸空增長，層間鋪設(shè)縱橫向鋼筋。施工裝置包括軌道系統(tǒng)、框架系統(tǒng)、模板系統(tǒng)和打印系統(tǒng)，框架系統(tǒng)為模板系統(tǒng)和打印系統(tǒng)提供作業(yè)平臺，模板系統(tǒng)采用吊模為變截面梁的懸空打印提供支撐，打印系統(tǒng)采用機(jī)械手安裝鋼筋，采用擠出頭擠出并堆疊打印混凝土。本發(fā)明提供了一種可直接分層打印的變截面梁式橋，且采用吊模系統(tǒng)實現(xiàn)了鋼筋混凝土懸空打印，工序簡單，適合現(xiàn)場施工。

技術(shù)研發(fā)人員：李曉鵬,周俊龍,劉曉敏,黃克起,劉超,黃娜,任澤天,趙云,許云龍,李曉磊,盧俊,朱超,劉深,白萬帥,謝朋林,蔡送寶,耿文賓,路景皓,劉芃汐
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國建筑第六工程局有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19