朱云超，紀(jì)恩龍，楊 旭，王雪麗，苑柳依

（廊坊凱博建設(shè)機(jī)械科技有限公司，河北 廊坊 065001）

1 引言

鋼筋籠支撐裝置，俗稱“托料架”，用于支撐已成型的鋼筋籠，防止鋼筋籠在加工過程中由于自重出現(xiàn)變形、焊點(diǎn)開焊，已廣泛應(yīng)用于鋼筋籠成型機(jī)中，成為鋼筋籠成型機(jī)的重要組成部分。

2010 年廊坊凱博公司開展鋼筋籠防變形機(jī)構(gòu)的研究，設(shè)計(jì)一種液壓系統(tǒng)控制的鋼筋籠防變形裝置，優(yōu)化受力結(jié)構(gòu)后，支撐相同質(zhì)量的鋼筋籠只需原來一半的驅(qū)動(dòng)力，降低系統(tǒng)的壓力，增強(qiáng)了裝置的穩(wěn)定性、可靠性，使裝置結(jié)構(gòu)更加緊湊，并且能夠適用于不同規(guī)格的鋼筋籠成型機(jī)的使用。2018 年長春理工大學(xué)針對傳統(tǒng)鋼筋籠支撐裝置存在的工作效率低、自動(dòng)化程度低等問題，設(shè)計(jì)了新型液壓自動(dòng)支撐裝置，并詳細(xì)介紹液壓支撐的原理。對支撐裝置進(jìn)行特征值屈曲分析，分析結(jié)果表明，支撐裝置的強(qiáng)度滿足要求，不會發(fā)生屈曲現(xiàn)象[1-2]。

目前研發(fā)的鋼筋籠支撐裝置為浮動(dòng)托輥式結(jié)構(gòu)，通過兩組或多組浮動(dòng)托輥與鋼筋籠外圈箍筋連續(xù)接觸，來防止鋼筋籠彎曲變形、開焊。主要是針對加工用于鉆孔灌注樁、挖孔樁、立柱等樁基工程用的鋼筋籠，這些鋼筋籠共同特點(diǎn)是由相互平行間隔布置的多根主筋與螺旋箍筋和加強(qiáng)箍圈焊接組成，并且鋼筋籠截面為圓形或接近于圓形的多邊形。隨著我國預(yù)制裝配技術(shù)的發(fā)展，預(yù)制裝配化率不斷提高，鋼筋骨架作為預(yù)制混凝土構(gòu)件的基本單元，尤其是作為鋼筋骨架典型代表的鋼筋籠，其結(jié)構(gòu)形式越來越多，出現(xiàn)了方形、矩形、六邊形及四邊形八邊形的復(fù)合形式[3-5]，目前鋼筋籠支撐裝置不能滿足鋼筋籠生產(chǎn)線對于復(fù)雜截面形式鋼筋籠的加工需求。

為了適應(yīng)不同截面形式的鋼筋籠自動(dòng)化加工，本文設(shè)計(jì)一種新型異形鋼筋籠回轉(zhuǎn)支撐裝置。由于傳統(tǒng)支撐裝置浮動(dòng)托輥要與鋼筋籠的箍筋表面接觸，只能適應(yīng)接近圓形截面外形的鋼筋籠，新型異形鋼筋籠回轉(zhuǎn)支撐裝置通過支撐圈與異形鋼筋籠上主筋的整圈連接固定代替原先的托輥托舉箍筋的方式，使支撐裝置隨著主筋同步回轉(zhuǎn)，支撐鋼筋籠的同時(shí)，也使支撐裝置不再受鋼筋籠外部形狀的限制。

2 典型異形鋼筋籠模型

一類為框架柱成型鋼筋籠，其螺旋箍筋為矩形八角形組合螺旋箍具體如下：單根鋼筋螺旋式連續(xù)加工形成多匝箍筋，各匝由八角形箍筋和矩形箍筋間隔布置，八角形箍筋的形狀為矩形箍筋的形狀切除四角后形成的形狀（圖1）。另一類是框架梁成型鋼筋籠，螺旋箍筋為大小箍筋組合間隔布置（圖2）。

圖1 框架柱成型鋼筋籠示意圖

圖2 框架梁成型鋼筋籠示意圖

這些鋼筋籠的共同特點(diǎn)就是螺旋箍筋為多種形狀組合，外圈箍筋折角位置均無主筋，本文設(shè)計(jì)的異形鋼筋籠回轉(zhuǎn)支撐裝置主要針對此類鋼筋籠的加工。

3 裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

3.1 裝置結(jié)構(gòu)

異形鋼筋籠支撐裝置結(jié)構(gòu)如圖3 所示，主要包括上支撐圈、下支撐圈、固定夾持機(jī)構(gòu)組件、支撐底架、行走機(jī)構(gòu)、左側(cè)舉升支撐輪組件、絲杠、左側(cè)支撐銷軸、右側(cè)支撐銷軸、右側(cè)舉升支撐輪組件、手輪、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

圖3 異形鋼筋籠支撐裝置示意圖

鋼筋籠位于上支撐圈和下支撐圈內(nèi)側(cè)。上支撐圈和下支撐圈呈對稱的半圓形，為了減輕重量，沿著圓周方向設(shè)置有多個(gè)圓孔，分體式支撐圈可通過定位銷和卡扣快速組裝和拆卸。工作時(shí)，鋼筋籠固定在支撐圈內(nèi)，上支撐圈和下支撐圈拼裝成一個(gè)整圈，該支撐圈放置在支撐底架舉升支撐輪組件托輥上，支撐圈外圓與舉升支撐輪組件上的托輥外圓接觸。

固定夾持機(jī)構(gòu)組件固定在上、下支撐圈上，通過固定夾持機(jī)構(gòu)組件夾住鋼筋籠的主筋，多個(gè)夾持機(jī)構(gòu)和上、下支撐圈將鋼筋籠整圈固定。當(dāng)移動(dòng)盤和固定盤旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鋼筋籠上主筋轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而可帶動(dòng)支撐圈一起回轉(zhuǎn)。為了適應(yīng)不同直徑規(guī)格的鋼筋籠加工，固定夾持機(jī)構(gòu)組件可沿支撐圈徑向調(diào)節(jié)，夾持機(jī)構(gòu)組件可以在固定導(dǎo)向槽內(nèi)里外移動(dòng)，并且夾持機(jī)構(gòu)組件和固定導(dǎo)向槽上分別設(shè)計(jì)有小齒條，齒面貼合螺釘緊固，夾持機(jī)構(gòu)組件不會沿支撐圈徑向移動(dòng)，使用過程中更加穩(wěn)定可靠。在支撐圈軸向方向兩側(cè)支撐圓弧板上均設(shè)置有固定導(dǎo)向槽，可以提高各種規(guī)格鋼筋籠的適應(yīng)性，避免固定夾持機(jī)構(gòu)組件與螺旋箍筋干涉，影響制作。

支撐底架是主要的受力機(jī)構(gòu)，承受了鋼筋籠的大部分重量，左右對稱布置兩組舉升支撐輪組件，左右舉升支撐輪組件下邊裝有正反扣絲母，通過一根正反絲杠將左右舉升支撐輪組件連接在一起?？梢酝ㄟ^手輪驅(qū)動(dòng)正反扣絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)同步帶動(dòng)兩側(cè)的絲母移動(dòng)，從而左右舉升支撐輪組件同步升高或降低，進(jìn)而使兩側(cè)舉升支撐輪組件同時(shí)繞支撐銷軸擺動(dòng)，保證支撐圈中心與鋼筋籠回轉(zhuǎn)中心高度一致，減小變形，提高鋼筋籠直線度。

整套裝置通過行走機(jī)構(gòu)隨著鋼筋籠加工沿長度方向移動(dòng)。兩側(cè)舉升支撐輪組件為鉸接形式，設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)防止其自由擺動(dòng)，支撐托輥兩端有凸緣擋邊防止移動(dòng)時(shí)支撐圈脫離支撐托輥，支撐輪組件下邊設(shè)置有彈簧浮動(dòng)支撐，保證支撐輪組件上的托輥能夠一直與支撐圈外圓穩(wěn)固貼合。

3.2 工作原理

異形鋼筋籠支撐裝置安裝于異形鋼筋籠生產(chǎn)線固定盤與移動(dòng)盤之間位置，工作原理如圖4 所示。該機(jī)構(gòu)的功能主要是防止鋼筋籠在成型制作過程中由于自重產(chǎn)生的變形。為控制變形一般在鋼筋籠成型3～4m 左右開始加支撐裝置，該支撐裝置為單元式構(gòu)件，根據(jù)所需成型成品鋼筋籠長度確定配置支撐架的數(shù)量。支撐裝置的底架和行走機(jī)構(gòu)安裝于行走導(dǎo)軌上。支撐圈與異形鋼筋籠通過固定夾持機(jī)構(gòu)組件與鋼筋籠主筋整圈固定，舉升支撐輪組件再托起支撐圈，支撐圈在鋼筋籠主筋的帶動(dòng)下在舉升支撐輪組件的托輥上回轉(zhuǎn)，支撐圈位于舉升支撐輪組件托輥凹槽內(nèi)，鋼筋籠移動(dòng)盤提供動(dòng)力，主筋將力通過支撐圈，舉升機(jī)構(gòu)傳遞給行走機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)支撐圈與鋼筋籠移動(dòng)盤同步移動(dòng)、連續(xù)支撐。

圖4 異形鋼筋籠支撐裝置工作原理圖

4 應(yīng)用效果

本異型鋼筋籠支撐裝置能夠通過支撐圈將多邊形異型鋼筋籠整圈固定，實(shí)現(xiàn)異型籠回轉(zhuǎn)時(shí)的連續(xù)支撐，支撐圈下方的支撐機(jī)構(gòu)和移動(dòng)行走機(jī)構(gòu)都可以跟隨鋼筋籠移動(dòng)盤同步移動(dòng)，又實(shí)現(xiàn)了該支撐機(jī)構(gòu)在行走時(shí)的全程支撐，防止籠子變形，焊點(diǎn)開焊，提高了鋼筋籠的精度和成品籠質(zhì)量。

分體式支撐圈方便在異形鋼筋籠加工過程中快速安裝拆卸，提高效率。對不同直徑鋼筋籠的加工，在規(guī)格變化時(shí)通過手輪調(diào)整同步絲杠來調(diào)整旋舉升支撐輪組件高度來適應(yīng)，保證支撐圈與鋼筋籠旋轉(zhuǎn)盤同心，提高籠子直線度。支撐圈上的固定夾持機(jī)構(gòu)組件和固定導(dǎo)向槽可以多位置安裝固定，避免固定夾持機(jī)構(gòu)組件與螺旋箍筋干涉，提高了支撐圈的適應(yīng)性。固定夾持機(jī)構(gòu)組件和固定導(dǎo)向槽齒條式安裝方式提高了使用的穩(wěn)定性，可靠性，防止籠子變形、開焊，提高精度和質(zhì)量。

對于異形鋼筋籠螺旋箍筋外圈拐角處無主筋支撐的籠子，此種支撐裝置能夠保證螺旋箍筋與支撐架不接觸，更好地保護(hù)拐角處螺旋箍筋不會產(chǎn)生大的縱向和徑向的變形。

5 結(jié)語

本文介紹一種異形鋼筋籠支撐裝置，詳細(xì)闡述了該新型支撐裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作原理，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)多邊形以及復(fù)合箍筋形式異形鋼筋籠在制作過程中全程連續(xù)支撐，防止鋼筋籠變形，焊點(diǎn)開焊，尤其是多邊形復(fù)合異形鋼筋籠螺旋箍筋外圈拐角處無主筋支撐的籠子，此種支撐裝置結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、性能可靠，對于異形鋼筋籠的整體性、直線度、主筋間距和箍筋間距的質(zhì)量得到了很好的控制，提高了異形鋼筋籠成型精度，生產(chǎn)效率和成品籠質(zhì)量，有利于異形鋼筋籠機(jī)械化、工廠化制作，節(jié)約成本，加工速度快，也有利于后續(xù)異形鋼筋籠現(xiàn)場的快速安裝，有效地提高施工工效及工程實(shí)體質(zhì)量。