1.本发明涉及桥梁工程技术领域，特别是一种挂篮走行装置及移动方法。
背景技术：
2.挂篮悬臂现浇施工是一种被广泛应用于梁式桥、预应力混凝土斜拉桥建设的施工方法，在施工过程中，每施工完一个桥梁节段都需要将挂篮移动至下一个施工区域，而挂篮前移走行施工风险大，易发生安全事故。
3.现有的挂篮多采用前拉式或顶推式方式进行移动，具体做法为需要移动挂篮时，先在挂篮的前支座处连接千斤顶，再将若干精扎螺纹钢筋的一端锚固在轨道的最前端或最末端，另一端锚固于千斤顶，随后利用液压驱动千斤顶从而拉动或推动挂篮移动，这种移动方式由于需要精轧螺纹钢筋从挂篮的前支座处连接至轨道的最前端或最末端，因此需要精轧螺纹钢筋具有相当的长度，从而导致精轧螺纹钢筋的弯曲刚度下降，在千斤顶的压力下会产生较大变形，且各精轧螺纹钢筋的变形往往不同步，甚至发生断裂，从而导致挂篮不同位置走行不同步、姿态倾斜甚至倾覆的情况，存在较大的安全隐患。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于：解决现有挂篮移动方式容易因精轧螺纹钢筋变形或断裂，从而发生走行不同步甚至倾覆的问题，提供了一种挂篮走行装置及移动方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种挂篮走行装置，包含前支座、爬轨、前换向盒、后换向盒和前支座千斤顶；
7.所述前支座与所述爬轨活动连接，所述前支座能沿所述爬轨移动；所述前支座千斤顶能够分离所述前支座和所述爬轨；
8.所述前换向盒一端活动连接于所述前支座沿所述爬轨长度方向的前方或后方，所述前换向盒相对所述前支座沿高度方向的位置可调；所述后换向盒通过驱动装置连接于所述前换向盒另一端；所述后换向盒包含限位机构；所述限位机构用于连接所述爬轨；
9.所述前换向盒能够在所述驱动装置的驱动下靠近或远离所述后换向盒并带动所述前支座相对所述爬轨移动；
10.所述后换向盒能够在所述驱动装置的驱动下靠近或远离所述前换向盒并带动所述爬轨靠近或远离所述前支座。
11.前支座参考现有技术，用于连接桁架及挂篮；前支座与爬轨之间的活动连接可以采用各种形式如滑板、滑轮；前支座千斤顶可以设置于各种位置，如前支座底面，只要配置为其伸长时能够分离前支座与爬轨即可。
12.前换向盒与前支座的活动连接参考现有技术可以采用各种形式如腰型孔、滑轨，用于在前支座被前支座千斤顶顶起一定高度并与爬轨分离时，保持前换向盒相对爬轨沿高度方向的位置保持不变。
13.后换向盒与前换向盒之间的活动连接可以采用各种直线运动机构如齿轮齿条机
构、曲柄滑块机构，只要能使后换向盒能够靠近或远离前换向盒即可。
14.限位机构参考现有技术可以是如螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构；限位机构与爬轨的连接不需要锁定其与爬轨之间的所有移动自由度和旋转自由度，而是只需锁定当前所需要锁定的移动自由度或旋转自由度即可；如当后换向盒位于靠近前换向盒的位置，需要驱动装置驱动前换向盒远离后换向盒进而推动前支座相对爬轨移动时，限位机构与爬轨之间的连接只需要保证限位机构与爬轨能在驱动装置的推力下保持相对静止即可，可以是简单的钩住或抵住。
15.驱动装置可以是各种形式，如直线电机、气缸。
16.安装本方案时，将爬轨连接有前支座的一面朝上，相对的一面放置于钢枕上，再以压轨扁担梁压住爬轨的上表面将其相对桥梁固定即可，随后可将桁架及挂篮安装于前支座。
17.当需要移动挂篮时，确保爬轨固定牢靠，且前支座的千斤顶处于收缩状态；则当后换向盒中的限位机构与爬轨连接，即可通过驱动装置将前换向盒推离后换向盒的动作实现前支座的移动，进而实现挂篮的移动。
18.本方案还能移动爬轨；移动爬轨时，解除爬轨的固定，且前支座的千斤顶处于伸长状态，将前支座与爬轨分离；则当后换向盒中的限位机构与爬轨连接，即可通过驱动装置将后换向盒拉近前换向盒的动作实现爬轨的移动。
19.由上可知，本方案通过后换向盒相对前换向盒的相对运动，配合限位机构的解除与锁定动作实现挂篮的移动，且在移动挂篮时无需在前支座和爬轨首端或尾端连接精轧螺纹钢筋，因而不会出现由于精轧螺纹钢筋变形或断裂导致挂篮不同位置走行不同步、姿态倾斜甚至倾覆的情况。
20.同时，本方案还能通过前支座千斤顶使前支座和爬轨脱离接触，再通过后换向盒相对前换向盒的相对运动，配合限位机构的解除与锁定动作实现爬轨的移动；当挂篮已移动至爬轨尾端时仍未到达指定位置时，可以通过移动爬轨使挂篮再次位于爬轨中部或首端，从而使挂篮可以继续朝尾端的方向移动，无需使用长度等于挂篮所需移动距离的爬轨，从而能够降低爬轨的长度，节约建造成本；也无需延长爬轨的施工，从而能节约工时，提高施工效率。
21.作为本发明的优选方案，所述前换向盒也包含限位机构，所述限位机构能够建立或解除所述前换向盒和所述爬轨之间的连接。
22.本方案为前换向盒也设置了限位机构，可以配置为与后换向盒中的限位机构同步工作，从而使前支座与爬轨的相对连接更加可靠，进而避免前支座及其上方的桁架和挂篮发生意料外的移动。
23.作为本发明的优选方案，所述爬轨包含第一轨道和第二轨道；所述第二轨道用于和所述前支座活动连接；所述第一轨道用于和所述限位机构连接。
24.出于功能考虑，第二轨道一般尺寸大于第一轨道，因此第一轨道可以设置于第二轨道中；但视实际情况也可以是其它连接方式，如第一轨道连接于第二规道的外侧。
25.本方案将爬轨分为第一轨道和第二轨道两部分，其中第二轨道专用于与前支座活动连接，第一轨道专用于和限位机构连接，能便于开发人员分别对第二轨道的承载能力和第一轨道与限位机构的配合进行优化。
26.作为本发明的优选方案，所述前换向盒与所述后换向盒通过直线走行液压缸连接，所述直线走行液压缸伸长或缩短能改变所述后换向盒相对所述前支座的距离。
27.前换向盒和后换向盒之间可以连接一个或多个直线走行液压缸。
28.作为本发明的优选方案，所述爬轨上沿其长度方向间隔设置有若干卡槽；所述限位机构包含卡爪；所述卡爪转动连接于所述后换向盒，所述卡爪能旋转至与所述卡槽连接或分离。
29.卡爪与卡槽的连接不需要锁定卡爪与卡槽之间的所有移动自由度和旋转自由度，而是只需锁定当前所需要锁定的移动自由度或旋转自由度即可；如当后换向盒位于靠近前换向盒的位置，需要驱动装置驱动前换向盒远离后换向盒进而推动前支座相对爬轨移动时，后换向盒与卡槽之间的连接只需要保证后换向盒与卡槽能在驱动装置的推力下保持相对静止即可，可以是简单的钩住或抵住。
30.卡槽可以是通槽或非通槽；卡槽的截面可以是各种形状如矩形、梯形或齿形，卡爪截面的形状与之对应即可；卡槽的深度方向可以各种方向，如设置在爬轨上表面使其深度沿竖直方向，或设置在爬轨侧面使其沿水平方向，卡爪旋转轴线的方向与之匹配，需要能够通过旋转与卡槽连接或分离，如当卡槽深度沿竖直方向，则卡爪旋转轴线可以沿水平方向；当爬轨具备第二轨道和第一轨道，则卡槽可以配置于第一轨道以简化第二轨道的结构。
31.本方案的限位机构通过卡爪的旋转改变其与卡槽的连接状态，从而实现限位机构工作状态的改变，适用于输出旋转动作的原动机，如旋转液压缸。
32.作为本发明的优选方案，所述卡爪包含两个爪扣，两个所述爪扣相对所述卡爪的旋转轴线所在的竖直平面对称布置。
33.本方案的卡爪包含两个爪扣，且两个爪扣相对所述卡爪的旋转轴线所在的竖直平面对称布置，即两个爪扣分别位于卡爪旋转轴线沿爬轨长度方向的前方和后方；
34.本方案即能用于移动挂篮，又能用于移动轨道；将挂篮向爬轨前方移动时，爪扣和卡槽连接，挂篮所需的指向爬轨前方的驱动力由爪扣提供，即爪扣受到来自爬轨的指向爬轨前方的支反力；将爬轨向其前端移动时，爪扣和卡槽连接，爬轨所需的指向爬轨前方的驱动力由爪扣提供；即爪扣受到来自爬轨的指向爬轨后方的反作用力；由此可见本方案的卡爪分别在移动挂篮和轨道时所受到的载荷方向相反；因此本方案为卡爪设置了两个相对其旋转轴线所在的竖直平面对称布置的爪扣，分别用于应对方向不同的载荷，有益于改善卡爪的受力情况。
35.作为本发明的优选方案，所述爬轨上沿其长度方向间隔设置有若干定位孔；所述限位机构包含限位销；所述限位销活动连接于所述后换向盒，所述限位销能够移动至与所述定位孔连接或分离。
36.当爬轨具备第二轨道和第一轨道，则定位孔可以配置于第一轨道以简化第二轨道的结构。
37.本方案通过限位销的移动改变其与定位孔的连接状态，从而实现限位机构工作状态的改变，适用于输出直线动作的原动机，如直线走行液压缸。
38.作为本发明的优选方案，所述限位销的轴线垂直于所述爬轨的长度方向。
39.本方案限位销的轴线垂直于爬轨的长度方向，即其移动方向垂直于后换向盒移动的方向和挂篮的移动方向，不会在平行于爬轨长度方向的外力作用下发生松动，从而能保
证对后换向盒或前换向盒的位置锁定的可靠，能在如驱动限位销的原动机故障的情况下保持锁定效果，锁定效果可靠。
40.作为本发明的优选方案，所述后换向盒至少包含两个所述限位机构；当所述前换向盒也包含限位机构时，所述前换向盒也包含至少两个所述限位机构。
41.各限位机构可以采取同样的结构形式，也可以采取不同的结构形式，如一部分限位机构采用卡爪，另一部分限位机构采用限位销。
42.本方案为后换向盒设置多个限位机构，不同限位机构之间可以互为备份，增加对后换向盒位置锁定的可靠性；当前换向盒也包含限位机构时，使前换向盒也包含多个限位机构，不同限位机构之间可以互为备份，增加对前换向盒位置锁定的可靠性。
43.作为本发明的优选方案，所述爬轨的数量大于或等于二；各所述爬轨平行设置。
44.本方案的挂篮走行装置包含多条爬轨，能增加前支座及其上连接的桁架和挂篮的稳定性，减少倾覆的可能。爬轨的具体数量视实际桥梁挂篮施工的要求而定。
45.一种挂篮移动方法，应用于本发明的挂篮走行装置，包含以下步骤，
46.a、驱动装置将后换向盒移动至靠近前换向盒；
47.b、锁定所述后换向盒；所述驱动装置驱动所述前换向盒远离所述后换向盒，进而带动前支座远离所述后换向盒；
48.c、重复步骤a至b直至所述前支座移动到指定位置。
49.步骤a中，由于需要后换向盒靠近前换向盒，因此应至少解除后换向盒中的限位机构，使后换向盒能够相对爬轨自由移动；
50.步骤b中，锁定后换向盒即通过限位机构使后换向盒与爬轨相互连接；
51.本方案的挂篮的方法，相比于现有的挂篮移动方法，由于无需设置精轧螺纹钢筋，因而不会出现由于精轧螺纹钢筋变形或断裂导致挂篮不同位置走行不同步、姿态倾斜甚至倾覆的情况。
52.作为本发明的优选方案，当所述前支座移动到爬轨的端部，还包含以下步骤：
53.a、通过前支座千斤顶分离所述前支座与所述爬轨；解锁所述爬轨的固定；
54.b、所述驱动装置将所述后换向盒移动至远离所述前换向盒；
55.c、锁定所述后换向盒；所述驱动装置驱动所述后换向盒靠近所述前换向盒，进而带动所述爬轨靠近所述前换向盒；
56.d、重复步骤b至c直至所述爬轨移动到指定位置；
57.e、收回所述前支座千斤顶使所述前支座重新活动连接于所述爬轨；固定所述爬轨。
58.步骤a中，解除爬轨的固定，如当爬轨与桥梁通过压轨扁担梁连接，则解除压轨扁担梁，使爬轨能相对桥梁移动。
59.步骤b中，由于需要后换向盒远离前换向盒，因此应至少解除后换向盒中的限位机构，使后换向盒能够相对爬轨自由移动；
60.步骤e中，固定爬轨，如通过压轨扁担梁将爬轨固定于桥梁。
61.在施工前或施工过程中挂篮已移动至爬轨尾端时仍未到达指定位置时，可以通过本方案一次性将爬轨移动至预定位置，或使挂篮再次位于爬轨中部或首端，从而使挂篮可以继续朝尾端的方向移动，无需使用长度等于挂篮所需移动距离的爬轨，从而能够降低爬
轨的长度，节约建造成本；也无需延长爬轨的施工，从而能节约工时，提高施工效率。
62.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
63.1、本方案通过后换向盒相对前换向盒的相对运动，配合限位机构的解除与锁定动作实现挂篮的移动，且在移动挂篮时无需在前支座和爬轨首端或尾端连接精轧螺纹钢筋，因而不会出现由于精轧螺纹钢筋变形或断裂导致挂篮不同位置走行不同步、姿态倾斜甚至倾覆的情况。同时，本方案还能通过前支座千斤顶使前支座和爬轨脱离接触，再通过后换向盒相对前换向盒的相对运动，配合限位机构的解除与锁定动作实现爬轨的移动；当挂篮已移动至爬轨尾端时仍未到达指定位置时，可以通过移动爬轨使挂篮再次位于爬轨中部或首端，从而使挂篮可以继续朝尾端的方向移动，无需使用长度等于挂篮所需移动距离的爬轨，从而能够降低爬轨的长度，节约建造成本；也无需延长爬轨的施工，从而能节约工时，提高施工效率。
64.2、本方案的挂篮的方法，相比于现有的挂篮移动方法，由于无需设置精轧螺纹钢筋，因而不会出现由于精轧螺纹钢筋变形或断裂导致挂篮不同位置走行不同步、姿态倾斜甚至倾覆的情况。
附图说明
65.图1是本发明的一种挂篮走行装置连接于桥梁状态的立体结构示意图；
66.图2是本发明的一种挂篮走行装置连接于桥梁状态的局部放大立体结构示意图；
67.图3是后换向盒处的局部放大立体结构示意图；
68.图4是后换向盒的正视示意图；
69.图5是后换向盒在图4中d-d平面的截面示意图；
70.图6是后换向盒在图4中e-e平面的截面示意图；
71.图7是本发明的一种挂篮走行装置移动前支座状态并位于位置一时的侧视示意图；
72.图8是本发明的一种挂篮走行装置移动前支座状态并位于位置二时的侧视示意图；
73.图9是本发明的一种挂篮走行装置移动爬轨状态并位于位置三时的侧视示意图；
74.图10是本发明的一种挂篮走行装置移动爬轨状态并位于位置四时的侧视示意图；
75.图标：1-钢枕；11-压轨扁担梁；12-旋转液压缸；14-桁架；2-前支座；3-爬轨；4-前支座千斤顶；5-前换向盒；6-后换向盒；8-直线走行液压缸；31-第一轨道；32-第二轨道；33-卡槽；34-定位孔；71-卡爪；72-限位销；73-手柄；711-爪扣。
具体实施方式
76.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
77.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
78.实施例1
79.如图1至图6所示，本发明所采用的一种挂篮走行装置，包含前支座2，还包含爬轨
3、前换向盒5、后换向盒6和前支座千斤顶4；
80.前支座2与爬轨3活动连接，前支座2能沿爬轨3移动；前支座千斤顶4一端连接于前支座2底部，前支座千斤顶4能够分离前支座2和爬轨3；
81.前换向盒5一端活动连接于前支座2沿爬轨3长度方向的前方或后方，前换向盒5相对前支座2沿高度方向的位置可调；前换向盒5另一端活动连接有后换向盒6；后换向盒6能够靠近或远离前换向盒5；后换向盒6包含限位机构，限位机构能够建立或解除后换向盒6和爬轨3之间的连接。
82.具体地，如图1和图3所示，本实施例的爬轨3包含第一轨道31和第二轨道32，其中第二轨道32用于和前支座2滑动连接，即支撑前支座2；前支座2通过滑板与第二轨道32滑动连接，前支座2上连接有用于悬挂挂篮的桁架14，桁架14还通过反扣滑轮与第二轨道32滑动连接；第一轨道31用于和限位机构配合；爬轨3整体放置于桥梁上的钢枕1上表面，并通过压轨扁担梁11相对桥梁固定。
83.前支座千斤顶4远离前支座2的一端，即其底部设置有法兰盘，从而使其能在工作时更好地与其下方结构接触，如桥梁。
84.后换向盒6与前换向盒5之间通过直线走行液压缸8连接，从而实现后换向盒6与前换向盒5之间的活动连接并提供足够的推力或拉力。
85.前支座2上设置有长度沿竖直方向的腰型孔，前换向盒5连接于该腰型孔中，从而能相对前支座2沿竖直方向移动，进而当前支座2被前支座千斤顶4升起时，前换向盒5能保持其相对爬轨3的位置不变。
86.后换向盒6上设置有两套限位机构，其中一套限位机构包含卡爪71，卡爪71与后换向盒6转动连接，卡爪71通过旋转液压缸12驱动，从而保证足够的转矩；第一轨道31上沿其长度方向间隔设置有若干卡槽33，且卡槽33的截面形状和尺寸与卡爪71对应，卡爪71能通过旋转从而与卡槽33连接或分离，具体地，如图5中所示，卡爪71包含两个爪扣711，且两个爪扣711相对卡爪71转轴所在的竖直平面对称布置；两个爪扣711的上方还分别设置有用于检测爪扣711位置的传感器；卡爪71的转轴远离旋转液压缸12的一端还连接有手柄73，以便操作人员人工控制卡爪71。另一套限位机构包含限位销72，限位销72与后换向盒6滑动连接，限位销72通过液压缸驱动，能够相对后换向盒6沿竖直方向移动；第一轨道31上沿其长度方向间隔设置有若干定位孔34，且定位孔34的形状和尺寸与限位销72对应，限位销72能通过沿竖直方向移动从而与定位孔34连接或分离。
87.后换向盒6一侧还设置有距离传感器，用于检测其与前换向盒5的距离。且如图1所示，本方案包含两条爬轨3，从而增加桁架14的稳定性。当需要移动挂篮时，本实施例的挂篮走行装置按如下步骤工作：
88.a.解除后换向盒6与爬轨3之间的限位机构，使后换向盒6可以相对爬轨3自由移动，具体为，限位销72向上移动至与定位孔34分离，卡爪71转旋转至两个爪扣711均与卡槽33分离；将后换向盒6移动至靠近前换向盒5处，具体为直线走行液压缸8缩短，并到达如图7所示的位置一；
89.b.重新以限位机构连接后换向盒6与爬轨3，使后换向盒6无法相对爬轨3移动；具体为后换向盒6中的卡爪71顺时针旋转，使位于图5中右侧的爪扣711下降并与卡槽33连接；使后换向盒6远离前换向盒5，具体为直线走行液压缸8伸长，并到达如图8所示的位置二；此
时如图8所示，由于后换向盒6的卡爪71抵接与卡槽33的右侧，后换向盒6无法相对爬轨3向右移动，因此前换向盒5会在反作用力的作用下被推离后换向盒6，从而带动前支座2远离后换向盒6，进而带动桁架14及挂篮朝远离后换向盒6的方向移动；
90.c.重复a～b直至挂篮移动到预定位置；将后换向盒6的限位销72重新向下移动至与定位孔34连接。
91.当需要移动爬轨3时，本实施例的挂篮走行装置按如下步骤工作：
92.a、使用前支座千斤顶4将前支座2升起，从而使前支座2脱离与爬轨3的接触，前支座千斤顶4远离前支座2的一端因顶住固定结构，如桥梁，从而使前支座2的位置固定；解除压轨扁担梁11，从而使爬轨3能够相对前支座2自由移动。
93.b、解除后换向盒6与爬轨3之间的限位机构，使后换向盒6可以相对爬轨3自由移动，具体为限位销72向上移动至与定位孔34分离，卡爪71转旋转至两个爪扣711均与卡槽33分离；将后换向盒6移动至远离前换向盒5处；具体为直线走行液压缸8伸长，并到达如图9所示的位置三；
94.c、重新以限位机构连接后换向盒6与爬轨3，使后换向盒6无法相对爬轨3移动，具体为后换向盒6中的卡爪71逆时针旋转，使位于图5中左侧的爪扣711下降并与卡槽33连接；使后换向盒6移动至靠近前换向盒5处，具体为直线走行液压缸8缩短，并达到如图10所示的位置四；此时如图10所示，后换向盒6的卡爪71钩住卡槽33，从而使爬轨3无法相对后换向盒6向右移动，从而只能在后换向盒6的带动下向前换向盒5的方向移动；
95.d、重复b～c直至爬轨3移动到预定位置；重新以压轨扁担梁11固定爬轨3；前支座千斤顶4收回，使前支座2重新与爬轨3活动连接，并将后换向盒6的限位销72重新向下移动至与定位孔34连接。
96.在实际使用过程中，可以将爬轨3一次性移动至指定位置并固定后，再随具体施工情况移动前支座3。
97.在本实施例中为了实现前支座2或爬轨3的移动，需要前换向盒5与后换向盒6中的限位机构、直线走行液压缸8和前支座千斤顶4的配合；这些机构的操作既可以利用人工进行遥控操作，也可以通过控制系统根据距离传感器和卡爪711处的传感器信号实现自动控制，从而减少人力成本，增加控制效率和精度。
98.实施例2
99.在实施例1的基础上，前换向盒5中也设置有两套限位机构，且设置方式和后换向盒6一致，具体为，一套限位机构包含卡爪71，卡爪71与前换向盒5转动连接，卡爪71通过旋转液压缸12驱动，从而保证足够的转矩；第一轨道31上沿其长度方向间隔设置有若干卡槽33，且卡槽33的截面形状和尺寸与卡爪71对应，卡爪71能通过旋转从而与卡槽33连接或分离，具体地，如图5中所示，卡爪71包含两个爪扣711，且两个爪扣711相对卡爪71转轴所在的竖直平面对称布置；卡爪71的转轴远离旋转液压缸12的一端还连接有手柄73，以便操作人员人工控制卡爪71。另一套限位机构包含限位销72，限位销72与前换向盒5滑动连接，限位销72通过液压缸驱动，能够相对前换向盒5沿竖直方向移动；第一轨道31上沿其长度方向间隔设置有若干定位孔34，且定位孔34的形状和尺寸与限位销72对应，限位销72能通过沿竖直方向移动从而与定位孔34连接或分离。
100.前换向盒5一侧还设置有距离传感器，用于检测其与后换向盒6的距离。
101.如上所说，前换向盒5中的限位机构与后换向盒6中的一致，因此本实施例的钱换向盒与后换向盒6只是安装位置和朝向不同的同一组件，可以减少设计成本和零部件种类，提高生产制造效率。
102.前换向盒5中的两套限位机构工作状态与后换向盒6同步即可。
103.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。