自适应模块化道路抢通系统.pdf

本发明公开了一种模块化，自适应的应急道路抢通系统。本系统由桩基、调高块、支架、承重梁、路面五个功能模块组成。桩基置于破损路面之上，棘爪拉开后桩脚靠重力下落到地面，桩脚上的球铰快速适应地面的复杂路况，多桩脚的结构可以增加与地面的接触面积。根据破损路面的高低起伏，确定一定数量的调高模块，使本系统越过道路上难以处理的障碍。转动丝杠带动接口在支架模块的方槽内滑动，对承重梁进行微调。轴承、俯仰台、L形卡子，用于连接承重梁，同时满足本系统对道路拐弯、起伏的需要。路面采用了桁架和箱型结构的轻量化设计。

1.  一种用于灾后道路快速搭建的带有自适应桩基的模块化应急道路抢通系统，其特征在于：由桩基、调高块、支架、承重梁、路面五个功能模块构成；
所述的桩基模块由导向筒、自适应桩脚、棘爪、弹簧、导向板、拉紧绳、一字拉杆和助锄组成。桩脚平时藏在导向筒内，棘爪卡在桩脚的凹槽内，棘爪使桩脚只能单向运动，导向板保证棘爪不会左右晃动，助锄提供侧向的支撑力；
所述的调高块是根据桩基的表面尺寸设计的桁架结构，凭借特殊的长宽高设计实现多组合的小梯度调高；
所述的支架模块由贝雷架和多维度运动接口组成。接口放在贝雷架上，接口由方槽、滑块、丝杠、滚动轴承、支撑块、俯仰台、弹簧和L形卡子组成。丝杠转动，使滑块带动整个接口在方槽中左右移动；滚动轴承放在滑块上使接口可以360度旋转；滚动轴承的上方是圆形平台，平台上对称放置两个支撑块，两个支撑块和俯仰台通过一根轴穿在一起，这样俯仰台可以在竖直平面内实现一定程度的旋转，适应路面的起伏。俯仰台上通过铰链连接两个L形卡子，平时卡子被俯仰台上的弹簧顶起，放入承重梁后靠其重力进行自然固定；
所述的承重梁模块采用工字型钢，两侧的工字钢有三组横杆伸出，中间的工字钢上表面加宽，两侧各有三根加强筋；
所述的路面模块由方钢、桁架、M形突起和栏杆组成。路面的两侧是方钢并排焊接而成，表面涂有荧光物质和反光物质。中间连接为桁架结构，目的是实现路面的轻量化设计，桁架上铺设了一层网，提高了人员和车辆在路面上行走时的安全性，M形突起卡进两侧工字钢伸出的横杆里，限制路面的前后左右运动。栏杆插入路面上的圆筒内，用于提高车辆行驶的安全性。

2.  根据权利要求1所述的自适应模块化道路抢通系统，其特征在于：采用棘爪结构，在桩脚由重力落到位后棘爪自动卡死桩脚，使桩脚只能向下单向运动，桩脚中球铰的结构可以全方位转动，多桩脚的设计借鉴了壁虎脚微结构的原理，增大了桩基与地面的接触面积，提高了本系统的可靠性。

3.  根据权利要求1所述的自适应模块化道路抢通系统，其特征在于：为了使搭建的路面坡度平缓，设计的调高块可以根据实际进行组合式叠放，适应了较大障碍的跨越。

4.  根据权利要求1所述的自适应模块化道路抢通系统，其特征在于：支架上的接口可胜任前后左右以及转动的要求，大大减少了安装精度，提高了搭建速度。

5.  根据权利要求1所述的自适应模块化道路抢通系统，其特征在于：方钢与桁架的结合，既坚固又轻便。轻量化的路面使材料的运输更加简便，也节省了搭建动力，减少了搭建难度。

自适应模块化道路抢通系统
技术领域
本发明涉及一种应急道路，特别是用于灾后道路快速抢通。带有自适应桩基的模块化道路，属于地震，泥石流等灾害后路面塌陷，山体滑坡导致的道路难以通行的抢通设施。
背景技术
很多自然灾害都会造成道路损坏，破坏人民群众的“生命线”。
例如4月20日刚刚发生的芦山地震，新华社报道从邛崃到芦山县的道路被滚石阻断。交通部门实行交通管制，单向放行，控制车流量，使救援和物资车辆能够尽快开到灾区。从新闻中可以看出道路交通不畅，使救援人员和设备无法及时赶到现场，贻误救援时间，因此快速抢通道路就显得尤为重要。
目前道路的抢通主要得力于挖掘机、装载机、推土机等土石方工程机械，对于巨石采取爆破后再打通，抢修人员也是抢通一处立即赶往另一处，通常连续工作几天几夜，对人员的安全及体力都是考验，抢通难度极大，进展缓慢。
本系统采用模块化、自适应的设计思想，从快捷、安全角度出发，搭建应急道路，保障车辆通行，争取在黄金72小时内挽救更多的人民生命。投资少、效益高也是设计思想之一，该系统可重复利用，寿命持久，且能应付多种场合，适应性强。通用化、系列化、轻量化、模块化的设计，使简单的东西能发挥出人意料的效果。
发明内容
本发明的目的是设计出了一种快速抢通受灾地区破损道路的方案，采用此种方案，可以在不对一般受损道路进行任何清理的情况下快速抢通通往灾区的生命线。
本发明的目的是这样实现的：本系统根据功能分为桩基、调高块、支架、承重梁、路面五个模块。通过“立桩基-搭横梁-铺路面”几个步骤，将自适应桩基、模块化支架、高强度承重梁、轻量化路面各个模块迅速组装成应急道路。
所述的桩基模块由导向筒、自适应桩脚、棘爪、弹簧、导向板、拉紧绳、一字拉杆和助锄组成。桩基是本系统的重中之重，也是基础，桩基安装是否牢固直接关系到道路能否安全通行。该模块在壁虎脚趾微结构的启示下，采用多桩脚结构设计，增大与地面的接触面积，使桩基安装更牢固。并且桩脚上的“踝关节”设计，能保证其灵活的自适应性。
所述的调高块采用桁架结构，根据桩基的尺寸进行设计，其特殊的长宽高比例可实现小梯度调高。
所述的支架模块由贝雷架和多维度运动接口组成。接口放在贝雷架上，接口由滑 道、滑块、丝杠、轴承、滚动轴承、俯仰台、弹簧和L形卡子组成。丝杠在轴承的支撑下通过滑块中的螺纹带动整个接口左右移动，滚动轴承放在滑块上使接口可以360度旋转，滚动轴承的上方是圆形平台，平台上对称放置两个支撑块，两个支撑块和俯仰台通过一根轴穿在一起，这样俯仰台可以在竖直平面内旋转，适应路面的起伏。俯仰台上通过铰链连接两个L形卡子，平时卡子被俯仰台上的弹簧顶起，安装承重梁时工字钢下表面卡进两卡子间，实现自然固定。
所述的承重梁模块是加工过的工字型钢，两侧的工字钢有三组横杆伸出，中间的工字钢上表面加宽，两侧各有三根加强筋。
所述的路面模块由方钢、桁架、M形突起和栏杆组成。路面的两侧是方钢并排焊接而成，表面涂有荧光物质和反光物质。中间平面桁架结构，桁架上铺设了一层网，提高了在路面上行走时的安全性，M形突起卡进两侧工字钢伸出的横杆，限制路面的前后左右运动。栏杆限制在路面上过车的极限位置，同样提高了安全性。
本发明的模块化道路采用了以上的技术方案，具有以下优点和特点：
1、该系统的桩基可快速适应于高低不平的破损路面，具有可靠的自适应性能；
2、调高块调节各桩基之间高度保持一样，并且可以使路面整体升高，以越过障碍；
3、支架上与承重梁的接口具有调节道路起伏和转弯的功能；
4、路面采用轻量化设计，结合箱型和桁架结构的优点，使其结构受力好、重量轻、成本低；
5、该系统与传统路面应急抢修的方法相比，具有速度快、适应性强、工作量小，以及成本低等特点。
附图说明
图1是本发明自适应模块化道路抢通系统的整体外观结构图。
图2是本发明自适应模块化道路抢通系统的单组外观结构图。
图3是本发明自适应模块化道路抢通系统的单组侧面结构图。
图4是本发明自适应模块化道路抢通系统的调高块和桩基的结构图。
图5是两侧工字钢梁的结构图。
图6是中间工字钢梁的结构图。
图7是支架的结构图。
图8是调高块的结构图。
图9是支架上接口的结构图。
图10是桩脚的结构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
本发明是一种带有自适应桩基的模块化道路抢通系统，本系统根据功能分为桩基、调高块、支架、承重梁、路面五个模块。
请参见图1、图2、图3、图4、图9和图10，首先利用机械臂将桩基放在地面上，随后打开棘爪104，此时桩脚101就会在重力的作用下自由下落，当其接触地面后，不再下落，此时当有压力作用在基桩上时，棘爪104在弹簧的拉力作用下卡入齿条105结构中，致使桩脚101不能上升。当桩基搭建好后，根据当时的地形起伏情况，在桩基上添加调高块201，调高块201可以有横放、侧放、竖放三种不同的放置方式，从而调节梯度。调高块201上放置支架401，支架401中间是贝雷架结构的路面，两侧放置接口，滑道301与支架固连在一起，两侧各放一个轴承302，丝杠306穿过滑块两侧靠轴承302支撑。滑块上方固定有带滚动轴承的圆盘303，实现360度旋转，303上固定有小支块，通过销轴将其与俯仰台304连接，可以使俯仰台在竖直平面内旋转。俯仰台304上两侧各铰接了一个L形卡爪305，用来固定承重梁。
请参见图2、图5、图6、图7和图8，搭建出六组用于支撑路面的单元模块，而后将501放在接口上，由于L形卡子305平时由弹簧顶起，当放置工字型钢501时弹簧被压缩，工字钢卡入两L形卡子305间。将加宽加强的工字钢503放在中间的支架上。最后将两块路面601分别放在工字钢上。路面601采用桁架与方钢相结合的轻量化设计，减少了搭建难度，路面两侧有护栏701，增加了行车的安全性。
本发明的自适应模块化道路抢通系统，可以适应灾后复杂的路面情况，由于桩基是独立的模块，特殊时期还能将数个桩基并排放置，形成较大平面，作为直升机的起落平台，还能利用桩基搭建临时的飞机跑道，所以本发明对于应付灾时或战时损坏的道路具有很强的实用价值。