斜拉桥的自动化、智能化检测是今后的发展趋势,目前已研发的拉索检测机器人都存在质量较大的问题,很难得到工程实际应用。针对课题组前期研制的第一代爬升装置样机质量大、爬升速度较慢等问题,对其进行了受力分析与静应力分析,得出了优化的可能性。提出了零件板厚为优化参数,强度变化率为约束条件的尺寸优化模型,利用差分进化算法求取最优解,得到了机架的最优板厚,同时通过拓扑优化得到各零件最佳结构,以及通过受力分析对螺栓的尺寸与数量进行了优化。优化结果表明爬升装置减重3.9kg,减重比例达到了40%,同时机架的变形量大幅减小,强度满足要求。对优化后的爬升装置进行了动力学仿真分析,结果表明最大爬升角度达到了75度,爬升速度提升了2-4倍,其动力性得到极大的改善。

为实现斜拉桥拉索表面缺陷自动检测,提出了新型双边轮式拉索爬升装置,主要由机架、爬行机构、预紧机构、驱动系统以及防偏轮组成。通过棘轮棘爪压缩蝶形弹簧为装置提供预紧力,有效保证滚轮压紧在拉索表面。分析了爬升装置的驱动力,计算出装置在拉索上爬行的临界驱动条件,建立了爬升装置虚拟样机并进行了仿真,讨论了装置的爬行稳定性、负载能力和越障能力。加工了样机,利用直径为140mm的钢管代替拉索并在钢管不同的倾角条件下进行试验。结果表明,爬升装置在(20~90)°的倾角下,能以3m/min的速度搭载12kg的负载稳定爬行。

从施工工艺、关键技术、外爬架爬升装置等方面介绍了导座式液压外爬架爬升技术,该技术具有施工简单,可操作性强,有效的降低了劳动强度,极大的改善了工人操作环境,安全性高,施工周期短,绿色环保等优点,可以有效的克服传统脚手架施工的缺点,更能满足建筑施工要求,应用范围更为广泛,在超高层建筑施工中应用该技术,技术、经济效益尤为显著,值得推广应用。