利用SXJ 900架橋機(jī)架設(shè)并置箱梁施工技術(shù)

王 義

（南寧鐵路局湘桂建指，工程師，廣西 柳州 545007）

湘桂鐵路擴(kuò)改工程XG-6標(biāo)位于廣西壯族自治區(qū)鹿寨縣境內(nèi)，線路總長69.6 km，設(shè)計(jì)時(shí)速200 km/h。在Dk 433+050～Dk 456+000之間有6座橋共計(jì)160孔32/24m箱梁的架設(shè)任務(wù)，由于橋梁之間夾有隧道通過，受其凈空限制，整孔箱梁不能通過，故設(shè)計(jì)分2種梁型，其中900 t整孔箱梁62孔，450 t并置箱梁98孔（196片）。

在國內(nèi)的高鐵建設(shè)中，目前尚無能兼?zhèn)浼茉O(shè)這2種梁型的運(yùn)梁車和架橋機(jī)，通常情況下需要投入2套運(yùn)架設(shè)備，即900 t和450 t的架橋機(jī)和運(yùn)梁車各一套。按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要，使用大噸位的架橋機(jī)架設(shè)小噸位的梁肯定沒問題，只需要解決橫移和平衡的問題即可，為合理利用現(xiàn)有設(shè)備資源，減少多種不同功能運(yùn)架設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)干擾，保證架梁工程的安全、質(zhì)量，降低工程成本，決定對(duì)現(xiàn)有的SXJ900/32型架橋機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，使之同時(shí)滿足900 t級(jí)和450 t級(jí)箱梁的運(yùn)架要求，實(shí)現(xiàn)一機(jī)雙架，并為類似工程提供技術(shù)借鑒。

1 SXJ 900/32架橋機(jī)簡介

1.1 性能 SXJ 900/32型架橋機(jī)是石家莊鐵道大學(xué)研制的900 t級(jí)架橋機(jī)，可以架設(shè)高速鐵路、客運(yùn)專線單箱單室、單箱雙室預(yù)應(yīng)力混凝土整孔箱梁。架橋機(jī)的整機(jī)高度、中后車寬度可以變化，可方便地利用運(yùn)梁車整機(jī)馱運(yùn)通過隧道。

該機(jī)采用兩跨連續(xù)雙主梁的結(jié)構(gòu)形式，主梁在架梁時(shí)為兩跨連續(xù)梁，過孔時(shí)為一跨簡支一跨懸臂梁。這種結(jié)構(gòu)形式可使架橋機(jī)整機(jī)懸臂過孔，作業(yè)程序簡單。必要時(shí)還可以通過調(diào)整中支腿的支撐高度來調(diào)節(jié)中支腿反力，減輕架梁時(shí)中支腿對(duì)梁端的作用力。架梁時(shí)，運(yùn)梁車可直接駛?cè)爰軜驒C(jī)腹部，使喂梁一次到位，并且能夠滿足多種運(yùn)梁車的喂梁作業(yè)要求。

1.2 組成 SXJ 900/32型架橋機(jī)由主體金屬結(jié)構(gòu)、起升系統(tǒng)、走行系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分組成（見圖1所示）。

1.2.1 主體金屬結(jié)構(gòu) 該機(jī)的主體金屬結(jié)構(gòu)由主梁、后車Ω型支腿、中車Ο型支腿和前支腿等部分組成。主梁采用兩跨連續(xù)雙主梁的結(jié)構(gòu)形式，全長69m，前跨34.9m，后跨27m，中心距6.2m。主梁前端與前支腿，中間與中車O型支腿，尾部與后車Ω型支腿分別連接。主梁采用箱型梁結(jié)構(gòu)，梁頂設(shè)有方鋼軌道供起重小車走行。后支腿采用Ω形結(jié)構(gòu)形式，分成上下曲梁和上橫梁共5節(jié)制造。過隧時(shí)，后支腿兩側(cè)上曲梁與主梁連接處可繞軸鉸轉(zhuǎn)動(dòng)90°，從支腿平面轉(zhuǎn)至主梁平面，同時(shí)支腿下曲梁可向上翻起，從而減小架橋機(jī)后車支承處的寬度和高度，適應(yīng)隧道的凈空要求。中車支腿采用O形結(jié)構(gòu)形式，分成上下曲梁、馬鞍和下橫梁共六節(jié)，過隧時(shí)，拆除支腿上部的馬鞍和下部橫梁，支腿兩側(cè)上曲梁轉(zhuǎn)動(dòng)90°，從支腿平面轉(zhuǎn)至主梁平面，支腿下曲梁向上翻起，從而減小架橋機(jī)中車支承處的寬度和高度，適應(yīng)隧道的凈空要求。前支腿采用平面構(gòu)架的結(jié)構(gòu)形式，由立柱系和聯(lián)結(jié)系組成，通過2個(gè)軸鉸分別與2片主梁連接。支腿與主梁共有3個(gè)連接點(diǎn)，與不同的連接點(diǎn)連接時(shí)可架設(shè)不同的梁跨。支腿縱走動(dòng)作通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸鉸上部的反抓輪實(shí)現(xiàn)。為了抵消懸臂過孔時(shí)主梁的撓度以及架設(shè)不同高度的箱梁，立柱下部設(shè)一伸縮節(jié)，以改變前支腿的高度。立柱的伸縮由立柱側(cè)面的液壓缸實(shí)現(xiàn)，伸縮到位后安裝鋼銷固定。

1.2.2 起升系統(tǒng) 起升系統(tǒng)由2臺(tái)起重小車、4臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)和兩套吊具組成.起重小車采用牽引小車型式，每臺(tái)起重小車設(shè)2個(gè)吊點(diǎn)，額定起重量均為450 t。起升機(jī)構(gòu)中4個(gè)吊點(diǎn)分別由4套獨(dú)立的傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，前小車的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)放在主梁最后端，后小車的卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)放在前小車卷揚(yáng)的前部.前小車2個(gè)吊點(diǎn)通過一根貫通的鋼絲繩，在主梁的前端由2個(gè)游輪和2個(gè)均衡輪平衡卷繞，構(gòu)成一個(gè)平衡吊點(diǎn);后小車2個(gè)吊點(diǎn)由2根起升鋼絲繩獨(dú)立卷繞，繩端固定在端橫梁上的鋼絲繩固定端，構(gòu)成兩套獨(dú)立的卷繞系統(tǒng)，呈2個(gè)獨(dú)立吊點(diǎn)。2臺(tái)起重小車4點(diǎn)起吊，3點(diǎn)平衡。起升機(jī)構(gòu)設(shè)雙制動(dòng)裝置，在傳動(dòng)裝置的高速端（減速機(jī)輸入軸）設(shè)電力液壓塊式制動(dòng)器，低速端（卷筒）設(shè)失效保護(hù)盤式制動(dòng)器，以達(dá)到工作制動(dòng)和超速安全制動(dòng)的目的。

1.2.3 走行系統(tǒng) 走行系統(tǒng)包括主機(jī)走行機(jī)構(gòu)和起重小車走行機(jī)構(gòu)。主機(jī)走行機(jī)構(gòu)分為中、后車走行機(jī)構(gòu)，均采用輪軌走行方式。中車軌距6m或7.5m，后車軌距7.5m。中車走行機(jī)構(gòu)有4組中車臺(tái)車組，每側(cè)2組，通過中車均衡梁與中車O型腿下橫梁聯(lián)接。中車走行驅(qū)動(dòng)裝置采用斜齒輪-傘齒輪減速機(jī)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩由減速機(jī)制動(dòng)器提供。

架橋機(jī)架梁前，利用中車頂升液壓系統(tǒng)將整個(gè)中車頂起，使中車車輪脫離中車軌道，在中車臺(tái)車架下放好支撐墊板，中車臺(tái)車架承受中車架梁工況荷載。后車走行機(jī)構(gòu)支承在后車Ω型門架下，后車走行機(jī)構(gòu)臺(tái)車采用與中車走行機(jī)構(gòu)相同直徑的走行輪，后車臺(tái)車組均為從動(dòng)臺(tái)車。起重小車采用雙線雙軌走行形式，每側(cè)軌距1.06m，兩側(cè)軌道中心距6.2m，起重小車采用鏈輪驅(qū)動(dòng)。

1.2.4 電氣系統(tǒng) 電氣系統(tǒng)采用三相四線制供電方式，380V/50 Hz，可由網(wǎng)電或發(fā)電機(jī)組供電。

電氣系統(tǒng)采用全變頻拖動(dòng)，所有電動(dòng)機(jī)均為無級(jí)調(diào)速，啟停無沖擊，運(yùn)行平穩(wěn)，控制便捷。

整個(gè)電氣系統(tǒng)由PLC控制，功能全面，動(dòng)作可靠，技術(shù)先進(jìn)，具有完備的電氣保護(hù)功能，自動(dòng)診斷故障，漢字顯示故障種類、位置，并可通過人機(jī)對(duì)話，提示排除故障的措施步驟。

圖1 SXJ 900/32型架橋機(jī)總圖（單位：mm）

2 改造技術(shù)方案

2.1 改造方案的選擇 并置梁的架設(shè)通?？梢圆捎?種橫移方法，即起重小車橫移、整機(jī)橫移和墩頂橫移梁。

在確定改造總體技術(shù)方案時(shí)，分別考慮了上述3種方案的可行性。由于主梁間距較窄，起重小車橫移梁不夠，變更主梁間距必須重新設(shè)計(jì)、加工3條支腿，改造工作量太大，并且影響整機(jī)過隧道功能，因此起重小車橫移方案行不通。如采用墩頂橫移梁技術(shù)，則架橋機(jī)無需大的改動(dòng)，但需增加一套橫移梁裝置，并且需要在每個(gè)橋墩旁增設(shè)移梁平臺(tái)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，施工成本高，并且安全性很難保證，工作效率低。經(jīng)過方案比選，最終確定采用整機(jī)橫移的技術(shù)方案。

2.2 改造內(nèi)容 實(shí)現(xiàn)整機(jī)橫移必須對(duì)原架橋機(jī)的前支腿、中支腿、后支腿和吊具加以改造。3條支腿分別增設(shè)橫移裝置，采用整體滑槽式液壓傳動(dòng)，取鐵的摩擦系數(shù)0.3計(jì)算，最大橫移推力584.3 T×0.3=175 T，架橋機(jī)重心始終處于支撐滑槽的支點(diǎn)之間，因而橫向平衡問題得以解決，可以實(shí)現(xiàn)整機(jī)橫移架設(shè)并置箱梁，更換回去上述改造部件后，架橋機(jī)又能方便、快速地恢復(fù)架設(shè)900 t箱梁的功能，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)兩用。具體改造情況如下：

2.2.1 前支腿 在原架橋機(jī)前支腿下橫梁下增設(shè)橫移滑道和橫移液壓油缸，橫移液壓油缸通過螺栓以抱箍形式連接在橫滑道上，可前后移動(dòng)并固定，使架橋機(jī)從中位向兩側(cè)均可橫移梁2.7m，改造后的前支腿如圖2所示。

圖2 改造后的前支腿（單位：mm）

2.2.2 中支腿 原架橋機(jī)中車采用雙軌運(yùn)行，架設(shè)單箱單室梁時(shí)軌距6 m，架設(shè)單箱雙室梁是軌距7.5 m。架設(shè)并置梁時(shí)，如仍采用雙軌和原設(shè)計(jì)軌距，將導(dǎo)致架橋機(jī)過孔和架梁時(shí)對(duì)已架箱梁的作用力超過設(shè)計(jì)要求，因此將中車改為4軌運(yùn)行，軌距2.7m，軌道基本位于箱梁腹板上方，架橋機(jī)對(duì)已架箱梁的作用通過了專門的設(shè)計(jì)檢算。對(duì)走行臺(tái)車進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，分別布置在4條軌道上。在新的走行臺(tái)車與中支腿下橫梁間增設(shè)橫移滑道和橫移液壓缸，改造后的中支腿如圖3所示。

圖3 改造后的中支腿（單位：mm）

2.2.3 后支腿 改造后的后車仍采用雙軌運(yùn)行，軌距8.1m。整機(jī)橫移時(shí)后支腿將偏離軌道中心，在喂梁時(shí)又必須保證原有的喂梁空間，因此在改造時(shí)采用了下滑道—反抓輪方案，在后支腿下面設(shè)置滑移梁，在滑移梁上安裝3個(gè)反抓輪，抓住后支腿側(cè)面的反抓軌道。橫移時(shí)，3個(gè)反抓輪始終有2個(gè)位于反抓軌道范圍內(nèi)，與支腿下方的橫移滑道共同保持后支腿的平衡。改造后的后支腿如圖4所示。

圖4 改造后的后支腿（單位：mm）

2.2.4 吊具 為適應(yīng)450 t并置梁的架設(shè)，須減小吊孔之間的間距，參考原吊梁小車，減小吊梁螺栓的間距，使之與450 t并置梁的吊孔間距相匹配。

3 改造后架橋機(jī)作業(yè)程序

架橋機(jī)改造后，變跨方法和轉(zhuǎn)場(chǎng)方法與改造前相同，架設(shè)450 t并置梁的作業(yè)程序如下：

1）架橋機(jī)處于待架狀態(tài)，運(yùn)梁車運(yùn)梁至架橋機(jī)尾部；

2）運(yùn)梁車經(jīng)后支腿駛?cè)爰軜驒C(jī)腹部，喂梁到位后，前起重小車吊梁，與運(yùn)梁車上的馱梁小車同步前行；

3）馱梁小車行至運(yùn)梁車前支點(diǎn)處，后起重小車吊梁，與前起重小車同步前行，運(yùn)梁車返回梁場(chǎng)；

4）起重小車前行到位后，落梁，第1榀梁落至距墊石頂10 cm，第2榀梁落至距第1榀梁梁面10 cm高處，通過橫移液壓缸進(jìn)行橫移梁作業(yè)；橫移基本就位后，利用桁車橫移功能和縱走微動(dòng)功能進(jìn)行精確對(duì)位，落梁就位；

5）架橋機(jī)空載橫移至中位，鋪設(shè)架橋機(jī)走行軌道；

6）前、后起重小車退至主梁尾部，前支腿升起600mm，整機(jī)懸臂過孔到位，支好前支腿和中支腿，架橋機(jī)處于待架狀態(tài)。

4 整體性能現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證

架橋機(jī)改造后，需要利用900 t運(yùn)梁車喂梁，喂梁時(shí)，架橋機(jī)處于中位，然后整機(jī)重載橫移就位。整機(jī)橫移通過3條支腿下部的橫移裝置實(shí)現(xiàn)，這就對(duì)3條支腿橫移的同步性提出了較高的要求。為此，采用比例流量液壓缸進(jìn)行支腿的橫移操作，通過伺服控制實(shí)現(xiàn)3條支腿的精確同步，橫移誤差可以控制在5mm之內(nèi)，保證了架梁的安全。

SXJ 900 T架橋機(jī)改造成450 t架橋機(jī)后，采用整體滑槽式液壓傳動(dòng)，架梁橫移對(duì)位性能穩(wěn)定，前中后腿同步精度高，液壓管路具有各種保壓裝置，不僅實(shí)現(xiàn)了一機(jī)雙架，還可適應(yīng)于多種梁型，而且在山區(qū)、丘陵地帶發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)，只要運(yùn)梁及時(shí)，每日可架設(shè)并置箱2～2.5孔。

按照改造后的工作原理及作業(yè)程序，通過架設(shè)湘桂鐵路擴(kuò)改工程VI標(biāo)坡村雙線特大橋23孔并置箱梁、中渡洛江雙線特大橋29孔并置箱梁及古龍雙線特大橋46孔并置箱梁，對(duì)該科技開發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行了驗(yàn)證，改造后的架橋機(jī)實(shí)現(xiàn)了最高每日架設(shè)2.5孔（5片）的目的，此改造技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中取得了成功。經(jīng)中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司橋梁院針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工況，運(yùn)用相關(guān)軟件進(jìn)行檢算，全部滿足要求。并出具了《檢算報(bào)告》和《補(bǔ)充檢算報(bào)告》。

5 結(jié)束語

2005年以來，我國經(jīng)歷了一個(gè)高速鐵路建設(shè)的高潮，各施工單位也采購了大量的橋梁運(yùn)架設(shè)備。目前，國內(nèi)發(fā)達(dá)地區(qū)的高速鐵路建設(shè)已過高峰期，下一步將轉(zhuǎn)入西部山區(qū)。因整孔箱梁需要一定的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，而西部山區(qū)受地形條件限制不可能增設(shè)很多梁場(chǎng)，這些地區(qū)的線路往往隧道多、曲線半徑小、梁型復(fù)雜，既有橋梁運(yùn)架設(shè)備滿足多種工況架設(shè)要求，其所需要的成本通常很高昂。為充分利用現(xiàn)有設(shè)備資源，降低工程成本，對(duì)既有運(yùn)架設(shè)備的改造不可避免，本文通過一個(gè)典型的案例，介紹了利用900t架橋機(jī)改造架設(shè)450 t并置梁的施工技術(shù)。通過改造，使原架橋機(jī)實(shí)現(xiàn)了一機(jī)兩用，減少了購置一套450 t級(jí)運(yùn)架設(shè)備的資金投入，直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)1 314萬元。同時(shí)避免了不同功能運(yùn)架設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)干擾，既省去了部分設(shè)備的進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)用，又降低了施工組織的復(fù)雜程度。SXJ 900/32架橋機(jī)的成功改造，為類似架橋機(jī)實(shí)現(xiàn)多功能、多適應(yīng)性改造提供了重要的參考價(jià)值，其技術(shù)條件是可行的，并取得了可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，應(yīng)用前景廣闊。