隨行隨架新型架橋機的研制與成型

李坤 郭欣

(秦皇島天業(yè)通聯(lián)重工股份有限公司,河北秦皇島 066100)

隨行隨架新型架橋機的研制與成型

李坤 郭欣

(秦皇島天業(yè)通聯(lián)重工股份有限公司,河北秦皇島 066100)

介紹一種正常工作狀態(tài)外形尺寸能夠滿足時速250km/h,350 km/h雙線隧道界限,且可在以上隧道內(nèi)外完成900t混凝土箱梁架設的新型架橋機。其總體組成方案為后懸臂喂梁,前懸臂過孔,兩跨簡支式架梁,作業(yè)程序簡潔可靠,施工效率高。

雙線隧道 新型 架橋機

1 引言

隨著我國高速鐵路建設的發(fā)展,高速鐵路已經(jīng)開始進入山區(qū)時代。在這些地區(qū)修建高速鐵路,是過了橋梁就是隧道,橋隧相連。客觀情況是,隧道內(nèi)任何處還可能有橋梁。而現(xiàn)有的架橋機大多只適用在平原地區(qū)架梁,由于體型龐大需要作十分復雜的拆裝或改裝過程才能通過隧道。在隧道出口架梁尚且需要十幾米長度的路基,更不用說在隧道內(nèi)架梁了。這極大地延緩了山區(qū)高速鐵路的建設施工進度。

為了克服現(xiàn)有技術中所存在的上述不足,現(xiàn)研究一種高速鐵路隨行隨架新型架橋機。此架橋機采用了超低高度坦式吊梁天車和矮式凹體型輪胎式運梁車,使本架橋機的整體輪廓尺寸在正常架設工況乃至任何工況中均不會與隧道限界相干涉。

該新型架橋機正常工作狀態(tài)外形尺寸均可滿足時速250km/h,350km/h雙線隧道界限,可在以上隧道內(nèi)外完成架梁作業(yè),可在隧道外架梁、過隧道、隧道口零距離和隧道內(nèi)架梁,橋間轉(zhuǎn)移、諸位一體,整機無需作任何拆卸調(diào)整,可隨走隨架,不分隧道內(nèi)外。

2 高速鐵路隨行隨架新型架橋機主體結構

本架橋機的主體結構由兩跨式雙主梁、坦式吊梁天車、前支腿、后支腿、輔支腿和配套凹體型輪胎式運梁車組成,具體結構總成詳見圖1。后懸臂喂梁,前懸臂過孔,兩跨簡支式架梁,隧道內(nèi)外通用,隨走隨架,是一種更新?lián)Q代型全新設備。

由圖1可見該架橋機的雙主梁上安裝兩臺坦式吊梁天車,雙主梁的前端安裝輔支腿和前支腿,雙主梁的尾部安裝后支腿,后支腿可以翹起,落下時支立在凹體型輪胎式運梁車兩側主梁之上,使后支腿反力直接傳到運梁車上。

2.1 坦式吊梁天車

圖1 隨行隨架新型架橋機的總圖

坦式吊梁天車由車架、行走機構、起升機構、專用吊具等機構組成,由此機構執(zhí)行特定的動作完成預制梁的起升、降落,并實現(xiàn)橫向移動。

坦式吊梁天車的車架分為主車架和副車架兩部分。主車架是吊梁天車主承重結構,由兩根縱聯(lián)梁連接起來的橫梁構成,主車架內(nèi)安裝定滑輪組及天車行走機構,為進一步降低高度,將安裝在標準橫梁兩端的行走機構采用了四組重物移位器裝置和行走動力裝置。橫梁的外側各安裝兩根調(diào)羹狀懸臂梁,調(diào)羹狀懸臂梁組成一組懸臂式副車架,在懸臂式副車架上裝有卷揚機,副車架在主車架橫梁一側并以調(diào)羹狀懸臂梁形式懸出主車架之外并低于主車架。這樣,就將現(xiàn)有技術中卷揚機豎向疊架在定滑輪組之上的高大吊梁天車攤開而變成低矮的坦式吊梁天車。

行走機構的四組重物移位器裝置是采用鏈輪傳動的,這樣可使行走動力裝置與移位器裝置前后錯開布置,從而降低行走機構的總體高度。此外吊梁天車還設置了橫移油缸,通過橫移油缸的推拉可使定滑輪組整體橫向往返滑移額定距離。

總的來說,這種超低高度坦式吊梁天車,為設計整機高度較低的高速鐵路架橋機創(chuàng)造了有利條件,同時也為輪胎式運梁車整體馱運架橋機順利通過隧道掃清了一大障礙。

2.2 凹體型輪胎式運梁車

凹體型輪胎式運梁車包括駕駛室、動力系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)支承牛腿、從動橋、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、驅(qū)動橋、氣動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。將液壓懸掛架及懸掛輪胎組按所需寬度排成兩列,而均勻分布在左列上的液壓懸掛輪胎組需與右列者成對安裝,從而構成多組橫軸。然后由兩側主梁、承重橫梁、端橫梁、橫聯(lián)桿、斜聯(lián)桿和回轉(zhuǎn)支承牛腿按照格柵梁的構造形式焊接而成與上述縱列長度、橫軸寬度相協(xié)調(diào)的車架,其中,承重橫梁、橫聯(lián)桿及斜聯(lián)桿安裝在兩側主梁的下部,使車架結構的斷面成為凹字形。各懸掛輪胎組就安裝在車架回轉(zhuǎn)支承牛腿之下并成為車架之支承。懸掛輪胎組分為主動橋和從動橋,兩者之比為1∶2。總的來說,這種新型的凹體型輪胎式運梁車,它具有超低高度的承重地板,在隧道無需二次填充,混凝土箱梁無需切翼緣的前提下,能夠運載高速鐵路雙線混凝土箱梁自由通過雙線隧道。

2.3 后支腿

后支腿裝在兩主梁尾端下蓋板上,可以翹起和落下,由液壓油缸操縱。其兩立柱為由油缸推拉的伸縮式套柱,且立柱腳部裝有淺碗式支座,在主梁稍有撓度時可自動調(diào)整使立柱與主梁相垂直。架梁及馱運時后支腿系支立在凹體型輪胎式運梁車的后端。同時兩立柱的上端系通過前、后成對的水平銷軸與主梁連接,當把前側的水平銷軸拔出,則后支腿就可由折疊油缸向后方折起成水平狀態(tài),從而形成后懸臂喂梁狀態(tài)。

2.4 前支腿

前支腿為液壓推拉式套柱結構,其上橫梁兩端裝有主動托輥和主動掛輪組。前支腿系通過托輥來對雙主梁作滾動支承,故它們之間可作水平縱向相對運動,但當在架梁狀態(tài)時將用專門的定位銷軸予以鎖死。

掛輪組可輸送前支腿沿主梁下翼緣前后移動。從而實現(xiàn)前支腿變跨動作。下端兩立柱之間裝有液壓橫移機構以適應曲線架梁需要。

前支腿伸縮套柱通過自身油缸提升可滿足末孔架設,運梁車馱運架橋機橋間轉(zhuǎn)移等功能。

2.5 輔支腿

輔支腿亦為由油缸推拉的三節(jié)伸縮式套柱。其側面系一個倒三角架,正面系雙立柱式排架構造,設有上層油缸和下層油缸,來實現(xiàn)較大范圍的高度變化。立柱及斜撐上端與輔支腿上橫梁鉸接。兩根上橫梁鉗在雙主梁內(nèi)側縱向?qū)ＴO滑槽之內(nèi),用以變跨架梁時用牽拉鋼絲繩拽移輔支腿之用,不用其他機具輔助,非常簡便,

2.6 主梁

主梁為兩跨式雙主梁,系由兩根總長75m平行設置的鋼箱梁及兩端橫聯(lián)梁組成為一個平面框架結構,兩主梁中心距為6m,兩鋼箱梁截面尺寸為高×寬=3m×1.5m,上蓋板全長鋪設單軌,供吊梁小車行走;下蓋板兩側設耳梁,供托輥之掛輪組行走。兩鋼箱梁之間除前后端設橫聯(lián)梁之外,中間無任何連結,故天車可以從頭到尾通行無阻。

3 作業(yè)方法

高速鐵路隨行隨架新型架橋機的作業(yè)方法主要包括架梁、過孔及馱運,其作業(yè)流程如下。

3.1 架梁

(1)前支腿支立在中間墩上,輔支腿支立在前方墩上,兩臺坦式吊梁天車行至主梁前端當配重,后支腿翹起,架橋機成后懸臂狀態(tài),凹體型輪胎式運梁車把混凝土梁喂入主機腹內(nèi);(2)后支腿落下,支立于凹體型輪胎式運梁車兩主梁后端并墊實;(3)前支腿收起并前移至前方墩指定位置支立,稍稍收起輔支腿,兩坦式吊梁天車回到后方前后吊點處,準備吊梁。(4)兩坦式吊梁天車抬吊混凝土梁前行,至落梁位置停止;(5)落梁到位,即完成了當前這孔梁的架設。

3.2 過孔

(1)當前這孔梁已架設完畢,準備過孔;兩坦式吊梁天車后退至尾端當配重;利用梁頭的吊梁孔斜拉錨緊前支腿,輔支腿縮起稍許;(2)凹體式運梁車整機馱運架橋機與前支腿上端托輥配合動作,推送雙主梁向前移動,輔支腿到達前方墩支立;(3)兩坦式吊梁天車開到前端當配重;后支腿向后翹起,凹體輪胎車退出返回梁場去運梁。

3.3 橋間轉(zhuǎn)移

(1)一座橋的末孔梁已架設完畢,架橋機準備橋間轉(zhuǎn)移或過隧道;(2)兩坦式吊梁天車后退至尾端當配重,前支腿后退至凹體型輪胎式運梁車主梁前端之上支立,;輔支腿縮起稍許離開地面;(3)凹體型輪胎式運梁車馱運架橋機整機前行,不管在何處(包括隧道口和隧道內(nèi))只要遇到橋梁即可進行架梁作業(yè),這稱為“隨行隨架”。

上述架梁、過孔和馱運全過程,架橋機的全部動作都是自助的,無需作任何拆裝,其形體自始至終保持不變,且更重要的是,由于首次使用了凹體型輪胎式運梁車和坦式吊梁天車技術,以及采用了創(chuàng)新性的架梁工藝,使架橋機斷面輪廓尺寸在任何工況下都一直保持與隧道限界不相干涉的狀態(tài),故可達到隧道內(nèi)架梁之目的。

4 高速鐵路隨行隨架新型架橋機主要特點及創(chuàng)新性

(1)本架橋機的主要特點和創(chuàng)新性在于,它是一種我國首創(chuàng)的高速鐵路隨行隨架新型架橋機,即它能夠在高鐵沿線隧道內(nèi)外任何橋址上完成架梁作業(yè),在如下作業(yè)全過程:隧道外架梁、橋間轉(zhuǎn)移、隧道進口架梁、隧道中間架梁、過隧道及在隧道出口架梁,諸位一體,整機無需作任何拆裝調(diào)整,可隨行隨架,十分自由便利,這是該架橋機在技術上的重大突破。(2)由于能夠做到隨行隨架,所以它的總體施工效率比較高,人工勞動強度低,且無需其他起重機設備從旁協(xié)助,做到了完全自助式。(3)本架橋機架梁作業(yè),動作和工法比較簡單,各部位受力明確、結構和支撐可靠,且有全面的安全保護措施,整機安全性高。(4)本架橋機屬更新?lián)Q代型設備,可解決在山區(qū)修建高速鐵路、架設預應力箱形混凝土梁的瓶頸難題,其社會、經(jīng)濟效益不可估量。