900 t新型改造變位平臺式運架一體機的研究

朱磊

（中鐵十六局集團第一工程有限公司，北京101300）

?

900 t新型改造變位平臺式運架一體機的研究

朱磊

（中鐵十六局集團第一工程有限公司，北京101300）

摘要：為解決運送900 t級整孔箱梁通過隧道和緊鄰隧道口或隧道內(nèi)架梁的難題，對現(xiàn)有分體式運架設(shè)備進行了改造升級，成功研制出了變位平臺式運架一體機。介紹了架橋機的改造方案、主梁、導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)和關(guān)鍵技術(shù)，對國產(chǎn)大噸位橋梁運架設(shè)備的研發(fā)具有重要的參考價值。

關(guān)鍵詞：運架一體機；變位平臺；橋隧相連；900 t箱梁

近年來，我國的鐵路建設(shè)特別是高速鐵路的發(fā)展步伐加快，山區(qū)環(huán)境中的橋隧相連路段、中心城市附近雙橋并行的整孔箱梁橋架設(shè)、鐵路橋梁施工工況呈現(xiàn)出復(fù)雜化和多元化。傳統(tǒng)的分離式運架設(shè)備，如雙梁式架橋機、輔助導(dǎo)梁式架橋機等進行施工時經(jīng)常會遇到運梁車駝梁無法穿過隧道、架橋機無法穿過隧道架梁等技術(shù)難題。針對這些難題對已有傳統(tǒng)的900 t分體式運架設(shè)備進行改造。新改造成功的900 t變位平臺式運架一體機有效解決了山區(qū)橋隧相連地段隧道進出口及隧道口內(nèi)橋梁架設(shè)，孤橋、野橋架設(shè)的問題。新改造變位平臺式運架一體機具有更強的工程環(huán)境適應(yīng)性，更簡便的操作性和更安全的可靠性。它的成功研制為我國鐵路在山區(qū)橋隧相連段的施工提供了先進的裝備，降低了施工成本，加快了施工進度，社會經(jīng)濟效益顯著，推廣應(yīng)用前景廣闊。

1　分體式運架設(shè)備改造方案選擇

針對穿隧道運架梁施工，一般有以下三種穿隧道架設(shè)方式：采用小輪運梁車配合架橋機、采用大懸臂且無導(dǎo)梁的運架一體機和采用變位平臺式穿隧道運架一體機。

1.1采用小輪運梁車配合架橋機

這種施工設(shè)備適用于混凝土箱梁梁寬小于12.2 m以下，整個項目管段隧道少，隧道設(shè)計直徑不小于6 650 mm、隧道口有大于26 m長度以上的路基項目。架橋機在每次穿過隧道施工時，需要輔助吊機協(xié)助進行部分解體和組裝，每次的解體和組裝都需要不少于3天的時間，進出隧道口的距離有長度要求。對于隧道半徑小于6 650 mm、隧道口小距離（路基長度小于26 m）或者隧道口零距離架設(shè)以及隧道密集的項目而言，使用這種施工設(shè)備無法完成一些特殊工況。

1.2采用大懸臂且無導(dǎo)梁的運架一體機

這類施工設(shè)備無導(dǎo)梁但主梁結(jié)構(gòu)的長度和高度大，設(shè)備總長度基本接近100 m.前部有一個高度近8 m的輔助折疊支腿，架設(shè)最后一孔梁需要用很多工序和時間進行調(diào)整；當(dāng)主機喂梁時，前部高達(dá)10 m多的折疊支腿需在下一個橋墩上支撐，通過滾輪與主梁產(chǎn)生相對運動，導(dǎo)致該支腿一直處于一種動態(tài)的臨界穩(wěn)定狀態(tài)；山區(qū)高墩架梁時，設(shè)備主梁側(cè)面迎風(fēng)面積大，風(fēng)載安全系數(shù)小，遇到較大橫風(fēng)時，設(shè)備將承受較大側(cè)向力；遇到坡道架梁時，主機喂梁前行過程中，主機后部輪組相對前支腿高度差在逐漸增大，導(dǎo)致前支腿和主梁之間的剛性連接部位反復(fù)承受交變應(yīng)力作用，頻次達(dá)到一定數(shù)量后，連接部位會被撕裂，存有較大安全隱患[1]。

1.3采用變位平臺式穿隧道運架一體機

這類施工設(shè)備主機采用懸吊的方式運輸混凝土箱梁。主機可以自行在梁場喂梁臺座上取梁；導(dǎo)梁尾部設(shè)置有變位平臺，通過調(diào)整其高度，可實現(xiàn)調(diào)整導(dǎo)梁尾部上軌道面相對于已架橋面或者橋臺的高度，使主機不受隧道內(nèi)壁的空間影響而順利實現(xiàn)喂梁并架設(shè)；已實現(xiàn)曲線半徑為1 600 m的軌道交通的整孔預(yù)制混凝土箱梁的架設(shè)。如果運輸通道平整，已架橋面接口平整，通過路基平整，駕駛?cè)藛T技能嫻熟，其重載運輸速度可以達(dá)到4.6 km/h以上，空載運行速度可以達(dá)到7 km/h以上，重載穿隧道時速度需要控制在2 km/h以下。

通過對設(shè)備改造后施工效率、施工安全、施工的最優(yōu)性價比和改造后運架設(shè)備更為廣泛的適用性等方面反復(fù)對比論證，選用第三種方法，更為恰當(dāng)。選用第三種改造方式，即變位平臺式運架一體機，除了使改造后的設(shè)備能夠順利實現(xiàn)穿隧道架梁外，還可讓改造設(shè)備具備更適用于山區(qū)的架設(shè)工作和復(fù)雜的多種工況的能力。

2　新改造變位平臺式運架一體機主要技術(shù)參數(shù)

2.1新改造變位平臺式運架一體機的主要技術(shù)性能指標(biāo)[2]

變位平臺式運架一體機主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1　變位平臺式運架一體機主要技術(shù)參數(shù)

2.2新改造變位平臺式運架一體機

新改造變位平臺式運架一體機主要由主梁、導(dǎo)梁、支腿系、走行系統(tǒng)、變位平臺裝置、液壓系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分組成，如圖1所示。

圖1　變位平臺式運架一體機的組成

3　新改造變位平臺式運架一體機的關(guān)鍵技術(shù)

3.1主梁、導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

主機主結(jié)構(gòu)包括主機主梁、馬鞍梁、走行梁、吊點裝置架、動力組平臺、托盤、定滑輪組、動畫輪組、連接耳板、耳座、連接銷軸等；導(dǎo)梁機為箱體結(jié)構(gòu)，連接支腿、油缸、牽引機構(gòu)、輔助吊點等，通過對主梁、導(dǎo)梁計算分析確立其結(jié)構(gòu)尺寸，改進前后主梁、導(dǎo)梁截面尺寸對比，如圖2所示。

圖2　改造前后截面尺寸對比圖

3.2可折疊導(dǎo)梁變位平臺技術(shù)

平臺導(dǎo)梁的兩側(cè)安裝有可折疊升降的變位平臺。變位平臺可利用平臺升降機構(gòu)調(diào)整平臺的高度位置，既可以折疊至與平臺導(dǎo)梁兩側(cè)平行，也可以展開至與平臺導(dǎo)梁側(cè)面垂直。運架梁機的前走行輪輪組可以運行至變位平臺上，變位平臺可以根據(jù)不同橋梁的首末孔條件，進行升降及折疊變位，完成橋梁的架設(shè)任務(wù)?？烧郫B導(dǎo)梁變位平臺，如圖3所示。

圖3　可折疊變位平臺

3.3臺車液壓懸掛輪胎組

臺車輪胎組系采用液壓懸掛系統(tǒng)，臺車輪胎適應(yīng)路面不平時的升降是靠操縱電磁閥由液壓油缸來執(zhí)行。當(dāng)車輛行駛在不規(guī)則路面上時，由軸負(fù)載液壓油缸來調(diào)節(jié)車架的水平高低，實現(xiàn)車輛的總體水平行走，如出現(xiàn)超差情況能自動報警、鎖閉，提高了行駛中的安全性。輪胎懸掛組分為驅(qū)動輪組和從動輪組兩種類型，其驅(qū)動輪組如圖4所示。

圖4　懸掛輪胎組構(gòu)成圖

驅(qū)動輪組和從動輪組在主體結(jié)構(gòu)上基本相同，均由懸掛架和平衡比組成，通過懸掛油缸連接成一個獨立的組件。不同之處就是驅(qū)動輪組由馬達(dá)－減速機組件組成液壓閉式系統(tǒng)形成一個獨立的行走驅(qū)動單元，而從動輪組比較簡單，完全就是一個從動的承載部件。

懸掛的分組能夠?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)整載荷，使輪胎承載力均勻分配，避免了單點超載和偏載的情況發(fā)生。在液壓管路上設(shè)置了安全閥，當(dāng)懸掛油缸的進油軟管爆破時能自動關(guān)閉油路，隔離該油缸，防止這一支承點內(nèi)其它油缸的壓力油通過爆破了的軟管泄漏，立即關(guān)閉此懸掛油缸油路，其負(fù)載就被分配給同一支承點的其他懸掛裝置上。

3.4混合式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

新改造的變位平臺運架一體機采用獨立轉(zhuǎn)向與連桿轉(zhuǎn)向相結(jié)合的混合式轉(zhuǎn)向方式，可實現(xiàn)橫向走行、斜行和單端微動、縱向走行等多種功能。通過獨立轉(zhuǎn)向模式實現(xiàn)原地的橫行功能，提高了架運梁機的靈活性，方便了梁場內(nèi)箱梁的轉(zhuǎn)移。而通過連桿轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)行走時的小角度轉(zhuǎn)向，采用動力學(xué)仿真軟件ADAMS對轉(zhuǎn)向系進行設(shè)計仿真分析，實現(xiàn)純滾動行駛的最小誤差，最大限度減少輪胎磨損。獨立和連桿混合轉(zhuǎn)向機構(gòu)，如圖5所示。

圖5　獨立和連桿混合轉(zhuǎn)向機構(gòu)

根據(jù)不同的施工工況兩套轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實現(xiàn)了獨立使用，結(jié)構(gòu)上都采用雙推力軸承。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)縱向和橫向行走之間的切換，每個懸掛由單獨的液壓缸推動轉(zhuǎn)向，當(dāng)轉(zhuǎn)到90°位置時，機械限位發(fā)揮作用此懸掛輪組轉(zhuǎn)向完成，通過轉(zhuǎn)角傳感器反饋輪組轉(zhuǎn)角使得司機在駕駛室中獲得每個懸掛輪組轉(zhuǎn)向情況?？刂葡到y(tǒng)按照各轉(zhuǎn)向輪組的轉(zhuǎn)角關(guān)系，推算出各對應(yīng)轉(zhuǎn)向油缸的伸縮位移量，通過PLC控制多路比例閥開口量以控制各轉(zhuǎn)向油缸伸縮位移和速度，再由轉(zhuǎn)角傳感器反饋輪組的轉(zhuǎn)角，以便控制系統(tǒng)進行實時修正，實現(xiàn)各輪組協(xié)調(diào)精確的轉(zhuǎn)向。

4　結(jié)束語

新改造900 t變位平臺運架一體機已經(jīng)在京沈客運專線施工建設(shè)過程中成功應(yīng)用，既縮短了工期、減少了施工成本，又減少了設(shè)備本身輔助性施工時間，為有效解決山區(qū)橋隧相連地段隧道進出口及隧道口內(nèi)橋梁架設(shè)、孤橋、野橋的架設(shè)問題提供了新設(shè)備和新方法。鑒于新改造變位平臺運架一體機架梁技術(shù)和設(shè)備特點，在未來的多山地區(qū)和中心城市地區(qū)架設(shè)客運專線和城際鐵路等橋梁建設(shè)，廣泛應(yīng)用這種技術(shù)和設(shè)備，具有較好的社會經(jīng)濟效益和實際使用價值，對國產(chǎn)大噸位橋梁運架設(shè)備的研發(fā)具有重要的參考價值。

參考文獻：

[1]李長效.高速鐵路運架一體機過隧運架梁施工技術(shù)[J]．鐵道建筑，2013，（05）：42-44．

[2]900噸穿隧道運架一體式架橋機使用操作手冊[M]．北京：北京萬橋興業(yè)機械有限公司，2010．

中圖分類號:U445.36

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-545X（2016）04-0221-03

收稿日期：2016-01-11

作者簡介：朱磊（1983-），男，云南鎮(zhèn)雄人，工學(xué)學(xué)士，工程師，研究方向：工程機械。

Research on a New Type of 900t Special Launching Carrier with Variable

ZHU Lei
（China Railway 16 Bureau Group Co．，Ltd．，the First Engineering Co．，Beijing 101300，China）

Abstract:Aiming at solving the problems of the transportation of whole 900t box girders through a tunnel and theerection of the box girder near the portal of a tunnel or even within the tunnel，successfully developed a platform transport frame displacement machine with split the existing transport aircraft equipment for the upgrading. The components of the bridge erector and transformation scheme，technical parameters and the key techniques used for it are introduced in the paper，which is of important referential value for the development of the largetonnage bridge-transporting and bridge-erecting equipments at home.

Key words:transporting-erection integrated erector；variable platform；bridge-tunnel conjoint；900t box