垂直升降掛籃的研制

楊 賡,龐俊輝

(柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司,廣西 柳州 545000)

1 概述

垂直升降掛籃,屬于橋梁檢測與維修施工領(lǐng)域,現(xiàn)有橋梁拉索更換及梁下錨頭檢修作業(yè),多采用反掛平臺或橋檢車的方式；對反掛平臺,承重差,移動效率低。而橋檢測車設(shè)備龐大,不利于狹小空間作業(yè)。

高鐵項目,在不中斷動車運(yùn)行中施工,施工的天窗期只有70min左右,在動車通過時需要將掛籃提升到安全高度方便動車通行,整個操作空間只有1.1m,傳統(tǒng)的檢修平臺不具備電動行走、升降功能、防止高壓電,適應(yīng)狹小空間作業(yè)等,功能顯然不適用于此類施工工況。

結(jié)合順河高架系桿拱橋維修加固工程的特點,介紹垂直升降掛籃的研制及試驗。

2 掛籃關(guān)鍵技術(shù)及特點

考慮到順河高架系桿拱橋下方為高鐵線路,梁底作業(yè)時不進(jìn)行封閉施工,對掛籃響應(yīng)性要求較高,并且在施工的天窗期只有70min左右,在動車通過時需要將掛籃提升到安全高度方便動車通行,因此對掛籃的自動化程度要求高。

為實現(xiàn)更換拱橋吊桿托梁安裝及作業(yè)人員的操作,設(shè)計了一套適用于高鐵項目梁底作來的垂直升降掛籃。為達(dá)到施工目的,掛籃不僅需要留夠作業(yè)人員的操作空間,還需承受作業(yè)人員加托梁重量的載重。

由于掛籃需多次沿橋向多次往返作業(yè)點及避開動車通過時將掛籃提升,考慮結(jié)構(gòu)需設(shè)計簡單、動作轉(zhuǎn)換緊湊、快速的特點,所以掛籃設(shè)計時采用電動行走加液壓提升掛籃的思路。該掛籃搭建快速,可靈活移動、升降。

事實上,在施工中只在拱橋吊桿正下方工作,所以掛籃設(shè)計時采用L型掛籃的結(jié)構(gòu),在滿足設(shè)計掛籃承載要求的前提下,適當(dāng)?shù)脑黾恿好嫘凶邫C(jī)構(gòu)的重量,減少運(yùn)行時配重,有利于掛籃的穩(wěn)定。

3 升降掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計

(1)行走系統(tǒng)

包括固定在橋梁上的軌道、軌道采用工字鋼制作,置于軌道上的行走裝置,前后行走輪采用變頻電機(jī)驅(qū)動,每個電機(jī)驅(qū)動一組輪組。

(2)升降系統(tǒng)

控制變量。經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平用剔除價格因素的實際人均GDP衡量，地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高越有利于該地集聚資源，有利于提升企業(yè)的創(chuàng)新水平，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級［16］；人力資本水平用各地區(qū)平均受教育年限來測量，計算公式為：（小學(xué)受教育人數(shù)×6＋初中受教育人數(shù)×9＋高中受教育人數(shù)×12＋大學(xué)受教育人數(shù)×16）／總受教育人數(shù)［17］， 人力資本是影響環(huán)境規(guī)制和技術(shù)進(jìn)步的重要因素；產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的計算公式是工業(yè)增加值／GDP，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變動直接推動產(chǎn)業(yè)升級變化；技術(shù)創(chuàng)新用各年各省的專利授權(quán)量表示［18］，新技術(shù)的發(fā)明能夠促使企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營向高新技術(shù)方向轉(zhuǎn)變，從而使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向更高端的方向調(diào)整，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級。

主要包括固定于行走裝置上的懸臂架、和頂升千斤頂,千斤頂固定于懸臂架上作為固定支撐,還包括限位支座,限位支座包括底座和軸承,底座固定在懸臂架上,軸承一端連接在底座上,另一端安裝在掛籃組件的垂直軌道內(nèi),限位支座對掛籃組件進(jìn)行橫向限位,實現(xiàn)掛籃垂直升降限位。

(3)掛籃組件

主要為L型結(jié)構(gòu),掛籃組件縱向穿過懸臂梁,掛籃組件與千斤頂連接,由千斤頂活塞連接掛籃,活塞與掛籃連接采用鉸接結(jié)構(gòu),防止由于升降中的偏載影響。掛籃組件的設(shè)置有垂直軌道,與懸臂架的限位支座連接；掛籃組件在千斤頂作用下沿限位支座作固定軌跡垂直升降動作。

4 結(jié)構(gòu)分析

對施工程序轉(zhuǎn)換快速,對掛籃各個受力構(gòu)件而言,其最不利工況不盡相同。有代表性的分析如下：

圖 1升降掛籃結(jié)構(gòu)圖

(1)掛籃在混凝土梁上鋼軌行走分析。

(2)行走系統(tǒng)分析,包括電機(jī)、軸承選型,車輪、輪軸、車輪、機(jī)架分析。

(3)升降系統(tǒng)分析,包括懸臂架強(qiáng)度分析、行走小車抗傾覆分析、液壓提升缸的分析及選型。

工況1為掛籃空載時分析。

工況2為掛籃移動至更換吊桿處下方就位,需上1個人將L型掛籃懸臂端位置掛上吊點分析。

工況3為將L型掛籃懸臂端位置掛上吊點,將單道托梁吊裝至L型掛籃側(cè)面,上4個人操作分析。

工況4為將L型掛籃懸臂端位置掛上吊點,將單道托梁在L型掛籃底面牽引移動至就位處,上4個人操作分析。

5 結(jié)束語

濟(jì)南市順河高架系桿拱橋于1998年建成通車,歷經(jīng)18年運(yùn)行,部分橋梁構(gòu)件已出現(xiàn)明顯病害,危急行車安全。

考慮梁底高鐵通車及電網(wǎng)運(yùn)營情況復(fù)雜,避免人工操作失誤造成不可估量的損失,用自動化程度高的垂直升降掛籃實現(xiàn)梁下吊桿的更換是一種有效可行的方法。

采用了上述措施,在保證施工質(zhì)量的前提下,大大加快梁底施工進(jìn)度,較之普通人工移動掛籃的工法,即實現(xiàn)智能化操作,又保證操作天窗期的合理利用,可為類似高鐵項目提供可貴的經(jīng)驗。

[1]魏德新,桂成農(nóng),寬幅預(yù)應(yīng)力混凝土橋牽索掛籃設(shè)計[J]《水運(yùn)工程》,2010,445(9)：36-40.

[2]盧偉,甘偉等,宜賓中壩金沙江大橋牽索式掛籃設(shè)計[J]《施工與控制技術(shù)》,1999,434-439.

[3]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范《GB50017-2003》.

[4]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范《GB50010-2010》.