一種隧道口零距離架梁的公路架橋機(jī)的研究與應(yīng)用

曹靜蕾

摘 要：本文介紹了一種應(yīng)用于隧道工況下架設(shè)混凝土梁的公路架橋機(jī)，特別是對(duì)一種在隧道口零距離惡劣工況下架設(shè)公路混凝土梁的公路架橋機(jī)技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、解決辦法等進(jìn)行了詳細(xì)描述。且此架橋機(jī)已在甘肅路橋五環(huán)公路工程公司混凝土梁的架設(shè)中得到實(shí)際應(yīng)用，效果良好，安全可靠。

關(guān)鍵詞：隧道口；零距離；公路架橋機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）05-0157-02

0 引言

目前常規(guī)的公路架橋機(jī)分為雙導(dǎo)梁架橋機(jī)和單導(dǎo)梁架橋機(jī)。其中，雙導(dǎo)梁架橋機(jī)以整機(jī)安全可靠穩(wěn)定相較于單導(dǎo)梁架橋機(jī)為更多的客戶(hù)選擇。本文介紹的是一種在隧道口零距離架設(shè)的雙導(dǎo)梁公路架橋機(jī)。此架橋機(jī)是專(zhuān)為甘肅路橋五環(huán)公路工程公司設(shè)計(jì)研發(fā)。甘肅路橋五環(huán)公路工程公司在“G316線(xiàn)長(zhǎng)樂(lè)至同仁公路兩當(dāng)縣楊店（甘陜界）至徽縣李家河段高速公路”有半徑5430mm，R=1300m曲線(xiàn)的隧道段，需要架橋機(jī)在運(yùn)梁車(chē)的馱運(yùn)下通過(guò)隧道，且在隧道口完成第一孔公路架橋機(jī)架設(shè)工程。隧道口的路基寬度僅為0.92m，堪稱(chēng)零距離。

本文介紹的一種隧道口零距離架梁的公路架橋機(jī)是混凝土橋梁架設(shè)專(zhuān)用設(shè)備，適用于架設(shè)T型、I字型、箱型及板型混凝土預(yù)制梁。適用于縱坡≤4.5%、曲率半徑大于200m以上、0-45°斜交等多種工況下的公路橋架設(shè)。

架橋機(jī)主體結(jié)構(gòu)為多段三角桁架主梁總成，抗風(fēng)能力強(qiáng)、易于拆裝、便于施工場(chǎng)地的轉(zhuǎn)移、運(yùn)輸；該型架橋機(jī)邊梁橫移一次就位，省去了前、后墩臺(tái)人工移梁的繁瑣過(guò)程，提高了工作效率，同時(shí)也降低了移梁過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)，確保安全、高效作業(yè)。

1 主要技術(shù)參數(shù)

工作級(jí)別：A3；額定起重量：180t；架設(shè)預(yù)制梁梁長(zhǎng)：40m；吊梁起落速度：0-0.7m/min；天車(chē)橫移速度：3m/min；天車(chē)縱移速度：4m/min；整機(jī)縱移速度：1.4m/min；曲線(xiàn)最小半徑：R200m；過(guò)孔方式：步履式；喂梁方式：尾部運(yùn)梁車(chē)喂梁。

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該機(jī)主要由主梁及橫聯(lián)、前支腿、前支架（含底部臺(tái)車(chē)、升降機(jī)構(gòu)）、后支架（含備用臺(tái)車(chē)組）、后支腿（含升降機(jī)構(gòu)）、前縱移桁車(chē)、后縱移桁車(chē)、起重小車(chē)、橫移軌道、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、供電等組成。如圖1。

2.1 主梁及橫聯(lián)

主梁總成有七節(jié)，各節(jié)之間由聯(lián)接銷(xiāo)軸連接。主梁為主要承載受力構(gòu)件，其由上弦桿、腹桿、下弦桿、底桁架組成，形成穩(wěn)定的桁架式結(jié)構(gòu)。其上弦桿上方設(shè)有方鋼式軌道，供縱移桁車(chē)在主梁上部的縱向走行，完成預(yù)制梁的縱向移動(dòng)、吊運(yùn)；下弦設(shè)有滾輪組上的掛輪行走軌道，作為前、后支架跨步縱行軌道，主梁縱移利用反滾輪組驅(qū)動(dòng)作用其上的下弦桿H型鋼翼緣縱移。

主梁為三角桁架構(gòu)件單元，采用銷(xiāo)軸連接，前、后端各設(shè)置橫聯(lián)構(gòu)架，根據(jù)架橋機(jī)不同架梁方式，增設(shè)一個(gè)中間橫聯(lián)，中間橫聯(lián)和前橫聯(lián)相同，在組裝過(guò)程中后橫聯(lián)不得與前橫聯(lián)、中橫聯(lián)錯(cuò)位安裝，前部設(shè)置前支腿安裝法蘭，主梁尾部設(shè)置后支腿安裝法蘭。

2.2 前支腿

在主梁最前端，為分節(jié)式管柱結(jié)構(gòu)，配手動(dòng)絲桿調(diào)整裝置，方便調(diào)整主梁的水平。滿(mǎn)足過(guò)孔功能要求，支腿高度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.3 前支架

前支架由反滾輪裝置、橫梁結(jié)構(gòu)、伸縮套柱、調(diào)整節(jié)、底部橫移臺(tái)車(chē)、液壓泵站及油缸等組成。反滾輪組通過(guò)法蘭板安裝于前橫梁上。法蘭板為多孔結(jié)構(gòu)，當(dāng)斜交橋架設(shè)時(shí)可按照角度調(diào)整法蘭板孔角度，使反滾輪組與前橫梁角度與斜交橋角度保證一致。同時(shí)反滾輪組上部設(shè)置有主梁鎖定機(jī)構(gòu)，當(dāng)架設(shè)砼預(yù)制梁停止工作狀態(tài)時(shí)此機(jī)構(gòu)處于鎖定壓緊狀態(tài)。當(dāng)架橋機(jī)過(guò)孔時(shí)此機(jī)構(gòu)必須處于打開(kāi)狀態(tài)。前橫梁為箱型結(jié)構(gòu)，其兩端設(shè)置有多孔法蘭板與反滾輪組聯(lián)接，中間開(kāi)孔部位安裝伸縮套，伸縮套內(nèi)部設(shè)置液壓頂推油缸，通過(guò)油缸的升降，伸縮套在前橫梁內(nèi)部滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)前支架整體高度調(diào)整，當(dāng)支架高度調(diào)整到合適位置時(shí)，前橫梁下部與伸縮套孔用銷(xiāo)軸鎖定，油缸液壓鎖、銷(xiāo)軸起到雙重保護(hù)作用。支架與底部橫移臺(tái)車(chē)組鉸接，可以保證車(chē)輪始終與軌面接觸。反滾輪組機(jī)構(gòu)上部設(shè)置有反掛輪組可自立行走，當(dāng)移動(dòng)前支架時(shí)，使反滾輪脫離主梁下翼緣，反掛輪落實(shí)于主梁下弦桿上翼緣板軌道上，帶動(dòng)前支架在主梁上縱向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)支架的跨度移動(dòng)，反滾輪可使主梁縱向運(yùn)動(dòng)，完成過(guò)孔功能。

2.3.1 反滾輪裝置

前、后支架反滾輪裝置為主梁縱向移動(dòng)、前（后）支架縱移跨步的主要?jiǎng)恿ο到y(tǒng)。其由驅(qū)動(dòng)電機(jī)減速機(jī)、聯(lián)軸器、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、反滾輪組（反掛輪組）、支座等組成。

電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸及聯(lián)軸器，一組齒輪將動(dòng)力分配至反滾輪組，另一組通過(guò)齒輪將動(dòng)力分配至反掛輪組上。需要主梁縱向移動(dòng)時(shí)主梁下弦桿底部應(yīng)落實(shí)于反滾輪組上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速機(jī)、聯(lián)軸器、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)反滾輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，完成主梁縱向移動(dòng)之工況。當(dāng)需要縱向移動(dòng)前、后支架時(shí)，需要前、后支架反滾輪組脫離主梁下弦桿面，使反掛輪組落實(shí)于主梁下弦桿上軌道上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)減速機(jī)，完成前、后支架的縱向移動(dòng)工況。

2.3.2 底部橫移臺(tái)車(chē)

底部橫移臺(tái)車(chē)上部與支架鉸座鉸接，承擔(dān)整機(jī)及砼混凝土預(yù)制梁重量，為主要?jiǎng)恿ρb置，驅(qū)動(dòng)臺(tái)車(chē)輪組可完成整機(jī)及預(yù)制梁的橫向搬運(yùn)工作，滿(mǎn)足預(yù)制梁就位、整幅及雙幅橋梁的架設(shè)功能。其主要有驅(qū)動(dòng)電機(jī)減速機(jī)、臺(tái)車(chē)架、驅(qū)動(dòng)輪組構(gòu)成。通過(guò)電機(jī)減速機(jī)、大小齒輪驅(qū)動(dòng)行走輪組，輪組在橫移軌道上運(yùn)行，完成整機(jī)或吊重的橫向搬運(yùn)作業(yè)。

2.4 后支架

后支架為主要承力結(jié)構(gòu)及整機(jī)橫移裝置，其由橫梁、反滾輪組、底部備用臺(tái)車(chē)等組成（特殊橋型旋轉(zhuǎn)法蘭處增加調(diào)整墊墩）。

反滾輪組通過(guò)法蘭板安裝于后橫梁上。法蘭板為多孔結(jié)構(gòu)，當(dāng)斜交橋架設(shè)時(shí)可按照斜交橋角度調(diào)整法蘭板孔角度，使反滾輪組與前橫梁角度與斜交橋角度保證一致。同時(shí)反滾輪組上部設(shè)置有主梁鎖定機(jī)構(gòu)，當(dāng)架設(shè)砼預(yù)制梁停止工作狀態(tài)時(shí)此機(jī)構(gòu)處于鎖定壓緊狀態(tài)。當(dāng)架橋機(jī)過(guò)孔時(shí)此機(jī)構(gòu)必須處于打開(kāi)狀態(tài)。后橫梁為箱型結(jié)構(gòu)，其兩端設(shè)置有多孔法蘭板與反滾輪組聯(lián)接，后橫梁下部設(shè)置鉸座與底部橫移臺(tái)車(chē)組聯(lián)接，橫移臺(tái)車(chē)組與前支架橫移臺(tái)車(chē)組相同，只是雙軌走行臺(tái)車(chē)。

解決架設(shè)隧道口零距離的問(wèn)題的關(guān)鍵是：設(shè)計(jì)了一套備用臺(tái)車(chē)組與后支架滾輪組法蘭連接。此備用臺(tái)車(chē)組既滿(mǎn)足空間受限尺寸又滿(mǎn)足輪壓要求，故設(shè)計(jì)為臺(tái)車(chē)架共用型，中間用拉桿連接。備用臺(tái)車(chē)上部與支架鉸座鉸接，承擔(dān)整機(jī)及砼混凝土預(yù)制梁重量，為主要?jiǎng)恿ρb置，驅(qū)動(dòng)臺(tái)車(chē)輪組可完成整機(jī)及預(yù)制梁的橫向搬運(yùn)工作，滿(mǎn)足預(yù)制梁就位、整幅及雙幅橋梁的架設(shè)功能。其主要有驅(qū)動(dòng)電機(jī)減速機(jī)、臺(tái)車(chē)架、驅(qū)動(dòng)輪組構(gòu)成。通過(guò)電機(jī)減速機(jī)、大小齒輪驅(qū)動(dòng)行走輪組，輪組在橫移軌道上運(yùn)行，完成整機(jī)或吊重的橫向搬運(yùn)作業(yè)。

2.5 后支腿

后支腿主要由上鉸座、液壓缸、內(nèi)外伸縮套（外伸縮套帶外支座）、加長(zhǎng)節(jié)（標(biāo)準(zhǔn)節(jié)）、下鉸座等組成。其設(shè)置在兩組主梁尾部，上部通過(guò)法蘭板與主梁上弦桿聯(lián)接，油缸與內(nèi)伸縮套鉸接，內(nèi)伸縮套與外伸縮套（外支座焊接與外伸縮套上）法蘭板聯(lián)接，加長(zhǎng)節(jié)（標(biāo)準(zhǔn)節(jié)）與下鉸座銷(xiāo)軸聯(lián)接；外支座安裝與主梁下部，通過(guò)液壓缸伸縮，外支座帶動(dòng)主梁升高、降落。與前支架升降機(jī)構(gòu)、前支腿伸縮機(jī)構(gòu)配合，完成整機(jī)步履過(guò)孔、后支架總成跨步前移以及吊裝砼混凝土預(yù)制梁時(shí)的輔助支撐。

2.6 縱移桁車(chē)

縱移桁車(chē)機(jī)構(gòu)主要是完成砼預(yù)制梁的縱向運(yùn)輸、搬運(yùn)工作。整機(jī)分為前、后兩組縱移桁車(chē)，前縱移桁車(chē)為4組驅(qū)動(dòng)，有輔助吊裝，后縱移桁車(chē)為兩組驅(qū)動(dòng)，兩桁車(chē)均能獨(dú)立行走及聯(lián)動(dòng)，為吊運(yùn)縱移主要承載與動(dòng)力部件無(wú)輔助吊裝，兩者配合工作能夠?qū)崿F(xiàn)砼預(yù)制梁體的縱向移動(dòng)，完成預(yù)制梁的運(yùn)輸作業(yè)。

縱移桁車(chē)總成主要由桁車(chē)梁、剛端臺(tái)車(chē)組、鉸端臺(tái)車(chē)組組成。桁車(chē)梁上部設(shè)有起重小車(chē)運(yùn)行軌道，滿(mǎn)足起重小車(chē)在橋機(jī)跨內(nèi)橫向移動(dòng)，剛性端臺(tái)車(chē)與桁車(chē)梁采用多孔旋轉(zhuǎn)法蘭聯(lián)接，鉸端臺(tái)車(chē)組與桁車(chē)梁采用鉸座聯(lián)接，形成穩(wěn)定的三點(diǎn)運(yùn)行，保證縱移桁車(chē)在主梁上縱向移動(dòng)時(shí)四輪組輪壓始終一致；桁車(chē)橫梁與兩端的臺(tái)車(chē)架聯(lián)接處設(shè)有旋轉(zhuǎn)法蘭，桁車(chē)梁與臺(tái)車(chē)能夠形成一定角度（根據(jù)斜交橋角度調(diào)整一致），滿(mǎn)足斜橋架設(shè)，最大限度地保證架梁安全與便捷。

2.7 起重小車(chē)

起重小車(chē)為該設(shè)備起吊砼預(yù)制梁的主要?jiǎng)恿ρb置，其能夠完成預(yù)制梁的升降、搬運(yùn)功能，橫向驅(qū)動(dòng)裝置能夠滿(mǎn)足小車(chē)的橫向跨內(nèi)移動(dòng)，完成砼預(yù)制梁的橫向搬運(yùn)作業(yè)。其主要卷?yè)P(yáng)機(jī)、動(dòng)定滑輪組、鋼絲繩、專(zhuān)用吊具、車(chē)架、橫移驅(qū)動(dòng)裝置組成。

卷?yè)P(yáng)機(jī)電機(jī)采用YZP型起重專(zhuān)用變頻電機(jī)、YWZ型高速軸制動(dòng)器、JZQ減速機(jī)、大小齒輪及卷筒、組成，卷筒為帶繩槽單聯(lián)卷筒，鋼絲繩固定端為卷筒一端和車(chē)架上，通過(guò)鋼絲繩在動(dòng)定滑輪上纏繞組成省力機(jī)構(gòu)，專(zhuān)用吊具安裝在動(dòng)滑輪組上，實(shí)現(xiàn)砼預(yù)制梁的起吊搬運(yùn)。

起重小車(chē)橫向行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由YEJ電機(jī)、XWED型擺線(xiàn)針輪減速機(jī)、大小齒輪、輪組組成。采用1/2集中驅(qū)動(dòng)方式。通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪組在桁車(chē)梁上的左右移動(dòng)，滿(mǎn)足所起吊砼預(yù)制梁及重物在兩主梁跨內(nèi)的橫向搬運(yùn)，完成就位作業(yè)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文所介紹的架橋機(jī)有以下有益之處：（1）橋機(jī)主梁連接處，都有轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，對(duì)曲線(xiàn)橋有廣泛的適應(yīng)性；（2）橋機(jī)靠自重平衡過(guò)孔，可以在橋?qū)挿秶鷥?nèi)任何部位過(guò)孔；（3）橫移軌道可用前起重行車(chē)起吊過(guò)孔，加快工作速度，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；（4）主梁全部節(jié)段采用銷(xiāo)接，安裝速度快；（5）出隧道可以滿(mǎn)足混凝土梁端頭距隧道口0.92m位置架設(shè)（進(jìn)、出、隧道無(wú)縱坡），堪稱(chēng)零距離架梁；（6）天車(chē)卷?yè)P(yáng)為高低二級(jí)制動(dòng)，起升為變頻控制，安全平穩(wěn)可靠；（7）架橋機(jī)長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)場(chǎng)，可用輪胎運(yùn)梁車(chē)馱運(yùn)，效率高。

參考文獻(xiàn)

[1] 張質(zhì)文，虞和謙，王金諾.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2000.

[2] 中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì).GB/T3811—2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[3] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB/T 50017-2003[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.

[4] 王金諾，于蘭峰.起重運(yùn)輸金屬結(jié)構(gòu)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2002.3.