雙向作業(yè)型850t運(yùn)梁車的設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵技術(shù)研究

熊國輝

摘 要：在箱梁架設(shè)施工工法中，運(yùn)梁車反向喂梁時(shí)必須調(diào)頭，且工序復(fù)雜，提高了施工成本。該文結(jié)合寧波余慈高速公路項(xiàng)目中的工程要求及施工難點(diǎn)，研制了一種雙向作業(yè)型850 t箱梁運(yùn)梁車。文中介紹了雙向作業(yè)型850 t箱梁運(yùn)梁車的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后對(duì)其實(shí)現(xiàn)雙向作業(yè)的專業(yè)設(shè)計(jì)及整車的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探究。通過在寧波余慈高速公路項(xiàng)目中的應(yīng)用實(shí)例說明，運(yùn)梁車雙向作業(yè)的功能，沒有常規(guī)運(yùn)梁車調(diào)頭喂梁需要的一系列準(zhǔn)備工序，大大地提高了施工效率。雙向型運(yùn)梁車的成功運(yùn)用為類似工程中運(yùn)梁車的設(shè)計(jì)及選型提供了借鑒作用。

關(guān)鍵詞：箱梁架設(shè)；運(yùn)梁車；雙向作業(yè)；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào)：U44 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

隨著我國對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施投入的不斷加大，公路建設(shè)迅速發(fā)展，橋梁作為公路的重要組成也得到了快速的發(fā)展，成了我國國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。

預(yù)制簡支箱梁橋梁架設(shè)技術(shù)是近幾年我國應(yīng)用十分廣泛且更加科學(xué)、高效、現(xiàn)代的技術(shù)，該施工技術(shù)主要運(yùn)用到提梁機(jī)、運(yùn)梁車、架橋機(jī)等設(shè)備。因此，這幾種設(shè)備的性能的好壞，關(guān)系到整個(gè)橋梁施工的質(zhì)量。其中，運(yùn)梁車作為橋梁架設(shè)的重要一環(huán)，具有運(yùn)梁、喂梁等關(guān)鍵作用。常規(guī)運(yùn)梁車采用非對(duì)稱設(shè)計(jì)，動(dòng)力系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)均設(shè)置在運(yùn)梁車后端，只能單向喂梁，反向喂梁時(shí)運(yùn)梁車必須調(diào)頭，在提梁機(jī)的協(xié)助下，完成180°轉(zhuǎn)向，而且對(duì)場(chǎng)地有著很高的要求，需要消耗大量時(shí)間和人力物力，增加工程成本。

該文依據(jù)寧波余慈高速公路項(xiàng)目的工程特點(diǎn)，研制了一種雙向作業(yè)型850 t箱梁運(yùn)梁車，該設(shè)備具有雙向作業(yè)功能，無需調(diào)頭即可反向喂梁和協(xié)助架橋機(jī)轉(zhuǎn)向并完成相應(yīng)的架梁作業(yè)，且能馱運(yùn)架橋機(jī)實(shí)現(xiàn)橋間短途運(yùn)輸，適用于寧波余慈高速公路項(xiàng)目箱梁的運(yùn)輸與架設(shè)。

1 工程概況

寧波余慈高速公路項(xiàng)目利用余姚蘭曹大道中分帶全線建造高架橋，路線由南往北經(jīng)過余姚馬渚鎮(zhèn)、陽明街道、朗霞街道、泗門鎮(zhèn)、小曹娥鎮(zhèn)，路線全長17.9 km，采用先簡支分幅預(yù)制、運(yùn)架，后結(jié)構(gòu)連續(xù)預(yù)制箱梁，如圖1所示。主線橋預(yù)制箱梁有35 m、32.5 m、30 m、27.5 m 4種跨度，單片梁最大重量798 t，單片梁寬12.45 m，高架橋?qū)?5.5 m，梁高2.5 m。

余慈高速高架段施工主要有以下技術(shù)難點(diǎn)：①預(yù)制箱梁采用單箱單室、內(nèi)外懸臂不等的不對(duì)稱截面，其重心橫向偏距約420 mm；②梁場(chǎng)設(shè)置在線路中間，現(xiàn)場(chǎng)無架運(yùn)設(shè)備調(diào)頭場(chǎng)地，需要架運(yùn)設(shè)備能夠在橋上直接調(diào)頭架運(yùn)梁。

2 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

雙向作業(yè)型850 t箱梁運(yùn)梁車主要由車體、走行輪組、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、馱梁臺(tái)車、液壓支腿、動(dòng)力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及制動(dòng)系統(tǒng)等組成。整車結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.1 車體

雙向作業(yè)型850 t運(yùn)梁車的車體采用對(duì)稱設(shè)計(jì)，雙主梁結(jié)構(gòu)型式。動(dòng)力系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)設(shè)置在車體中間，縱向和橫向均為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，無需調(diào)頭可完成反向喂梁，具備雙向作業(yè)功能，省略了常規(guī)運(yùn)梁車調(diào)頭的一系列工序，具有很高的施工作業(yè)效率。

為滿足對(duì)稱設(shè)計(jì)要求，動(dòng)力、液壓系統(tǒng)等布置緊湊，同時(shí)其安裝空間仍然對(duì)車體提出了很高的要求。車體總長約54 m，自重130 t，由10個(gè)節(jié)段和前后端梁拼裝而成，各節(jié)段之間采用高強(qiáng)度螺栓連接，橫向?qū)ΨQ的節(jié)段之間采用普通螺栓連接。每個(gè)節(jié)段長度不超過12 m，節(jié)段截面寬度3 035 mm，高度1 550 mm，滿足公路、鐵路運(yùn)輸要求。車體頂部位于腹板上方的位置設(shè)有馱梁臺(tái)車走行的軌道，如圖4所示。

車體的兩端和中間共設(shè)置了3組液壓油缸頂伸支腿，通過溢流閥進(jìn)行限力，以保證配合架橋機(jī)架設(shè)箱梁時(shí)的正常支承，同時(shí)也不超過已架箱梁的最大許用載荷。

2.2 走行輪組

走行輪組采用雙胎并置的結(jié)構(gòu)形式，每軸線與車體通過單梁型式連接，主要由聯(lián)接梁、彎臂、擺臂、均衡油缸、輪胎輪輞和車橋等組成。每組懸掛具有位移自動(dòng)補(bǔ)償功能，最大升降行程±250 mm，如圖5所示。運(yùn)梁車采用連桿轉(zhuǎn)向，通過采用4個(gè)轉(zhuǎn)向油缸和連桿、轉(zhuǎn)向臂體系實(shí)現(xiàn)全輪轉(zhuǎn)向。不同的連桿長度可使每個(gè)輪組有不同的轉(zhuǎn)角，以適應(yīng)曲線行駛過程中每組輪組轉(zhuǎn)角不同的要求。

2.3 馱梁臺(tái)車

運(yùn)梁車上設(shè)置了2臺(tái)馱梁臺(tái)車，采用1/2驅(qū)動(dòng)，沿運(yùn)梁車主梁上的軌道走行，與架橋機(jī)起重小車同步拖梁走行，完成喂梁作業(yè)。馱梁臺(tái)車主要由走行輪組、臺(tái)車架及回轉(zhuǎn)裝置等組成，如圖6所示。每臺(tái)馱梁臺(tái)車設(shè)置固定插銷孔位，裝梁前需要將馱梁臺(tái)車與車體固定插銷，防止運(yùn)輸過程中馱梁臺(tái)車滑動(dòng)，車體兩端各設(shè)置了4排孔位，運(yùn)輸不同跨度箱梁時(shí)，需要將插銷插到車體上相應(yīng)的固定孔位。

寧波余慈高速公路項(xiàng)目具有跨度大、雙幅線和偏心梁等特點(diǎn)。為滿足架設(shè)要求，提高馱梁、喂梁穩(wěn)定性，每臺(tái)馱梁臺(tái)車設(shè)置了4個(gè)箱梁支撐位和2塊彈性橡膠墊， 彈性橡膠墊具有防滑功能，架設(shè)左右幅箱梁時(shí)需要將彈性橡膠墊放置在不同的支撐位上，以保證箱梁的重心始終與運(yùn)梁車的重心相重合，同時(shí)支撐位始終支撐在梁片的腹板上，滿足各種梁型的不同中心橫向偏距。運(yùn)輸左幅箱梁時(shí)，通過2、4號(hào)支撐位支撐，運(yùn)輸右幅箱梁時(shí)，通過1、3號(hào)支撐位支撐，如圖7所示。

2.4 均衡系統(tǒng)

整車采用液壓懸掛均衡，在箱梁運(yùn)輸、協(xié)助架橋機(jī)架梁、馱運(yùn)架橋機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)的作業(yè)過程中存在如下問題：①預(yù)制箱梁的質(zhì)量中心與幾何中心不重合，存在傾翻的可能性；②運(yùn)輸中保證箱梁不受扭及整車鋼結(jié)構(gòu)受力合理，需要采用三點(diǎn)均衡；③馱運(yùn)架橋機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)，根據(jù)架橋機(jī)的配合要求，前后馱運(yùn)支點(diǎn)的載荷不同，且架橋機(jī)前方向的支點(diǎn)載荷大于運(yùn)梁的載荷。因此，綜合考慮以上3個(gè)因素，在不同作業(yè)工況中，運(yùn)梁車采用不同的均衡模式，通過切換按照在車體上的G3/4均衡點(diǎn)球閥來實(shí)現(xiàn)。整車共設(shè)置了8個(gè)球閥，具體位置如圖8所示。每次作業(yè)前，必須檢查各處球閥狀態(tài)，不同作業(yè)工況中的均衡模式如圖9所示。

2.5 防跑偏系統(tǒng)

運(yùn)梁車設(shè)置了一套防跑偏系統(tǒng)，通過光電開關(guān)傳感器來檢測(cè)運(yùn)梁車是否跑偏。運(yùn)梁通過橋面時(shí)，安裝在運(yùn)梁車前后車體中線位置的智能傳感器檢測(cè)梁片之間空隙；運(yùn)梁通過現(xiàn)澆梁時(shí)，傳感器檢測(cè)與梁片空隙等寬的黑色實(shí)線。當(dāng)預(yù)警傳感器檢測(cè)到梁片空隙或黑色實(shí)線時(shí)，控制系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警并降低車速，當(dāng)跑偏極限傳感器檢測(cè)到梁片空隙或黑色實(shí)線時(shí)，運(yùn)梁車自動(dòng)停車。

3 雙向作業(yè)設(shè)計(jì)及整車關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 運(yùn)梁車雙向作業(yè)專業(yè)性設(shè)計(jì)與布置

運(yùn)梁車為了實(shí)現(xiàn)雙向作業(yè)，避免橋下調(diào)頭，相對(duì)于傳統(tǒng)運(yùn)梁車進(jìn)行了專業(yè)性設(shè)計(jì)和布置。具體有以下方面：

3.1.1 在結(jié)構(gòu)布置方面

車體為縱向?qū)ΨQ和橫向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)，支腿采用前中后三支腿形式。為了滿足雙向架設(shè)功能，后支腿不僅需要滿足傳統(tǒng)的運(yùn)梁車檢修支撐功能，還需要滿足運(yùn)梁車配合架橋機(jī)拖拉喂梁的支撐，因此后支腿與前支腿承載能力和結(jié)構(gòu)尺寸相同。相對(duì)于傳統(tǒng)前司機(jī)室考慮空間占用情況采用旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，后司機(jī)室考慮空間不受影響以及減震要求采用固定式結(jié)構(gòu)，該運(yùn)梁車兩端對(duì)稱安裝旋轉(zhuǎn)司機(jī)室。

3.1.2 在動(dòng)力布置方面

將傳統(tǒng)安裝在車尾的動(dòng)力系統(tǒng)，安裝在整個(gè)運(yùn)梁車的中部，不占用車尾的喂梁空間。這樣不論是車頭或車尾，運(yùn)梁車都能駛?cè)爰軜驒C(jī)尾部，馱運(yùn)的待架設(shè)箱梁均可以完全進(jìn)入架橋機(jī)底部，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)梁車梁上雙向運(yùn)梁、喂梁。

3.1.3 在液壓方面

一方面同樣將傳統(tǒng)安裝在車尾的液壓系統(tǒng)，安裝在整個(gè)運(yùn)梁車的中部。另一方面共設(shè)置了8個(gè)球閥，通過可切換球閥控制承載均衡點(diǎn)的分布，相對(duì)于傳統(tǒng)的滿足工況一、二和五的功能，此設(shè)計(jì)可滿足工況一至六的控制，保證雙向運(yùn)輸非對(duì)稱箱梁和馱運(yùn)架橋機(jī)的穩(wěn)定性。

3.2 整車關(guān)鍵技術(shù)研究

為實(shí)現(xiàn)運(yùn)梁車雙向作業(yè)功能，同時(shí)，滿足工作中大跨度、雙幅線、偏心梁等特殊要求，對(duì)運(yùn)梁車的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，具體如下：

（1）通過支承結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)箱梁運(yùn)輸過程的“三支點(diǎn)”體系和同步馱梁、架梁過程的“四支點(diǎn)”體系。馱梁臺(tái)車支座采用非對(duì)稱布置，運(yùn)梁時(shí)箱梁偏心放置，實(shí)現(xiàn)箱梁的重心和運(yùn)梁車中心重合。此外通過可切換球閥控制承載均衡點(diǎn)的分布。運(yùn)梁時(shí)采用前二后一的三點(diǎn)均衡模式；同步拖拉取梁時(shí)，防止箱梁重心偏離三點(diǎn)均衡范圍，切換到前二后二的四點(diǎn)支撐模式，從而保證箱梁運(yùn)輸過程中受力正常以及同步馱梁、架梁過程中運(yùn)梁車的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)安全作業(yè)。

（2）整機(jī)采用對(duì)稱模塊化設(shè)計(jì)，使運(yùn)梁車能雙向作業(yè)，雙向配合架橋機(jī)同步拖梁的實(shí)現(xiàn)方式，只需要切換球閥開關(guān)和轉(zhuǎn)換電氣控制模式，不需要從結(jié)構(gòu)方面實(shí)現(xiàn)調(diào)頭，特別適用于橋下空間受限工程項(xiàng)目，同時(shí)利于以后的改造使用。

（3）三組液壓支腿的輔助支撐系統(tǒng)設(shè)置，確保二次縱移時(shí)，運(yùn)梁車各輪胎不超載，保持運(yùn)梁車穩(wěn)定和平衡，且有效降低施加在已架箱梁的集中載荷。

（4）設(shè)置超聲波探測(cè)器，防止走行跑偏，同時(shí)在已架設(shè)箱梁內(nèi)側(cè)腹板上劃線標(biāo)識(shí)運(yùn)梁線路，人員監(jiān)護(hù)運(yùn)梁走行線路，實(shí)現(xiàn)以超聲波探測(cè)為主，人工監(jiān)護(hù)為輔的運(yùn)梁車走行防跑偏工藝。

（5）為避免運(yùn)梁車運(yùn)梁的長期影響，在一跨箱梁架設(shè)完成后，將左、右幅箱梁翼緣板濕接縫預(yù)留鋼筋按25 %先進(jìn)行焊接連接。沿途通過末結(jié)構(gòu)連續(xù)的濕接頭和伸縮縫預(yù)留槽時(shí)（60 cm寬），在濕接頭和伸縮縫預(yù)留槽運(yùn)梁車輪胎走行位置鋪設(shè)2cm厚鋼墊板，鋼板兩端與梁面搭接不少于10 cm，以保護(hù)已架箱梁梁端不受損傷，并保證運(yùn)梁車平順通過。

4 結(jié)論

該文研制的雙向作業(yè)型850 t箱梁運(yùn)梁車于2015年7月進(jìn)入梁場(chǎng)，到2017年1月15日完成全線774預(yù)制箱梁運(yùn)輸，馱運(yùn)架橋機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)12次，得到了成功應(yīng)用。雙向作業(yè)型運(yùn)梁車的設(shè)計(jì)，滿足了工程中大跨度、雙幅線和偏心梁等特殊要求，同時(shí)，結(jié)構(gòu)的對(duì)稱設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了運(yùn)梁車雙向作業(yè)的功能。沒有常規(guī)運(yùn)梁車調(diào)頭喂梁需要的一系列準(zhǔn)備工序，大大地提高了施工效率，降低了施工成本，為類似工程中運(yùn)梁車的設(shè)計(jì)與選型提供借鑒。

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