折疊中輔助支腿式架橋機(jī)的研制與應(yīng)用

張廣潭

(秦皇島優(yōu)益重工科技有限公司 河北秦皇島 066000)

1 引言

UEJ500型架橋機(jī)是由秦皇島優(yōu)益重工科技有限公司自主研發(fā)設(shè)計(jì)，適用于鐵路單線箱式預(yù)制梁架設(shè)的高鐵施工設(shè)備[1-3]。該設(shè)備于2017年研制成功，并首次用于連鎮(zhèn)鐵路漣水特大橋單線預(yù)制箱梁架設(shè)施工。圖1為該橋機(jī)架梁實(shí)景。

圖1 UEJ500型架橋機(jī)

該架橋機(jī)設(shè)置了一組位于架橋機(jī)主梁中部可折疊式輔助支腿，輔助架橋機(jī)完成過(guò)孔工況，這也是該架橋機(jī)與常規(guī)鐵路、公路架橋機(jī)最大區(qū)別之處。這種過(guò)孔方式效率極高，尤其體現(xiàn)在變跨架梁及首、末孔架梁工況時(shí)。

2 UEJ500型架橋機(jī)簡(jiǎn)介

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

最大起重量:500 t；

最小工作曲線半徑:800 m；

架設(shè)跨度:20 m、24 m、32 m；

架設(shè)梁型:單線混凝土箱形梁；

過(guò)孔形式:兩跨平衡式，自平衡過(guò)孔。

2.2 結(jié)構(gòu)組成

該架橋機(jī)主要由前后吊梁行車(chē)、主梁框架、前支腿、中支腿、后支腿、電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)等組成。UEJ500型架橋機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 架橋機(jī)組成(單位:mm)

2.3 主要部件介紹

(1)主框架:主框架由2根箱形主梁及前后橫聯(lián)組成。兩主梁中心距4 m，每根主梁分7節(jié)段，高2.3 m、寬1.2 m、總長(zhǎng)72 m，基本節(jié)長(zhǎng)度為10 m和11.5 m節(jié)。主梁腹板上側(cè)設(shè)置供吊梁天車(chē)行走的軌道；主梁尾節(jié)內(nèi)部放置由混凝土塊制作的配重，在懸臂過(guò)孔時(shí)可保證整機(jī)的縱向穩(wěn)定。

(2)前支腿:前支腿呈倒三角形結(jié)構(gòu)[4]，為剛性支腿，可承受水平力，保證整機(jī)穩(wěn)定。其上部設(shè)有滾動(dòng)輪組，支撐在主梁底部軌道上，滾動(dòng)輪組上配有反掛輪，可在導(dǎo)腿時(shí)攜前支腿在主梁下蓋板翼緣上行走；前支腿中部設(shè)有伸縮立柱及固定立柱，可通過(guò)伸縮立柱伸出和縮回及增減固定立柱來(lái)調(diào)整支腿高度；前支腿下部支撐于橋墩墊石上，并設(shè)有橫移裝置，可適應(yīng)小曲線橋型架設(shè)。

(3)中支腿:中支腿設(shè)置于主梁中部下蓋板下方。上部為鉸接形式，鉸座可旋轉(zhuǎn)90°；中部為固定式立柱；下部為可調(diào)整式絲桿結(jié)構(gòu)，可在一定范圍內(nèi)調(diào)整支腿高度。通過(guò)設(shè)置于主梁兩側(cè)的卷?yè)P(yáng)機(jī)可將中支腿折疊拉起，保證架梁工況時(shí)不對(duì)混凝土梁造成干涉；過(guò)孔工況時(shí)可將中支腿放下，輔助支撐橋機(jī)主梁，以便前支腿移位。

(4)后支腿:后支腿成“O”形結(jié)構(gòu)，可滿(mǎn)足混凝土梁從中通過(guò)。后支腿為固定結(jié)構(gòu)，下部設(shè)有行走驅(qū)動(dòng)輪組，可與前支腿滾輪組配合，同步行走，攜橋機(jī)縱移過(guò)孔。

(5)吊梁行車(chē):吊梁行車(chē)分為前、后兩組，分別可以提吊混凝土梁兩端。吊梁行車(chē)具有升降、縱移、橫移的功能，并在過(guò)孔時(shí)移動(dòng)到主梁后端做配重用。

3 主要技術(shù)特點(diǎn)

(1)前支腿采用倒三角形結(jié)構(gòu)，可承受水平力。通過(guò)掛輪與支撐滾輪組配合，保證前支腿不會(huì)傾倒，保證縱移過(guò)孔時(shí)的安全性。

(2)前支腿下部設(shè)計(jì)為雙層疊置結(jié)構(gòu)[5]，可通過(guò)橫移油缸推動(dòng)，使橋機(jī)前端橫向擺動(dòng)，以適應(yīng)不同的曲線橋梁架設(shè)要求。

(3)中支腿采用可折疊形式設(shè)計(jì)，架梁時(shí)折起，過(guò)孔時(shí)支撐于已架梁的前端；不同于前輔助支腿形式的橋機(jī)，可避免輔助支腿與前支腿同時(shí)支撐于橋墩上引起空間局促的問(wèn)題。

(4)中支腿支撐于已架梁的梁面上，在首、末孔架梁時(shí)不用調(diào)整輔助中支腿高度，僅調(diào)整前支腿高度即可，工作效率提高。

(5)變跨架梁時(shí)，中支腿位置無(wú)需調(diào)整，僅按照正常過(guò)孔工法，控制前支腿縱向移動(dòng)距離即可，方便快捷[6]。

4 施工流程

4.1 架梁施工流程

架橋機(jī)于橋頭支立，準(zhǔn)備架梁，運(yùn)梁車(chē)馱梁至架橋機(jī)后方，準(zhǔn)備架橋。架梁施工示意見(jiàn)圖3。

圖3 架梁施工示意圖

(1)運(yùn)梁車(chē)馱運(yùn)混凝土梁進(jìn)入架橋機(jī)腹內(nèi)，運(yùn)梁車(chē)前后支腿油缸支撐，前吊梁行車(chē)將混凝土梁前端吊起。

(2)前吊梁行車(chē)與運(yùn)梁車(chē)上的馱梁小車(chē)配合前移混凝土梁，直至混凝土梁后端到達(dá)后吊梁行車(chē)吊裝位置，后吊梁行車(chē)將混凝土梁后端吊起[7]。

(3)運(yùn)梁車(chē)返回梁場(chǎng)取梁，前吊梁行車(chē)與后吊梁行車(chē)配合吊梁同時(shí)前行到達(dá)落梁位置。

(4)兩臺(tái)吊梁行車(chē)同時(shí)落梁，架設(shè)完成[8]，準(zhǔn)備過(guò)孔。

4.2 過(guò)孔施工流程

架橋機(jī)完成架梁施工，準(zhǔn)備過(guò)孔，具體操作步驟如圖4所示。

(1)架橋機(jī)架梁完成，鋪設(shè)后支腿行走驅(qū)動(dòng)輪組軌道，兩吊梁行車(chē)開(kāi)至架橋機(jī)尾部做配重。

(2)同時(shí)啟動(dòng)后支腿行走驅(qū)動(dòng)輪組及前支腿滾輪組，架橋機(jī)向前縱移。待中支腿移動(dòng)至前支腿后端，中支腿距已架梁梁端750 mm，將折起的中支腿放下，在橋面支撐。

(3)后支腿與中支腿支撐，前支腿前移至前方橋墩上方，前支腿油缸伸出，使前支腿支撐于橋墩上。

(4)前支腿油缸繼續(xù)頂升，使中支腿脫離橋面，穩(wěn)固前支腿，將中支腿折起。

(5)同時(shí)啟動(dòng)后支腿行走驅(qū)動(dòng)輪組及前支腿滾輪組，架橋機(jī)繼續(xù)前移，待后支腿向前走行到位，后支腿距已架梁梁端約1 250 mm，過(guò)孔完成。

圖4 過(guò)孔施工示意圖

4.3 特殊工況

(1)變跨工況:架橋機(jī)在架梁過(guò)程中除架設(shè)32.6 m標(biāo)準(zhǔn)跨梁型外，還涉及架設(shè)24.6 m、20.6 m及其他梁長(zhǎng)不超過(guò)32.6 m的非標(biāo)梁[9]。

該架橋機(jī)在變跨過(guò)孔工況時(shí)有其他架橋機(jī)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。非32.6 m梁型架設(shè)過(guò)孔時(shí)支腿無(wú)需調(diào)整位置，僅在過(guò)孔流程中第3步時(shí)，將前支腿按照正常過(guò)孔方式在非標(biāo)跨橋墩墩頂上支立即可，如圖5所示。

圖5 變跨施工示意圖(單位:mm)

(2)小曲線橋型架設(shè)[10-12]:該架橋機(jī)最小可適應(yīng)800 m小曲線橋梁架設(shè)，通過(guò)橫移前支腿下部的橫移機(jī)構(gòu)來(lái)滿(mǎn)足前支腿在曲線橋墩上就位。

具體操作方法如圖6所示。圖中1、2、3分別為曲線橋的橋墩位置，A、B、C分別為架橋機(jī)的前、中、后支腿。待橋機(jī)過(guò)孔至中支腿B到達(dá)橋墩2位置時(shí)，支撐前先以后支腿C為圓心，橫移前支腿A，使橋機(jī)主梁前端中線與橋墩3中心對(duì)齊，此時(shí)中支腿B移動(dòng)至B′位置再支撐，然后前支腿移動(dòng)到前橋墩時(shí)即可使橋墩中心與前支腿中心對(duì)齊。

圖6 曲線施工示意圖(曲線半徑大于1 500 m)

在曲線橋架設(shè)時(shí)，如曲線半徑大于1 500 m，可按照上述方法橫移調(diào)整使架橋機(jī)前支腿與前橋墩對(duì)位；但如果曲線半徑小于1 500 m時(shí)，為使主梁前端中心與橋墩中心對(duì)齊，前支腿橫移量較大，且橫移后中支腿支撐位置會(huì)偏出混凝土梁腹板位置，影響混凝土梁受力。故在小曲線橋型架設(shè)過(guò)孔時(shí)，橫移對(duì)位需分為兩步完成，即首先在過(guò)孔步驟第二步時(shí)，以后支腿C為圓心橫移前支腿A，使前、中支腿A、B到達(dá)A′、B′位置，但此時(shí)架橋機(jī)前端中心沒(méi)有與前橋墩中心對(duì)齊，僅能保證前支腿可上橋墩；然后進(jìn)行過(guò)孔步驟第三步操作，將前支腿A′移動(dòng)至前橋墩上支撐，收起中支腿B′，此時(shí)再次橫移前支腿A′到達(dá)A″位置，使架橋機(jī)主梁前端中心與橋墩中心對(duì)齊，完成曲線橋擺位施工，如圖7所示。

圖7 曲線施工示意圖(曲線半徑小于1 500 m)

5 結(jié)束語(yǔ)

UEJ500型架橋機(jī)用于鐵路單線橋預(yù)制箱梁架設(shè)，采用自平衡式過(guò)孔方式，利用中部的支腿作為過(guò)孔輔助支腿，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性高；對(duì)首、末孔架梁及曲線橋，特別是變跨施工工況適應(yīng)性強(qiáng)。

該架橋機(jī)采用區(qū)別于其他架橋機(jī)的輔助中支腿過(guò)孔方式，且中支腿可折疊，架梁時(shí)不影響預(yù)制梁喂梁、架梁，是一種新型的具有劃時(shí)代意義的架橋機(jī)。