HZQ550高鐵架橋機架設(shè)小曲線橋梁的技術(shù)改進(jìn)

（中鐵七局集團(tuán)鄭州工程有限公司，河南 鄭州 450052）

1 HZQ550型架橋機簡介

HZQ550 型高鐵整孔箱梁架橋機是針對鄭州至西安客運專線單線整孔箱梁和雙線并置箱梁的架設(shè)而開發(fā)的大型橋梁施工設(shè)備。該架橋機架梁作業(yè)時為一跨簡支狀態(tài)，受力明確。過孔作業(yè)時利用下導(dǎo)梁輔助過孔也是簡支狀態(tài)，穩(wěn)定性好，安全性高。

1.1 架橋機主要技術(shù)參數(shù)

1）額定起吊能力：550t。

2）架設(shè)跨度：32m、24m、20m 單線、雙線并置等跨及變跨箱梁。

3）梁體吊裝方式：四點起吊，三點平衡。

4）架設(shè)曲線橋最小曲率半徑：2 000m。

5）作業(yè)最大坡度：20‰，工作最大橫坡：4%。

6）過孔運行速度：0～3m/min。

1.2 架橋機結(jié)構(gòu)（圖1）

圖1 架橋機結(jié)構(gòu)圖

1）主梁及前后橫梁 主梁為雙箱梁結(jié)構(gòu)形式，主梁全長56.8m，主梁下蓋板設(shè)置若干不同位置的前支腿連接位，以滿足架設(shè)不同跨度時支腿位置調(diào)整的要求。主梁下部設(shè)有支腿變跨縱移軌道，上部設(shè)有起重天車運行軌道。主梁前后橫梁將2 個主梁連接為一個整體。

2）下導(dǎo)梁 下導(dǎo)梁為單梁，全長36.25m，由4 節(jié)箱梁和前后支腿組成，導(dǎo)梁的主要作用是輔助架橋機過孔。導(dǎo)梁移動方式是采用前吊梁小車、輔助支腿及輔助天車配合作業(yè)完成導(dǎo)梁的縱移過孔。

3）輔助支腿 輔助支腿用于架橋機過孔時的主要承重及驅(qū)動構(gòu)件以及縱移下導(dǎo)梁時作為輔助吊點。輔助支腿通過橫梁與架橋機主梁聯(lián)結(jié)；輔助支腿與走行小車的聯(lián)結(jié)通過球面芯盤和芯軸連接，可以保證架設(shè)曲線橋的要求。

走行小車下面設(shè)計有一套倒“U”型吊掛輪組，下部是托輪，上部和走行部銷接，縱移下導(dǎo)梁時由輔助支腿向上提升，使走行輪脫離軌面，吊掛輪托住下導(dǎo)梁縱移軌道。

4）懸臂梁和輔助小車 懸臂梁為工字板梁式結(jié)構(gòu)，固定于主梁的前端部，板梁之間為桁架式結(jié)構(gòu)連接，懸臂梁全長19.2m，下翼板設(shè)有輔助小車縱移軌道。

輔助小車也稱下導(dǎo)梁天車，懸掛于主梁前懸臂梁下方，主要作用是吊移下導(dǎo)梁。原設(shè)計輔助天車的橫移量為左右350mm。

5）后支腿和走行輪箱 HZQ550 后支腿為封閉式O 型結(jié)構(gòu)，上部通過高強螺栓與主梁連接，下部和走行臺車輪箱連接，后支腿左右各有1 組行走驅(qū)動輪，架梁作業(yè)和過孔作業(yè)時可通過千斤頂進(jìn)行轉(zhuǎn)換，架梁時由輪箱受力。

架橋機輪箱臺車上部與架橋機O 型腿下部，通過鉸座連接，可以平衡前后2 個輪的輪壓。輪箱臺車鉸座上部與架橋機后支腿用螺栓固定連接。

2 架設(shè)小曲線橋梁技術(shù)改進(jìn)方案

本次技術(shù)改造的范圍主要是架橋機的輔助小車改造和后支腿與走行輪箱連接部分的改造。

2.1 輔助小車改進(jìn)主要要求

原架橋機也是按2 000m 曲線半徑設(shè)計的，輔助小車橫移機構(gòu)橫移量只有±350mm。而目前高鐵聯(lián)絡(luò)線和一些次要線路最小半徑都是按800m 設(shè)計的，經(jīng)計算，要滿足800m 曲線導(dǎo)梁過孔，架橋機輔助小車橫移機構(gòu)橫移量必須大于±930mm。

2.1.1 輔助小車和驅(qū)動機構(gòu)改進(jìn)

要想增大輔助小車的橫移行程，一般情況下，需要重新設(shè)計輔助小車的結(jié)構(gòu)，改造成本較高。本方案從實際出發(fā)，對原輔助橫移小車橫移方案和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，提出只改變輔助小車驅(qū)動機構(gòu)安裝位置的方案，簡單可行，改造成本低。因原架橋機輔助小車鏈條驅(qū)動機構(gòu)固定支座設(shè)計在懸臂梁的內(nèi)側(cè)，在一定程度上影響輔助小車的橫移行程，因此本改進(jìn)方案通過加長輔助小車的車架，將鏈條驅(qū)動機構(gòu)固定支座由懸臂梁內(nèi)側(cè)改為安裝在前懸臂梁外側(cè)，以增大輔助小車橫移機構(gòu)的橫移空間，經(jīng)測量，這樣改造后輔助小車的行程最大只能達(dá)到±890mm，還不能完全滿足要求。

為滿足輔助小車橫移量大于±930mm 要求，本方案還將輔助小車的橫移車輪的輪距進(jìn)行縮短，由原設(shè)計的760mm 縮短為640mm，輪距縮短120mm，相應(yīng)的輔助小車行程可以增加±60mm。通過上述多處改造后，橫移小車行程可以達(dá)到±950mm，完全可以滿足800m 曲線架梁要求，參見圖2。

圖2 輔助小車改造圖

2.1.2 更換橫移油缸

因橫移行程加大，原輔助小車橫移油缸不能使用，需要更換為±950mm 輔助小車橫移油缸。

2.2 后支腿走行輪箱的改造

原架橋機設(shè)計后支腿輪箱鉸座直接用螺栓固定連接到后支腿上，沒有活動余量，架設(shè)曲線橋整機過孔作業(yè)時，車輪啃軌嚴(yán)重，同時下導(dǎo)梁也承受橫向力，存在安全隱患。

為保證在架設(shè)曲線橋過程中，架橋機整機過孔時車輪不啃軌，走行輪箱與架橋機應(yīng)有微量自由旋轉(zhuǎn)，本方案對架橋機后支腿走行機構(gòu)的輪箱鉸座進(jìn)行改進(jìn)，由原來的固定鉸座改造為帶立軸式可旋轉(zhuǎn)鉸座，在后支腿下橫梁相應(yīng)位置上開出立軸安裝孔和手孔，并增加后支腿臺車連接板、不銹鋼板、滑板（四氟板）、立軸、螺母、加強板、螺栓等部件（圖3）。

圖3 后支腿臺車改造圖

輪箱鉸座立軸設(shè)計直徑為100mm，材質(zhì)選用40Cr，該立軸主要承受整機運行過孔時的剪力，過孔時有可能出現(xiàn)的最大剪力為350t(主機重量)×0.15（摩擦系數(shù))/2=26.25t。40Cr 許用剪切應(yīng)力為2 200kg/cm2,單個立軸允許最大剪力為τ=2200×p×52=172700kg，完全可以滿足使用要求。

為滿足不同梁型需要，在走行輪箱安裝位置方面，橫向設(shè)計有3 個位置，分別是3.2m、3.6m和4m，使用單位可以根據(jù)箱梁型號，選擇調(diào)整后支腿輪箱安裝距離。同時，為確保架梁作業(yè)時的安全，在后支腿臺車連接板與鉸座的上鋼板之間設(shè)計有10 條連接螺栓和開有長弧型孔，過孔時松開臺車連接板和鉸座連接螺栓，架梁時可以將螺栓擰緊，使后支腿橫梁與箱梁鉸座剛性連接，以提高后支腿的穩(wěn)定性和安全性。

3 結(jié)語

按上述技術(shù)改造方案，對HZQ550 型高鐵架橋機的后支腿輪箱、輔助小車改進(jìn)后，通過施工現(xiàn)場的使用，效果良好，架橋機過孔作業(yè)時沒有啃軌現(xiàn)象，過孔架梁安全可靠，達(dá)到了預(yù)期目的，對同類設(shè)備的技術(shù)改造有借鑒意義。

通過對既有架梁設(shè)備的改進(jìn)，增加了設(shè)備的適用范圍，提高了設(shè)備利用率，同時也為企業(yè)節(jié)約了大量設(shè)備投資。