DLT180 型輪胎式吊梁機的設(shè)計及應(yīng)用

馮 燕 王殿偉 吳耀輝

1 鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 鄭州 451460 2 中國鐵建大橋工程局集團有限公司 天津 300300 3 鄭州新大方史托克機械設(shè)備有限公司 鄭州 450005

0 引言

DLT180 輪胎式吊梁機用于臺灣西濱快速路大安大甲主線高架橋預(yù)制節(jié)段的起吊安裝施工。輪胎式吊梁機在該項目第Ⅱ工區(qū)段跨線安裝預(yù)制橋梁節(jié)塊，包括從運輸車上提升預(yù)制節(jié)塊，跨線搬運行走到安裝位置將預(yù)制節(jié)塊安裝、對位、拼接。吊梁機在完成第Ⅱ工區(qū)施工后，根據(jù)第Ⅲ工區(qū)施工情況，也有可能用于第Ⅲ工區(qū)的節(jié)段梁安裝，故在設(shè)計時考慮了第Ⅲ工區(qū)節(jié)段梁安裝工況。DLT180 輪胎式吊梁機如圖1 所示。

圖1 DLT180 輪胎式吊梁機施工圖

1 DLT180 輪胎式吊梁機功能及使用要求

DLT180 輪胎式吊梁機用于臺灣西濱快速路大安大甲主線高架橋?qū)０?，支腿跨度?8.5 m、21.5 m、24.5 m、26.9 m 等。由于該橋施工現(xiàn)場橋梁寬度有變化，需要增加或減小起重設(shè)備跨度，將輪胎式吊梁機的一側(cè)支腿設(shè)計為活動支腿，滿足施工過程變跨要求。另外，為了滿足現(xiàn)場施工場地限制條件，整個門架結(jié)構(gòu)設(shè)計為上寬下窄的門形結(jié)構(gòu)，每個支腿均為曲腿結(jié)構(gòu)，以保證吊梁機始終在施工圍擋范圍內(nèi)運行、作業(yè)。這種設(shè)計有效解決了現(xiàn)有施工設(shè)備施工效率低、對大跨度小曲率、變跨、變寬、繁忙道路上架橋等復(fù)雜條件下預(yù)制橋梁節(jié)段安裝的問題，且具有自動化程度高、機動靈活、安全高效、操作簡單、對地面交通干擾小、對地面環(huán)境要求低綜合利用率高強等優(yōu)點。

2 DLT180 輪胎式吊梁機的結(jié)構(gòu)及特點

DLT180輪胎式吊梁機主要由主梁、支腿、起升系統(tǒng)、大車行走系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成。根據(jù)施工工況，橋梁寬度有變化，故需將一側(cè)支腿設(shè)計為活動支腿以滿足施工過程變跨要求。為了滿足現(xiàn)場施工場地限制條件，整個門架結(jié)構(gòu)上寬下窄，以保證吊梁機始終在施工圍擋范圍內(nèi)運行、作業(yè)。

2.1 主梁與支腿

主梁與支腿共同組成吊梁機的門架結(jié)構(gòu)，是本設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)。主梁的作用是為起吊小車提供支撐和運行軌道，支腿分為固定支腿和活動支腿。為滿足現(xiàn)場施工場地限制條件，兩支腿下部需要向跨中收縮，每個支腿均為曲腿結(jié)構(gòu)，以保證吊梁機在始終在圍擋內(nèi)施工。

2.2 行走臺車

DLT180 輪胎式吊梁機整機行走機構(gòu)由支腿立柱下方的4 組行走臺車組成，每組行走臺車由2 組液壓懸掛，1 套支撐機構(gòu)，1 件臺車架以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成。液壓驅(qū)動系統(tǒng)由液壓泵驅(qū)動變數(shù)馬達和減速器實現(xiàn)整機行走，整機共4 套驅(qū)動馬達，4 組臺車各有一套驅(qū)動機構(gòu)，保證驅(qū)動力均布。液壓懸掛系統(tǒng)主要實現(xiàn)整車行走、轉(zhuǎn)向以及在行走過程不同路面工況下荷載均衡等功能。液壓懸掛還具有左右橫向擺動功能，擺動角度 6°。液壓懸掛液壓缸上的防爆安全閥能實現(xiàn)油管爆裂后安全鎖定、確保行車安全。

行走臺車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為獨立轉(zhuǎn)向，每個懸掛上有一個轉(zhuǎn)向液壓缸，一個旋轉(zhuǎn)編碼器，通過轉(zhuǎn)向液壓缸的動作可使輪組旋轉(zhuǎn)90°±5°?？刂葡到y(tǒng)發(fā)出指令并通過轉(zhuǎn)向液壓缸實現(xiàn)縱向行走、橫向行走、小角度轉(zhuǎn)向及斜行功能。吊梁機行走時可進行小角度轉(zhuǎn)向及斜行操作，但整機原地 90°轉(zhuǎn)向時，空載可直接轉(zhuǎn)向，重載時需要支撐液壓缸作用地面后才能變換轉(zhuǎn)向模式，可減小輪胎受力，避免輪胎超載及轉(zhuǎn)向時剪切破壞，延長輪胎使用壽命。

制動系統(tǒng)有駐車制動功能和行車制動功能。駐車制動是通過驅(qū)動輪的輪邊減速器內(nèi)片式制動器制動，制動力矩能保證輪胎吊在各種工況下不發(fā)生溜坡。停車制動是液壓驅(qū)動系統(tǒng)為閉式液壓系統(tǒng)，依靠靜液壓制動原理，使行駛中輪胎吊平穩(wěn)停止，實現(xiàn)行車制動。

2.3 起升機構(gòu)

起升系統(tǒng)主要由2臺卷揚機、1臺橫移小車、滑輪組、專用吊具、鋼絲繩及導(dǎo)向滑輪機構(gòu)等組成。卷揚機采用雙級制動，高速端采用液壓推桿制動，低速端采用液壓鉗盤制動。卷揚機、導(dǎo)向輪設(shè)置在主梁上方，鋼絲繩末端固定在卷揚機底座上，橫移小車行走采用鏈條驅(qū)動。專用吊具能夠平面360°回轉(zhuǎn)（電機驅(qū)動），具備縱向、橫向調(diào)平功能（液壓缸）。

2.4 動力機組

動力機組采用 1 臺 250 kW 的柴油發(fā)電機組（用戶自備），380 V/50 Hz，為吊梁機整機行走機構(gòu)、起升系統(tǒng)、小車橫移機構(gòu)、駕駛室以及整機照明等提供電力。發(fā)電機組安裝在固定支腿上部橫梁上，橫梁設(shè)置了發(fā)電機組安裝平臺，并設(shè)置安全護欄。

2.5 液壓系統(tǒng)

DLT180 吊梁機液壓系統(tǒng)由臺車行走、轉(zhuǎn)向、懸掛、支撐液壓回路、吊具調(diào)平液壓回路、活動支腿橫移液壓回路以及液壓輔助系統(tǒng)組成。吊梁機每側(cè)設(shè)置一套大車液壓泵站，每套泵站由發(fā)電機提供動力源通過一臺電機驅(qū)動高壓變數(shù)泵，變數(shù)泵、變數(shù)馬達采用電比例控制，其流量的變化由微電控制系統(tǒng)控制，實現(xiàn)行走驅(qū)動無級調(diào)速?；顒又葯M移機構(gòu)由2 條液壓缸組成，由液壓缸的伸縮實現(xiàn)活動支腿在跨度方向上位置的變化，其液壓動力源從活動支腿大車液壓泵引入。

2.6 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)主要由卷揚起升控制系統(tǒng)、小車行走控制系統(tǒng)、輪胎行走控制系統(tǒng)、動力模組系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、操控系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和其他電氣控制系統(tǒng)組成。起升部分通過操作室的電氣控制系統(tǒng)完成各項動作，操作室前操作臺面板示意圖，面板布置有故障報警燈、駐車制動開關(guān)、微電急停開關(guān)、吊鉤選擇旋鈕、顯示器、控制系統(tǒng)電源鑰匙、速度與方向手柄、行走方向旋鈕、運行模式旋鈕、電源等按鈕。

那么，作為“三弟”的第三套超算系統(tǒng)，他的名字當(dāng)中為何出現(xiàn)了“一號”呢？原因就在于這套系統(tǒng)將聚焦生命科學(xué)及其相關(guān)前沿交叉學(xué)科的需要，要優(yōu)先服務(wù)于冷凍電鏡平臺的科研工作。從這個角度理解，它確實稱得上是北大在生命科學(xué)領(lǐng)域的“第一號”超算系統(tǒng)。

2.7 安全附屬設(shè)施

吊梁機按照標(biāo)準(zhǔn)安全規(guī)則設(shè)計，主要裝置包括傳動系統(tǒng)的緊急停車按鈕和聲光警示燈；提升系統(tǒng)的上下行限位開關(guān)、提升卷筒檢測過速的傳感器、卷揚機高低速端兩級雙制動、起重量限制器、小車移動限位開關(guān)和擋塊；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有電子控制系統(tǒng)控制各輪組轉(zhuǎn)角誤差，實現(xiàn)精確轉(zhuǎn)向；電氣系統(tǒng)保護裝置有超載保護、過流保護、短路保護、控制板上監(jiān)測指示燈、必要的互鎖裝置、車輛故障報警燈；在臺車前后安裝有攝像監(jiān)控系統(tǒng)，能監(jiān)視臺車行駛路面情況；在卷揚機平臺上設(shè)置監(jiān)控攝像頭，能夠監(jiān)視卷揚機繞繩情況；吊梁機設(shè)置爬梯、護欄、走臺等各種安全輔助設(shè)施，方便施工及檢修人員上下并確保安全。

3 DLT180 輪胎式吊梁機關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點

1）DLT180 型輪胎式吊梁機由箱形主梁、固定支腿和活動支腿組成門形結(jié)構(gòu)，2 個支腿分別位于橋梁左右側(cè)，支腿下方設(shè)置輪胎行走機構(gòu)，該機構(gòu)只能在施工現(xiàn)場設(shè)置的施工圍欄內(nèi)運行，圍欄寬度接近于橋梁總寬，而吊梁機又要橫跨橋梁作業(yè)，故主結(jié)構(gòu)設(shè)計為上寬下窄的門形結(jié)構(gòu)，每個支腿均為曲腿結(jié)構(gòu)。支撐裝置為曲腿結(jié)構(gòu)，可根據(jù)承載、空間要求合理設(shè)置起重設(shè)備支撐裝置的機構(gòu)，滿足不同的支撐需求。

2）吊梁機采用上寬下窄的結(jié)構(gòu)，可保證起重設(shè)備支撐裝置位于橋梁側(cè)面，而大車行走部在橋梁投影下方運行，不侵占公共路權(quán)，可極大降低橋梁施工對道路交通的影響，尤其是城市高架橋梁施工領(lǐng)域。

3）根據(jù)不同施工區(qū)段預(yù)制橋梁寬度存在變大或變小的情況時，需要增加或減小起重設(shè)備跨度，液壓驅(qū)動的可移動支撐裝置設(shè)置在主梁底面，可使起重設(shè)備的一側(cè)支撐裝置沿主梁長度方向變化，實現(xiàn)變跨功能，對于變寬度橋梁具有非常靈活的適應(yīng)性，且液壓式變跨橫移裝置結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，變跨效率高，操作靈活方便。

4）道路縱向坡度較大時，可通過大車行走系統(tǒng)懸掛液壓缸的升降來進行調(diào)平，保證起重設(shè)備整體在基本水平的狀態(tài)下作業(yè)；道路橫向坡度較大或左右路面存在一定高差時，起重設(shè)備可在不超過限定值的橫坡上作業(yè)，無須調(diào)平，同時由于起重小車橫移采用鏈條驅(qū)動，可保證起重小車在較大橫坡上作業(yè)時不會溜車。

5）輪胎行走機構(gòu)的應(yīng)用，可充分利用既有道路路面運行，輪胎接地比壓與常用載重汽車接近，對道路不必進行特殊處理。

4 DLT180 輪胎式吊梁機施工應(yīng)用有益效果

4.1 新的施工工法的施工序

1）預(yù)制橋墩節(jié)段安裝工序，進行預(yù)制橋梁所有橋墩主體結(jié)構(gòu)的安裝；

2）首邊跨預(yù)制橋梁節(jié)段安裝工序，進行預(yù)制橋梁一側(cè)的首邊跨橋梁預(yù)制結(jié)構(gòu)的安裝；

4）末邊跨預(yù)制橋梁節(jié)段安裝工序，進行預(yù)制橋梁另一側(cè)的末邊跨橋梁預(yù)制結(jié)構(gòu)的安裝。

4.2 采用該施工方法的有益效果

1）零施工荷載 對于一些預(yù)制橋梁結(jié)構(gòu)，當(dāng)施工方法和施工設(shè)備確定后，橋梁設(shè)計單位需要對施工設(shè)備作用于橋梁結(jié)構(gòu)的影響進行驗算，即施工荷載驗算，有時施工設(shè)備產(chǎn)生的施工荷載控制橋梁設(shè)計，需要針對施工荷載影響進行加強設(shè)計，增加了橋梁結(jié)構(gòu)的工程量和社會資源的投入，該施工方法充分利用了既有的道路運行條件，設(shè)備在既有道路上運行，完全獨立于對橋梁主體結(jié)構(gòu)，對橋梁結(jié)構(gòu)沒有影響。

2）安全穩(wěn)定 相對于在橋面或橋墩上作業(yè)的架橋機和橋面吊，DLT180 輪胎式吊梁機在地面運行，其安全性和穩(wěn)定性不言而喻。

3）機動高效 架橋機和橋面吊屬于逐節(jié)段、逐跨順序作業(yè)設(shè)備，作業(yè)面單一，如需提高項目總體施工進度，只有通過增加設(shè)備數(shù)量來實現(xiàn)，勢必增加建造成本；DLT180 輪胎式吊梁機由于在既有道路上運行，并不受橋梁主體結(jié)構(gòu)完成情況制約，可實現(xiàn)多個橋墩多個作業(yè)面同時施工，極具機動靈活性，由此帶來施工效率的極大提高。

4）多功能性 傳統(tǒng)的橋梁預(yù)制節(jié)段安裝設(shè)備如架橋機與橋面吊均屬于專用設(shè)備，僅用于預(yù)制橋梁節(jié)段的安裝，對于預(yù)制橋墩安裝以及墩頂節(jié)段安裝尚無很好的解決方案，DLT180 輪胎式吊梁機不僅用于橋梁一般預(yù)制節(jié)段安裝，還可用于預(yù)制橋墩安裝、墩頂節(jié)段安裝、墩旁托架安裝及轉(zhuǎn)移、橋面附屬設(shè)施安裝、施工物資裝卸作業(yè)等，使用者可以不用另外配置吊車用于施工輔助作業(yè)。

5）綜合利用率高 DLT180 輪胎式吊梁機與一般門式起重設(shè)備功能、原理、配置等相通，當(dāng)橋梁預(yù)制節(jié)段安裝工程結(jié)束，稍加改造即可作為搬運機或跨運車等設(shè)備，用于橋梁預(yù)制場、貨場、工廠等工作場所的起重、搬運作業(yè)，綜合利用率高，可減少社會資源的浪費。

該施工方法為DLT180 輪胎式吊梁機安裝預(yù)制橋墩節(jié)段、安裝首邊跨、中跨、末邊跨預(yù)制橋梁節(jié)段以及輪胎式吊梁機設(shè)變跨施工而制定的一套完整、系統(tǒng)的施工工藝，該工藝規(guī)范了輪胎式吊梁機安裝橋墩預(yù)制節(jié)段、橋梁預(yù)制節(jié)段直至形成橋梁主體結(jié)構(gòu)的各個步驟，為安全、高效地實施起重設(shè)備變跨施工提供了保障；解決了傳統(tǒng)設(shè)備所不能實現(xiàn)的預(yù)制橋墩節(jié)段安裝難題，克服了傳統(tǒng)設(shè)備施工效率低、施工荷載大、設(shè)備綜合利用率低等缺點，為城市高架橋梁建設(shè)提供了更具優(yōu)勢的施工工藝及設(shè)備解決方案，可顯著縮短項目建設(shè)周期，極具經(jīng)濟效益和社會效益。

5 結(jié)束語

通過在項目中的實際應(yīng)用，DLT180 輪胎式吊梁機可以解決大坡度、小曲率、變跨、變寬、施工過程中交通干擾大等復(fù)雜條件下高架橋預(yù)制節(jié)段安裝的難題，輪胎吊在臺灣西濱快速路大安大甲項目使用約8 個月時間，完成了40 多孔節(jié)段箱梁的架設(shè)施工，相比常規(guī)架橋機架設(shè)方案，采用DLT180 輪胎吊架設(shè)節(jié)段拼裝橋梁，其施工速度更快、安全性更高、操作更方便，而施工荷載則極大降低，對地面交通影響小，在類似條件下城市高架橋節(jié)段拼裝施工中具有明顯的優(yōu)勢和推廣應(yīng)用價值。