獅子洋大橋JLJ1650型主纜緊纜機研發(fā)報告

王躍學(xué)

摘 要：隨著建筑水平的提高，特大跨徑的橋梁的施工技術(shù)水平也得到了有效提高，在進行特大跨徑的橋梁建設(shè)時，特大跨徑懸索橋主纜緊纜機設(shè)計是特大跨徑橋的梁建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，其設(shè)計水平的高低和設(shè)計質(zhì)量的有些直接決定了橋梁的質(zhì)量和性能以及使用壽命。為了進一步提高特大跨徑懸索橋主纜緊纜機設(shè)計的水平和促進我國橋梁事業(yè)的發(fā)展，加大對特大跨度懸索橋主纜緊纜機設(shè)計的分析研究力度不僅意義重大，本文從以下方面進行分析研究。

關(guān)鍵詞：獅子洋大橋;主纜緊纜機;研發(fā)

1獅子洋大橋-橋梁工況需求

“獅子洋大橋”位于虎門大橋和南沙大橋之間，一頭連廣州南沙，一頭連東莞沙田、虎門?！皬?fù)合通道”模式，橋分上下兩層，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是雙向8車道100公里時速。

獅子洋大橋采用緊纜機進行緊纜作業(yè)。緊纜完成后主纜空隙率要求為，索夾內(nèi)取18%，索夾外取20%。

2獅子洋大橋-JLJ1650型主纜緊纜機-設(shè)計說明

2.1主纜緊纜機概述

主纜緊纜機用于懸索橋主纜緊纜施工，即在主纜架設(shè)完成后，通過緊纜作業(yè)，將主纜截面緊固為圓形，并達(dá)到設(shè)定的空隙率。

主纜緊纜機主要由擠緊裝置、行走機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng) （含操控裝置）與配重塊組成。

擠緊裝置是緊纜機的工作部分，由擠緊反力架、液壓千斤頂及緊固蹄等組成。

行走機構(gòu)是緊纜機的移位部件。由尼龍行走輪、機架和液壓卷揚機等組成。

液壓系統(tǒng)是主纜緊纜機的動力部分，由液壓泵站及配件組成。液壓泵站是緊纜機機構(gòu)中為緊纜執(zhí)行元件千斤頂提供動力的設(shè)備。

電控系統(tǒng)。電控系統(tǒng)是以電機提供動力基礎(chǔ)，以傳感器測量結(jié)果作為反饋信號，使液壓泵將機械能轉(zhuǎn)化為壓力，推動液壓油。通過控制各種閥門改變液壓油的流向，從而推動液壓千斤頂做出不同行程的動作，實現(xiàn)緊纜作業(yè)。

2.2緊纜機鋼結(jié)構(gòu)的主要材料

2.2.1擠緊裝置

擠緊裝置的反力架由Q345-B低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼板焊接組成，材料應(yīng)滿足《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 1591-2008）的規(guī)范要求。千斤頂由優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr經(jīng)機加工組裝而成，材料應(yīng)符合GB/T3077-1999中40Cr的規(guī)定，毛坯應(yīng)為鍛件，符合YB/T 036.7-1992的要求。每臺千斤頂?shù)闹饕?yīng)經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，并應(yīng)逐件按GB/T 4162-2008中B級要求進行超聲波探傷和按JB/T 8468-1996中Ⅱ級要求進行磁粉探傷，同一規(guī)格的相同部件應(yīng)具有互換性。

2.2.2行走機構(gòu)

行走結(jié)構(gòu)的臺車機架主要由型鋼加工而成。型鋼的力學(xué)性能、規(guī)格尺寸及允許偏差應(yīng)符合其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求。行走輪由高強度尼龍制作而成。

3獅子洋大橋-JLJ1650型主纜緊纜機-主要創(chuàng)新點

緊纜機進行機、電、液一體化設(shè)計，能實現(xiàn)自動控制，手動控制也很方便，在緊纜過程中不會夾壞和夾斷鋼絲，很好地保證擠緊后主纜的空隙率和圓度。整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、可靠耐用，操作人員容易掌握，操作方便。緊纜機操作控制裝置和觸摸屏都具備緊纜操作功能，操作過程中可通過觸摸屏觀察緊纜機千斤頂?shù)目刂茽顟B(tài)和工作時動作，以及傳感器反饋的位移和壓力值。具體創(chuàng)新點總結(jié)如下：

3.1緊纜圓度高

千斤頂行程控制法進行緊纜，通過控制6臺千斤頂分階段伸長來進行前期調(diào)圓和最終緊纜。設(shè)置好緊纜機千斤頂?shù)母鱾€階段的位移值，同時設(shè)置千斤頂工作時的最高壓力。（當(dāng)千斤頂?shù)膲毫Φ扔诨虼笥谠O(shè)定值時，系統(tǒng)自動停止，同時發(fā)出報警提示），任一千斤頂伸缸量達(dá)到設(shè)定位移值后停下，等所有千斤頂伸缸都達(dá)到設(shè)定的位移值后停下，所有千斤頂再次開始伸缸，達(dá)到設(shè)定伸長量后再次停下，然后等齊，如此重復(fù)循環(huán)工作，直到完成緊纜工作。故緊纜機6臺千斤頂同步性高，可以同時控制，也可以單獨控制，每臺千斤頂配置單獨的壓力和位移傳感器，可隨時監(jiān)控每臺千斤頂?shù)膶崟r位移和壓力（緊纜作業(yè)時，位移為主，壓力為輔）。在緊纜施工中，能更高效和精準(zhǔn)的完成了緊纜作業(yè)。緊纜圓度高，橫軸和縱軸尺寸能做到基本一致。

3.2設(shè)備通用性高

緊纜機采取模塊化設(shè)計，僅需改制緊固蹄和行走滾輪，就可實現(xiàn)對該型號緊纜機適應(yīng)范圍內(nèi)所有不同大小直徑的主纜進行緊纜施工。

3.3設(shè)備操作直觀簡單

緊纜機由機、電、液一體化設(shè)計，能實現(xiàn)自動控制及手動控制，同時，控制系統(tǒng)可通過機械按鈕式控制或者觸摸屏控制，可靠性更高。

3.4液壓系統(tǒng)采用高低速設(shè)計

液壓系統(tǒng)采用高低速控制方案，空載及回程速度快，通過在觸摸屏上設(shè)定系統(tǒng)減速壓力值，使緊纜機擠緊動作快慢可控，加載擠緊時穩(wěn)定可靠，提高了緊纜效率。

3.5自帶緩坡行走動力

緊纜機在跨中緩坡位置上行走時，可采用自身配置的雙繩液壓絞車結(jié)合牽引固定裝置，牽引緊纜機行走。液壓絞車安裝在前滾輪架上，采用雙繩牽引，可保證緊纜機牽引受力均勻，不易傾覆。

3.6安裝便利

緊纜機在主纜上安裝時采用整體安裝，僅需要吊裝1～2次就可以完成整個緊纜機的安裝。

3.7智能化遠(yuǎn)程服務(wù)

緊纜機系統(tǒng)控制單元配備云鏈接功能設(shè)備，可通過4G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程在線查看設(shè)備運行狀態(tài)，協(xié)助售后人員維修維護設(shè)備，以及實現(xiàn)遠(yuǎn)程升級控制程序等工作，提供高效的技術(shù)服務(wù)。

4獅子洋大橋-JLJ1650型主纜緊纜機-生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制

4.1原材料及外購件的檢驗

4.1.1原材料必須有原材料廠家提供符合要求的質(zhì)量保證書。

4.1.2原材料進廠后要進行化學(xué)成分的分析與檢測，其檢測合格后方可下料。

4.2過程檢驗

產(chǎn)品零件生產(chǎn)過程中按圖紙設(shè)計要求進行常規(guī)檢驗，檢驗標(biāo)準(zhǔn)為圖紙設(shè)計尺寸、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)制造精度規(guī)定。根據(jù)具體情況長度尺寸采用游標(biāo)卡尺、卷尺等檢測工具;內(nèi)孔采用內(nèi)徑千分尺和內(nèi)徑百分表、游標(biāo)卡尺等檢測工具;外圓采用外徑千分尺和游標(biāo)卡尺等檢測工具，螺紋采用環(huán)塞規(guī)進行檢測;硬度檢驗采用硬度計進行檢測。

4.3安裝調(diào)試試驗

安裝調(diào)試試驗人員熟悉圖紙及有關(guān)技術(shù)要求，備齊零配件，認(rèn)真做好設(shè)備安裝，按安裝試驗要求進行試驗，做好試驗記錄。

4.4交付檢驗

產(chǎn)品嚴(yán)格根據(jù)檢驗標(biāo)準(zhǔn)要求的項目進行檢驗，產(chǎn)品經(jīng)檢驗合格后方可入庫。發(fā)貨前成品庫檢驗員對全部貨物的名稱、規(guī)格、型號、批號、箱號、數(shù)量、發(fā)貨日期等全面進行核對檢查，做好記錄，并在裝箱前對外觀質(zhì)量進行檢查。

5研發(fā)成果與展望

5.1研發(fā)成果

根據(jù)獅子洋大橋雙主纜方案：索夾主纜直徑?1600，研發(fā)小組進行了行走機構(gòu)、擠緊裝置、液壓原理及控制硬件和控制算法的初步設(shè)計，完成了LJ1650型主纜緊纜機的總體方案設(shè)計;并梳理生產(chǎn)工藝流程及控制要點，明確生產(chǎn)過程中的質(zhì)量管控及設(shè)備的使用方法。故采用雙主纜方案需要配套的LJ1650型主纜緊纜機的設(shè)計和制造，是可行的。

5.2展望

需要進一步研究緊固蹄在緊纜過程中的受力情況，分析其因受擠緊力產(chǎn)生的彈性變形對緊纜效果的影響，是否需要將擠緊裝置由6個點緊纜改為8個點緊纜。目前方案緊纜機重心相對較高，需要在緊纜機上方與天車用手拉葫蘆等裝置作輔助連接，以防止緊纜機在行走過快時發(fā)生搖擺甚至傾翻，需要進一步研究行走機構(gòu)的連接及安裝方式，將緊纜機重心盡量放低，以確保緊纜機行走時的安全性。

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