JQ550型架橋機(jī)30‰大坡道架梁施工技術(shù)研究

陳志遠(yuǎn)

中鐵四局集團(tuán)有限公司第八工程分公司 安徽 合肥 230041

1 JQ550型架橋機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

JQ550型架橋機(jī)主要用于高速鐵路單線箱梁架設(shè)施工，與YL550型運(yùn)梁機(jī)配套可以架設(shè)32m、24m、20m等跨及變跨鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土單線單箱梁，該機(jī)組設(shè)計(jì)架設(shè)最小曲線半徑800m，最大縱坡30‰，額定起重量550t[1]。

圖1 JQ550型單線箱梁架橋機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

表1 JQ550型架橋機(jī)主要參數(shù)性能表

2 架橋機(jī)各部件介紹

2.1 機(jī)臂

機(jī)臂采用雙主梁結(jié)構(gòu)型式，在標(biāo)準(zhǔn)梁或非標(biāo)梁各支撐位，都設(shè)有前支腿與主梁的鎖定銷孔，確保前支腿在架梁作業(yè)時(shí)能與主梁可靠鎖定。

2.2 輔助支腿

輔助支腿位于架橋機(jī)機(jī)臂的前端，是架橋機(jī)過孔作業(yè)中的輔助支撐。

2.3 前支腿

前支腿為三角形框架結(jié)構(gòu)，位于架橋機(jī)機(jī)臂的前部，是架橋機(jī)門架結(jié)構(gòu)中的柔性支腿。

2.4 后支腿

后支腿位于架橋機(jī)機(jī)臂的后部，是架橋機(jī)門架結(jié)構(gòu)中的“U”型剛性支腿，也是整機(jī)走行過孔的動力輸出部件。

2.5 各支腿調(diào)整量及過孔架梁插銷孔位介紹

前支腿高度調(diào)整量±735mm，后支腿高度調(diào)整量-250mm～+650mm，輔助支腿的下內(nèi)柱體和中外柱體高度調(diào)整量-1150～1000mm，上內(nèi)柱體和中外柱體設(shè)置有±300mm的微調(diào)，與后支腿設(shè)置的±250mm調(diào)坡搭配使用，適應(yīng)±30.5‰范圍內(nèi)坡道輔助支腿上墩臺的支撐。

各種坡道范圍工況中，機(jī)臂水平度調(diào)平，各支腿的插銷孔位如下圖示[2]。

圖2 各支腿插銷孔位示意圖

表2說明：

表2 各種坡道范圍對應(yīng)支腿插銷孔位置表

2.5.1 表中所述為架橋機(jī)第一次過孔之前的插銷孔位。一次過孔到位后，各支腿的插銷孔恢復(fù)到架梁孔位后，再進(jìn)行二次過孔。

2.5.2 -10.5‰≤坡道≤+10.5‰，架橋機(jī)按所架設(shè)線路坡道調(diào)整好前、后支腿插銷孔位，架梁和過孔工況都不需要再調(diào)整前支腿和后支腿的伸縮柱插銷孔位，通過輔助支腿的下伸縮柱完成過孔上墩臺。

2.5.3 -17.5‰≤坡道＜-10.5‰，+10.5‰＜坡道≤+24.5‰，架完梁過孔前，前支腿調(diào)整插銷孔位，后支腿不調(diào)整孔位。

2.5.4 其余坡道范圍架梁后，均需要調(diào)整前、后支腿插銷孔位后才能過孔。

3 架橋機(jī)上坡過孔驅(qū)動裝置計(jì)算

3.1 上坡過孔穩(wěn)態(tài)運(yùn)行阻力

備注：整機(jī)走行驅(qū)動為后支腿和前支腿雙驅(qū)動，但要求后支腿能功率能獨(dú)自驅(qū)動整機(jī)過孔，只有在后支腿打滑的情況下，前支腿驅(qū)動才起作用[3]。

摩擦阻力：

式中：G-架橋機(jī)自重載荷，G=3800000N；Q-起升載荷，過孔時(shí) Q=0N；

f－滾動摩擦系數(shù)，初步計(jì)算取值 0.025；

坡道阻力：

風(fēng)阻力 ：

式中：C-風(fēng)力系數(shù)，C=1.4，p-工作狀態(tài)下的最大計(jì)算風(fēng)壓，取 p=250N/m2；A-架橋機(jī)垂直于運(yùn)行方向的迎風(fēng)面積，A=50m2。

則穩(wěn)態(tài)運(yùn)行阻力為：

3.2 驅(qū)動輪黏著力驗(yàn)算

驅(qū)動輪驅(qū)動力：前支腿驅(qū)動力、后支腿驅(qū)動力（最不得工況下支撐力X黏著力系數(shù)）

后支腿支反力較小時(shí)存在打滑情況，前支腿托輪配有液壓馬達(dá)驅(qū)動，托輪處驅(qū)動力為 6t，后支腿支反力 140t 時(shí)，整機(jī)驅(qū)動情況：

結(jié)論：驅(qū)動力滿足要求。

4 架橋機(jī)下坡過孔制動力及安全系數(shù)計(jì)算

架橋機(jī)后支腿電機(jī)減速機(jī)選型為DLPIIIYPFE112ML-4-E-4kW，其中電機(jī)額定輸出轉(zhuǎn)矩26.6N·m，電磁制動器制動力矩40N·m。

4.1 校核滑移安全性計(jì)算

架橋機(jī)30‰下坡道滑移計(jì)算：

整機(jī)在坡道上的滑移

鋼軌和鋼輪的滾動摩擦系數(shù)μ=0.08

架橋機(jī)后支腿支撐在鋼軌上的滾動摩擦力計(jì)算如下：

因此，30‰坡道下滑移穩(wěn)定性系數(shù)

4.2 制動力安全性計(jì)算

按照滾動摩擦力進(jìn)行電機(jī)電磁制動力矩校核，計(jì)算如下：

后支腿車輪直徑 d=0.07m

滾動摩擦阻力對單個(gè)車輪產(chǎn)生的扭矩計(jì)算如下：

減速機(jī)傳動比n=900

減速機(jī)輸出端制動扭矩

因此，按照滾動摩擦阻力校核電機(jī)制動力矩的安全系數(shù)

滿足要求。

5 架橋機(jī)過孔架梁施工工藝流程

5.1 架橋機(jī)下坡-30‰坡道過孔作業(yè)過程

5.1.1 架橋機(jī)前支腿插銷孔位AH并墊加長節(jié)，后支腿插銷孔位AD，前、后起重小車退回至機(jī)臂尾部，準(zhǔn)備過孔。

5.1.2 前支腿固定柱與已架箱梁吊孔之間通過專用錨定裝置錨固，前支腿伸縮柱插銷孔位置下降3個(gè)孔，后支腿伸縮柱插銷孔位置下降1個(gè)孔。然后由架梁支撐方式轉(zhuǎn)換成過孔支撐方式。此時(shí)機(jī)臂帶14‰下坡過孔。

5.1.3 后支腿驅(qū)動整機(jī)走行前進(jìn)18.3m，輔助支腿到達(dá)前方墩臺上支撐位置時(shí)停車，后支腿走行輪打上止輪器；后支腿孔位頂升1個(gè)孔,支撐輔助支腿，整機(jī)轉(zhuǎn)換成輔助支腿和后支腿支撐。此時(shí)，機(jī)臂帶下坡4‰。

5.1.4 解除前支腿與已架箱梁之間的錨定，前支腿伸縮柱插銷孔位置頂升3個(gè)孔位，前支腿自走行到前方墩臺。收縮輔助支腿，前支腿支撐到墩臺墊石上；整機(jī)轉(zhuǎn)換成前、后支腿支撐。此時(shí)機(jī)臂帶下坡11‰。

5.1.5 取出后支腿走行輪止輪器，驅(qū)動整機(jī)二次縱移14.4m過孔到位，架橋機(jī)完成過孔作業(yè)等待架梁。此時(shí)機(jī)臂處于水平狀態(tài)[4]。

5.2 架橋機(jī)上坡+30‰坡道過孔作業(yè)過程

5.2.1 架橋機(jī)前支腿插銷孔位AB，后支腿插銷孔位AC，前、后起重小車退回至機(jī)臂尾部，準(zhǔn)備過孔。此時(shí)機(jī)臂帶1.5‰的上坡。

5.2.2 前支腿固定柱與已架箱梁吊孔之間通過專用錨定裝置錨固，前支腿伸縮柱插銷孔位置頂升2個(gè)孔。然后由架梁支撐方式轉(zhuǎn)換成過孔支撐方式。此時(shí)機(jī)臂帶15.5‰的上坡過孔。

5.2.3 后支腿驅(qū)動整機(jī)走行前進(jìn)18.3m，輔助支腿到達(dá)前方墩臺上支撐位置時(shí)停車，后支腿走行輪打上止輪器。此時(shí)，機(jī)臂帶平坡。

5.2.4 頂升支撐輔助支腿，使前支腿脫離墊石，整機(jī)轉(zhuǎn)換成輔助支腿和后支腿支撐。此時(shí)，機(jī)臂帶15‰的上坡。

5.2.5 解除前支腿與已架箱梁之間的錨定，前支腿伸縮柱插銷孔位置縮回2個(gè)孔位，前支腿自走行到前方墩臺。收縮輔助支腿，前支腿支撐到墩臺墊石上，整機(jī)轉(zhuǎn)換成前、后支腿支撐。此時(shí)機(jī)臂帶10‰的上坡。

5.2.6 取出后支腿走行輪止輪器，驅(qū)動整機(jī)二次縱移14.4m過孔到位，架橋機(jī)完成過孔作業(yè)等待架梁。此時(shí)機(jī)臂處帶1.5‰的上坡。

5.3 架橋機(jī)架梁作業(yè)

5.3.1 架橋機(jī)過孔完成后，架橋機(jī)由前、后支腿支撐，運(yùn)梁到架橋機(jī)尾部，前端與架橋機(jī)后支腿走行車輪之間的間距為0.35m±0.1m處停車，調(diào)平運(yùn)梁車并支撐運(yùn)梁車支腿；前起重小車吊梁。

5.3.2 前起重小車和馱梁臺車同步吊梁拖拉取梁，到達(dá)后起重小車取梁位后，后起重小車取梁，運(yùn)梁車返回梁廠。

5.3.3 前、后起重小車同時(shí)吊梁前行，調(diào)整到位落梁，完成一孔箱梁的架設(shè)。

5.3.4 前、后起重小車后退到機(jī)臂尾部，將前支腿與已架箱梁通過專用錨定裝置連接，后支腿轉(zhuǎn)換成過孔走行狀態(tài)，等待過孔[5]。

6 安全注意事項(xiàng)

架橋機(jī)組操作人員經(jīng)培訓(xùn)并辦理相應(yīng)的特殊工種證件持證上崗。

大坡道段運(yùn)梁前，架橋機(jī)組人員組織對運(yùn)梁車的制動系統(tǒng)進(jìn)行檢查，運(yùn)梁車提梁后行駛速度不得超過3km/h，嚴(yán)禁急剎車。

架橋機(jī)過孔時(shí)安排專人監(jiān)控后支腿輪軌走行，并手持止輪器，隨時(shí)準(zhǔn)備放置止輪器。

過孔時(shí)安排專人監(jiān)控前支腿狀態(tài)和前后支腿處機(jī)臂高差，當(dāng)前支腿處過高出后支腿處200mm時(shí)，應(yīng)及時(shí)停車，并調(diào)整后支腿高度。

架橋機(jī)架梁時(shí)機(jī)臂縱向水平度必須調(diào)至3.5‰以內(nèi)，橫向水平度必須調(diào)至2.5‰以內(nèi)。

過孔完成后復(fù)測機(jī)臂水平，保證機(jī)臂水平或前端略高（但不能高出100mm）。

7 結(jié)束語

通過JQ550型架橋機(jī)架設(shè)30‰大坡道施工技術(shù)研究，能實(shí)現(xiàn)JQ550型架橋機(jī)最大限坡工況下架梁，提高動車走行線、聯(lián)絡(luò)線等大坡道地段架梁施工安全性、穩(wěn)定性。解決了部分大橋需要下穿或上跨既有高鐵正線時(shí)線路坡度大，架梁施工困難，改現(xiàn)澆梁施工成本大等難題，最大限度地開發(fā)架橋設(shè)備的實(shí)用性，為單線箱梁大坡道架梁施工積累了施工經(jīng)驗(yàn)及參考實(shí)例。