鋼混組合橋梁架橋機(jī)軌道回收裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用

李 雯

（中國水電四局（蘭州）機(jī)械裝備有限公司，蘭州 730000）

隨著科學(xué)技術(shù)和人類的進(jìn)步，加之經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和文化水平的提高，人和物品的流動(dòng)性越來越大，人們不僅對(duì)建筑功能需求加大，而且對(duì)美觀上的要求也越來越重視?，F(xiàn)在很多大橋成為了一個(gè)城市的標(biāo)志性建筑，也使得這個(gè)城市更加美麗。橋梁代表著一個(gè)國家文化的進(jìn)步，也代表著這個(gè)國家科技先進(jìn)程度。而且橋梁是公路建設(shè)和交通的重要樞紐，像紐帶一樣把世界聯(lián)系起來[1]。

鋼混組合結(jié)構(gòu)橋梁是在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)承載力高、自重輕、橋梁跨越能力大、結(jié)構(gòu)剛度大、施工快速、風(fēng)險(xiǎn)低、易管理、造價(jià)低、安裝方便及有優(yōu)良的抗火性和耐火性等優(yōu)點(diǎn)。因此，鋼混組合結(jié)構(gòu)橋梁在我國公路及城市立交建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用[2]。尤其在交通運(yùn)輸部發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的指導(dǎo)意見》（交公路發(fā)〔2016〕115 號(hào)）、《關(guān)于進(jìn)一步做好實(shí)施綠色公路建設(shè)和推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)相關(guān)工作的通知》和《關(guān)于實(shí)施綠色公路建設(shè)的指導(dǎo)意見》等文件，推動(dòng)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁的全產(chǎn)業(yè)協(xié)同進(jìn)步和行業(yè)應(yīng)用，進(jìn)一步提升了我國公路橋梁品質(zhì)和發(fā)展質(zhì)量，全國各地均加大了鋼結(jié)構(gòu)橋梁的推廣應(yīng)用力度[3]。

我國是橋梁大國，也是鋼鐵大國，鋼結(jié)構(gòu)橋梁性能良好，在很多發(fā)達(dá)國家已得到廣泛使用，但目前我國鋼結(jié)構(gòu)橋梁所占比例很小，因此鋼結(jié)構(gòu)橋梁的推廣建設(shè)有著重要意義。我國鋼結(jié)構(gòu)橋梁的建設(shè)將迎來嶄新的時(shí)代。在鋼鐵行業(yè)庫存較大及提倡綠色環(huán)保的背景下，以鋼結(jié)構(gòu)為主要材料的橋型是我國現(xiàn)階段橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)展的必然趨勢。業(yè)內(nèi)人士對(duì)鋼結(jié)構(gòu)實(shí)用技術(shù)深入研究及大力創(chuàng)新也是鋼橋進(jìn)一步發(fā)展的重要條件。從鋼橋在我國的不斷發(fā)展態(tài)勢可以看出，國家政策已逐漸鼓勵(lì)實(shí)行鋼結(jié)構(gòu)橋梁發(fā)展及應(yīng)用?？梢韵胂箐摻Y(jié)構(gòu)橋梁在未來將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用和普及[4]。

1 設(shè)計(jì)原理

1.1 設(shè)計(jì)背景

近年來，隨著我國高速公路、高速鐵路的迅猛發(fā)展和“一帶一路”基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大力投入，我國鋼橋制造業(yè)得到巨大發(fā)展。我國在橋梁建設(shè)領(lǐng)域，鋼橋、鋼-混凝土組合橋及鋼管混凝土橋日益廣泛應(yīng)用，取得了令人矚目的成就，500 m 以上大跨度懸索橋、斜拉橋的加勁梁多采用鋼箱梁，大跨度拱橋中鋼拱橋、鋼管混凝土拱橋占據(jù)了主導(dǎo)地位。在國家和交通運(yùn)輸部門的政策引導(dǎo)下，鋼結(jié)構(gòu)或鋼混組合結(jié)構(gòu)在公路常規(guī)跨徑（30～90 m）橋梁中已得到廣泛使用，新建大跨、特大跨徑橋梁將以鋼結(jié)構(gòu)為主，新改建其他橋梁鋼結(jié)構(gòu)比例也明顯提高。鋼結(jié)構(gòu)作為橋梁的重要組成部分也迎來了良好的發(fā)展機(jī)遇[5]。

本研究是基于河北太行山高速公路邢臺(tái)段鋼混橋梁安裝、河北延崇高速公路鋼混橋梁安裝和河北津石高速公路鋼混橋梁安裝而設(shè)計(jì)的一種架橋機(jī)的軌道回收裝置。在項(xiàng)目安裝實(shí)施過程中，采用改造的新型架橋機(jī)進(jìn)行懸臂鋼混橋梁的架設(shè)，當(dāng)鋼梁架設(shè)完成后，架橋機(jī)的軌道回收成為了一個(gè)難點(diǎn)，傳統(tǒng)的回收方式為作業(yè)人員拆除后靠肩扛回至存放點(diǎn)。由于鋼混結(jié)構(gòu)橋梁一般都處于高空作業(yè)狀態(tài)，因而這樣操作存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，極大程度地浪費(fèi)人工及施工成本且效率低下。

在鋼橋梁采用架橋機(jī)架設(shè)完成后，需將架橋機(jī)的運(yùn)行軌道收歸至安裝現(xiàn)場的空余場地，及時(shí)進(jìn)行工作面的移交，但由于傳統(tǒng)的架橋機(jī)回收軌道采用人工進(jìn)行收集，致使回收速度非常緩慢，進(jìn)而影響項(xiàng)目的整體施工工期。為了提升工作效率，加快回收軌道的速度，完成橋面交面工作，特設(shè)計(jì)了一種用于鋼混橋梁架橋機(jī)軌道回收的裝置。而新設(shè)計(jì)的架橋機(jī)軌道回收裝置旨在解決這一難題，其須保證結(jié)構(gòu)簡單、使用方便快捷，安全可靠、易控制和低成本，縮短作業(yè)時(shí)間、充分使用勞動(dòng)力、提高施工效率和縮短鋼混橋梁的架設(shè)工期。

1.2 設(shè)計(jì)原理

面對(duì)項(xiàng)目本身的自然環(huán)境特性和普遍的鋼梁架橋機(jī)架設(shè)后的軌道回收困難情況，公司組織技術(shù)攻關(guān)小組特設(shè)計(jì)了一種用于鋼混橋梁架橋機(jī)軌道回收的裝置，可安全、快捷及高效地完成施工現(xiàn)場的軌道回收作業(yè)，如圖1 和圖2 所示，圖2 為圖1 中A 的放大結(jié)構(gòu)圖。

圖1 軌道回收裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖

圖2 裝置旋轉(zhuǎn)承臺(tái)局部示意圖

該裝置進(jìn)行架橋機(jī)軌道回收時(shí)，將本裝置與外部電源電性連接，通過電控箱對(duì)電動(dòng)葫蘆和轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控制，將整個(gè)裝置固定于軌道運(yùn)輸平車上，使得其可隨運(yùn)輸平車進(jìn)行移動(dòng)，裝置的滑輪吊鉤作用在待回收的軌道上，滑輪吊鉤通過電動(dòng)葫蘆和鋼絲繩作用定滑輪，使得滑輪吊鉤對(duì)待回收軌道進(jìn)行提吊拖拉，通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)第二旋轉(zhuǎn)托盤及與其相連接的吊具臂旋轉(zhuǎn)，待回收軌道提拉旋轉(zhuǎn)至合適位置后，將待回收軌道放置于軌道運(yùn)輸平車上，完成鋼混橋梁的架橋機(jī)軌道回收。

該鋼混橋梁安裝架橋機(jī)軌道回收裝置包括吊具臺(tái)座，將整個(gè)裝置固定于軌道運(yùn)輸平車上，使得其可隨運(yùn)輸平車進(jìn)行移動(dòng)。吊具臺(tái)座的上端設(shè)有帶第一旋轉(zhuǎn)托盤主支撐架，第一旋轉(zhuǎn)托盤的上端設(shè)有帶第二旋轉(zhuǎn)托盤推力軸承，通過推力軸承能夠產(chǎn)生軸向力讓第二旋轉(zhuǎn)托盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)更流暢，減少磨損。主支撐架的上部設(shè)有帶轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)安裝槽，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的輸出端依次貫穿安裝槽的上側(cè)壁、推力軸承和第一旋轉(zhuǎn)托盤與帶中心軸的第二旋轉(zhuǎn)托盤固定連接。中心軸上固定連接有包括吊具主臂和吊具輔臂的吊具臂，吊具主臂與中心軸通過螺栓固定連接，吊具主臂和吊具輔臂之間設(shè)有若干補(bǔ)強(qiáng)加勁板。吊具主臂的一側(cè)設(shè)有上端帶電動(dòng)葫蘆臺(tái)式支撐座和定滑輪，吊具輔臂的一側(cè)設(shè)有滑輪吊鉤裝置，電動(dòng)葫蘆的鋼絲繩端依次貫穿定滑輪和滑輪吊鉤裝置后與吊具輔臂的上端固定連接，滑輪吊鉤作用在待回收的軌道上通過電動(dòng)葫蘆和鋼絲繩作用定滑輪，使得滑輪吊鉤對(duì)待回收軌道進(jìn)行提吊拖拉，通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)第二旋轉(zhuǎn)托盤及與其相連接的吊具臂旋轉(zhuǎn)，待回收軌道提拉旋轉(zhuǎn)至合適位置后，將待回收軌道放置于軌道運(yùn)輸平車上，完成鋼混橋梁的架橋機(jī)軌道回收。臺(tái)式支撐座的下端設(shè)有電控箱，通過電控箱對(duì)電動(dòng)葫蘆和轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控制，電控箱分別與電動(dòng)葫蘆和轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)電性連接。

電控箱的表面設(shè)有防腐涂層，通過防腐涂層能夠讓電控箱在施工現(xiàn)場的較差環(huán)境中具有更長的使用壽命。吊具臺(tái)座的底部設(shè)有防滑墊，通過防滑墊能夠讓本裝置在使用時(shí)更加穩(wěn)定。吊具臺(tái)座的內(nèi)部設(shè)有重力塊，通過重力塊能夠讓本裝置在使用時(shí)更加穩(wěn)定。

2 裝置應(yīng)用

該架橋機(jī)軌道回收裝置設(shè)計(jì)成功以后，在多個(gè)鋼混橋梁安裝的施工現(xiàn)場得到了有效應(yīng)用，如河北太行山高速公路邢臺(tái)段鋼混橋梁安裝、河北延崇高速公路鋼混橋梁安裝和河北津石高速公路鋼混橋梁安裝等項(xiàng)目。既簡化架橋機(jī)軌道回收工序提高效率，使用更加方便、節(jié)約成本，又利于鋼混結(jié)構(gòu)橋梁架橋機(jī)軌道的高效回收。如圖3 至圖6 所示。

圖3 鋼梁架橋機(jī)架設(shè)

圖4 軌道回收裝置應(yīng)用圖例1

圖5 軌道回收裝置應(yīng)用圖例2

圖6 軌道回收裝置應(yīng)用圖例3

該軌道回收裝置的特點(diǎn)在于：起吊用滑輪吊鉤裝置，作用于滑輪吊鉤裝置的定滑輪，可旋轉(zhuǎn)作業(yè)且與定滑輪固定的吊具主臂和吊具輔臂，作用于吊具主臂和吊具輔臂之間的補(bǔ)強(qiáng)加勁板，可使吊具主臂和吊具輔臂旋轉(zhuǎn)的中心軸，作用于滑輪吊鉤裝置的定滑輪進(jìn)行起吊作業(yè)的電動(dòng)葫蘆，用于支撐固定電動(dòng)葫蘆的臺(tái)式支座裝置，作用于旋轉(zhuǎn)中心軸的軸套裝置和軸承，作用于起吊裝置上部結(jié)構(gòu)的第一旋轉(zhuǎn)托盤和第二旋轉(zhuǎn)托盤，作用于起吊裝置上部結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的定位卡板，用于固定主支撐裝置、第一旋轉(zhuǎn)托盤和第二旋轉(zhuǎn)托盤的高強(qiáng)螺栓，用于加強(qiáng)主支撐裝置和第一旋轉(zhuǎn)托盤、第二旋轉(zhuǎn)托盤的補(bǔ)強(qiáng)板，承載主支撐裝置的吊具臺(tái)座。

該軌道回收裝置用于鋼混橋梁架橋機(jī)架設(shè)完畢后，架橋機(jī)的軌道回收，利用旋轉(zhuǎn)中心軸、第一旋轉(zhuǎn)托盤和第二旋轉(zhuǎn)托盤可實(shí)現(xiàn)吊具的360°旋轉(zhuǎn)作業(yè)，作業(yè)方便快捷，使用安全可靠，操作易控制，自重輕、施工快速，避免了物品回收時(shí)的人工轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)耗，有利于施工成本的節(jié)約?；喌蹉^裝置通過定滑輪、起吊電動(dòng)葫蘆和鋼絲繩作用，可實(shí)現(xiàn)架橋機(jī)軌道的高效回收。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，該應(yīng)用于鋼混橋梁安裝架橋機(jī)軌道回收裝置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便快捷、安全可靠、易控制和成本低，采用該回收裝置規(guī)避了傳統(tǒng)人工進(jìn)行軌道回收的耗時(shí)且效率低下問題；提升了架橋機(jī)軌道回收的效率；規(guī)避了人工回收軌道的安全隱患；快捷方便且縮短了鋼混橋梁的架設(shè)工期。

3 結(jié)論

（1）該裝置的成功設(shè)計(jì)及應(yīng)用，規(guī)避了傳統(tǒng)人工進(jìn)行軌道回收的耗時(shí)、效率低下及安全風(fēng)險(xiǎn)大等弊端，提升了架橋機(jī)軌道回收的效率，節(jié)省了施工成本，縮短了鋼混橋梁安裝的工期。

（2）該裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便快捷、安全可靠、易控制和低成本，具有靈活的可操作性，并且該裝置不僅限于架橋機(jī)軌道的回收，還可應(yīng)用于其他項(xiàng)目類型施工中的微重物的起吊或回收。

（3）該裝置可實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)作業(yè)，作業(yè)方便快捷、使用安全可靠，操作易控制，自重輕，施工快速，避免了物品回收時(shí)的人工轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)耗，有利于施工成本的節(jié)約。

（4）該裝置的設(shè)計(jì)，給類似鋼結(jié)構(gòu)橋梁項(xiàng)目提供了很有力的參考作用，快捷方便且縮短了鋼混橋梁的架設(shè)工期，具有很重要的使用價(jià)值和推廣意義。