軌道平車在鋼-混組合梁現(xiàn)場架設(shè)中的應(yīng)用分析

安小軍

(甘肅博睿交通重型裝備制造有限公司，甘肅 蘭州 730000)

0 引 言

伴隨著GDP高速增長，我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也在蓬勃發(fā)展。一方面，由于鋼鐵制造業(yè)的不斷創(chuàng)新升級，多種國產(chǎn)化的鋼材正在運(yùn)用到我們的日常生活建設(shè)當(dāng)中，尤其是土木建設(shè)工程中；另一方面，鋼結(jié)構(gòu)的受力優(yōu)勢相較于其他建材，能夠更好地在建設(shè)工地上顯示出其受力的優(yōu)勢。需要突出說明的是，在橋梁工程方面，“鋼筋+”的使用是十分普遍的。這主要是因?yàn)殇摻?混凝土的方式充分利用了兩者的優(yōu)勢，即充分利用了混凝土抗壓性能強(qiáng)、鋼筋抗拉能力好的優(yōu)勢，各自彌補(bǔ)了對方的不足，將混凝土抗裂性差、鋼材易于彎曲的缺點(diǎn)都進(jìn)行了很好的克服，同時(shí)也讓橋梁的外觀設(shè)計(jì)更加多樣性、橋梁的跨度變得更長，滿足了當(dāng)前的建筑工程中效益優(yōu)先、質(zhì)量優(yōu)先、輕便、美觀大方的要求。

1 工程概況

圖1 箱梁橫截面示意圖

敦當(dāng)高速K187+154.5跨線特大橋：橋面寬度為12.75 m(雙幅橋)，全橋長1 410 m，共45聯(lián)(即39×30 m+6×40 m)鋼-混組合連續(xù)箱梁，如圖1所示，主梁由45片鋼箱梁與混凝土橋面板通過剪力釘連接而成，橫向連接主要由端箱梁及中間工字梁組成，橋面頂板為壓型鋼板，單個(gè)箱體由底板單元、波形腹板單元、頂板單元組成。橋面結(jié)構(gòu)施工流程為簡支轉(zhuǎn)連續(xù)，即鋼箱梁在每一聯(lián)中單跨為簡支結(jié)構(gòu)，在橋面混凝土及墩頂位置處混凝土施工完畢后進(jìn)行張拉，體系轉(zhuǎn)換完成后整體為連續(xù)梁形式[1,2]。箱體通過分節(jié)段制造，分節(jié)段運(yùn)輸至安裝現(xiàn)場，在現(xiàn)場進(jìn)行二次拼裝焊接成整體后再進(jìn)行橋位運(yùn)輸、安裝。鋼箱梁所用的鋼材主要為：①Q(mào)390E，3 118 t，厚度有12 mm、20 mm、16 mm；②Q345E(波形鋼腹板)，1 414 t，厚度有10 mm、12 mm；③Q345B(壓型鋼板)，563 t；④235C，1 199 t，厚度有12 mm、14 mm、16 mm；⑤Q235C型鋼(型材：方管、型鋼、角鋼等)，210 t，合計(jì)6 504 t。鋼防撞護(hù)欄所用的鋼材主要為Q345C，660 t，厚度有6 mm、10 mm、24 mm、40 mm。全橋總計(jì)7 164 t[3,4]。現(xiàn)場運(yùn)輸采用了軌道平車進(jìn)行配合架設(shè)，單個(gè)運(yùn)輸箱體最大重量達(dá)130 t。

2 軌道平車運(yùn)用中的實(shí)際問題分析

從具體問題的角度分析軌道平車運(yùn)行中所出現(xiàn)的問題，其主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

首先，空氣制動(dòng)機(jī)設(shè)備雖然是比較常見的一種設(shè)備類型，但在實(shí)際應(yīng)用中的檢修環(huán)節(jié)是存在一些問題的。一方面，隨著現(xiàn)階段我國軌道交通運(yùn)輸?shù)慕ㄔO(shè)和發(fā)展，交通運(yùn)輸對軌道平車制動(dòng)技術(shù)和效果的要求也同步提升了，但現(xiàn)階段應(yīng)用的這種制動(dòng)機(jī)設(shè)備在制動(dòng)效果上出現(xiàn)了局限性的問題。另一方面，從設(shè)備檢修的角度分析，目前負(fù)責(zé)檢修的部門通常是車輛部門，檢修工作通常由車輛部門獨(dú)立完成，在檢修的質(zhì)量上和檢修工作的全面性上也會存在一定的問題和不足。例如，檢修工作未全面開展，或者出現(xiàn)檢修漏洞等。

其次，關(guān)于踏面方面的問題。這方面的問題集中出現(xiàn)在型號為GPC30的軌道車上。在常用的磨耗型踏面的應(yīng)用背景下，對于軌道車的運(yùn)行速度有非常嚴(yán)格的要求。當(dāng)軌道車的速度超過了70 km/h[2]，則會引發(fā)晃車現(xiàn)象，這會進(jìn)一步影響到軌道平車的運(yùn)行速度。并且，這種踏面存在占用道路的問題，會對整個(gè)軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)行協(xié)調(diào)性和效率產(chǎn)生不利的影響。

3 運(yùn)梁車的分類與具體應(yīng)用

國內(nèi)當(dāng)前的鋼-混組合梁的運(yùn)梁車主要分為膠輪式與軌道式運(yùn)梁形式，這兩種形式的運(yùn)梁車在結(jié)構(gòu)上有著明顯區(qū)別。

3.1 膠輪式運(yùn)梁車

(1) 膠輪式運(yùn)梁車是由2個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行機(jī)構(gòu)(主車、副車)組成，如圖2所示。主車由發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及電氣系統(tǒng)等部分系統(tǒng)組成，副車由制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等部分組成，具有載重量大、操作簡便、維修方便生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。

圖2 膠輪式運(yùn)梁車

(2) 因體積大、運(yùn)梁過程中自身荷載大，運(yùn)梁行走過程中主炮車推著副炮車走，對運(yùn)輸?shù)缆芬笙鄬^高，要求運(yùn)輸場地地面相對較平整且坡度不宜過大。對于目前應(yīng)用較多的箱體簡支、橋面連續(xù)的橋梁，此運(yùn)梁車在連續(xù)端因有斷接無法正常行走，若要通過則需鋪設(shè)較厚的鋼板或者在斷接處設(shè)置臨時(shí)支撐才能通過，所以該運(yùn)梁車更多地用于場地內(nèi)外倒運(yùn)梁片，特別是針對鋼梁結(jié)構(gòu)形式多樣化的發(fā)展趨勢日益明顯，而相對結(jié)構(gòu)形式比較新穎的箱體傳統(tǒng)膠輪式運(yùn)梁車無法實(shí)施運(yùn)輸。而在鋼混疊合梁上因體積比較大且前后主、副炮車需有兩個(gè)人在操作平臺上駕駛，前后最少需配備4人進(jìn)行運(yùn)輸過程安全監(jiān)測，安全系數(shù)相對較低、同步性能差，抗震、抗扭剛度小，炮車自身高度大對架橋高度、寬度要求太高，整體安全性、經(jīng)濟(jì)性相對較低。

3.2 軌道式運(yùn)梁車

軌道式運(yùn)梁車運(yùn)用在鋼-混組合梁上，其自身體積小、在軌道上行走，且箱梁與軌道車前后馱運(yùn)車橫向接觸面積較大，軌道車分配梁可根據(jù)箱體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)整改造，能更好地應(yīng)用于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、平面曲線相對較小的箱梁。馱運(yùn)鋼梁行走時(shí)抗震、抗扭剛度大、安全可靠、加工方便、構(gòu)造簡單，自身結(jié)構(gòu)重量小，可更好地應(yīng)用于大跨度、重量大的箱梁。前后馱運(yùn)車行走有較高的同步性，且自動(dòng)化程度較高，大大減少了人工操作的工作量，安全性能比較穩(wěn)定。因其結(jié)構(gòu)和適用性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、安全系數(shù)高等特點(diǎn),有很大的推廣必要。

4 軌道運(yùn)梁車的特點(diǎn)

(1) 整個(gè)軌道運(yùn)梁車由前運(yùn)梁車和后運(yùn)梁車組成，如圖3所示，采用直流電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。其中，前運(yùn)梁車設(shè)有2個(gè)輪箱、4個(gè)軌道輪，后運(yùn)梁車同樣設(shè)有2個(gè)輪箱、4四個(gè)軌道輪，前運(yùn)梁車和后運(yùn)梁車可分動(dòng)、聯(lián)動(dòng)。配備電控操作系統(tǒng)，重載采用集中操作，空載可單獨(dú)操作。使用安全可靠，同步性能好。

(2) 自身體積小、重量輕，在鋼-混組合梁上運(yùn)用靈活。

(3) 解體運(yùn)輸方便，使用成本低。

圖3 軌道式運(yùn)梁車

5 軌道運(yùn)梁車技術(shù)參數(shù)

5.1 額定參數(shù)[5]

(1) 額定運(yùn)載量：180 t/臺。

(2) 運(yùn)行速度：空載，0～12 m/min；重載：0～6 m/min。

(3) 自重：3t/臺。

(4) 適應(yīng)縱向坡度：0%～3%

(5) 整機(jī)功率：30 kW。

5.2 動(dòng)力系統(tǒng)

(1) 制動(dòng)電機(jī)：4臺。

(2) 減速機(jī)[6]：4個(gè)。

(3) 電機(jī)功率：4 kW。

5.3 組成結(jié)構(gòu)

前后軌道運(yùn)梁車由8個(gè)軌道輪、4個(gè)輪箱、輪間距為88 cm的單側(cè)軌道、4個(gè)制動(dòng)電機(jī)、4個(gè)減速機(jī)、2個(gè)雙拼400的工字鋼加筋組成。在鋼混疊合梁上鋪設(shè)型號43的軌道，軌道之間用連接板進(jìn)行連接，與前面進(jìn)行壓板固定，壓板間距一般不超過50 cm，供軌道平車行走[7]。

6 軌道運(yùn)梁車操作和使用

6.1 檢查及安裝

運(yùn)梁車經(jīng)長途運(yùn)輸?shù)竭_(dá)工地后，應(yīng)首先檢查相關(guān)部件并安裝軌道。具體內(nèi)容如以下：

(1) 檢查清點(diǎn)各構(gòu)件、連接件、機(jī)電設(shè)備總成部分、電纜數(shù)量是否符合，結(jié)構(gòu)和機(jī)電元件是否完好無損。

(2) 檢查各部螺栓連接緊固情況，軸承黃油涂抹、防脫裝置是否安裝到位。

(3) 檢查電路系統(tǒng)是否可靠、安全、操作無誤，啟動(dòng)前注意確認(rèn)重載或空載(速度與頻率)。

(4) 軌道安裝，確定輪間距對軌道進(jìn)行定位，使用板夾固定軌道，跨越2片鋼梁之間軌道下方鋪設(shè)鋼板。

6.2 調(diào)試

組裝完畢后再進(jìn)行一次全面檢查與調(diào)試，以充分了解各部分工作狀態(tài)和可靠程度。調(diào)試項(xiàng)目包括運(yùn)梁車空載試驗(yàn)與重載試驗(yàn)。

6.3 運(yùn)梁

軌道運(yùn)梁車在橋頭停放后，用專業(yè)陸地運(yùn)梁車從梁廠將鋼-混組合梁運(yùn)輸?shù)綐蝾^位置，采用門式起重機(jī)將梁片吊至軌道用梁車上方。

(1) 梁片落在機(jī)動(dòng)平車上時(shí)，梁前后端超出軌道運(yùn)梁車1～2 m，如施工條件限制可按照規(guī)范利用其最大懸出位置；當(dāng)橋位縱坡大的時(shí)候，梁片與運(yùn)梁車架間應(yīng)墊膠墊，以保護(hù)梁片和防止滑動(dòng)。

(2) 軌道運(yùn)梁車運(yùn)送梁片時(shí)應(yīng)在梁的兩側(cè)設(shè)有專人監(jiān)護(hù)，預(yù)防軌道上有施工電線、方木或其他東西。

(3) 運(yùn)梁車重載最高速度為0～6 m/min，曲線段上下坡段應(yīng)緩行；

(4) 運(yùn)梁軌道鋪設(shè)在鋼-混組合梁上應(yīng)平整，不得有死彎，軌道間距與運(yùn)梁車軌間距一致。

7 架 設(shè)

7.1 制梁

鋼箱梁首先按照制造及運(yùn)輸要求，在加工廠內(nèi)進(jìn)行分節(jié)段制造，節(jié)段幾何尺寸、重量、平面曲線等因素必須滿足車間生產(chǎn)及運(yùn)輸要求，待廠內(nèi)加工檢測合格后，分節(jié)段運(yùn)輸至現(xiàn)場二拼場，根據(jù)設(shè)計(jì)文件及工藝要求進(jìn)行二次拼焊，將節(jié)段箱體拼焊成整段箱體，需在二拼場澆筑橋面混凝土的鋼箱梁，則需按設(shè)計(jì)要求設(shè)置專用胎架，在胎架上進(jìn)行一期混凝土澆筑及養(yǎng)生，待強(qiáng)度滿足吊裝要求后進(jìn)入運(yùn)輸、架梁相關(guān)工序。

7.2 運(yùn)梁

軌道運(yùn)梁車將梁運(yùn)至架橋機(jī)尾部時(shí)，運(yùn)梁車中心線應(yīng)盡量與架橋機(jī)中心線一致，偏差控制在±100 mm。運(yùn)梁車前端距架橋機(jī)尾部3 m時(shí) ,架橋機(jī)低速對位。運(yùn)梁車和架橋機(jī)尾部的安全距離為300 mm。架橋機(jī)對位后，前吊梁小車的吊具及吊桿對位(架橋機(jī)后支腿尾部越2 500 mm)，用前吊梁行車提升箱梁前端50～100 mm，使箱梁底部離開運(yùn)梁車前馱梁臺車。過程中，運(yùn)梁車的組合長度、寬度、載重、轉(zhuǎn)彎半徑等應(yīng)滿足要求，運(yùn)輸過程中對構(gòu)件采取固定措施。

7.3 梁拖拉

先將箱體通過軌道車運(yùn)輸至架橋機(jī)尾部，待箱體前吊耳與架橋機(jī)前方天車吊點(diǎn)豎向位置同步時(shí)，軌道車暫停運(yùn)梁，將前方天車吊點(diǎn)與箱體吊耳連接，連接完成并通過安全檢查后，軌道車前馱梁臺車與箱體分離，將箱體吊起50～100 mm高度，此時(shí)，架橋機(jī)前方天車與軌道車后馱梁臺車同步前移，后馱梁臺車和前馱梁臺車之間距在100～150 mm時(shí)同步停。架橋機(jī)后方天車進(jìn)到箱體第二吊點(diǎn)處，架橋機(jī)后方天車與箱體第二吊點(diǎn)進(jìn)行連接并開始吊梁，架橋機(jī)后方天車起身，把箱梁后端提起50～100 mm高度，提升與前后吊點(diǎn)箱梁基本水平。前后吊梁天車同步，向前縱移箱梁到準(zhǔn)確位置停止。運(yùn)行過程中在架橋機(jī)前吊梁行車和后吊梁行車位置安排人員全過程進(jìn)行檢測，避免出現(xiàn)吊點(diǎn)傾斜的情況。

7.4 吊梁及落梁

采用架橋機(jī)等專用設(shè)施進(jìn)行架設(shè)時(shí)，應(yīng)按照專用設(shè)施的作業(yè)規(guī)程施工，構(gòu)件重量不得超過專用實(shí)施的額定能力，否則需要根據(jù)實(shí)際工況對架橋機(jī)等進(jìn)行驗(yàn)算。

梁體在起落過程中應(yīng)保持水平，箱體起吊高度應(yīng)超過支座500 mm，在正上方緩慢下方放，需要臨時(shí)支撐時(shí)，支座形式、位置和支座間高差應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定，設(shè)計(jì)未規(guī)定時(shí),頂面高差不得超過4 mm。架橋機(jī)提升系統(tǒng)使用前應(yīng)進(jìn)行全面安全技術(shù)檢查，并宜進(jìn)行1.25倍設(shè)計(jì)荷載的靜載和1.1倍設(shè)計(jì)荷載起吊試驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)收合格方可使用。整體安裝應(yīng)按照施工方案規(guī)定的順序、步驟進(jìn)行，一孔或一個(gè)大節(jié)段梁的安裝宜在1 d內(nèi)完成，當(dāng)天無法完成時(shí)，宜采取加固措施。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工技術(shù)方法進(jìn)行施工檢測，檢測安裝過程的移動(dòng)位移、移動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)同步差及牽引力、關(guān)鍵部位應(yīng)力應(yīng)變、結(jié)構(gòu)變形、環(huán)境參數(shù)等，并控制在允許范圍內(nèi)。落梁完成后，梁段的中線與設(shè)計(jì)軸線的偏位小于10 mm，相鄰節(jié)段中心線差應(yīng)小于10 mm，在墩臺處和跨中處梁段高程偏差應(yīng)小于±10 mm，梁段間或節(jié)段間高差應(yīng)小于5 mm，支座處支承紅心偏位應(yīng)小于10 mm。架橋機(jī)吊梁行車在吊梁及落梁過程中，鋼混疊合梁要保持四個(gè)吊點(diǎn)均勻受力且為同一平面，鋼梁落至臨時(shí)支墩待穩(wěn)定后，檢查臨時(shí)支點(diǎn)受力均勻，摘除吊具，退回架橋機(jī)[8]。

其他箱體按上述流程完成架設(shè)，待架設(shè)工序完成后拼焊箱體之間橫向連接件，安裝相應(yīng)配套附屬工程，待安裝、焊接工序完成并檢測合格后，全橋進(jìn)行最后一道面漆涂裝，完成所有施工任務(wù)。

8 結(jié)束語

通過在跨線特大橋上的應(yīng)用，充分體現(xiàn)出軌道平車在安全和自動(dòng)化操作方面的優(yōu)越性，在保證安全的前提下提高了工作效率，降低了人工操作運(yùn)梁成本。對現(xiàn)場架設(shè)特別是箱體之間不連續(xù)，普通運(yùn)梁車無法正常運(yùn)輸時(shí)，軌道平車運(yùn)輸完全可以保證施工，在同類型橋梁架設(shè)過程中可推廣使用。