韓益民

(中鐵十五局集團(tuán)有限公司第六工程有限公司,河南洛陽 471013)

HS900型變幅式高速鐵路架橋機(jī)的性能特點

韓益民

(中鐵十五局集團(tuán)有限公司第六工程有限公司,河南洛陽 471013)

簡要介紹HS900型高速鐵路架橋機(jī)的性能結(jié)構(gòu)特點和作業(yè)模式,側(cè)重介紹該機(jī)各部的組成和主要技術(shù)特征,同時闡述通過隧道和系桿拱橋的作業(yè)方法。該機(jī)是導(dǎo)梁式架橋機(jī),下導(dǎo)梁具有協(xié)助提梁機(jī)過孔和喂梁的功能,下導(dǎo)梁后抽,減輕了提梁機(jī)的負(fù)擔(dān),使提梁機(jī)的結(jié)構(gòu)變得小巧;后支腿變幅式設(shè)計,前后支腿可以自由伸縮,不需要任何設(shè)備配合,即可用運(yùn)梁車馱運(yùn)通過隧道和系桿拱橋,且可以架設(shè)隧道進(jìn)出口和系桿拱兩端的橋梁;增加了活動支腿,使變跨施工極其方便。

高速鐵路;變幅式;架橋機(jī)

隨著京津城際等一批客運(yùn)專線的建成和通車,我國鐵路建設(shè)也進(jìn)入了高速鐵路和客運(yùn)專線建設(shè)的大發(fā)展階段。由于我國幅員遼闊、地貌復(fù)雜,橋隧相連的工況也越來越多,對架橋機(jī)適應(yīng)隧道進(jìn)口和隧道出口箱梁的架設(shè)也提出了新的要求,同時,系桿拱橋梁的大量采用,也對架橋機(jī)提出了新的要求。HS900型變幅式架橋機(jī)是一種下導(dǎo)梁式架橋機(jī),定點起吊,能夠不解體通過隧道和系桿拱橋梁,能在隧道進(jìn)出口和系桿拱橋梁兩端進(jìn)行架梁施工。經(jīng)過京滬高速鐵路雙線整孔箱梁架設(shè)施工的實際考驗,架梁 597孔,性能穩(wěn)定、安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效。本文就其主要特點進(jìn)行簡要的分析。

1 主要技術(shù)參數(shù)

1.1 適應(yīng)環(huán)境

海拔高度：≤2 000m;

環(huán)境溫度：-20～+50℃;

風(fēng)力：架梁、過孔作業(yè)時≤6級,停止作業(yè)時≤11級,否則應(yīng)拉設(shè)攬風(fēng)繩進(jìn)行可靠錨固。

1.2 架橋機(jī)工作級別

架橋機(jī)利用等級：U0;

荷載狀態(tài)：Q3;

架橋機(jī)整機(jī)工作級別：A3;

機(jī)構(gòu)工作級別：M 4。

1.3 安全系數(shù)

起重鋼絲繩安全系數(shù)：≥6;___吊桿拉伸應(yīng)力安全系數(shù)：≥5;

鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全系數(shù)：第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ荷載組合分別取值為 ≥1.5、1.33、1.15;

抗傾覆安全系數(shù)：≥1.5;

傳動件安全系數(shù)：≥1.5。

1.4 主要技術(shù)性能參數(shù)

架設(shè)梁型：32、24、20m跨雙線整孔箱梁;

額定起吊重：900 t;

作業(yè)效率：1孔 /4 h;

適應(yīng)縱坡：12‰(最大 20‰);

適應(yīng)曲線半徑：R＞4 000m;

走行速度：提梁機(jī)(過孔)0～3m/min,下導(dǎo)梁速度0～6m/min;

起重天車起升高度：6.6m

起重天車載梁橫移量：±200mm

起重天車升降速度：重載 0～0.5m/m in,空載 0～1.5m/min;

架梁作業(yè)狀態(tài)外形尺寸(長 ×寬 ×高)：64.0m×16.8m×10.6m;

整機(jī)質(zhì)量：510 t;

整機(jī)功率：280kW。

2 主要結(jié)構(gòu)形式

HS900型變幅式架橋機(jī)主要由提梁機(jī)、下導(dǎo)梁、對位支腿、活動支腿等幾部分組成。

提梁機(jī)是一個定點起吊的門式起重機(jī),如圖1所示,主要由主梁、前支腿、后支腿、起重天車、卷揚(yáng)機(jī)等部分組成。其作用是架梁時起吊由馱梁小車馱運(yùn)到下導(dǎo)梁上的箱梁,并調(diào)整箱梁精確對位、落梁就位;運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)橋間轉(zhuǎn)移時將下導(dǎo)梁吊裝到運(yùn)梁車上。

下導(dǎo)梁相當(dāng)于一個移動的橋梁,主要由導(dǎo)梁和導(dǎo)梁支腿等組成。在馱梁小車喂梁時作為馱梁小車的走行軌道;在提梁機(jī)過孔時作為提梁機(jī)前支腿的支撐走行軌道。還可以使活動支腿、下導(dǎo)梁前支腿在其上吊掛縱移;對位支腿由對位支腿和其專用走行軌道組成,在提梁機(jī)過孔縱移時與提梁機(jī)后支腿對接承載提梁機(jī)的后端重力并為提梁機(jī)縱移提供驅(qū)動力,在下導(dǎo)梁縱移時安裝在下導(dǎo)梁的尾部,支承下導(dǎo)梁后部的重力并為下導(dǎo)梁縱移提供驅(qū)動力;活動支腿是 U形結(jié)構(gòu),是一個活動的支撐機(jī)構(gòu),提梁機(jī)提梁時作為提梁機(jī)的后部支撐承載箱梁的重力,根據(jù)不同跨度的箱梁支撐在提梁機(jī)主梁的不同位置,保證提梁機(jī)提梁時的載荷傳 到箱梁的承力部位。

圖1 HS 900型架橋機(jī)(單位：mm)

2.1 提梁機(jī)

2.1.1 主梁

主梁為雙箱梁形式,雙箱中心距 6m,每組主梁由4節(jié)箱梁組成,箱梁全高 2.0m,單箱寬度 1.0m,主梁全長 41.6m,每節(jié)之間用精制螺栓和連接板拼接。主梁兩端有聯(lián)接橫梁,聯(lián)接 2節(jié)主梁并可安裝起重卷揚(yáng)機(jī)。主梁上部設(shè)置供起重天車變位滑移的滑道板,滑道板上按一定步距攻有內(nèi)絲孔,用來固定起重天車縱移油缸的鉸座。2組主梁外側(cè)均設(shè)有人行走道,供檢修及操作人員通行;前后端部均設(shè)有平臺,用于安放發(fā)電機(jī)組及配電柜等設(shè)備。

2.1.2 前支腿

前支腿是提梁機(jī)的前端支點,支承于架橋機(jī)施工跨的前方墩。前支腿除承受提梁時的重載豎向反力外,還承擔(dān)作用在提梁機(jī)上的外來縱向水平力(如風(fēng)荷載、坡道荷載等)并傳遞至橋墩。提梁機(jī)縱移過孔時,前支腿利用其橫向連系梁下方的走行輪在下導(dǎo)梁上走行;一座橋梁的末跨架設(shè)時,提梁機(jī)前支腿的伸縮柱收回并鎖定,支承在橋臺頂面或連續(xù)梁或系桿拱橋端部橋面。

如圖2所示,前支腿固定節(jié)立柱與上橫梁通過鉸座鉸接,在整機(jī)橋間馱運(yùn)轉(zhuǎn)移時可以翻轉(zhuǎn)起來;架梁作業(yè)時與伸縮節(jié)立柱銷接,通過不同孔位的變換可調(diào)整前支腿工作高度,伸縮節(jié)立柱伸縮行程為 3.55m,其下端設(shè)用于前支腿高度微調(diào)的螺旋頂。固定節(jié)立柱之間的連系梁下部安裝兩組從動輪箱,提梁機(jī)過孔走行時,利用此輪箱在下導(dǎo)梁頂面軌道上走行道。

翻轉(zhuǎn)油缸與縱向斜拉桿平行安裝,利用翻轉(zhuǎn)油缸可以將前支腿整體向前翻轉(zhuǎn)一定角度,以降低整體馱運(yùn)高度。橫向斜撐桿用以提高前支腿橫向剛度,縱向斜拉桿是承受縱向水平力的結(jié)構(gòu)撐桿。

圖2 提梁機(jī)前支腿(單位：mm)

2.1.3 后支腿

后支腿的主要功能是空載時作為提梁機(jī)的后支點支承在混凝土箱梁橋面;過孔時支承在對位支腿上,由對位支腿驅(qū)動提梁機(jī)縱移過孔;左右兩腿“C”形設(shè)計可滿足喂梁的凈空要求,箱梁由馱梁臺車馱運(yùn)向前運(yùn)行時可直接通過。

如圖3所示,鉸座為水平雙鉸結(jié)構(gòu),左右各 1組,一端與主梁側(cè)面栓接,另一端與曲腿平面鉸接;每鉸座有 1根轉(zhuǎn)動銷軸,用于鉸座與曲腿水平轉(zhuǎn)動臂間的平面鉸接,可使曲腿繞其平面轉(zhuǎn)動;鎖定銷軸每鉸座 4根,豎向安裝,用于曲腿工作時或水平轉(zhuǎn)動到位后鎖定。

曲腿上部與鉸座平面鉸接,下部與直腿側(cè)面栓接。在架橋機(jī)穿越隧道時,曲腿可繞鉸座旋轉(zhuǎn) 90°,減小整機(jī)寬度方向尺寸;架橋機(jī)到位后,曲腿復(fù)原。

圖3 提梁機(jī)后支腿(單位：mm)

直腿上部側(cè)面與曲腿栓接,下部與枕梁聯(lián)接,內(nèi)部安裝有伸縮柱和伸縮油缸,伸縮柱可在伸縮油缸的作用下伸縮,伸縮到位后,以銷軸與直腿鎖定。

枕梁左右各 1組,直腿安裝于其頂面,底面安裝 2只螺旋頂,螺旋頂作為空載時提梁機(jī)的支撐及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),與對位支腿頂升油缸配合調(diào)整后支腿的高度。

2.1.4 起重天車及專用吊具

提梁機(jī)配置 2臺額定起吊重為 450 t的起重天車。如圖4所示,每臺起重天車由天車大梁,起重卷揚(yáng)機(jī),動、定滑輪組,鋼絲繩及專用吊具,導(dǎo)向滑輪及換向機(jī)構(gòu),縱移機(jī)構(gòu),橫移油缸等幾部分組成。

圖4 起吊系統(tǒng)鋼絲繩穿繞示意

天車大梁是 2組魚腹式鋼箱梁,通過聯(lián)接梁聯(lián)接,構(gòu)成一個平面閉合框架體系,頂面設(shè)橫向滑道板,定滑輪組可在其上橫移;兩端支點處設(shè)滑塊,可在提梁機(jī)主梁頂面的滑道板上縱向滑移。

4臺 JM13.5卷揚(yáng)機(jī)安裝在主梁前后兩端橫梁上;定滑輪組安裝在天車大梁的橫向滑道板上,可由橫移油缸帶動沿滑道板橫移 ±200mm,滿足落梁時精確對位的要求。

每臺起重天車配備 2套相對獨立的專用吊具,動滑輪組與專用吊具由銷軸連接。換向機(jī)構(gòu)為架橋機(jī)的卷揚(yáng)機(jī)、定滑輪、動滑輪之間的過渡機(jī)構(gòu),通過不同的穿繩方式實現(xiàn)吊具間的“串聯(lián)”、“并聯(lián)”,從而實現(xiàn)對混凝土箱梁的“4點”起吊 3點受力的要求,以確保 4個吊點間均衡受力。

縱移機(jī)構(gòu)由縱移油缸、鉸座和銷軸組成,鉸座安裝在提梁機(jī)主梁頂面,采用步進(jìn)方式,可使起重天車移位,以實現(xiàn)不同跨度箱梁的起吊;在箱梁精確就位時進(jìn)行縱向微調(diào);橫移油缸為 2只雙作用數(shù)字油缸,由電磁比例閥控制,可推動定滑輪組橫向移動 ±200mm,確保箱梁精確對位。

2.2 下導(dǎo)梁

2.2.1 導(dǎo)梁

導(dǎo)梁承重部分為箱形截面,輔助過孔部分為槽形截面,總長為 61m,其構(gòu)成為 10m+3×7m+10m(箱形截面承重主梁)+2×10m(槽形截面導(dǎo)梁),每節(jié)之間用精制螺栓和節(jié)點板拼接。

導(dǎo)梁頂面鋪設(shè)馱梁臺車走行軌道,底面設(shè)置有供下導(dǎo)梁過孔時使用的自行軌道,底部兩側(cè)耳梁上設(shè)有下導(dǎo)梁前支腿、活動支腿吊掛軌道。尾部下面有對位支腿和活動支腿支承座,上面與運(yùn)梁車對接處設(shè)有過渡軌橋。導(dǎo)梁尾部配有約 30 t鑄鐵配重塊,以保證下導(dǎo)梁縱移過孔時的縱向穩(wěn)定性和對位支腿推動下導(dǎo)梁時有足夠的軌輪黏著力。

2.2.2 下導(dǎo)梁前支腿

如圖5所示,下導(dǎo)梁前支腿支承于架橋機(jī)施工跨的前墩墩頂,喂梁時利用其螺旋頂機(jī)構(gòu)(由設(shè)在橫向滑梁頂面的墊梁及二支螺旋頂組成。螺旋頂是下導(dǎo)梁喂梁時的直接支承結(jié)構(gòu),其螺母鑲嵌在墊梁里面,墊梁通過螺栓安裝在支腿橫梁滑梁頂面)支承下導(dǎo)梁,作為下導(dǎo)梁的前端支點。下導(dǎo)梁過孔時,下導(dǎo)梁前支腿利用其可升降的托輥支承下導(dǎo)梁,為下導(dǎo)梁提供滾動支承,并且可利用其橫移機(jī)構(gòu)(由在橫梁頂面的橫向滑梁和橫移油缸組成)對下導(dǎo)梁的平面位置進(jìn)行調(diào)節(jié),滿足曲線架梁需要。其吊掛走行機(jī)構(gòu)吊掛在導(dǎo)梁底部兩側(cè)耳梁上自行縱移,滿足支腿過孔或者變跨施工時支腿縱向變位的需要。

橫梁、兩根變截面箱形立柱及聯(lián)結(jié)系構(gòu)成支腿承重結(jié)構(gòu),總體呈帶剪刀撐的門形剛架結(jié)構(gòu),兩立柱下端分別設(shè)有墊塊 6,用于增大支腿荷載在橋墩頂面的分布范圍;鎖定機(jī)構(gòu)由橋墩支承墊石夾緊機(jī)構(gòu)和橋墩系梁張緊機(jī)構(gòu)兩部分組成,用于下導(dǎo)梁前支腿與墩頂?shù)逆i定。

圖5 下導(dǎo)梁前支腿(單位：mm)

2.3 活動支腿

活動支腿總體為“U”形結(jié)構(gòu),主要由下橫梁、中間節(jié)立柱、伸縮節(jié)立柱和組銷機(jī)構(gòu)等構(gòu)成,見圖6。

圖6 活動支腿(單位：mm)

下橫梁總體結(jié)構(gòu)為四腹板的單箱三室結(jié)構(gòu),活動支腿底座由 4個支點支承在混凝土箱梁頂面;中間節(jié)立柱為 2組箱形柱,位于橫梁左右兩端,中心距 6m。架梁時,立柱處于豎直狀態(tài),下端與下橫梁頂面螺栓連接,頂端與伸縮節(jié)由銷軸鎖定。喂梁時,解除伸縮節(jié)與主梁螺栓連接,在側(cè)轉(zhuǎn)油缸作用下向外側(cè)轉(zhuǎn),讓出箱梁通過空間;伸縮節(jié)為兩組箱形柱,下端與中間節(jié)立柱套接,由設(shè)在箱體內(nèi)部的伸縮油缸控制其伸出或收回,伸出時兩節(jié)之間由銷軸鎖定,其上部支承提梁機(jī)主梁,作為架梁時提梁機(jī)的后部支點;組銷機(jī)構(gòu)采用液壓油缸進(jìn)行立柱中間節(jié)與伸縮節(jié)間銷軸的安裝與拆除,實現(xiàn)機(jī)械化操作,提高工作效率。

活動支腿吊掛機(jī)構(gòu)用于活動支腿自身吊掛移位,由輪箱組、底座及減速機(jī)構(gòu)成(圖7),輪箱與底座以銷軸連接,可以在銷軸上滑動,推進(jìn)時吊掛在下導(dǎo)梁上縱移,推出時與下導(dǎo)梁解除連接。鎖定機(jī)構(gòu)利用已架箱梁吊梁孔,由 2根鎖定桿配以螺母將活動支腿下橫梁與混凝土箱梁鎖定,以保證活動支腿的穩(wěn)定。滾動支承機(jī)構(gòu)由 4個輪箱及下面的頂升油缸構(gòu)成,安裝在活動支腿下橫梁的前后兩側(cè),喂梁時,頂升油缸收回,下導(dǎo)梁由活動支腿橫梁支承;下導(dǎo)梁縱移時,頂升油缸伸出,使?jié)L輪支承下導(dǎo)梁。

圖7 活動支腿吊掛機(jī)構(gòu)、滾動支承機(jī)構(gòu)及鎖定機(jī)構(gòu)(單位：mm)

喂梁時,活動支腿利用下橫梁支承下導(dǎo)梁,是下導(dǎo)梁后端的重要支點;提梁機(jī)提梁時,活動支腿作為提梁機(jī)重載狀態(tài)下的后支腿參與提梁工作;下導(dǎo)梁縱移時,活動支腿為下導(dǎo)梁提供滾動支承。

2.4 對位支腿

對位支腿作為下導(dǎo)梁縱移或提梁機(jī)過孔走行的后支點,為下導(dǎo)梁和提梁機(jī)提供縱移驅(qū)動力,可以方便的與下導(dǎo)梁或提梁機(jī)后支腿對接;利用其頂升油缸,調(diào)整對位支腿與下導(dǎo)梁或提梁機(jī)后支腿對接,調(diào)整下導(dǎo)梁與運(yùn)梁車對接時的高度。

如圖8所示,對位支腿主要由支腿橫梁、走行輪箱、鉸座、支腿油缸、走行軌道等幾部分組成。

圖8 對位支腿(單位：mm)

2.5 液壓系統(tǒng)

HS900型架橋機(jī)配置 8套液壓系統(tǒng)：下導(dǎo)梁前支腿液壓系統(tǒng)(1套)、活動支腿液壓系統(tǒng)(2套)、對位支腿液壓系統(tǒng)(1套)、提梁機(jī)前支腿液壓系統(tǒng)(1套)、提梁機(jī)后支腿液壓系統(tǒng)(1套)和起重天車縱、橫移液壓系統(tǒng)(2套)。起重天車橫移液壓系統(tǒng)的電氣控制還采用了 PLC控制系統(tǒng),以保證橫移油缸的同步精度。除天車縱、橫移液壓系統(tǒng)外,其余支腿液壓系統(tǒng)都采用分散控制就近安裝的原則,以便司機(jī)就近觀察動作情況。

2.6 電器及控制系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)由 1臺 280 kW的發(fā)電機(jī)組提供可靠穩(wěn)定的電源,此系統(tǒng)安裝在架橋機(jī)的尾部,可以遠(yuǎn)程操作(操作室內(nèi)控制啟停、供斷電)。

控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的 CANOPEN通訊控制器。整個系統(tǒng)采用變頻器輸出控制電機(jī),使其運(yùn)行平穩(wěn)、調(diào)速明顯,特別是在卷揚(yáng)機(jī)上安裝編碼器和變頻器形成閉環(huán)回路,安全穩(wěn)定,同步性大大提高。變頻器也采用CANOPEN的通訊方式,能與控制器緊密的結(jié)合起來,更加完善了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,維修率大大降低。

3 HS900型架橋機(jī)施工作業(yè)

3.1 架梁作業(yè)

箱梁就位后,解除天車吊具,活動支腿回縮,下導(dǎo)梁前伸至上一跨的喂梁位置;解除活動支腿與橋面間鎖定,對位支腿油缸頂升,活動支腿吊掛自行到下一孔梁的支立位置并與吊梁孔鎖定;拖拉走行軌道到位;對位支腿千斤頂下落至初始狀態(tài)(圖9)。

圖9 架梁作業(yè)步驟一

啟動對位支腿縱移機(jī)構(gòu),下導(dǎo)梁前移 10.5 m停止;下導(dǎo)梁前支腿托輥油缸回縮,解除前支腿與墩頂間連接,活動支腿托輥油缸頂升 0.1m,下導(dǎo)梁前支腿吊掛前移一跨至前墩墩頂安裝(圖10)。

圖10 架梁作業(yè)步驟二

頂升下導(dǎo)梁前支腿托輥油缸,下導(dǎo)梁前移 22.2m到位;解除對位支腿與下導(dǎo)梁的連接,對位支腿自行后退至提梁機(jī)后支腿位置與提梁機(jī)后支腿連接,準(zhǔn)備進(jìn)行提梁機(jī)過孔(圖11)。

圖11 架梁作業(yè)步驟三

提梁機(jī)自行一跨到位,頂起對位支腿油缸,調(diào)整提梁機(jī)后支腿螺旋頂;解除對位支腿與提梁機(jī)后支腿的連接,落下對位支腿油缸,對位支腿與下導(dǎo)梁連接;活動支腿側(cè)轉(zhuǎn),讓出混凝土箱梁通過空間(圖12)。

圖12 架梁作業(yè)步驟四

運(yùn)梁車運(yùn)梁到位,與下導(dǎo)梁對接,安裝過渡軌橋;馱梁臺車馱梁向前縱移到位;活動支腿旋轉(zhuǎn)復(fù)位并與提梁機(jī)主梁底部鎖定(圖13)。

起吊箱梁;馱梁臺車退回運(yùn)梁車;解除下導(dǎo)梁與運(yùn)梁車的連接,拆除過渡軌橋;運(yùn)梁車返回梁場運(yùn)梁(圖14)。

圖14 架梁作業(yè)步驟六

解除下導(dǎo)梁和下導(dǎo)梁前支腿的連接,頂起下導(dǎo)梁前支腿的托輥輪,下導(dǎo)梁在對位支腿的拖動下后退至將要離開前支腿的位置;頂起活動支腿上的托輥,落下前支腿的托輥油缸,下導(dǎo)梁由活動支腿托輥輪和對位支腿承載繼續(xù)向后抽動到位,讓出落梁空間;落梁就位(圖15)。

圖15 架梁作業(yè)步驟七

3.2 運(yùn)梁車馱運(yùn)通過隧道

末跨架設(shè)完畢,活動支腿收回,下導(dǎo)梁前移;活動支腿自行前移(靠近前支腿);運(yùn)梁車就位和下導(dǎo)梁對接,安裝過渡軌橋,馱梁小車移至下導(dǎo)梁頂面并鎖定(圖16)。

圖16 運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)通過隧道作業(yè)步驟一

拆除過渡軌橋,運(yùn)梁車后退;拆除提梁機(jī)前支腿橫向連系梁,置于下導(dǎo)梁的 U形槽內(nèi),前后起重天車同時吊起下導(dǎo)梁,使下導(dǎo)梁貼近提梁機(jī)橫梁;運(yùn)梁車進(jìn)入提梁機(jī)內(nèi);吊梁天車將下導(dǎo)梁放置于運(yùn)梁車上,并鎖定(圖17)。

圖17 運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)通過隧道作業(yè)步驟二

活動支腿活動節(jié)與提梁機(jī)后支腿伸縮柱分別升起至主梁底部鎖定;拆除前支腿縱向斜拉桿,折疊收起提梁機(jī)的前支腿,解除后支腿曲腿與直腿的連接;活動支腿活動節(jié)與提梁機(jī)后支腿同步下降,將提梁機(jī)落在下導(dǎo)梁上,鎖定提梁機(jī)與下導(dǎo)梁;解除后支腿曲腿的定位銷,后支腿 C形腿向前旋轉(zhuǎn) 90°并鎖定;繼續(xù)回縮提梁機(jī)后支腿油缸和活動支腿伸縮柱,使其吊掛在提梁機(jī)的主梁上;對位支腿走行軌道存放于下導(dǎo)梁尾部,運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)通過隧道(圖18、圖19)。

圖18 運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)通過隧道作業(yè)步驟二

圖19 運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)通過隧道示意(單位：mm)

運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)到達(dá)下一施工橋頭,拆除架設(shè)末跨梁的下導(dǎo)梁托輥機(jī)構(gòu),恢復(fù)下導(dǎo)梁前支腿(圖20)。

運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)繼續(xù)前行到達(dá)橋頭,解除下導(dǎo)梁與提梁機(jī)主梁的鎖定;提梁機(jī)后支腿曲腿向后旋轉(zhuǎn)90°;后支腿的伸縮柱與活動支腿的活動節(jié)同步伸出,支承并頂升起提梁機(jī);放下前支腿,安裝縱向斜撐桿,前支腿恢復(fù)為支撐狀態(tài),裝上連系梁;后支腿的曲腿和直腿連接;活動支腿活動節(jié)收回;起重天車將下導(dǎo)梁提起,運(yùn)梁車退出,鋪設(shè)專用走行軌道;起重天車將下導(dǎo)梁落于地面,解除天車吊具;運(yùn)梁車前行,前端與下導(dǎo)梁對接,安裝過橋軌道,馱梁臺車后移至運(yùn)梁車上鎖定,運(yùn)梁車返回梁場運(yùn)梁(圖21)。

圖20 運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)通過隧道作業(yè)步驟三

圖21 運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)通過隧道作業(yè)步驟四

下導(dǎo)梁前伸至前墩,吊掛下導(dǎo)梁前支腿縱移到前方橋墩支立并鎖定,下導(dǎo)梁前伸到位;解除對位支腿與下導(dǎo)梁聯(lián)接,對位支腿自行后退至提梁機(jī)后支腿下方并與之連接鎖定,提梁機(jī)過孔前移至工作位置,完成架橋機(jī)的橋間轉(zhuǎn)移,成架梁工作狀態(tài)(圖22)。

圖22 運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)通過隧道作業(yè)步驟五

4 HS900型架橋機(jī)突出特點

4.1 后支腿變幅式設(shè)計,由運(yùn)梁車馱運(yùn),不解體進(jìn)行橋間轉(zhuǎn)移和通過隧道

用運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)進(jìn)行橋間轉(zhuǎn)移,是架橋機(jī)普遍具有的功能。HS900型架橋機(jī)將后支腿的 C形腿與提梁機(jī)主梁鉸接,可以很方便地折疊;在后支腿的直腿部分安裝了伸縮柱,增加了活動支腿,由活動支腿與后支腿直腿的伸縮柱配合,就可以很方便提梁機(jī)主梁的起落,從而使提梁機(jī)瘦身,用運(yùn)梁車馱運(yùn)進(jìn)行橋間轉(zhuǎn)移并很順利地通過隧道。

HS900型架橋機(jī)后支腿的翻轉(zhuǎn)和整機(jī)的自動升降功能,可以方便地實現(xiàn)整機(jī)通過隧道并能完成隧道進(jìn)出口的架梁作業(yè)。同樣,也使該架橋機(jī)具有了運(yùn)梁車馱運(yùn)通過系桿拱橋和在系桿拱橋兩端架設(shè)橋梁的功能(圖23、圖24)。

4.2 設(shè)置活動支腿,使變跨很容易

架梁時,提梁機(jī)由活動支腿和前支腿承重,前支腿是剛性支腿,活動支腿只是一個柔性支腿,架橋機(jī)縱向穩(wěn)定由提梁機(jī)前支腿來保證。因此,變跨架梁時,只需調(diào)整吊梁天車的位置、活動支腿在提梁機(jī)主梁上的支撐位置、下導(dǎo)梁前支腿在下導(dǎo)梁上的支撐位置就可以正常架梁了。

圖23 架橋機(jī)進(jìn)系桿拱橋末跨架設(shè) 32m梁

圖24 架橋機(jī)出系桿拱橋首跨架設(shè) 32m梁

根據(jù)架梁的跨度,在提梁機(jī)主梁上設(shè)置有活動支腿不同的支撐位置,在下導(dǎo)梁上設(shè)置有下導(dǎo)梁前支腿不同的支撐位置。下導(dǎo)梁前支腿和活動支腿吊掛在下導(dǎo)梁上縱移,且均自帶縱移動力,可以自由前后移動。因此,變跨和等跨架梁沒有什么不同,只是移動的距離有所變化;提梁機(jī)主梁上設(shè)置有起重天車縱移的滑道和縱移油缸的固定點,縱移油缸采用步進(jìn)的方式調(diào)整吊梁天車的位置;調(diào)整吊梁天車的位置是變跨架梁唯一要額外做的工作,其他和正常架梁施工程序完全一樣。

HS900型架橋機(jī)架設(shè) 20m跨、24m跨、32m跨橋梁,只有起重天車在主梁上的位置不同、活動支腿的支墊位置不同、下導(dǎo)梁前支腿在下導(dǎo)梁上的支撐位置不同。而活動支腿、下導(dǎo)梁的前支腿都是吊掛在下導(dǎo)梁上縱移的,起重天車由縱移油缸推動縱移,所以,在變跨架梁時,與正常的架梁程序沒有多大的區(qū)別(圖25～圖27)。

圖25 架設(shè) 32m跨橋梁

圖26 架設(shè) 24m跨橋梁

圖27 架設(shè) 20m跨橋梁

變跨架梁后支腿有時支立在橋梁的跨中,看起來對已架橋梁不利,但是,后支腿只承受架橋機(jī)主梁的重力,反力很小,完全在已架橋梁承載力的范圍之內(nèi),不會對已架橋梁造成任何傷害。這就是增設(shè)了活動支腿的好處,活動支腿承受了混凝土箱梁的重力。而活動支腿活動自如,始終支立在已架箱梁的承力部位。

4.3 卷揚(yáng)機(jī)安裝在提梁機(jī)的兩端,減少了鋼絲繩的磨損

定點起吊,提供了卷揚(yáng)機(jī)安裝在提梁機(jī)兩端的條件。因吊梁天車不在提梁機(jī)主梁上吊梁行走,卷揚(yáng)機(jī)可以安裝在提梁機(jī)主梁的兩端。既降低了提梁機(jī)的整體高度,也使鋼絲繩的穿繞有了更大的空間。鋼絲繩在卷筒上單層纏繞,通過安裝在提梁機(jī)中部的導(dǎo)向滑輪穿繞,有效地減少了鋼絲繩的磨損。

實踐證明,采用這樣的鋼絲繩穿繞方式,大大延長了鋼絲繩的使用壽命。在京滬高速鐵路的架梁施工中HS900型架橋機(jī)完成了 597孔箱梁的架設(shè)任務(wù),鋼絲繩幾乎沒有磨損。節(jié)約了更換鋼絲繩的費(fèi)用和時間。

5 結(jié)論

HS900型架橋機(jī)完成了 597孔箱梁的架設(shè)任務(wù),實現(xiàn)了運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)通過隧道和系桿拱橋兩端架梁作業(yè)。

HS900型架橋機(jī)除具有一般架橋機(jī)的性能特點外,還明顯具以下特點：提梁機(jī) C形腿變幅式設(shè)計,很容易使寬度方向上的尺寸變小,后支腿伸縮柱與活動支腿配合,可以使提梁機(jī)自由升降,實現(xiàn)運(yùn)梁車馱運(yùn)時能夠順利通過隧道和系桿拱橋梁;能夠在隧道內(nèi)自行從運(yùn)梁車上卸下來,低位過孔并能在橋跨上升到高位,使隧道進(jìn)出口和系桿拱橋梁兩端的架梁施工變得簡易可行;安裝了活動支腿,使變跨架梁更容易;定點起吊和活動支腿的使用,使提梁機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計得輕巧,從而減輕了支腿的反力,適應(yīng)各種橋梁的架設(shè);提梁機(jī)借助下導(dǎo)梁簡支自行過孔,安全可靠;定點起吊,受力明確,縱向水平力小;卷揚(yáng)機(jī)安裝在提梁機(jī)的兩端,使繩偏角很小,減少鋼絲繩磨損,延長鋼絲繩的使用壽命。

實踐證明,HS900型架橋機(jī)是一種安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、性能全面、適應(yīng)性強(qiáng)、勞動強(qiáng)度小的新型架橋機(jī),在今后的高速鐵路和客運(yùn)專線的架梁施工中,特別是在地質(zhì)條件復(fù)雜,橋隧相接的架梁施工中將發(fā)揮更大的作用。

[1]GB/T3811—2008,起重機(jī)設(shè)計規(guī)范[S].

[2]陳 浩.鐵路客運(yùn)專線 900 t級架橋機(jī)研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2008(3).

[3]陳 浩,等.DF900D型導(dǎo)梁式定點起吊架橋機(jī)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2008(3).

[4]盛黎明,等.HD900型鐵路客運(yùn)專線雙向架橋機(jī)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2005(11).

[5]于文濤,等.客運(yùn)專線 900t過隧道架橋機(jī)的特點及作業(yè)流程[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2007(11).

U 238;U 445.36

B

1004-2954(2010)07-0053-08

2010-05-20

韓益民(1954—),男,高級工程師。