劉洋

中鐵二十二局集團(tuán)第二工程有限公司 北京 100043

架橋機(jī)是當(dāng)前高速鐵路架梁施工中使用的主要設(shè)備，這種設(shè)備能夠克服施工的惡劣環(huán)境，而且具有操作簡單、穩(wěn)定性好、承載能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕等優(yōu)勢，為高速鐵路施工帶來了極大的便利[1]。架橋機(jī)等特種施工設(shè)備由于使用環(huán)境惡劣，稍有不慎就會造成安全事故，因此采用先進(jìn)的信息技術(shù)對施工設(shè)備進(jìn)行安全監(jiān)督管理就十分必要。同時，通過在設(shè)備上加裝安全監(jiān)控系統(tǒng)，便于實(shí)時診斷機(jī)械設(shè)備及其零部件的運(yùn)行狀態(tài)，方便設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)。

1 吊運(yùn)梁機(jī)主梁傳統(tǒng)的拆卸

1.1 吊運(yùn)梁機(jī)主梁介紹

吊運(yùn)梁機(jī)作為運(yùn)架一體機(jī)中重要的部分，承擔(dān)了運(yùn)梁和架梁的任務(wù)，TTYJ900型運(yùn)架一體機(jī)其整機(jī)由①吊梁天車；②主梁及門架結(jié)構(gòu)；③動力系統(tǒng)；④司機(jī)室；⑤液壓懸掛輪胎組；⑥從動橋；⑦驅(qū)動橋；⑧輔助液壓支腿；⑨轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；⑩液壓系統(tǒng)；電控系統(tǒng)等部件組成。其中主梁作為吊運(yùn)梁機(jī)的重要結(jié)構(gòu)部件，它一般由6-7段短梁通過螺栓連接而成，主梁主要有以下三大功能：①連接前后車體：吊運(yùn)梁機(jī)一般可以前后兩個方向運(yùn)架梁，因此，兩端車體具有對稱結(jié)構(gòu)，而主梁將兩端對稱的車體連成一體；②承重功能：吊梁天車在架橋工作中主要承擔(dān)起吊橋梁的功能，起吊后梁的重量直接由主梁承受；③作為天車移動的軌道：吊梁天車將橋梁吊起之后可沿主梁上端的軌道移動。

主梁在吊運(yùn)梁機(jī)中占據(jù)著非常重要的地位，它是由6-7段短梁連接而成，當(dāng)起吊長度為24米或者32米梁的時候，可根據(jù)梁的長度拼裝或拆卸短梁的數(shù)量，而主梁連接的質(zhì)量將直接影響到運(yùn)架梁工作的安全。

1.2 傳統(tǒng)拆卸方式

當(dāng)運(yùn)架一體機(jī)要進(jìn)行轉(zhuǎn)場運(yùn)輸時，需要將吊運(yùn)梁機(jī)的各組成部件拆卸后運(yùn)輸。在傳統(tǒng)的吊運(yùn)梁機(jī)拆卸工作中，由于主梁的重量高達(dá)200噸，縱向長度較大，超過了制梁場內(nèi)現(xiàn)有的移梁車等大噸位起重設(shè)備的操作空間，主梁的拆卸工作往往是非常繁瑣且不好操作的。通常情況下，主梁的拆卸需要依靠大噸位起重設(shè)備，采用此方式拆卸吊運(yùn)梁車主梁時，需要用到兩臺大噸位的起重機(jī)配合作業(yè)，才能將主梁整體起吊后，再分段拆卸。需要注意的是，在起吊主梁之前，在主梁位置上選取合適的吊裝平衡點(diǎn)并將主梁與吊車連接可靠后才可進(jìn)行起吊。

2 無大噸位吊車拆卸主梁方式

無大噸位吊車的拆卸主梁的方式是在不依靠大噸起重機(jī)的情況下，通過導(dǎo)梁機(jī)喂梁小車的支撐、移動，再配合70噸吊車即可直接將主梁進(jìn)行分段拆卸。其具體詳細(xì)操作步驟如下：

①拆卸前，吊運(yùn)梁機(jī)攜導(dǎo)梁機(jī)行至拆卸場地，一般在制梁場的移梁通道位置；②下放導(dǎo)梁機(jī)至離地面1m位置，下部四點(diǎn)鋼墩支撐，保證導(dǎo)梁機(jī)平衡穩(wěn)定；③拆卸吊運(yùn)梁機(jī)左右兩側(cè)發(fā)動機(jī)組件，卷揚(yáng)機(jī)、鋼絲繩、駕駛室、相關(guān)電器、液壓線路以及導(dǎo)梁機(jī)前鼻梁、牽引繩等；④喂梁小車開至吊運(yùn)梁機(jī)主梁中間段左側(cè)，托盤內(nèi)放置兩臺500噸千斤頂支撐主梁，通過500噸千斤頂輔助拆卸左側(cè)主梁與馬鞍梁連接軸銷；⑤采用70噸吊車輔助拆卸主梁第一、二、三段（70噸吊車吊穩(wěn)后，25噸吊車輔助人員拆卸螺栓）；⑥一臺70噸吊車、兩臺25噸吊車起吊主梁中間段（第四段），穩(wěn)定后，下放千斤頂，喂梁小車右移至第六段左側(cè)，托盤內(nèi)放置兩臺500噸千斤頂支撐主梁；⑦采用70噸吊車和25噸吊車共同輔助拆卸主梁第四、五段；⑧70噸吊車起吊主梁第六段，穩(wěn)定后，下放千斤頂，喂梁小車右移至第七段左側(cè)，托盤內(nèi)放置兩臺500噸千斤頂支撐主梁；⑨拆卸主梁第六、七段。

從拆卸過程可看出，采用無大噸位的起重機(jī)進(jìn)行吊運(yùn)梁機(jī)的拆卸工作時，只需用到70噸和25噸的小噸位吊車，再配合運(yùn)架一體機(jī)下導(dǎo)梁和已有的千斤頂?shù)仍O(shè)備作業(yè)，即可完成主梁的拆卸工作。

3 安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 傳感器測點(diǎn)布置

由于所設(shè)計(jì)的主梁安全監(jiān)測系統(tǒng)需要完成對應(yīng)力以及撓度變形的監(jiān)測，因此需要選擇合適的傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。針對撓度變形的監(jiān)測，選用傾角傳感器測傾角的變化來反映變形的大小，對于應(yīng)力的監(jiān)測選用應(yīng)變片來進(jìn)行測量。所用傳感器測點(diǎn)的布置根據(jù)有限元分析來確定。根據(jù)以上分析可知在架梁工況下，主梁下蓋板跨中部分以及與前、后支腿連接處的應(yīng)力較大，主梁前端以及跨中位置撓度變形較大，需在此位置安裝應(yīng)變片以及傾角傳感器實(shí)時采集數(shù)據(jù)保證施工安全。

3.2 監(jiān)測系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

架橋機(jī)主梁安全監(jiān)測系統(tǒng)的硬件部分主要包括微處理器、應(yīng)力應(yīng)變測量模塊、傾角測量模塊、4G通訊模塊以及電源模塊。其中系統(tǒng)的微處理器選用STM32L151CBT6單片機(jī)作為主控單元來完成數(shù)據(jù)的交互。應(yīng)變測量模塊選用PS09型高精度采集芯片來完成應(yīng)力應(yīng)變的采集。傾角測量模塊采用SCA103TD-02型傳感器進(jìn)行角度的測量，且同樣采用SPI接口實(shí)現(xiàn)與微處理器的通訊。4G通訊模塊通過RS232串口實(shí)現(xiàn)與微處理器的通信。電源模塊主要包含12V/5V和5V/3.3V的穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)對微處理器、傳感器以及4G模塊的供電[2]。

4 結(jié)語

（1）為保證架橋機(jī)施工安全，對于影響主梁健康狀態(tài)的因素進(jìn)行了分析，確定了架橋機(jī)主梁安全監(jiān)測系統(tǒng)的具體需求。

（2）利用ANSYS軟件對架橋機(jī)主梁在架梁工況下進(jìn)行了靜力學(xué)分析，得出主梁應(yīng)力較大位置和撓度變形較大位置。

（3）根據(jù)有限元分析結(jié)果，確定了主梁應(yīng)力應(yīng)變傳感器的安裝位置為主梁下蓋板與前、后支腿連接處以及主梁跨中位置，傾角傳感器的安裝位置為主梁前端和主梁跨中位置[3]。

（4）對監(jiān)測系統(tǒng)的硬件電路框架進(jìn)行了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的采集，同時設(shè)計(jì)了軟件系統(tǒng)界面實(shí)現(xiàn)了對監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時展示和歷史查詢。