王書超

(鄭州新大方重工科技有限公司，鄭州 450064)

一種曲線橋梁架設的輔助轉動支撐裝置研究

王書超

(鄭州新大方重工科技有限公司，鄭州 450064)

隨著國內高速鐵路向多山地區(qū)或者空間狹小的城區(qū)發(fā)展，小半徑曲線橋的橋梁已經(jīng)開始出現(xiàn)。在架設小曲線橋梁過程中，傳統(tǒng)的架橋機出現(xiàn)了工況不適應情況，甚至可能危及架梁安全的情況，現(xiàn)多通過改造架橋機實現(xiàn)，通過新研發(fā)一種專用裝置，不用對架橋機改造，即能實現(xiàn)小半徑曲線架橋，技術上實現(xiàn)了較大突破，對其他架梁設備小半徑曲線架梁有著積極的參考意義。

曲線橋； 架橋機； 轉動裝置

1 概述

目前在國內高速鐵路客運專線建設中，現(xiàn)有900 t輪胎式運梁車與900 t架橋機配合架設大噸位橋梁時，整體技術參數(shù)只能用于不小于2 500 m曲線半徑的橋梁施工[1-2]。隨著國內高速鐵路技術的成熟，以及國內各地經(jīng)濟發(fā)展對高速鐵路的需求不斷擴大，客運專線、城際鐵路、連接線等的建設日趨高漲，對高速鐵路施工技術要求也越來越高。目前很多施工大都在多山地區(qū)或者空間狹小的城區(qū)，因此經(jīng)常會遇到半徑小于2 500 m，甚至小于1 000 m的曲線橋施工。現(xiàn)有高速鐵路架梁施工設備大都面臨著不能滿足小曲線梁架設的技術問題。

一直以來架設曲線梁，不外乎采用如下兩種方法：其一是曲線梁現(xiàn)場澆筑，需要根據(jù)梁型定制模板，混凝土箱梁現(xiàn)場澆筑后維護周期長，一般需要12～15 d維護，才能進行下一片箱梁澆筑工作，相比運架設備成本高，效率低[3]；其二是對運梁車和架橋機同時進行改造，運梁車上的馱梁小車上面增加高0.7 m左右的扁擔梁，并對架橋機喂梁凈空加高改造[4-5]。但這個改造需在犧牲原有技術參數(shù)的基礎上進行的，使設備超出了原有的某些技術參數(shù)，在正常施工中還需要恢復原樣，工作繁瑣，造價高，施工復雜?？梢?，迄今為止，國內外對小曲線梁架設的問題一直沒能得到很好的解決。因此，如何簡捷、高效地架設小曲線梁是工程技術界尤其是橋梁施工機械領域中一直在研究的一個重要課題。

2 傳統(tǒng)架橋機曲線架梁

2.1 傳統(tǒng)架橋機曲線架梁存在的問題

圖1所示為配合施工用架橋機， 該機能夠適應32 m、24 m、20 m的高速鐵路雙線整孔箱梁的首跨、末跨、標準跨及其相互變跨的架設施工。施工中需要運梁車配套使用。在喂梁過程中，需要運梁車上的馱梁小車配合1號天車同步喂梁。在小于2 000 m曲線梁架設中，運梁車馱梁小車在配合架橋機1號天車喂梁過程中出現(xiàn)啃軌現(xiàn)象，曲線較小的情況下甚至出現(xiàn)小車卡死或輪緣直接崩裂，甚至輪箱扭曲變形，最終可能造成嚴重事故。這種情況是非常危險的，不但關系到施工如何進行，更關系到施工安全。

2.2 傳統(tǒng)架橋機曲線架梁工況分析(圖2)

在曲線梁的架設過程中，已架箱梁與待架箱梁之間形成一個α夾角。根據(jù)目前施工中實際遇到的最小600 m曲線半徑的橋梁，夾角α達到3.11°，換算到待架箱梁端部與已架箱梁端部中心距橫向偏差達1.77 m，造成架橋機站位與運梁車站位形成很大的折線。在喂梁過程中產(chǎn)生很大的水平力，由于架橋機吊梁天車鋼絲繩提梁，本身相對為柔性，喂梁過程中產(chǎn)生的水平力基本上都作用在馱梁小車上，最后傳到小車輪子的輪緣與軌道上，造成硬磨甚至破壞。

圖2 曲線梁架設

2.3 傳統(tǒng)架橋機曲線架梁解決方案

圖3 馱梁小車改裝前后對比(單位： mm)

為了解決此種工程問題，設計人員提出了有針對性的處理辦法。如圖3所示，在馱梁小車上增加1套高0.7 m左右的扁擔梁，扁擔梁支撐在馱梁小車上的支點距離為0.8 m，箱梁支撐位置正下方留有空隙，減小阻力，主要起到安全限位作用。傳力力臂由1.6 m變成了0.4 m，減小了作用在小車上的水平力矩，喂梁過程中扁擔梁與小車上接觸面能夠相對轉動，從而減小了軌道與輪緣的啃軌力。盡管此方式可以解決曲線架梁問題，但增加0.7 m高扁擔梁后，喂梁過程中，架橋機吊具與混凝土箱梁頂面凈空不足，無法喂梁，需要通過加高橋機支腿來實現(xiàn)喂梁，這樣造成設備改造成本上升。改造后橋機本身尺寸超高超限，在一些工況下，橋機需要解體重新回到原來的設計高度，也造成了施工拆卸，增加人力且耽誤工期。

3 新型小半徑曲線架梁裝置

3.1 架橋機小半徑曲線架梁解決方案與裝置

如圖4所示，新型架設曲線橋梁的輔助轉向支撐裝置包括一個安裝在馱梁小車車架頂面高度不大于0.3 m的扁擔梁，以及2個用于驅動扁擔梁相對于馱梁小車上平面作水平轉動的輔助轉動油缸；扁擔梁為箱形結構，在扁擔梁底面設置有一個與馱梁小車車架頂面設置的中心軸相配合的中心軸孔，以及位于中心軸孔兩側的分別與馱梁小車車架頂面相應位置處設置的限位軸相配合的限位槽孔；輔助轉動油缸的一端通過油缸安裝座與扁擔梁的端部相結合，另一端通過油缸安裝座與馱梁小車車架相結合。

馱梁小車車架頂面與扁擔梁的安裝配合面之間設置有支撐底座，如圖4所示。支撐底座是由分別設置在馱梁小車車架頂面兩端的滑板、間隔設置在限位軸與中心軸之間的滑板以及環(huán)繞中心軸設置的墊板組成；滑板通過連接件固接在馱梁小車車架頂面，環(huán)繞每塊滑板周邊分別設置有圍板；在扁擔梁底面與相應的滑板相配合位置處分別設置有向下凸出的滑移臺面。

圖4 新型支撐裝置(單位：mm)

馱梁小車車架與扁擔梁之間以對角設置的方式分別設置有一個用于驅動扁擔梁相對于馱梁小車車架作水平轉動的輔助轉動油缸。扁擔梁頂面兩端設置有嵌入式的支撐橡膠墊安裝槽。

支撐底座采用四點支撐以及中心轉軸與兩根限位軸配合作用，使得布置在支撐底座上的扁擔梁可繞中心軸轉動，限位軸起到限位作用，通過調整油缸安裝位置，可以實現(xiàn)正向或反向轉動，以此也適應所要架設橋梁的曲線方向。

3.2 解決原理

在架設小半徑曲線梁前，根據(jù)曲線方向，調整好輔助轉向油缸安裝位置(圖5(a))。馱梁小車配合架橋機1號天車喂梁過程中(圖5(b))，通過操作該支撐裝置，讓扁擔梁相對馱梁小車車架發(fā)生一定的偏角(圖5(c))，從馱梁系統(tǒng)內部減小甚至消除喂梁過程中混凝土箱梁產(chǎn)生的的水平側向力對馱梁小車軌道運行的影響，達到消除馱梁小車啃軌的情況，保證曲線梁架設安全高效完成。

圖5 改裝后的馱梁小車

3.3 裝置優(yōu)點

(1)新型裝置的尺寸小，高度尺寸控制在0.3 m之內，滿足喂梁架橋機高度，不需要對架橋機喂梁空間高度進行加高改造，保證了架橋機整機高度參數(shù)不變，既節(jié)約了架橋機的改造成本，又降低了施工成本。

(2)新型裝置采用油缸輔助轉向，用以消除喂梁過程中產(chǎn)生的側向力；把外部作用于馱梁小車上的側向力，消耗在馱梁小車內，避免了小車喂梁時啃軌。

(3)扁擔梁底座采用四點支撐，通過多點支撐分散各支撐面作用力，減小了作用在馱梁小車上的作用力矩，降低了啃軌的側向力，也降低了輔助油缸的尺寸。

(4)支撐底面采用中心轉軸與2根限位軸配合作用，不僅可使扁擔梁繞中心軸轉動，并可通過限位軸起到限位作用，防止操作過當，安全可靠。

(5)扁擔梁采用中心設置中心孔，兩邊設置橢圓形限位孔，孔僅在扁擔梁底面，另外兩側頂面設計嵌入式的支撐橡膠墊安裝槽，通過孔和槽結合，保證扁擔梁有足夠的高度滿足設計要求，又保證整體尺寸喂梁時提起的混凝土箱梁梁高度不超架橋機2號腿4.3 m的凈空高度。

3.4 工程應用實例

合?？瓦\專線合肥段鳳凰特大橋最小曲線半徑800 m，如果采用傳統(tǒng)方式，則馱梁小車需要改造，架橋機支腿需要加高，總改造工期需要一個半月，嚴重影響施工工期。通過加裝這種新型輔助轉動裝置(圖6)，順利完成最小800 m半徑曲線橋梁架設，輪緣與軌道磨損正常，未出現(xiàn)嚴重的啃軌現(xiàn)象，效果很好。

圖6 小曲線架梁施工現(xiàn)場

4 結語

通過對馱梁小車改造，增加該新型機構，即通過小的改造，小的投入，就很好地解決了高速鐵路小半徑曲線架梁。目前該裝置已經(jīng)在合福、滬昆線上成功應用，通過性能良好、順暢，得到了施工單位的認可，更重要的是為以后小半徑曲線橋梁架設提供了成功的參考案例。

另外，此機構已經(jīng)通過國家專利局審批，專利號201220391410.X。

[1] 陳浩.DF900D型架橋機技術設計報告[R].鄭州：鄭州大方橋梁機械有限公司，2006．

[2] 陳浩，張志華，吳耀輝，韓軍.DF900D型導梁式定點起吊架橋機[J].鐵道標準設計，2008(3)．

[3] 袁志富.鐵路客運專線移動模架現(xiàn)場制梁施工工藝探討[J].建筑工程，2010(9)．

[4] 郭改成.適應小曲率線路施工900t運梁車的結構改造[J].工程機械，2010(3)．

[5] 代宇，陳德利，周治國，王琪.DF900型架橋機的研制與應用[J].建筑機械，2011(9)．

An auxiliary Rotational & Supporting Device to Erect Curve Bridge

Wang Shuchao

(New Dafang Heavy Industry Science & Technology Co.， Ltd.， Zhengzhou 450064， China)

With the high-speed railway extending to mountainous area or cramped urban area， the bridge-girder with minor-radius curve has come into use. During the erection of small curved bridge-girder， the traditional bridge-girder erection crane can not adapt to the work condition and this might endanger the bridge-girder erection. Therefore， in order to fulfill this kind of work， bridge-girder erection crane needs to be modified as a general practice. This paper introduces a new equipment specially for erection of bridge-girder on small radius curve without modifying bridge-girder erection crane. This shows a great break-through technically in the industry and a positive reference to other equipment for the erection of bridge-girder on small radius curve.

Curve bridge; Bridge-girder erection machine; Rotation device

2014-02-24；

：2014-03-07

王書超(1983—)，男，助理工程師，2007年畢業(yè)于華北水力

水電學院，工學學士，E-mail：wangsc26@163.com。

1004-2954(2014)11-0080-04

U445.3

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.11.019