李坤 郭欣

(秦皇島天業(yè)通聯(lián)重工股份有限公司,河北秦皇島 066100)

隨行隨架新型架橋機(jī)的研制與成型

李坤 郭欣

(秦皇島天業(yè)通聯(lián)重工股份有限公司,河北秦皇島 066100)

介紹一種正常工作狀態(tài)外形尺寸能夠滿足時(shí)速250km/h,350 km/h雙線隧道界限,且可在以上隧道內(nèi)外完成900t混凝土箱梁架設(shè)的新型架橋機(jī)。其總體組成方案為后懸臂喂梁,前懸臂過(guò)孔,兩跨簡(jiǎn)支式架梁,作業(yè)程序簡(jiǎn)潔可靠,施工效率高。

雙線隧道 新型 架橋機(jī)

1 引言

隨著我國(guó)高速鐵路建設(shè)的發(fā)展,高速鐵路已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入山區(qū)時(shí)代。在這些地區(qū)修建高速鐵路,是過(guò)了橋梁就是隧道,橋隧相連?？陀^情況是,隧道內(nèi)任何處還可能有橋梁。而現(xiàn)有的架橋機(jī)大多只適用在平原地區(qū)架梁,由于體型龐大需要作十分復(fù)雜的拆裝或改裝過(guò)程才能通過(guò)隧道。在隧道出口架梁尚且需要十幾米長(zhǎng)度的路基,更不用說(shuō)在隧道內(nèi)架梁了。這極大地延緩了山區(qū)高速鐵路的建設(shè)施工進(jìn)度。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足,現(xiàn)研究一種高速鐵路隨行隨架新型架橋機(jī)。此架橋機(jī)采用了超低高度坦式吊梁天車和矮式凹體型輪胎式運(yùn)梁車,使本架橋機(jī)的整體輪廓尺寸在正常架設(shè)工況乃至任何工況中均不會(huì)與隧道限界相干涉。

該新型架橋機(jī)正常工作狀態(tài)外形尺寸均可滿足時(shí)速250km/h,350km/h雙線隧道界限,可在以上隧道內(nèi)外完成架梁作業(yè),可在隧道外架梁、過(guò)隧道、隧道口零距離和隧道內(nèi)架梁,橋間轉(zhuǎn)移、諸位一體,整機(jī)無(wú)需作任何拆卸調(diào)整,可隨走隨架,不分隧道內(nèi)外。

2 高速鐵路隨行隨架新型架橋機(jī)主體結(jié)構(gòu)

本架橋機(jī)的主體結(jié)構(gòu)由兩跨式雙主梁、坦式吊梁天車、前支腿、后支腿、輔支腿和配套凹體型輪胎式運(yùn)梁車組成,具體結(jié)構(gòu)總成詳見(jiàn)圖1。后懸臂喂梁,前懸臂過(guò)孔,兩跨簡(jiǎn)支式架梁,隧道內(nèi)外通用,隨走隨架,是一種更新?lián)Q代型全新設(shè)備。

由圖1可見(jiàn)該架橋機(jī)的雙主梁上安裝兩臺(tái)坦式吊梁天車,雙主梁的前端安裝輔支腿和前支腿,雙主梁的尾部安裝后支腿,后支腿可以翹起,落下時(shí)支立在凹體型輪胎式運(yùn)梁車兩側(cè)主梁之上,使后支腿反力直接傳到運(yùn)梁車上。

2.1 坦式吊梁天車

圖1 隨行隨架新型架橋機(jī)的總圖

坦式吊梁天車由車架、行走機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、專用吊具等機(jī)構(gòu)組成,由此機(jī)構(gòu)執(zhí)行特定的動(dòng)作完成預(yù)制梁的起升、降落,并實(shí)現(xiàn)橫向移動(dòng)。

坦式吊梁天車的車架分為主車架和副車架兩部分。主車架是吊梁天車主承重結(jié)構(gòu),由兩根縱聯(lián)梁連接起來(lái)的橫梁構(gòu)成,主車架內(nèi)安裝定滑輪組及天車行走機(jī)構(gòu),為進(jìn)一步降低高度,將安裝在標(biāo)準(zhǔn)橫梁兩端的行走機(jī)構(gòu)采用了四組重物移位器裝置和行走動(dòng)力裝置。橫梁的外側(cè)各安裝兩根調(diào)羹狀懸臂梁,調(diào)羹狀懸臂梁組成一組懸臂式副車架,在懸臂式副車架上裝有卷?yè)P(yáng)機(jī),副車架在主車架橫梁一側(cè)并以調(diào)羹狀懸臂梁形式懸出主車架之外并低于主車架。這樣,就將現(xiàn)有技術(shù)中卷?yè)P(yáng)機(jī)豎向疊架在定滑輪組之上的高大吊梁天車攤開(kāi)而變成低矮的坦式吊梁天車。

行走機(jī)構(gòu)的四組重物移位器裝置是采用鏈輪傳動(dòng)的,這樣可使行走動(dòng)力裝置與移位器裝置前后錯(cuò)開(kāi)布置,從而降低行走機(jī)構(gòu)的總體高度。此外吊梁天車還設(shè)置了橫移油缸,通過(guò)橫移油缸的推拉可使定滑輪組整體橫向往返滑移額定距離。

總的來(lái)說(shuō),這種超低高度坦式吊梁天車,為設(shè)計(jì)整機(jī)高度較低的高速鐵路架橋機(jī)創(chuàng)造了有利條件,同時(shí)也為輪胎式運(yùn)梁車整體馱運(yùn)架橋機(jī)順利通過(guò)隧道掃清了一大障礙。

2.2 凹體型輪胎式運(yùn)梁車

凹體型輪胎式運(yùn)梁車包括駕駛室、動(dòng)力系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)支承牛腿、從動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)橋、氣動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。將液壓懸掛架及懸掛輪胎組按所需寬度排成兩列,而均勻分布在左列上的液壓懸掛輪胎組需與右列者成對(duì)安裝,從而構(gòu)成多組橫軸。然后由兩側(cè)主梁、承重橫梁、端橫梁、橫聯(lián)桿、斜聯(lián)桿和回轉(zhuǎn)支承牛腿按照格柵梁的構(gòu)造形式焊接而成與上述縱列長(zhǎng)度、橫軸寬度相協(xié)調(diào)的車架,其中,承重橫梁、橫聯(lián)桿及斜聯(lián)桿安裝在兩側(cè)主梁的下部,使車架結(jié)構(gòu)的斷面成為凹字形。各懸掛輪胎組就安裝在車架回轉(zhuǎn)支承牛腿之下并成為車架之支承。懸掛輪胎組分為主動(dòng)橋和從動(dòng)橋,兩者之比為1∶2?？偟膩?lái)說(shuō),這種新型的凹體型輪胎式運(yùn)梁車,它具有超低高度的承重地板,在隧道無(wú)需二次填充,混凝土箱梁無(wú)需切翼緣的前提下,能夠運(yùn)載高速鐵路雙線混凝土箱梁自由通過(guò)雙線隧道。

2.3 后支腿

后支腿裝在兩主梁尾端下蓋板上,可以翹起和落下,由液壓油缸操縱。其兩立柱為由油缸推拉的伸縮式套柱,且立柱腳部裝有淺碗式支座,在主梁稍有撓度時(shí)可自動(dòng)調(diào)整使立柱與主梁相垂直。架梁及馱運(yùn)時(shí)后支腿系支立在凹體型輪胎式運(yùn)梁車的后端。同時(shí)兩立柱的上端系通過(guò)前、后成對(duì)的水平銷軸與主梁連接,當(dāng)把前側(cè)的水平銷軸拔出,則后支腿就可由折疊油缸向后方折起成水平狀態(tài),從而形成后懸臂喂梁狀態(tài)。

2.4 前支腿

前支腿為液壓推拉式套柱結(jié)構(gòu),其上橫梁兩端裝有主動(dòng)托輥和主動(dòng)掛輪組。前支腿系通過(guò)托輥來(lái)對(duì)雙主梁作滾動(dòng)支承,故它們之間可作水平縱向相對(duì)運(yùn)動(dòng),但當(dāng)在架梁狀態(tài)時(shí)將用專門的定位銷軸予以鎖死。

掛輪組可輸送前支腿沿主梁下翼緣前后移動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)前支腿變跨動(dòng)作。下端兩立柱之間裝有液壓橫移機(jī)構(gòu)以適應(yīng)曲線架梁需要。

前支腿伸縮套柱通過(guò)自身油缸提升可滿足末孔架設(shè),運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)橋間轉(zhuǎn)移等功能。

2.5 輔支腿

輔支腿亦為由油缸推拉的三節(jié)伸縮式套柱。其側(cè)面系一個(gè)倒三角架,正面系雙立柱式排架構(gòu)造,設(shè)有上層油缸和下層油缸,來(lái)實(shí)現(xiàn)較大范圍的高度變化。立柱及斜撐上端與輔支腿上橫梁鉸接。兩根上橫梁鉗在雙主梁內(nèi)側(cè)縱向?qū)ＴO(shè)滑槽之內(nèi),用以變跨架梁時(shí)用牽拉鋼絲繩拽移輔支腿之用,不用其他機(jī)具輔助,非常簡(jiǎn)便,

2.6 主梁

主梁為兩跨式雙主梁,系由兩根總長(zhǎng)75m平行設(shè)置的鋼箱梁及兩端橫聯(lián)梁組成為一個(gè)平面框架結(jié)構(gòu),兩主梁中心距為6m,兩鋼箱梁截面尺寸為高×寬=3m×1.5m,上蓋板全長(zhǎng)鋪設(shè)單軌,供吊梁小車行走;下蓋板兩側(cè)設(shè)耳梁,供托輥之掛輪組行走。兩鋼箱梁之間除前后端設(shè)橫聯(lián)梁之外,中間無(wú)任何連結(jié),故天車可以從頭到尾通行無(wú)阻。

3 作業(yè)方法

高速鐵路隨行隨架新型架橋機(jī)的作業(yè)方法主要包括架梁、過(guò)孔及馱運(yùn),其作業(yè)流程如下。

3.1 架梁

(1)前支腿支立在中間墩上,輔支腿支立在前方墩上,兩臺(tái)坦式吊梁天車行至主梁前端當(dāng)配重,后支腿翹起,架橋機(jī)成后懸臂狀態(tài),凹體型輪胎式運(yùn)梁車把混凝土梁喂入主機(jī)腹內(nèi);(2)后支腿落下,支立于凹體型輪胎式運(yùn)梁車兩主梁后端并墊實(shí);(3)前支腿收起并前移至前方墩指定位置支立,稍稍收起輔支腿,兩坦式吊梁天車回到后方前后吊點(diǎn)處,準(zhǔn)備吊梁。(4)兩坦式吊梁天車抬吊混凝土梁前行,至落梁位置停止;(5)落梁到位,即完成了當(dāng)前這孔梁的架設(shè)。

3.2 過(guò)孔

(1)當(dāng)前這孔梁已架設(shè)完畢,準(zhǔn)備過(guò)孔;兩坦式吊梁天車后退至尾端當(dāng)配重;利用梁頭的吊梁孔斜拉錨緊前支腿,輔支腿縮起稍許;(2)凹體式運(yùn)梁車整機(jī)馱運(yùn)架橋機(jī)與前支腿上端托輥配合動(dòng)作,推送雙主梁向前移動(dòng),輔支腿到達(dá)前方墩支立;(3)兩坦式吊梁天車開(kāi)到前端當(dāng)配重;后支腿向后翹起,凹體輪胎車退出返回梁場(chǎng)去運(yùn)梁。

3.3 橋間轉(zhuǎn)移

(1)一座橋的末孔梁已架設(shè)完畢,架橋機(jī)準(zhǔn)備橋間轉(zhuǎn)移或過(guò)隧道;(2)兩坦式吊梁天車后退至尾端當(dāng)配重,前支腿后退至凹體型輪胎式運(yùn)梁車主梁前端之上支立,;輔支腿縮起稍許離開(kāi)地面;(3)凹體型輪胎式運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)整機(jī)前行,不管在何處(包括隧道口和隧道內(nèi))只要遇到橋梁即可進(jìn)行架梁作業(yè),這稱為“隨行隨架”。

上述架梁、過(guò)孔和馱運(yùn)全過(guò)程,架橋機(jī)的全部動(dòng)作都是自助的,無(wú)需作任何拆裝,其形體自始至終保持不變,且更重要的是,由于首次使用了凹體型輪胎式運(yùn)梁車和坦式吊梁天車技術(shù),以及采用了創(chuàng)新性的架梁工藝,使架橋機(jī)斷面輪廓尺寸在任何工況下都一直保持與隧道限界不相干涉的狀態(tài),故可達(dá)到隧道內(nèi)架梁之目的。

4 高速鐵路隨行隨架新型架橋機(jī)主要特點(diǎn)及創(chuàng)新性

(1)本架橋機(jī)的主要特點(diǎn)和創(chuàng)新性在于,它是一種我國(guó)首創(chuàng)的高速鐵路隨行隨架新型架橋機(jī),即它能夠在高鐵沿線隧道內(nèi)外任何橋址上完成架梁作業(yè),在如下作業(yè)全過(guò)程:隧道外架梁、橋間轉(zhuǎn)移、隧道進(jìn)口架梁、隧道中間架梁、過(guò)隧道及在隧道出口架梁,諸位一體,整機(jī)無(wú)需作任何拆裝調(diào)整,可隨行隨架,十分自由便利,這是該架橋機(jī)在技術(shù)上的重大突破。(2)由于能夠做到隨行隨架,所以它的總體施工效率比較高,人工勞動(dòng)強(qiáng)度低,且無(wú)需其他起重機(jī)設(shè)備從旁協(xié)助,做到了完全自助式。(3)本架橋機(jī)架梁作業(yè),動(dòng)作和工法比較簡(jiǎn)單,各部位受力明確、結(jié)構(gòu)和支撐可靠,且有全面的安全保護(hù)措施,整機(jī)安全性高。(4)本架橋機(jī)屬更新?lián)Q代型設(shè)備,可解決在山區(qū)修建高速鐵路、架設(shè)預(yù)應(yīng)力箱形混凝土梁的瓶頸難題,其社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益不可估量。