朱磊

（中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司，北京101300）

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900 t新型改造變位平臺(tái)式運(yùn)架一體機(jī)的研究

朱磊

（中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司，北京101300）

摘要：為解決運(yùn)送900 t級(jí)整孔箱梁通過隧道和緊鄰隧道口或隧道內(nèi)架梁的難題，對(duì)現(xiàn)有分體式運(yùn)架設(shè)備進(jìn)行了改造升級(jí)，成功研制出了變位平臺(tái)式運(yùn)架一體機(jī)。介紹了架橋機(jī)的改造方案、主梁、導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)和關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)國(guó)產(chǎn)大噸位橋梁運(yùn)架設(shè)備的研發(fā)具有重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：運(yùn)架一體機(jī)；變位平臺(tái)；橋隧相連；900 t箱梁

近年來，我國(guó)的鐵路建設(shè)特別是高速鐵路的發(fā)展步伐加快，山區(qū)環(huán)境中的橋隧相連路段、中心城市附近雙橋并行的整孔箱梁橋架設(shè)、鐵路橋梁施工工況呈現(xiàn)出復(fù)雜化和多元化。傳統(tǒng)的分離式運(yùn)架設(shè)備，如雙梁式架橋機(jī)、輔助導(dǎo)梁式架橋機(jī)等進(jìn)行施工時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到運(yùn)梁車駝梁無法穿過隧道、架橋機(jī)無法穿過隧道架梁等技術(shù)難題。針對(duì)這些難題對(duì)已有傳統(tǒng)的900 t分體式運(yùn)架設(shè)備進(jìn)行改造。新改造成功的900 t變位平臺(tái)式運(yùn)架一體機(jī)有效解決了山區(qū)橋隧相連地段隧道進(jìn)出口及隧道口內(nèi)橋梁架設(shè)，孤橋、野橋架設(shè)的問題。新改造變位平臺(tái)式運(yùn)架一體機(jī)具有更強(qiáng)的工程環(huán)境適應(yīng)性，更簡(jiǎn)便的操作性和更安全的可靠性。它的成功研制為我國(guó)鐵路在山區(qū)橋隧相連段的施工提供了先進(jìn)的裝備，降低了施工成本，加快了施工進(jìn)度，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著，推廣應(yīng)用前景廣闊。

1　分體式運(yùn)架設(shè)備改造方案選擇

針對(duì)穿隧道運(yùn)架梁施工，一般有以下三種穿隧道架設(shè)方式：采用小輪運(yùn)梁車配合架橋機(jī)、采用大懸臂且無導(dǎo)梁的運(yùn)架一體機(jī)和采用變位平臺(tái)式穿隧道運(yùn)架一體機(jī)。

1.1采用小輪運(yùn)梁車配合架橋機(jī)

這種施工設(shè)備適用于混凝土箱梁梁寬小于12.2 m以下，整個(gè)項(xiàng)目管段隧道少，隧道設(shè)計(jì)直徑不小于6 650 mm、隧道口有大于26 m長(zhǎng)度以上的路基項(xiàng)目。架橋機(jī)在每次穿過隧道施工時(shí)，需要輔助吊機(jī)協(xié)助進(jìn)行部分解體和組裝，每次的解體和組裝都需要不少于3天的時(shí)間，進(jìn)出隧道口的距離有長(zhǎng)度要求。對(duì)于隧道半徑小于6 650 mm、隧道口小距離（路基長(zhǎng)度小于26 m）或者隧道口零距離架設(shè)以及隧道密集的項(xiàng)目而言，使用這種施工設(shè)備無法完成一些特殊工況。

1.2采用大懸臂且無導(dǎo)梁的運(yùn)架一體機(jī)

這類施工設(shè)備無導(dǎo)梁但主梁結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度和高度大，設(shè)備總長(zhǎng)度基本接近100 m.前部有一個(gè)高度近8 m的輔助折疊支腿，架設(shè)最后一孔梁需要用很多工序和時(shí)間進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)主機(jī)喂梁時(shí)，前部高達(dá)10 m多的折疊支腿需在下一個(gè)橋墩上支撐，通過滾輪與主梁產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致該支腿一直處于一種動(dòng)態(tài)的臨界穩(wěn)定狀態(tài)；山區(qū)高墩架梁時(shí)，設(shè)備主梁側(cè)面迎風(fēng)面積大，風(fēng)載安全系數(shù)小，遇到較大橫風(fēng)時(shí)，設(shè)備將承受較大側(cè)向力；遇到坡道架梁時(shí)，主機(jī)喂梁前行過程中，主機(jī)后部輪組相對(duì)前支腿高度差在逐漸增大，導(dǎo)致前支腿和主梁之間的剛性連接部位反復(fù)承受交變應(yīng)力作用，頻次達(dá)到一定數(shù)量后，連接部位會(huì)被撕裂，存有較大安全隱患[1]。

1.3采用變位平臺(tái)式穿隧道運(yùn)架一體機(jī)

這類施工設(shè)備主機(jī)采用懸吊的方式運(yùn)輸混凝土箱梁。主機(jī)可以自行在梁場(chǎng)喂梁臺(tái)座上取梁；導(dǎo)梁尾部設(shè)置有變位平臺(tái)，通過調(diào)整其高度，可實(shí)現(xiàn)調(diào)整導(dǎo)梁尾部上軌道面相對(duì)于已架橋面或者橋臺(tái)的高度，使主機(jī)不受隧道內(nèi)壁的空間影響而順利實(shí)現(xiàn)喂梁并架設(shè)；已實(shí)現(xiàn)曲線半徑為1 600 m的軌道交通的整孔預(yù)制混凝土箱梁的架設(shè)。如果運(yùn)輸通道平整，已架橋面接口平整，通過路基平整，駕駛?cè)藛T技能嫻熟，其重載運(yùn)輸速度可以達(dá)到4.6 km/h以上，空載運(yùn)行速度可以達(dá)到7 km/h以上，重載穿隧道時(shí)速度需要控制在2 km/h以下。

通過對(duì)設(shè)備改造后施工效率、施工安全、施工的最優(yōu)性價(jià)比和改造后運(yùn)架設(shè)備更為廣泛的適用性等方面反復(fù)對(duì)比論證，選用第三種方法，更為恰當(dāng)。選用第三種改造方式，即變位平臺(tái)式運(yùn)架一體機(jī)，除了使改造后的設(shè)備能夠順利實(shí)現(xiàn)穿隧道架梁外，還可讓改造設(shè)備具備更適用于山區(qū)的架設(shè)工作和復(fù)雜的多種工況的能力。

2　新改造變位平臺(tái)式運(yùn)架一體機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

2.1新改造變位平臺(tái)式運(yùn)架一體機(jī)的主要技術(shù)性能指標(biāo)[2]

變位平臺(tái)式運(yùn)架一體機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1　變位平臺(tái)式運(yùn)架一體機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

2.2新改造變位平臺(tái)式運(yùn)架一體機(jī)

新改造變位平臺(tái)式運(yùn)架一體機(jī)主要由主梁、導(dǎo)梁、支腿系、走行系統(tǒng)、變位平臺(tái)裝置、液壓系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分組成，如圖1所示。

圖1　變位平臺(tái)式運(yùn)架一體機(jī)的組成

3　新改造變位平臺(tái)式運(yùn)架一體機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1主梁、導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主機(jī)主結(jié)構(gòu)包括主機(jī)主梁、馬鞍梁、走行梁、吊點(diǎn)裝置架、動(dòng)力組平臺(tái)、托盤、定滑輪組、動(dòng)畫輪組、連接耳板、耳座、連接銷軸等；導(dǎo)梁機(jī)為箱體結(jié)構(gòu)，連接支腿、油缸、牽引機(jī)構(gòu)、輔助吊點(diǎn)等，通過對(duì)主梁、導(dǎo)梁計(jì)算分析確立其結(jié)構(gòu)尺寸，改進(jìn)前后主梁、導(dǎo)梁截面尺寸對(duì)比，如圖2所示。

圖2　改造前后截面尺寸對(duì)比圖

3.2可折疊導(dǎo)梁變位平臺(tái)技術(shù)

平臺(tái)導(dǎo)梁的兩側(cè)安裝有可折疊升降的變位平臺(tái)。變位平臺(tái)可利用平臺(tái)升降機(jī)構(gòu)調(diào)整平臺(tái)的高度位置，既可以折疊至與平臺(tái)導(dǎo)梁兩側(cè)平行，也可以展開至與平臺(tái)導(dǎo)梁側(cè)面垂直。運(yùn)架梁機(jī)的前走行輪輪組可以運(yùn)行至變位平臺(tái)上，變位平臺(tái)可以根據(jù)不同橋梁的首末孔條件，進(jìn)行升降及折疊變位，完成橋梁的架設(shè)任務(wù)。可折疊導(dǎo)梁變位平臺(tái)，如圖3所示。

圖3　可折疊變位平臺(tái)

3.3臺(tái)車液壓懸掛輪胎組

臺(tái)車輪胎組系采用液壓懸掛系統(tǒng)，臺(tái)車輪胎適應(yīng)路面不平時(shí)的升降是靠操縱電磁閥由液壓油缸來執(zhí)行。當(dāng)車輛行駛在不規(guī)則路面上時(shí)，由軸負(fù)載液壓油缸來調(diào)節(jié)車架的水平高低，實(shí)現(xiàn)車輛的總體水平行走，如出現(xiàn)超差情況能自動(dòng)報(bào)警、鎖閉，提高了行駛中的安全性。輪胎懸掛組分為驅(qū)動(dòng)輪組和從動(dòng)輪組兩種類型，其驅(qū)動(dòng)輪組如圖4所示。

圖4　懸掛輪胎組構(gòu)成圖

驅(qū)動(dòng)輪組和從動(dòng)輪組在主體結(jié)構(gòu)上基本相同，均由懸掛架和平衡比組成，通過懸掛油缸連接成一個(gè)獨(dú)立的組件。不同之處就是驅(qū)動(dòng)輪組由馬達(dá)－減速機(jī)組件組成液壓閉式系統(tǒng)形成一個(gè)獨(dú)立的行走驅(qū)動(dòng)單元，而從動(dòng)輪組比較簡(jiǎn)單，完全就是一個(gè)從動(dòng)的承載部件。

懸掛的分組能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)整載荷，使輪胎承載力均勻分配，避免了單點(diǎn)超載和偏載的情況發(fā)生。在液壓管路上設(shè)置了安全閥，當(dāng)懸掛油缸的進(jìn)油軟管爆破時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉油路，隔離該油缸，防止這一支承點(diǎn)內(nèi)其它油缸的壓力油通過爆破了的軟管泄漏，立即關(guān)閉此懸掛油缸油路，其負(fù)載就被分配給同一支承點(diǎn)的其他懸掛裝置上。

3.4混合式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

新改造的變位平臺(tái)運(yùn)架一體機(jī)采用獨(dú)立轉(zhuǎn)向與連桿轉(zhuǎn)向相結(jié)合的混合式轉(zhuǎn)向方式，可實(shí)現(xiàn)橫向走行、斜行和單端微動(dòng)、縱向走行等多種功能。通過獨(dú)立轉(zhuǎn)向模式實(shí)現(xiàn)原地的橫行功能，提高了架運(yùn)梁機(jī)的靈活性，方便了梁場(chǎng)內(nèi)箱梁的轉(zhuǎn)移。而通過連桿轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)行走時(shí)的小角度轉(zhuǎn)向，采用動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS對(duì)轉(zhuǎn)向系進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真分析，實(shí)現(xiàn)純滾動(dòng)行駛的最小誤差，最大限度減少輪胎磨損。獨(dú)立和連桿混合轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，如圖5所示。

圖5　獨(dú)立和連桿混合轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)

根據(jù)不同的施工工況兩套轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立使用，結(jié)構(gòu)上都采用雙推力軸承。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)縱向和橫向行走之間的切換，每個(gè)懸掛由單獨(dú)的液壓缸推動(dòng)轉(zhuǎn)向，當(dāng)轉(zhuǎn)到90°位置時(shí)，機(jī)械限位發(fā)揮作用此懸掛輪組轉(zhuǎn)向完成，通過轉(zhuǎn)角傳感器反饋輪組轉(zhuǎn)角使得司機(jī)在駕駛室中獲得每個(gè)懸掛輪組轉(zhuǎn)向情況?？刂葡到y(tǒng)按照各轉(zhuǎn)向輪組的轉(zhuǎn)角關(guān)系，推算出各對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)向油缸的伸縮位移量，通過PLC控制多路比例閥開口量以控制各轉(zhuǎn)向油缸伸縮位移和速度，再由轉(zhuǎn)角傳感器反饋輪組的轉(zhuǎn)角，以便控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，實(shí)現(xiàn)各輪組協(xié)調(diào)精確的轉(zhuǎn)向。

4　結(jié)束語

新改造900 t變位平臺(tái)運(yùn)架一體機(jī)已經(jīng)在京沈客運(yùn)專線施工建設(shè)過程中成功應(yīng)用，既縮短了工期、減少了施工成本，又減少了設(shè)備本身輔助性施工時(shí)間，為有效解決山區(qū)橋隧相連地段隧道進(jìn)出口及隧道口內(nèi)橋梁架設(shè)、孤橋、野橋的架設(shè)問題提供了新設(shè)備和新方法。鑒于新改造變位平臺(tái)運(yùn)架一體機(jī)架梁技術(shù)和設(shè)備特點(diǎn)，在未來的多山地區(qū)和中心城市地區(qū)架設(shè)客運(yùn)專線和城際鐵路等橋梁建設(shè)，廣泛應(yīng)用這種技術(shù)和設(shè)備，具有較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)際使用價(jià)值，對(duì)國(guó)產(chǎn)大噸位橋梁運(yùn)架設(shè)備的研發(fā)具有重要的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]李長(zhǎng)效.高速鐵路運(yùn)架一體機(jī)過隧運(yùn)架梁施工技術(shù)[J]．鐵道建筑，2013，（05）：42-44．

[2]900噸穿隧道運(yùn)架一體式架橋機(jī)使用操作手冊(cè)[M]．北京：北京萬橋興業(yè)機(jī)械有限公司，2010．

中圖分類號(hào):U445.36

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-545X（2016）04-0221-03

收稿日期：2016-01-11

作者簡(jiǎn)介：朱磊（1983-），男，云南鎮(zhèn)雄人，工學(xué)學(xué)士，工程師，研究方向：工程機(jī)械。

Research on a New Type of 900t Special Launching Carrier with Variable

ZHU Lei
（China Railway 16 Bureau Group Co．，Ltd．，the First Engineering Co．，Beijing 101300，China）

Abstract:Aiming at solving the problems of the transportation of whole 900t box girders through a tunnel and theerection of the box girder near the portal of a tunnel or even within the tunnel，successfully developed a platform transport frame displacement machine with split the existing transport aircraft equipment for the upgrading. The components of the bridge erector and transformation scheme，technical parameters and the key techniques used for it are introduced in the paper，which is of important referential value for the development of the largetonnage bridge-transporting and bridge-erecting equipments at home.

Key words:transporting-erection integrated erector；variable platform；bridge-tunnel conjoint；900t box