梁輝，夏朝鵑，閔理，鄭奕

（中鐵九橋工程有限公司，江西 九江 332004）

1 概述

我國(guó)傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的結(jié)構(gòu)形式一般為鋼桁梁或鋼箱梁，隨著我國(guó)橋梁事業(yè)的發(fā)展，各種不同結(jié)構(gòu)形式的橋梁涌現(xiàn)而出，其中就有一種“箱桁組合梁”的形式，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：箱梁設(shè)于梁段的底部（常作為鐵路橋面），桁架梁置于箱梁的上方，桁架上層平面作為公路橋面。對(duì)于這種新型橋梁結(jié)構(gòu)，其安裝方法一般為：采用先進(jìn)的制造工藝，將一個(gè)節(jié)段分成兩個(gè)吊段，即公路橋面作為一個(gè)吊段，而箱梁與桁架組合作為一個(gè)吊段。蕪湖長(zhǎng)江公鐵大橋即采用此種結(jié)構(gòu)形式及安裝方法。采用本安裝方法具有方便快捷的優(yōu)點(diǎn)，但要求與其配套的架梁起重機(jī)具有較大的起重能力，且具備大范圍變幅的功能。蕪湖長(zhǎng)江公鐵大橋是商合杭鐵路的控制性工程，主橋?yàn)槲蹇绮贾玫碾p塔雙索面高低塔鋼箱鋼桁組合梁斜拉橋，跨度布置為（99.3+238+588+224+85.3）m，全長(zhǎng)1234.6m（如圖1）。

圖1 蕪湖長(zhǎng)江公鐵大橋主橋示意

圖2 橋梁橫斷面布置圖

主梁上層為板桁結(jié)合橋面，下層為鋼箱橋面，三角型桁架，上層橋面桁中心距33.8m，下層橋面桁中心距為38m，主桁桁高15m，節(jié)間長(zhǎng)度14m。橋梁橫斷面采用兩片主桁的型式，全橋不設(shè)橫聯(lián)，只在支點(diǎn)處設(shè)板式橋門架，斜拉索錨固在下弦主桁桿件內(nèi)。鐵路梁段最大凈重按800t考慮，公路梁段最大凈重按360t考慮。架梁作業(yè)時(shí)，架梁起重機(jī)分別從主塔開始向兩邊對(duì)稱懸臂架設(shè)，鐵路梁段、公路梁段依次交替吊裝架設(shè)。對(duì)此，本項(xiàng)目需研制一種800t變幅式架梁起重機(jī)，其起重能力為800t，變幅范圍5～22m，變幅方式靈活，能夠適應(yīng)“箱桁組合梁”的吊裝。圖2為橋梁橫斷面布置圖。

2 架梁作業(yè)流程

（1）起重機(jī)走行至鋼梁前端節(jié)點(diǎn)并錨固，調(diào)整架梁起重機(jī)臂桿傾角，由水面直接提升待架鐵路梁節(jié)段（含斜桿、豎桿、錨箱、風(fēng)嘴）至設(shè)計(jì)高程。（2）待架鐵路梁吊裝到位后，設(shè)置臨時(shí)連接，通過調(diào)整吊具縱移千斤頂精確定位，完成鐵路梁拼裝。（3）提升待架公路梁節(jié)段至已架鐵路梁腹桿上方，對(duì)位安裝公路梁。斜拉索掛索施工并張拉。（4）起重機(jī)前移至下一節(jié)段，繼續(xù)進(jìn)行懸臂架設(shè)。

3 主要技術(shù)參數(shù)

額定起吊能力：800t（吊具以下荷載）；

起升高度：85m；

工作幅度：5～22m；

起升速度：0～2m/min

變幅速度：0～0.68m/min；

走行速度：0～1m/min；

走行方式：液壓步履式自動(dòng)走行；

4 主要結(jié)構(gòu)

800t變幅式橋面起重機(jī)（如圖3）主要由起重部分和行走部分組成。起重部分通過變幅、起升實(shí)現(xiàn)起重功能，主要包含臂桿、人字架、起升系統(tǒng)、變幅系統(tǒng)。行走部分通過頂推、錨固實(shí)現(xiàn)縱向行走和起重鎖定功能，主要包含底部結(jié)構(gòu)、支點(diǎn)結(jié)構(gòu)、走行頂升系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)。其中兩大部分同時(shí)也包含了電氣及液壓裝置。

圖3 800t變幅式橋面起重機(jī)示意圖

4．1 臂桿

臂桿采用箱型雙肢桁架梁結(jié)構(gòu)形式，主肢間距3200mm，有效長(zhǎng)度24500mm，共分四段，各段之間均采用法蘭板連接方式。臂桿根部由箱型截面逐步過渡至單耳板，耳板銷軸孔內(nèi)嵌銅套，通過銷軸與底部結(jié)構(gòu)前橫梁連接，臂桿頂端橫梁上布置有起升機(jī)構(gòu)定滑輪組。為減小臂桿彎矩，設(shè)計(jì)時(shí)盡量考慮變幅力和吊重荷載的合力與臂桿中心線重合。

4．2 人字架

人字架主要由后拉桿、斜桿及小斜桿組成，各桿件與底部結(jié)構(gòu)及各桿件之間的連接方式均為銷接。后拉桿為箱型梁結(jié)構(gòu)，主要承受向上的拉力，為方便運(yùn)輸，將后拉桿分成兩段，中間采用拼接板連接。斜桿為箱型梁結(jié)構(gòu)，主要承受軸向壓力，共分成三段制造，各段之間均采用法蘭板連接方式，斜桿頂端橫梁上布置有變幅系統(tǒng)的定滑輪組，中間段橫梁上布置有變幅系統(tǒng)的導(dǎo)向滑輪，底部節(jié)段前方布置有變幅限位裝置。小斜桿主體為鋼管結(jié)構(gòu)，對(duì)人字架起穩(wěn)定作用。

4．3 起升系統(tǒng)

起升系統(tǒng)主要由起升卷?yè)P(yáng)機(jī)、定滑輪組、動(dòng)滑輪組、吊具系統(tǒng)組成，其中定滑輪通過銷軸與臂桿鉸接，動(dòng)滑輪組通過銷軸與吊具C型框架鉸接。單臺(tái)起重機(jī)包含2套起升系統(tǒng)，由電氣系統(tǒng)進(jìn)行同步控制。每套起升系統(tǒng)包含兩臺(tái)額定拉力25t的卷?yè)P(yáng)機(jī)，采用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，滑輪組倍率為24，采用不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。吊具系統(tǒng)主要由C型框架、扁擔(dān)梁、分配梁、縱移千斤頂?shù)冉M成（如圖4）。C型框架與扁擔(dān)梁之間設(shè)有滑動(dòng)摩擦面，縱移千斤頂可在重載情況下調(diào)節(jié)C型框架在分配梁上的位置，保證起升吊點(diǎn)與所吊梁段重心基本重合，避免鋼梁傾斜。

圖4 吊具示意圖

4．4 變幅系統(tǒng)

變幅系統(tǒng)主要由變幅卷?yè)P(yáng)機(jī)、定滑輪組、動(dòng)滑輪組以及連接拉板等組成，單臺(tái)起重機(jī)包含2套變幅系統(tǒng)，由電氣系統(tǒng)進(jìn)行同步控制。每套起升系統(tǒng)包含一臺(tái)額定拉力25t的卷?yè)P(yáng)機(jī)，采用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，滑輪組倍率為20，采用不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。另外，變幅鋼絲繩足夠長(zhǎng)，具有將臂桿從水平位置拉起的功能，方便安裝。

4．5 底部結(jié)構(gòu)

底部結(jié)構(gòu)作為起重機(jī)的承重結(jié)構(gòu)部件，主要由前橫梁、后橫梁、邊縱梁及卷?yè)P(yáng)機(jī)平臺(tái)組成，底部結(jié)構(gòu)均采用箱型截面，前橫梁及后橫梁為方便工地拼裝和運(yùn)輸，均將其分成三段制造，分段處采用拼接板螺栓連接；前橫梁上端分別與起重機(jī)的臂桿和人字架的斜桿連接，后橫梁上端與人字架的豎桿連接，下端與后錨裝置連接。另外，卷?yè)P(yáng)機(jī)、液壓泵站、電氣控制柜及司機(jī)室等都安裝在底部結(jié)構(gòu)上。

4．6 錨固系統(tǒng)

錨固系統(tǒng)（如圖5）為起重機(jī)提供錨固力，主要由錨固分配梁、調(diào)整螺桿組件、錨固耳板等組成，錨固分配梁與邊縱梁耳板用銷軸鉸接，錨固分配梁上設(shè)有兩套調(diào)整螺桿組件，調(diào)節(jié)螺桿下方設(shè)有錨固耳板，錨固耳板與調(diào)節(jié)螺桿采用螺紋連接，與鋼梁耳板采用銷軸鉸接，調(diào)整螺桿可對(duì)錨固耳板高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)鋼梁耳板的高度偏差。

4．7 支點(diǎn)結(jié)構(gòu)

支點(diǎn)結(jié)構(gòu)為起重機(jī)的承重構(gòu)件，可將起重機(jī)的壓力傳遞至鋼梁主弦桿。另外，在起重機(jī)步履式走行拖動(dòng)軌道時(shí)，可作為輔助支撐，使軌道與地面脫空。支點(diǎn)結(jié)構(gòu)分為前支點(diǎn)、后支點(diǎn)，均采用機(jī)械螺旋頂結(jié)構(gòu)，可小范圍調(diào)節(jié)支點(diǎn)高度。前支點(diǎn)還具備旋轉(zhuǎn)90°功能，走行時(shí)能順利通過鋼梁上的錨固耳板。

4．8 走行頂升系統(tǒng)

圖5 錨固系統(tǒng)示意圖

走行頂升系統(tǒng)（如圖6）用于實(shí)現(xiàn)起重機(jī)整機(jī)走行，主要由軌道梁、前滑靴、后滑靴、千斤頂反力座、行走千斤頂、前后頂升千斤頂?shù)炔考M成。走行方式為步履式走行，具體工作原理如下：（1）前、后頂升千斤頂收缸，使起重機(jī)自重荷載轉(zhuǎn)換至前、后支點(diǎn)，軌道梁脫離橋面，懸吊于滑靴上；（2）通過行走千斤頂?shù)纳炜s動(dòng)作，使軌道梁向前滑移一個(gè)行程；（3）前、后頂升千斤頂伸缸，使軌道梁與橋面接觸并逐漸受力，此時(shí)前、后支點(diǎn)不受力，整機(jī)自重通過頂升千斤頂、滑靴全部承受在軌道上；（4）解除后錨固，通過行走千斤頂?shù)纳炜s動(dòng)作，帶動(dòng)整機(jī)向前滑移一個(gè)行程；（5）重復(fù)以上步驟即可實(shí)現(xiàn)起重機(jī)向前步履式走行。

圖6 走行頂升系統(tǒng)示意圖

4．9 電氣系統(tǒng)

本機(jī)共有2套主鉤機(jī)構(gòu)、2套變幅機(jī)構(gòu)。4套機(jī)構(gòu)均采用交流變頻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，變頻調(diào)速裝置為英威騰公司GD35-19系列產(chǎn)品,整個(gè)系統(tǒng)由一臺(tái)可編程控制器(三菱PLC)統(tǒng)一控制。除整機(jī)走行和吊具控制外，所有機(jī)構(gòu)都在司機(jī)室內(nèi)的聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)上操作。

4．10 液壓系統(tǒng)

本機(jī)采用一套行走液壓系統(tǒng)和兩套吊具液壓系統(tǒng)，行走液壓系統(tǒng)控制2個(gè)前頂升千斤頂、2個(gè)后頂升千斤頂、2個(gè)行走千斤頂，系統(tǒng)額定壓力為25MPa，系統(tǒng)功率18.5kW。每套吊具液壓系統(tǒng)控制1個(gè)吊具調(diào)整千斤頂，系統(tǒng)額定壓力為25MPa，系統(tǒng)功率7.5kW。

4．11 安全監(jiān)控系統(tǒng)

安全監(jiān)控系統(tǒng)由PLC、工控機(jī)、顯示器、視頻系統(tǒng)及起升高度限位器、旋轉(zhuǎn)編碼器、變幅角度傳感器、變幅極限限位器、力矩限制器、風(fēng)速傳感器等傳感器組成。具備參數(shù)實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)記錄、報(bào)警控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。

5 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）行走千斤頂反力座采用重力式自動(dòng)對(duì)孔裝置，可實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的步履式自動(dòng)行走。

（2）頂升系統(tǒng)采用三連桿機(jī)構(gòu)，頂升千斤頂作為三連桿機(jī)構(gòu)中的一個(gè)連桿，只承受軸向力，解決了起重機(jī)行走時(shí)頂升千斤頂直接承受水平力而易使其內(nèi)部密封件磨損破壞的問題，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、傳力明確，增加了液壓千斤頂?shù)氖褂脡勖?，減少了液壓元器件的維修保養(yǎng)成本。

（3）采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)形式為雙臂桿形式，在項(xiàng)目完工后，通過少量改造，改變兩臂桿的間距即可適應(yīng)其他寬度的橋梁施工，又可拆分為兩臺(tái)400t起重機(jī)應(yīng)用于吊裝重量較小的橋梁施工。后期改造簡(jiǎn)便、適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用范圍更加廣泛，設(shè)備使用價(jià)值更為經(jīng)濟(jì)。

（4）采用變幅同步控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變幅數(shù)據(jù)變化，自動(dòng)進(jìn)行差異補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)變幅同步控制，保證鋼梁變幅平穩(wěn)。

（5）采用組態(tài)通訊技術(shù)，在遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)中，以動(dòng)畫形式實(shí)現(xiàn)架梁進(jìn)度仿真模擬，可實(shí)時(shí)顯示設(shè)備在工作中的動(dòng)作狀態(tài)以及架梁施工進(jìn)度狀況，有利于施工安全管理。

6 使用狀況

四臺(tái)800t變幅式橋面起重機(jī)應(yīng)用于蕪湖長(zhǎng)江公鐵大橋鋼梁安裝，于2018年3月投入使用，至2019年5月完成全部56片鋼梁安裝。目前該起重機(jī)正在進(jìn)行改造，即將投入安九鐵路鳊魚洲長(zhǎng)江大橋鋼梁安裝工程?，F(xiàn)場(chǎng)施工圖如圖7。

7 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)交通網(wǎng)的不斷擴(kuò)展，大量跨越大江、大河的斜拉橋梁不斷涌現(xiàn)，橋面架梁起重機(jī)活躍于各大型的斜拉橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)。800t變幅式橋面起重機(jī)具備大范圍變幅功能，整機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，在項(xiàng)目完工以后，進(jìn)行少量的改造，改變兩吊點(diǎn)之間的寬度即可適應(yīng)其他寬度的橋梁施工，同時(shí)又可拆分為兩臺(tái)400t起重機(jī)應(yīng)用于吊裝重量較小的橋梁施工，繼續(xù)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，在大型橋梁整節(jié)段架設(shè)中具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)前景良好。