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        一種架設(shè)全預(yù)制橋梁架橋機的設(shè)計及應(yīng)用研究

        2020-07-28 11:48:44賈力鋒
        鐵道建筑技術(shù) 2020年5期
        關(guān)鍵詞:架橋機蓋梁吊具

        賈力鋒

        (鄭州新大方重工科技有限公司 河南鄭州 450064)

        1 前言

        隨著中國城市化進程及中國橋梁建設(shè)技術(shù)的快速發(fā)展,中國高架橋建設(shè)越來越多,如何能在保證橋梁安全及使用壽命的前提下快速施工,這對橋梁架設(shè)施工的裝備提出更高要求[1]。同時隨著預(yù)制裝配式建筑技術(shù)的推廣及應(yīng)用,橋梁建設(shè)的全預(yù)制裝配技術(shù)也開始進行了研究及施工探索。通過在工廠生產(chǎn)出建筑部件,再在現(xiàn)場進行裝配,這樣不僅能對構(gòu)件進行工廠化管理,提高生產(chǎn)效率,而且全預(yù)制可以減少原始現(xiàn)澆作業(yè),大量減少了施工中造成的環(huán)境污染,減少工人現(xiàn)場工作量,提高了施工效率,節(jié)約了成本,并且施工周期短。這種全預(yù)制裝配式橋梁建設(shè)作為一種綠色建筑建造技術(shù)也得到國家相關(guān)部門的推廣應(yīng)用。我國寧波舟山港主通道魚山石化疏港公路橋梁建設(shè)是浙江首例較大規(guī)模的裝配建設(shè)施工項目,作為一家專業(yè)的橋梁裝備設(shè)計制造企業(yè),我們與浙江省交通規(guī)劃設(shè)計研究院一起完成了該項預(yù)制裝配橋梁的設(shè)計及研究,同時為全預(yù)制橋梁施工建設(shè)提供裝備支持[2]。

        2 架橋機組成及工作原理

        該架橋機主要由主框架、前輔助支腿、前支腿、后支腿、前天車、后天車、托輥、后頂高、附屬結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成。架橋機組成見圖1。

        圖1 架橋機組成(單位:mm)

        2.1 技術(shù)參數(shù)

        前天車額定起升能力:130 t

        后天車額定起升能力:80 t

        架設(shè)梁跨:30 m

        立柱及蓋梁最大重量:120 t

        吊裝方式:兩車抬吊或單獨起吊

        喂梁方式:橋后喂梁或墩柱、蓋梁橋下喂梁

        過孔移位速度:0~3 m/min

        整機橫移速度:0~3 m/min

        適應(yīng)縱坡:30‰

        設(shè)備外形尺寸(長×寬×高):80 m×11 m×32.6 m

        2.2 工作原理

        (1)架設(shè)墩柱、蓋梁:架橋機主梁采用兩跨半長度,五支腿結(jié)構(gòu),架設(shè)墩柱及蓋梁時前輔助支腿支撐在橋墩前方支架上,前支腿站立在已架蓋梁上,后支腿、托輥、后頂高均站立在已架設(shè)橋面上。運梁車分別將前方待架墩柱及蓋梁從已架橋面運入架橋機腹內(nèi),通過前、后天車配合將墩柱架設(shè)好,待墩柱與承臺間連接強度滿足后,架橋機再通過前天車將蓋梁與已架墩柱連接好[3]。

        (2)架梁:架橋機完成前跨墩柱的安裝,在等待墩柱與承臺間接縫等強過程中,架橋機可以安裝后跨整孔梁。將梁通過運梁車運入架橋機腹內(nèi),架橋機通過前、后天車將梁安裝在后跨,通過整機及天車的橫移功能,完成多片T梁或小箱梁的架設(shè)。

        (3)過孔:架橋機在完成前跨墩柱、蓋梁架設(shè)及完成后跨整孔梁的架設(shè)安裝后準備過孔。架橋機后支腿自行至前支腿后方橋面站好,托輥自行至已架好橋面距墩柱中心約12 m處站立,前支腿自行至前跨蓋梁上站立,前輔助支腿收起,后頂高收起,前、后天車走行至托輥上方位置,開始過孔。架橋機過孔到位后,前輔助支腿站立在下一跨承臺前方支架上,準備開始下一跨墩柱、蓋梁及整孔梁架設(shè)施工[4]。

        2.3 主要部件介紹

        (1)主框架:由2根桁架主梁、前后聯(lián)系梁組成,兩主梁中心距8 m,每根主梁分8段,主梁全長為80 m,上弦設(shè)置天車軌道,下弦蓋板作為托輥軌道,單根梁寬1.5 m,高3.5 m,通過銷軸連接。

        (2)前輔助支腿:前輔助支腿位于主梁前部,為固定支腿,上部通過橫梁與主梁前端上弦連接。為滿足施工需要,前輔助支腿需在4~26 m高度范圍調(diào)整,過孔時處于脫空狀態(tài),可滿足設(shè)備架設(shè)墩柱、蓋梁,完成過孔、拼裝等工況施工要求[5]。

        前輔助支腿立柱、連接系均為快速連接設(shè)計,滿足立柱向上及向下的空間要求,前輔助支腿架設(shè)時站立在前方支架上。前輔助支腿站立架設(shè)狀態(tài)見圖2。

        圖2 前輔助支腿站立狀態(tài)(單位:mm)

        (3)前支腿:作為架橋機主支撐件,主要由托輥輪箱、橫梁、立柱、橫移機構(gòu)、支承油缸、橫移軌道、附屬結(jié)構(gòu)等組成。

        前支腿站立在蓋梁上,下部有橫移機構(gòu),可與后支腿配合完成整機橫移功能,設(shè)置斜撐及壓力傳感裝置,監(jiān)控支腿縱向穩(wěn)定。前支腿蓋梁站立架設(shè)狀態(tài)[6]見圖3。

        (4)后支腿:作為架橋機主支撐件,主要由托盤、旋轉(zhuǎn)臺、橫梁、縱移機構(gòu)、橫移機構(gòu)、支承油缸、墊塊、附屬結(jié)構(gòu)等組成。

        后支腿始終站立在橋面,為設(shè)備縱向穩(wěn)定支腿,通過橫移機構(gòu)站立在橋面的橫移軌道上,為架橋機縱移及橫移提供動力。

        (5)前天車:前天車為一臺起重量較大的部件,與后天車共同提升整孔梁。另一個重要功能是獨自完成墩柱、蓋梁的吊運及調(diào)整。前天車主要由縱向走行機構(gòu)、天車橫梁框架、卷揚機平臺及定滑輪系統(tǒng)、吊具組件、動滑輪系統(tǒng)、卷揚機、橫向走行機構(gòu)、鋼絲繩等組成。吊具為專用吊具,配備縱、橫坡調(diào)整油缸及360°回轉(zhuǎn)機構(gòu),可具備將墩柱及蓋梁進行多個自由度調(diào)整的功能,滿足墩柱及蓋梁精確對位的要求。前天車專用吊具[7]見圖4。

        圖3 前支腿蓋梁上站立狀態(tài)(單位:mm)

        圖4 前天車專用吊具(單位:mm)

        (6)后天車:后天車主要由縱向走行機構(gòu)、卷揚機平臺及定滑輪系統(tǒng)、吊具組件、動滑輪系統(tǒng)、卷揚機、橫移機構(gòu)、鋼絲繩等組成。后天車主要配合前天車完成墩柱及整孔梁的吊裝。

        (7)托輥:由托輥輪箱、立柱及下部支撐架組成,協(xié)助架橋機過孔時的臨時支撐裝置。

        (8)后頂高:后頂高位于主框架最后端,為固定腿,由立柱、橫梁、頂升油缸等組成。平時支撐橋面,架橋機整機橫移時處于脫空狀態(tài),架橋機過孔時則協(xié)助主支腿一起完成設(shè)備過孔[8]。

        3 關(guān)鍵技術(shù)

        3.1 前輔助支腿高度調(diào)整機構(gòu)

        設(shè)備需要滿足墩柱架設(shè),前輔助支腿的高度要比墩柱還高,同時架設(shè)末孔時前輔助腿還需要站立在路基上,本次前輔助支腿采用立柱、套筒橫梁與步進油缸配合,完成大范圍高度變化能力。橫向連接框架采用可拆卸模塊,通過步進油缸與橫梁的配合,能滿足支腿立柱大范圍高度變化。能滿足設(shè)備的功能要求,立柱可分段及橫向連接框架套可前后分瓣拆解,即可快速完美解決設(shè)備過孔及末孔架設(shè)要求[9]。

        3.2 前、后天車聯(lián)動控制技術(shù)

        架橋機在架設(shè)墩柱時先通過前、后天車從運梁車上將墩柱起吊。此時墩柱處于水平狀態(tài),如何使墩柱從水平狀態(tài)安全可靠地變?yōu)樨Q直站立狀態(tài),除了采用專用吊具外,前、后天車在前跨需要配合作業(yè),根據(jù)縱移及下放速度的算法,通過PLC控制,可以使后天車在縱移過程中吊點自動下放,平穩(wěn)可靠地將墩柱變?yōu)樨Q直狀態(tài)。后天車與墩柱解除連接,由前天車獨立起吊墩柱,然后通過前天車橫移,將墩柱安裝在相應(yīng)位置[10]。

        3.3 前支腿防傾斜傳感器控制裝置

        前支腿在墩頂站立時,為保證支腿縱移過孔時前支腿的縱向穩(wěn)定,設(shè)置了連接斜撐。同時為保證受力的可控,斜撐銷軸設(shè)置壓力傳感器,通過讀取銷軸處壓力大小,及時了解前支腿傾斜狀態(tài),若壓力超出設(shè)計值將自動停止設(shè)備過孔前移,達到自動控制功能,保證施工安全[11]。

        4 施工流程

        架橋機為兩跨長度,通過前跨可以滿足墩柱及蓋梁的架設(shè),在墩柱與承臺及墩柱與蓋梁間連接濕接縫等強時,可以架設(shè)后跨橋梁,交錯施工,達到高效合理的施工目的。以下步驟(見圖5)詳細說明架橋機如何完成前跨與后跨配合施工,完成全預(yù)制橋梁的架設(shè)。

        圖5 架橋機施工流程(單位:mm)

        5 結(jié)束語

        隨著全社會對環(huán)境保護意識增強,綠色建筑及綠色施工的理念越來越得到認可。預(yù)制裝配施工在橋梁建設(shè)中得到更廣泛推廣,與之相配套的施工裝備也應(yīng)運而生,通過本文所述架橋機在實際工程中應(yīng)用的成功經(jīng)驗,能為今后裝配式施工技術(shù)在其他類型橋梁的裝配設(shè)計及施工提供更多借鑒意義[12]。

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