馮 燕 王殿偉 吳耀輝

1 鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 鄭州 451460 2 中國(guó)鐵建大橋工程局集團(tuán)有限公司 天津 300300 3 鄭州新大方史托克機(jī)械設(shè)備有限公司 鄭州 450005

0 引言

DLT180 輪胎式吊梁機(jī)用于臺(tái)灣西濱快速路大安大甲主線高架橋預(yù)制節(jié)段的起吊安裝施工。輪胎式吊梁機(jī)在該項(xiàng)目第Ⅱ工區(qū)段跨線安裝預(yù)制橋梁節(jié)塊，包括從運(yùn)輸車上提升預(yù)制節(jié)塊，跨線搬運(yùn)行走到安裝位置將預(yù)制節(jié)塊安裝、對(duì)位、拼接。吊梁機(jī)在完成第Ⅱ工區(qū)施工后，根據(jù)第Ⅲ工區(qū)施工情況，也有可能用于第Ⅲ工區(qū)的節(jié)段梁安裝，故在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了第Ⅲ工區(qū)節(jié)段梁安裝工況。DLT180 輪胎式吊梁機(jī)如圖1 所示。

圖1 DLT180 輪胎式吊梁機(jī)施工圖

1 DLT180 輪胎式吊梁機(jī)功能及使用要求

DLT180 輪胎式吊梁機(jī)用于臺(tái)灣西濱快速路大安大甲主線高架橋?qū)０?，支腿跨度?8.5 m、21.5 m、24.5 m、26.9 m 等。由于該橋施工現(xiàn)場(chǎng)橋梁寬度有變化，需要增加或減小起重設(shè)備跨度，將輪胎式吊梁機(jī)的一側(cè)支腿設(shè)計(jì)為活動(dòng)支腿，滿足施工過(guò)程變跨要求。另外，為了滿足現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地限制條件，整個(gè)門(mén)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為上寬下窄的門(mén)形結(jié)構(gòu)，每個(gè)支腿均為曲腿結(jié)構(gòu)，以保證吊梁機(jī)始終在施工圍擋范圍內(nèi)運(yùn)行、作業(yè)。這種設(shè)計(jì)有效解決了現(xiàn)有施工設(shè)備施工效率低、對(duì)大跨度小曲率、變跨、變寬、繁忙道路上架橋等復(fù)雜條件下預(yù)制橋梁節(jié)段安裝的問(wèn)題，且具有自動(dòng)化程度高、機(jī)動(dòng)靈活、安全高效、操作簡(jiǎn)單、對(duì)地面交通干擾小、對(duì)地面環(huán)境要求低綜合利用率高強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

2 DLT180 輪胎式吊梁機(jī)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

DLT180輪胎式吊梁機(jī)主要由主梁、支腿、起升系統(tǒng)、大車行走系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成。根據(jù)施工工況，橋梁寬度有變化，故需將一側(cè)支腿設(shè)計(jì)為活動(dòng)支腿以滿足施工過(guò)程變跨要求。為了滿足現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地限制條件，整個(gè)門(mén)架結(jié)構(gòu)上寬下窄，以保證吊梁機(jī)始終在施工圍擋范圍內(nèi)運(yùn)行、作業(yè)。

2.1 主梁與支腿

主梁與支腿共同組成吊梁機(jī)的門(mén)架結(jié)構(gòu)，是本設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)。主梁的作用是為起吊小車提供支撐和運(yùn)行軌道，支腿分為固定支腿和活動(dòng)支腿。為滿足現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地限制條件，兩支腿下部需要向跨中收縮，每個(gè)支腿均為曲腿結(jié)構(gòu)，以保證吊梁機(jī)在始終在圍擋內(nèi)施工。

2.2 行走臺(tái)車

DLT180 輪胎式吊梁機(jī)整機(jī)行走機(jī)構(gòu)由支腿立柱下方的4 組行走臺(tái)車組成，每組行走臺(tái)車由2 組液壓懸掛，1 套支撐機(jī)構(gòu)，1 件臺(tái)車架以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由液壓泵驅(qū)動(dòng)變數(shù)馬達(dá)和減速器實(shí)現(xiàn)整機(jī)行走，整機(jī)共4 套驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，4 組臺(tái)車各有一套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，保證驅(qū)動(dòng)力均布。液壓懸掛系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)整車行走、轉(zhuǎn)向以及在行走過(guò)程不同路面工況下荷載均衡等功能。液壓懸掛還具有左右橫向擺動(dòng)功能，擺動(dòng)角度 6°。液壓懸掛液壓缸上的防爆安全閥能實(shí)現(xiàn)油管爆裂后安全鎖定、確保行車安全。

行走臺(tái)車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為獨(dú)立轉(zhuǎn)向，每個(gè)懸掛上有一個(gè)轉(zhuǎn)向液壓缸，一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，通過(guò)轉(zhuǎn)向液壓缸的動(dòng)作可使輪組旋轉(zhuǎn)90°±5°?？刂葡到y(tǒng)發(fā)出指令并通過(guò)轉(zhuǎn)向液壓缸實(shí)現(xiàn)縱向行走、橫向行走、小角度轉(zhuǎn)向及斜行功能。吊梁機(jī)行走時(shí)可進(jìn)行小角度轉(zhuǎn)向及斜行操作，但整機(jī)原地 90°轉(zhuǎn)向時(shí)，空載可直接轉(zhuǎn)向，重載時(shí)需要支撐液壓缸作用地面后才能變換轉(zhuǎn)向模式，可減小輪胎受力，避免輪胎超載及轉(zhuǎn)向時(shí)剪切破壞，延長(zhǎng)輪胎使用壽命。

制動(dòng)系統(tǒng)有駐車制動(dòng)功能和行車制動(dòng)功能。駐車制動(dòng)是通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪的輪邊減速器內(nèi)片式制動(dòng)器制動(dòng)，制動(dòng)力矩能保證輪胎吊在各種工況下不發(fā)生溜坡。停車制動(dòng)是液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉式液壓系統(tǒng)，依靠靜液壓制動(dòng)原理，使行駛中輪胎吊平穩(wěn)停止，實(shí)現(xiàn)行車制動(dòng)。

2.3 起升機(jī)構(gòu)

起升系統(tǒng)主要由2臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)、1臺(tái)橫移小車、滑輪組、專用吊具、鋼絲繩及導(dǎo)向滑輪機(jī)構(gòu)等組成。卷?yè)P(yáng)機(jī)采用雙級(jí)制動(dòng)，高速端采用液壓推桿制動(dòng)，低速端采用液壓鉗盤(pán)制動(dòng)。卷?yè)P(yáng)機(jī)、導(dǎo)向輪設(shè)置在主梁上方，鋼絲繩末端固定在卷?yè)P(yáng)機(jī)底座上，橫移小車行走采用鏈條驅(qū)動(dòng)。專用吊具能夠平面360°回轉(zhuǎn)（電機(jī)驅(qū)動(dòng)），具備縱向、橫向調(diào)平功能（液壓缸）。

2.4 動(dòng)力機(jī)組

動(dòng)力機(jī)組采用 1 臺(tái) 250 kW 的柴油發(fā)電機(jī)組（用戶自備），380 V/50 Hz，為吊梁機(jī)整機(jī)行走機(jī)構(gòu)、起升系統(tǒng)、小車橫移機(jī)構(gòu)、駕駛室以及整機(jī)照明等提供電力。發(fā)電機(jī)組安裝在固定支腿上部橫梁上，橫梁設(shè)置了發(fā)電機(jī)組安裝平臺(tái)，并設(shè)置安全護(hù)欄。

2.5 液壓系統(tǒng)

DLT180 吊梁機(jī)液壓系統(tǒng)由臺(tái)車行走、轉(zhuǎn)向、懸掛、支撐液壓回路、吊具調(diào)平液壓回路、活動(dòng)支腿橫移液壓回路以及液壓輔助系統(tǒng)組成。吊梁機(jī)每側(cè)設(shè)置一套大車液壓泵站，每套泵站由發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力源通過(guò)一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)高壓變數(shù)泵，變數(shù)泵、變數(shù)馬達(dá)采用電比例控制，其流量的變化由微電控制系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)行走驅(qū)動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)速?；顒?dòng)支腿橫移機(jī)構(gòu)由2 條液壓缸組成，由液壓缸的伸縮實(shí)現(xiàn)活動(dòng)支腿在跨度方向上位置的變化，其液壓動(dòng)力源從活動(dòng)支腿大車液壓泵引入。

2.6 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)主要由卷?yè)P(yáng)起升控制系統(tǒng)、小車行走控制系統(tǒng)、輪胎行走控制系統(tǒng)、動(dòng)力模組系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、操控系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和其他電氣控制系統(tǒng)組成。起升部分通過(guò)操作室的電氣控制系統(tǒng)完成各項(xiàng)動(dòng)作，操作室前操作臺(tái)面板示意圖，面板布置有故障報(bào)警燈、駐車制動(dòng)開(kāi)關(guān)、微電急停開(kāi)關(guān)、吊鉤選擇旋鈕、顯示器、控制系統(tǒng)電源鑰匙、速度與方向手柄、行走方向旋鈕、運(yùn)行模式旋鈕、電源等按鈕。

那么，作為“三弟”的第三套超算系統(tǒng)，他的名字當(dāng)中為何出現(xiàn)了“一號(hào)”呢？原因就在于這套系統(tǒng)將聚焦生命科學(xué)及其相關(guān)前沿交叉學(xué)科的需要，要優(yōu)先服務(wù)于冷凍電鏡平臺(tái)的科研工作。從這個(gè)角度理解，它確實(shí)稱得上是北大在生命科學(xué)領(lǐng)域的“第一號(hào)”超算系統(tǒng)。

2.7 安全附屬設(shè)施

吊梁機(jī)按照標(biāo)準(zhǔn)安全規(guī)則設(shè)計(jì)，主要裝置包括傳動(dòng)系統(tǒng)的緊急停車按鈕和聲光警示燈；提升系統(tǒng)的上下行限位開(kāi)關(guān)、提升卷筒檢測(cè)過(guò)速的傳感器、卷?yè)P(yáng)機(jī)高低速端兩級(jí)雙制動(dòng)、起重量限制器、小車移動(dòng)限位開(kāi)關(guān)和擋塊；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有電子控制系統(tǒng)控制各輪組轉(zhuǎn)角誤差，實(shí)現(xiàn)精確轉(zhuǎn)向；電氣系統(tǒng)保護(hù)裝置有超載保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)、控制板上監(jiān)測(cè)指示燈、必要的互鎖裝置、車輛故障報(bào)警燈；在臺(tái)車前后安裝有攝像監(jiān)控系統(tǒng)，能監(jiān)視臺(tái)車行駛路面情況；在卷?yè)P(yáng)機(jī)平臺(tái)上設(shè)置監(jiān)控?cái)z像頭，能夠監(jiān)視卷?yè)P(yáng)機(jī)繞繩情況；吊梁機(jī)設(shè)置爬梯、護(hù)欄、走臺(tái)等各種安全輔助設(shè)施，方便施工及檢修人員上下并確保安全。

3 DLT180 輪胎式吊梁機(jī)關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)

1）DLT180 型輪胎式吊梁機(jī)由箱形主梁、固定支腿和活動(dòng)支腿組成門(mén)形結(jié)構(gòu)，2 個(gè)支腿分別位于橋梁左右側(cè)，支腿下方設(shè)置輪胎行走機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)只能在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的施工圍欄內(nèi)運(yùn)行，圍欄寬度接近于橋梁總寬，而吊梁機(jī)又要橫跨橋梁作業(yè)，故主結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為上寬下窄的門(mén)形結(jié)構(gòu)，每個(gè)支腿均為曲腿結(jié)構(gòu)。支撐裝置為曲腿結(jié)構(gòu)，可根據(jù)承載、空間要求合理設(shè)置起重設(shè)備支撐裝置的機(jī)構(gòu)，滿足不同的支撐需求。

2）吊梁機(jī)采用上寬下窄的結(jié)構(gòu)，可保證起重設(shè)備支撐裝置位于橋梁側(cè)面，而大車行走部在橋梁投影下方運(yùn)行，不侵占公共路權(quán)，可極大降低橋梁施工對(duì)道路交通的影響，尤其是城市高架橋梁施工領(lǐng)域。

3）根據(jù)不同施工區(qū)段預(yù)制橋梁寬度存在變大或變小的情況時(shí)，需要增加或減小起重設(shè)備跨度，液壓驅(qū)動(dòng)的可移動(dòng)支撐裝置設(shè)置在主梁底面，可使起重設(shè)備的一側(cè)支撐裝置沿主梁長(zhǎng)度方向變化，實(shí)現(xiàn)變跨功能，對(duì)于變寬度橋梁具有非常靈活的適應(yīng)性，且液壓式變跨橫移裝置結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，變跨效率高，操作靈活方便。

4）道路縱向坡度較大時(shí)，可通過(guò)大車行走系統(tǒng)懸掛液壓缸的升降來(lái)進(jìn)行調(diào)平，保證起重設(shè)備整體在基本水平的狀態(tài)下作業(yè)；道路橫向坡度較大或左右路面存在一定高差時(shí)，起重設(shè)備可在不超過(guò)限定值的橫坡上作業(yè)，無(wú)須調(diào)平，同時(shí)由于起重小車橫移采用鏈條驅(qū)動(dòng)，可保證起重小車在較大橫坡上作業(yè)時(shí)不會(huì)溜車。

5）輪胎行走機(jī)構(gòu)的應(yīng)用，可充分利用既有道路路面運(yùn)行，輪胎接地比壓與常用載重汽車接近，對(duì)道路不必進(jìn)行特殊處理。

4 DLT180 輪胎式吊梁機(jī)施工應(yīng)用有益效果

4.1 新的施工工法的施工序

1）預(yù)制橋墩節(jié)段安裝工序，進(jìn)行預(yù)制橋梁所有橋墩主體結(jié)構(gòu)的安裝；

2）首邊跨預(yù)制橋梁節(jié)段安裝工序，進(jìn)行預(yù)制橋梁一側(cè)的首邊跨橋梁預(yù)制結(jié)構(gòu)的安裝；

4）末邊跨預(yù)制橋梁節(jié)段安裝工序，進(jìn)行預(yù)制橋梁另一側(cè)的末邊跨橋梁預(yù)制結(jié)構(gòu)的安裝。

4.2 采用該施工方法的有益效果

1）零施工荷載 對(duì)于一些預(yù)制橋梁結(jié)構(gòu)，當(dāng)施工方法和施工設(shè)備確定后，橋梁設(shè)計(jì)單位需要對(duì)施工設(shè)備作用于橋梁結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行驗(yàn)算，即施工荷載驗(yàn)算，有時(shí)施工設(shè)備產(chǎn)生的施工荷載控制橋梁設(shè)計(jì)，需要針對(duì)施工荷載影響進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)，增加了橋梁結(jié)構(gòu)的工程量和社會(huì)資源的投入，該施工方法充分利用了既有的道路運(yùn)行條件，設(shè)備在既有道路上運(yùn)行，完全獨(dú)立于對(duì)橋梁主體結(jié)構(gòu)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)沒(méi)有影響。

2）安全穩(wěn)定 相對(duì)于在橋面或橋墩上作業(yè)的架橋機(jī)和橋面吊，DLT180 輪胎式吊梁機(jī)在地面運(yùn)行，其安全性和穩(wěn)定性不言而喻。

3）機(jī)動(dòng)高效 架橋機(jī)和橋面吊屬于逐節(jié)段、逐跨順序作業(yè)設(shè)備，作業(yè)面單一，如需提高項(xiàng)目總體施工進(jìn)度，只有通過(guò)增加設(shè)備數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)，勢(shì)必增加建造成本；DLT180 輪胎式吊梁機(jī)由于在既有道路上運(yùn)行，并不受橋梁主體結(jié)構(gòu)完成情況制約，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)橋墩多個(gè)作業(yè)面同時(shí)施工，極具機(jī)動(dòng)靈活性，由此帶來(lái)施工效率的極大提高。

4）多功能性 傳統(tǒng)的橋梁預(yù)制節(jié)段安裝設(shè)備如架橋機(jī)與橋面吊均屬于專用設(shè)備，僅用于預(yù)制橋梁節(jié)段的安裝，對(duì)于預(yù)制橋墩安裝以及墩頂節(jié)段安裝尚無(wú)很好的解決方案，DLT180 輪胎式吊梁機(jī)不僅用于橋梁一般預(yù)制節(jié)段安裝，還可用于預(yù)制橋墩安裝、墩頂節(jié)段安裝、墩旁托架安裝及轉(zhuǎn)移、橋面附屬設(shè)施安裝、施工物資裝卸作業(yè)等，使用者可以不用另外配置吊車用于施工輔助作業(yè)。

5）綜合利用率高 DLT180 輪胎式吊梁機(jī)與一般門(mén)式起重設(shè)備功能、原理、配置等相通，當(dāng)橋梁預(yù)制節(jié)段安裝工程結(jié)束，稍加改造即可作為搬運(yùn)機(jī)或跨運(yùn)車等設(shè)備，用于橋梁預(yù)制場(chǎng)、貨場(chǎng)、工廠等工作場(chǎng)所的起重、搬運(yùn)作業(yè)，綜合利用率高，可減少社會(huì)資源的浪費(fèi)。

該施工方法為DLT180 輪胎式吊梁機(jī)安裝預(yù)制橋墩節(jié)段、安裝首邊跨、中跨、末邊跨預(yù)制橋梁節(jié)段以及輪胎式吊梁機(jī)設(shè)變跨施工而制定的一套完整、系統(tǒng)的施工工藝，該工藝規(guī)范了輪胎式吊梁機(jī)安裝橋墩預(yù)制節(jié)段、橋梁預(yù)制節(jié)段直至形成橋梁主體結(jié)構(gòu)的各個(gè)步驟，為安全、高效地實(shí)施起重設(shè)備變跨施工提供了保障；解決了傳統(tǒng)設(shè)備所不能實(shí)現(xiàn)的預(yù)制橋墩節(jié)段安裝難題，克服了傳統(tǒng)設(shè)備施工效率低、施工荷載大、設(shè)備綜合利用率低等缺點(diǎn)，為城市高架橋梁建設(shè)提供了更具優(yōu)勢(shì)的施工工藝及設(shè)備解決方案，可顯著縮短項(xiàng)目建設(shè)周期，極具經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用，DLT180 輪胎式吊梁機(jī)可以解決大坡度、小曲率、變跨、變寬、施工過(guò)程中交通干擾大等復(fù)雜條件下高架橋預(yù)制節(jié)段安裝的難題，輪胎吊在臺(tái)灣西濱快速路大安大甲項(xiàng)目使用約8 個(gè)月時(shí)間，完成了40 多孔節(jié)段箱梁的架設(shè)施工，相比常規(guī)架橋機(jī)架設(shè)方案，采用DLT180 輪胎吊架設(shè)節(jié)段拼裝橋梁，其施工速度更快、安全性更高、操作更方便，而施工荷載則極大降低，對(duì)地面交通影響小，在類似條件下城市高架橋節(jié)段拼裝施工中具有明顯的優(yōu)勢(shì)和推廣應(yīng)用價(jià)值。