王躍學(xué)
摘 要:隨著建筑水平的提高,特大跨徑的橋梁的施工技術(shù)水平也得到了有效提高,在進(jìn)行特大跨徑的橋梁建設(shè)時(shí),特大跨徑懸索橋主纜緊纜機(jī)設(shè)計(jì)是特大跨徑橋的梁建設(shè)中的重要環(huán)節(jié),其設(shè)計(jì)水平的高低和設(shè)計(jì)質(zhì)量的有些直接決定了橋梁的質(zhì)量和性能以及使用壽命。為了進(jìn)一步提高特大跨徑懸索橋主纜緊纜機(jī)設(shè)計(jì)的水平和促進(jìn)我國橋梁事業(yè)的發(fā)展,加大對(duì)特大跨度懸索橋主纜緊纜機(jī)設(shè)計(jì)的分析研究力度不僅意義重大,本文從以下方面進(jìn)行分析研究。
關(guān)鍵詞:獅子洋大橋;主纜緊纜機(jī);研發(fā)
1獅子洋大橋-橋梁工況需求
“獅子洋大橋”位于虎門大橋和南沙大橋之間,一頭連廣州南沙,一頭連東莞沙田、虎門?!皬?fù)合通道”模式,橋分上下兩層,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是雙向8車道100公里時(shí)速。
獅子洋大橋采用緊纜機(jī)進(jìn)行緊纜作業(yè)。緊纜完成后主纜空隙率要求為,索夾內(nèi)取18%,索夾外取20%。
2獅子洋大橋-JLJ1650型主纜緊纜機(jī)-設(shè)計(jì)說明
2.1主纜緊纜機(jī)概述
主纜緊纜機(jī)用于懸索橋主纜緊纜施工,即在主纜架設(shè)完成后,通過緊纜作業(yè),將主纜截面緊固為圓形,并達(dá)到設(shè)定的空隙率。
主纜緊纜機(jī)主要由擠緊裝置、行走機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng) (含操控裝置)與配重塊組成。
擠緊裝置是緊纜機(jī)的工作部分,由擠緊反力架、液壓千斤頂及緊固蹄等組成。
行走機(jī)構(gòu)是緊纜機(jī)的移位部件。由尼龍行走輪、機(jī)架和液壓卷揚(yáng)機(jī)等組成。
液壓系統(tǒng)是主纜緊纜機(jī)的動(dòng)力部分,由液壓泵站及配件組成。液壓泵站是緊纜機(jī)機(jī)構(gòu)中為緊纜執(zhí)行元件千斤頂提供動(dòng)力的設(shè)備。
電控系統(tǒng)。電控系統(tǒng)是以電機(jī)提供動(dòng)力基礎(chǔ),以傳感器測量結(jié)果作為反饋信號(hào),使液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力,推動(dòng)液壓油。通過控制各種閥門改變液壓油的流向,從而推動(dòng)液壓千斤頂做出不同行程的動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)緊纜作業(yè)。
2.2緊纜機(jī)鋼結(jié)構(gòu)的主要材料
2.2.1擠緊裝置
擠緊裝置的反力架由Q345-B低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板焊接組成,材料應(yīng)滿足《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T 1591-2008)的規(guī)范要求。千斤頂由優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr經(jīng)機(jī)加工組裝而成,材料應(yīng)符合GB/T3077-1999中40Cr的規(guī)定,毛坯應(yīng)為鍛件,符合YB/T 036.7-1992的要求。每臺(tái)千斤頂?shù)闹饕?yīng)經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,并應(yīng)逐件按GB/T 4162-2008中B級(jí)要求進(jìn)行超聲波探傷和按JB/T 8468-1996中Ⅱ級(jí)要求進(jìn)行磁粉探傷,同一規(guī)格的相同部件應(yīng)具有互換性。
2.2.2行走機(jī)構(gòu)
行走結(jié)構(gòu)的臺(tái)車機(jī)架主要由型鋼加工而成。型鋼的力學(xué)性能、規(guī)格尺寸及允許偏差應(yīng)符合其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求。行走輪由高強(qiáng)度尼龍制作而成。
3獅子洋大橋-JLJ1650型主纜緊纜機(jī)-主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
緊纜機(jī)進(jìn)行機(jī)、電、液一體化設(shè)計(jì),能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,手動(dòng)控制也很方便,在緊纜過程中不會(huì)夾壞和夾斷鋼絲,很好地保證擠緊后主纜的空隙率和圓度。整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、可靠耐用,操作人員容易掌握,操作方便。緊纜機(jī)操作控制裝置和觸摸屏都具備緊纜操作功能,操作過程中可通過觸摸屏觀察緊纜機(jī)千斤頂?shù)目刂茽顟B(tài)和工作時(shí)動(dòng)作,以及傳感器反饋的位移和壓力值。具體創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下:
3.1緊纜圓度高
千斤頂行程控制法進(jìn)行緊纜,通過控制6臺(tái)千斤頂分階段伸長來進(jìn)行前期調(diào)圓和最終緊纜。設(shè)置好緊纜機(jī)千斤頂?shù)母鱾€(gè)階段的位移值,同時(shí)設(shè)置千斤頂工作時(shí)的最高壓力。(當(dāng)千斤頂?shù)膲毫Φ扔诨虼笥谠O(shè)定值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)停止,同時(shí)發(fā)出報(bào)警提示),任一千斤頂伸缸量達(dá)到設(shè)定位移值后停下,等所有千斤頂伸缸都達(dá)到設(shè)定的位移值后停下,所有千斤頂再次開始伸缸,達(dá)到設(shè)定伸長量后再次停下,然后等齊,如此重復(fù)循環(huán)工作,直到完成緊纜工作。故緊纜機(jī)6臺(tái)千斤頂同步性高,可以同時(shí)控制,也可以單獨(dú)控制,每臺(tái)千斤頂配置單獨(dú)的壓力和位移傳感器,可隨時(shí)監(jiān)控每臺(tái)千斤頂?shù)膶?shí)時(shí)位移和壓力(緊纜作業(yè)時(shí),位移為主,壓力為輔)。在緊纜施工中,能更高效和精準(zhǔn)的完成了緊纜作業(yè)。緊纜圓度高,橫軸和縱軸尺寸能做到基本一致。
3.2設(shè)備通用性高
緊纜機(jī)采取模塊化設(shè)計(jì),僅需改制緊固蹄和行走滾輪,就可實(shí)現(xiàn)對(duì)該型號(hào)緊纜機(jī)適應(yīng)范圍內(nèi)所有不同大小直徑的主纜進(jìn)行緊纜施工。
3.3設(shè)備操作直觀簡單
緊纜機(jī)由機(jī)、電、液一體化設(shè)計(jì),能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及手動(dòng)控制,同時(shí),控制系統(tǒng)可通過機(jī)械按鈕式控制或者觸摸屏控制,可靠性更高。
3.4液壓系統(tǒng)采用高低速設(shè)計(jì)
液壓系統(tǒng)采用高低速控制方案,空載及回程速度快,通過在觸摸屏上設(shè)定系統(tǒng)減速壓力值,使緊纜機(jī)擠緊動(dòng)作快慢可控,加載擠緊時(shí)穩(wěn)定可靠,提高了緊纜效率。
3.5自帶緩坡行走動(dòng)力
緊纜機(jī)在跨中緩坡位置上行走時(shí),可采用自身配置的雙繩液壓絞車結(jié)合牽引固定裝置,牽引緊纜機(jī)行走。液壓絞車安裝在前滾輪架上,采用雙繩牽引,可保證緊纜機(jī)牽引受力均勻,不易傾覆。
3.6安裝便利
緊纜機(jī)在主纜上安裝時(shí)采用整體安裝,僅需要吊裝1~2次就可以完成整個(gè)緊纜機(jī)的安裝。
3.7智能化遠(yuǎn)程服務(wù)
緊纜機(jī)系統(tǒng)控制單元配備云鏈接功能設(shè)備,可通過4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),協(xié)助售后人員維修維護(hù)設(shè)備,以及實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程升級(jí)控制程序等工作,提供高效的技術(shù)服務(wù)。
4獅子洋大橋-JLJ1650型主纜緊纜機(jī)-生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制
4.1原材料及外購件的檢驗(yàn)
4.1.1原材料必須有原材料廠家提供符合要求的質(zhì)量保證書。
4.1.2原材料進(jìn)廠后要進(jìn)行化學(xué)成分的分析與檢測,其檢測合格后方可下料。
4.2過程檢驗(yàn)
產(chǎn)品零件生產(chǎn)過程中按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求進(jìn)行常規(guī)檢驗(yàn),檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)制造精度規(guī)定。根據(jù)具體情況長度尺寸采用游標(biāo)卡尺、卷尺等檢測工具;內(nèi)孔采用內(nèi)徑千分尺和內(nèi)徑百分表、游標(biāo)卡尺等檢測工具;外圓采用外徑千分尺和游標(biāo)卡尺等檢測工具,螺紋采用環(huán)塞規(guī)進(jìn)行檢測;硬度檢驗(yàn)采用硬度計(jì)進(jìn)行檢測。
4.3安裝調(diào)試試驗(yàn)
安裝調(diào)試試驗(yàn)人員熟悉圖紙及有關(guān)技術(shù)要求,備齊零配件,認(rèn)真做好設(shè)備安裝,按安裝試驗(yàn)要求進(jìn)行試驗(yàn),做好試驗(yàn)記錄。
4.4交付檢驗(yàn)
產(chǎn)品嚴(yán)格根據(jù)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求的項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn),產(chǎn)品經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可入庫。發(fā)貨前成品庫檢驗(yàn)員對(duì)全部貨物的名稱、規(guī)格、型號(hào)、批號(hào)、箱號(hào)、數(shù)量、發(fā)貨日期等全面進(jìn)行核對(duì)檢查,做好記錄,并在裝箱前對(duì)外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查。
5研發(fā)成果與展望
5.1研發(fā)成果
根據(jù)獅子洋大橋雙主纜方案:索夾主纜直徑?1600,研發(fā)小組進(jìn)行了行走機(jī)構(gòu)、擠緊裝置、液壓原理及控制硬件和控制算法的初步設(shè)計(jì),完成了LJ1650型主纜緊纜機(jī)的總體方案設(shè)計(jì);并梳理生產(chǎn)工藝流程及控制要點(diǎn),明確生產(chǎn)過程中的質(zhì)量管控及設(shè)備的使用方法。故采用雙主纜方案需要配套的LJ1650型主纜緊纜機(jī)的設(shè)計(jì)和制造,是可行的。
5.2展望
需要進(jìn)一步研究緊固蹄在緊纜過程中的受力情況,分析其因受擠緊力產(chǎn)生的彈性變形對(duì)緊纜效果的影響,是否需要將擠緊裝置由6個(gè)點(diǎn)緊纜改為8個(gè)點(diǎn)緊纜。目前方案緊纜機(jī)重心相對(duì)較高,需要在緊纜機(jī)上方與天車用手拉葫蘆等裝置作輔助連接,以防止緊纜機(jī)在行走過快時(shí)發(fā)生搖擺甚至傾翻,需要進(jìn)一步研究行走機(jī)構(gòu)的連接及安裝方式,將緊纜機(jī)重心盡量放低,以確保緊纜機(jī)行走時(shí)的安全性。
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