大坡度條件下HSB架橋機(jī)的改裝設(shè)計(jì)與應(yīng)用--楊立新

1、大坡度條件下 HS900B架橋機(jī)的改裝設(shè)計(jì)與應(yīng)用十五局六公司大西客專鋪架工程部楊立新摘要： 針對(duì)大坡度900 噸箱梁架設(shè)，以大西客專站前標(biāo)介休跨大運(yùn)高速公路特大橋?yàn)槔?，在原有架橋機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改裝設(shè)計(jì)，并采取其他工程安全措施保證了箱梁架設(shè)的速度、安全和質(zhì)量，為客運(yùn)專線大坡度900 噸箱梁架設(shè)提供了行之有效的經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞： 架橋機(jī) ；改裝設(shè)計(jì)；箱梁架設(shè)；大坡度橋1 工程簡況大西客專站前標(biāo)本標(biāo)段正線橋梁 21 座，其中坡度 20的特大橋 3 座、大橋 7 座、中橋 2 座，全長 4.1 公里，約占占全部橋長的 20%。由于此前國內(nèi)修建的客專都沒有超過 20的坡度，一般運(yùn)架設(shè)備無法架設(shè)，并且難以預(yù)估

2、施工中帶來較多的不確定因素。大西鐵路客運(yùn)專線工程是目前國內(nèi)開工建設(shè)的時(shí)速達(dá) 350km/h 以上最大坡度超過 20的第一條客運(yùn)專線，設(shè)計(jì)時(shí)速為350km/h ，由于客運(yùn)專線標(biāo)準(zhǔn)要求高，施工技術(shù)復(fù)雜，安全性能要求高。在我國建設(shè) 20坡度客運(yùn)專線還屬首次，雖然京津城際、武廣客專、鄭西客專、京滬高鐵等多條客運(yùn)專線線路運(yùn)行速度達(dá)到了300 km/h 以上，但其坡度較小，基本沒有大坡度施工，目前大坡度鐵路客運(yùn)專線工程的建設(shè)在國內(nèi)國外都還沒有相應(yīng)的可借鑒的資料，大坡度橋梁架設(shè)也是我國客運(yùn)專線施工中的一項(xiàng)難題。 HS900B架橋機(jī)改造后設(shè)備自動(dòng)化程度高，施工安全可靠，施工效率高，同時(shí)拓寬了設(shè)備適用范圍。2

3、箱梁架設(shè)施工方案選擇2.1 方案選擇目前，大坡度橋梁架設(shè)有以下幾種方案可以選擇。一是定制適應(yīng)超過縱坡20架設(shè)要求的架橋機(jī)；二改裝現(xiàn)有架橋機(jī)。訂制新的架橋機(jī)，其設(shè)計(jì)、加工要有專業(yè)廠家來完成，使用性能和施工安全性可得到保障。在經(jīng)濟(jì)方面，購置一臺(tái)新設(shè)備需要一次性投入巨額費(fèi)用，同時(shí)造成原有運(yùn)架設(shè)備的閑置，經(jīng)濟(jì)上浪費(fèi)。從施工進(jìn)度方面考慮，由于新運(yùn)架設(shè)備的訂貨、加工、運(yùn)輸、現(xiàn)場拼裝需要一定時(shí)間，影響施工進(jìn)度，致使無法按時(shí)完工。改造現(xiàn)有運(yùn)架設(shè)備，應(yīng)使得架橋機(jī)過孔和架設(shè)時(shí)充分保持水平，需要解決架橋機(jī)前后支腿高差過高、架橋機(jī)過孔動(dòng)力不足，有一定的技術(shù)難題。但此方案可免去一次性購置新運(yùn)架設(shè)備的巨額投入，改裝費(fèi)用交

4、底、工時(shí)少，自主改裝方便、快捷，可以立即投入使用，施工安全同樣有保障。同時(shí)使原有設(shè)備得到充分運(yùn)用，減少了設(shè)備折舊費(fèi)。綜合上述分析，最終采用現(xiàn)有架橋機(jī)改裝方案，根據(jù)實(shí)際施工環(huán)境，對(duì)現(xiàn)有架橋機(jī)進(jìn)行改裝，并對(duì)改裝后的架橋機(jī)進(jìn)行受力分析、結(jié)構(gòu)計(jì)算，使得各項(xiàng)要求在允許范圍之內(nèi)，滿足箱梁架設(shè)施工安全要求。2.2運(yùn)架設(shè)備改裝設(shè)計(jì)思想通過對(duì)原有架橋機(jī)的改裝，在不破壞架橋機(jī)結(jié)構(gòu)條件下，能適應(yīng)線路超過20的最大縱坡架梁要求，需要解決架橋機(jī)前后支腿高差過大和架橋機(jī)過孔動(dòng)力不足的問題，使架橋機(jī)在運(yùn)行過程中能保持平穩(wěn)，并爭取在滿足受力和使用安全的前提下，使得原架橋機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)能有所提高。3 改裝技術(shù)措施為滿足縱坡超

5、過 20條件下運(yùn)架梁作業(yè)要求，對(duì)現(xiàn)有架橋機(jī)進(jìn)行改裝的主要內(nèi)容包括：架橋機(jī)的前支腿調(diào)整伸縮節(jié)、導(dǎo)梁前支腿改造、架橋機(jī)過孔動(dòng)力改造。3.1前支腿增加伸縮節(jié)（a）（b）（c）（d）架橋機(jī)前支腿1上橫梁； 2固定節(jié)立柱；3橫向斜撐桿；4連接梁及輪箱；5伸縮節(jié)立柱；6螺旋頂； 7縱向斜拉桿；8翻轉(zhuǎn)油缸活動(dòng)節(jié)立柱為前支腿的伸縮節(jié)，伸縮行程 3.25m；伸出后與固定節(jié)由銷軸鎖定，作為提梁機(jī)的前支點(diǎn)。它還可多伸出或收回 0.3m，以適應(yīng)架設(shè)坡度?；顒?dòng)節(jié)立柱下端設(shè)螺旋頂，用于前支腿高度微調(diào)，其最大旋出長度為130mm?？紤]到下坡時(shí)前支腿需加高，在螺旋頂和立柱之間加兩塊增高節(jié)，每塊 500mm；另外架橋機(jī)前支腿與

6、連系梁之間的法蘭要加長加高，以滿足大坡度架梁高度調(diào)整的需要。架橋機(jī)前支腿結(jié)構(gòu)計(jì)算計(jì)算載荷組合為1 PG2 PQ坡道載荷 +橫向風(fēng)力，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全系數(shù)取1.33. 架橋機(jī)支腿最大載荷出現(xiàn)在架設(shè)32m梁提梁時(shí)，并考慮起重天車橫移200mm是對(duì)支腿形成偏載等因素。11.0吊梁天車起升、制動(dòng)沖擊系數(shù)；PG4450kN架橋機(jī)自重載荷。2 =1.1起升荷載動(dòng)載系數(shù)；PQ9160kN架橋機(jī)額定起升載荷 +吊具重量。1）單側(cè)支腿在門架平面內(nèi)剛性計(jì)算在門架平面內(nèi)立柱計(jì)算長度Lyu1 yu2yL4.8mL y4.8150 (滿足 )yi y200.24042）單側(cè)支腿在在支腿平面內(nèi)剛性計(jì)算在支腿平面內(nèi)立柱計(jì)算長度

7、Lxu1xu2xL/13.6mXLX13.656.6150 滿足)i X0.2404(3）單側(cè)支腿強(qiáng)度上節(jié)立柱強(qiáng)度計(jì)算：1N1M y1M x1128.6MPa245MPa (滿足 )N2Wy1WX 1下節(jié)立柱強(qiáng)度計(jì)算：2N2M y 2M x2182.7MPa245MPa (滿足 )A2Wy 2WX 24) 單側(cè)支腿穩(wěn)定性計(jì)算56.6 Q345C鋼，有0.796 則NM /M / x193.3MPa245MPa (滿足 )AWyWx5）前支腿節(jié)間連接抗剪強(qiáng)度架橋機(jī)前支腿兩節(jié)立柱之間有60mm銷軸連接，聯(lián)接銷軸供給10 跟?？紤]銷軸受力不均勻性，按6 跟平均受力計(jì)算。銷軸采用調(diào)質(zhì)40Cr，其許用剪

8、應(yīng)力為208MPa ， 單根銷軸截面面積AR22826mm2銷軸為雙剪切面，剪應(yīng)力為：N 23542103208MPa （滿足）nA2 6104.4MPa28266）前支腿鉸座抗剪強(qiáng)度N1107.3MPa208MPa（滿足要求）nA3.2 導(dǎo)梁前支腿導(dǎo)梁前支腿支承于架橋機(jī)施工跨的前墩墩頂，其主要功能為：喂梁時(shí)，下導(dǎo)梁前支腿利用其螺旋頂機(jī)構(gòu)支承下導(dǎo)梁，作為下導(dǎo)梁的前端支點(diǎn)；過孔時(shí)導(dǎo)梁前支腿利用其可升降的托輥支承導(dǎo)梁，為導(dǎo)梁提供滾動(dòng)支承，并且可利用其橫移機(jī)構(gòu)對(duì)下導(dǎo)梁的平面位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足曲線架梁需要；同時(shí)導(dǎo)梁前支腿可利用其吊掛走行機(jī)構(gòu)吊掛在下導(dǎo)梁上自行縱向移位，滿足支腿過孔或者變跨施工時(shí)支腿縱向

9、變換工作位置的需要。改造前導(dǎo)梁前支腿1吊掛機(jī)構(gòu)；2托輥及升降機(jī)構(gòu)；3橫向滑梁； 4橫梁； 5立柱；6立柱墊塊； 7鎖定機(jī)構(gòu)；8螺旋頂； 9墊梁； 10橫移油缸；11支腿聯(lián)結(jié)系但由于導(dǎo)梁前支腿升降機(jī)構(gòu)上下伸縮長度不超過30cm不能滿足大坡度箱梁架設(shè)時(shí)架橋機(jī)及其導(dǎo)梁處于水平狀態(tài)保證架橋機(jī)的安全，需改造見下圖。改造后導(dǎo)梁前支腿前支腿改造為上、下套管，上套管下部設(shè)有 1排2個(gè) 85的插銷孔，下套管上部設(shè)有 4排 2個(gè) 85的插銷孔利用插銷與上套管連接，孔的排距設(shè)置為 20cm。上下套管在不同孔位連接，可以實(shí)現(xiàn)支腿高度的變化，滿足不同坡道架梁的需要，支腿的伸長和縮短由兩個(gè)支腿油缸實(shí)現(xiàn)，末孔架設(shè)時(shí)導(dǎo)梁直接

10、上橋臺(tái)或路基。支腿之間通過支腿聯(lián)結(jié)系將支腿與橫梁連接成三角形結(jié)構(gòu)，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。前支腿上部兩側(cè)設(shè)有兩吊耳，實(shí)現(xiàn)在導(dǎo)梁主梁上安裝，完成架橋機(jī)專場或過隧道時(shí)作業(yè)，減少拆裝工序節(jié)約時(shí)間。1）立柱剛性計(jì)算：架橋機(jī)導(dǎo)梁前支腿立柱計(jì)算長度L2400mm ，則L2400150（滿足）xix11.7206yL2400 8.2150（滿足）i y2922）立柱強(qiáng)度：N5980 10383.6MPa230MPa （滿足）Aj2 357763）立柱整體穩(wěn)定性計(jì)算maxx11.7 ，查表得：0.989 ， 則N230MPa （滿足）81MPaA3.3 對(duì)位支腿動(dòng)力改造對(duì)位支腿主要由支腿橫梁、走行輪箱、鉸座、支腿油缸等

11、幾部分組成，對(duì)位支腿作為下導(dǎo)梁縱移和提梁機(jī)過孔走行的后支點(diǎn)，為下導(dǎo)梁和提梁機(jī)提供縱移驅(qū)動(dòng)力。對(duì)位支腿走行輪箱共兩組，由鉸座與支腿橫梁間連接，單踏面輪單鉸結(jié)構(gòu)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，鉸座共兩只，用于安裝走行輪箱。對(duì)位支腿是導(dǎo)梁及架橋機(jī)過孔移位時(shí)的動(dòng)力走行機(jī)構(gòu)。原對(duì)位支腿開式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比為i01.8 ，為彌補(bǔ)大坡度動(dòng)力不足現(xiàn)改為i12.2。對(duì)位支腿機(jī)構(gòu)計(jì)算1) 已知條件G 2650kN (架橋機(jī)自重 +對(duì)位支腿自重 )V03m / min0.05m / s （架橋機(jī)過孔走行速度）縱坡坡度按： i0.03 即最大縱坡 30D500mm -走行輪直徑d90mm-軸徑f0.3 -滾動(dòng)摩擦系數(shù)u0.015 -車輪

12、輪軸摩擦系數(shù)1.5 -附加摩擦阻力系數(shù)0.85 -機(jī)械傳動(dòng)效率2）運(yùn)行靜阻力摩擦阻力： FmG (2 f ud )2650 (20.3 0.015 90) 1.5 10315503 ND500坡道阻力 ： Fp G i 2650 0.03 10379500N風(fēng)阻力Fw57300：FjFmFpFw152303N3) 驅(qū)動(dòng)功率PjF j V0152303 0.058.96kW工況系數(shù) K d1.2 ，電機(jī) 4 臺(tái)，單臺(tái)電機(jī)100010000.85功率： PPj2.7kW1.244) 驅(qū)動(dòng)扭矩：Fj D152303500Tj200044795N m20000.85減速機(jī)輸出扭矩為：TjKdTj 01.2447956108N mni142.2經(jīng)以上計(jì)算電機(jī)和減速機(jī)的輸出功率和扭矩滿足現(xiàn)場要求。4 結(jié)束語通過對(duì)架橋機(jī)的前支腿和導(dǎo)梁前支腿的改造，解決了架橋機(jī)前后支腿高差過大問題，使架橋機(jī)能夠平穩(wěn)工作。并通過對(duì)對(duì)位支腿傳動(dòng)比的改造和其他控制措施，有效地解決了大坡