NF系列三角桁架双导梁公路架桥机调头方案创新

李 瑛

(中铁一局集团天津建设工程有限公司,天津 300250)

1 工程概况

由我公司承建的天津集疏港公路二期中段工程泰达大街互通立交和疏港一线互通立交工程为海滨大道的一部分,是环渤海地区沿海高速公路的重要组成部分,也是滨海新区港城分离路网规划的“三纵一横”集疏港骨架路网的重要组成部分。工程总造价为11.909 2亿元,全长5 189.85 m。桥梁面积共计257 754 m2。主线全部为高架桥,高架桥双向8车道,总宽43 m,地面辅道双向6车道；上部结构共142联,其中预应力混凝土连续箱梁96联,先简支后连续预应力小箱梁46联,预制小箱梁共1 056片,预制梁跨距30 m,梁高1.8 m。该项目合同工期为22个月。

按工程施工组织技术要求,桥梁上部结构采用30 m预制箱梁,共1 056片需200 t以上架桥机铺设完成。为配合施工需要,我公司于2008年底购置了南京登峰起重设备制造有限公司制造的型号为NF200-50A3三角桁架双导梁架桥机1台,本机全长88 m,自身质量约270 t,采用三角桁架作主要承载受力构件,构件单元间采用销轴连接,配置自力走行及起重装置,全部采用电控操作、机械运动,完成吊梁起重、吊梁运行、整机吊梁横移以及整机空载纵移等运动,结构较为复杂。

2 架桥机调头创新

2.1 现行的调头方法及弊端

由于项目现场施工预制梁架设过程中架桥机需要多次实施调头作业,本工程工期要求较紧,架设预制梁数量大,且双导梁架桥机工作系统复杂、自重大,在现场施工中现行调头方法大都需进行拆解、调头、拼装过程,完成这一过程需22 d。工期长、经济投入大且存在过多安全隐患,因此“调头”问题成为影响工期及工程成本的“瓶颈”问题。目前建筑行业中,此类架桥机尚缺少一种较为成熟的高效、安全、低耗调头技术与经验可供参考,因此寻求一种高效、安全、低耗的NF系列双导梁架桥机调头创新方案将会对工程进度与成本、安全生产产生重要影响。

2.2 架桥机调头方案创新

经过认真研究图纸,依靠丰富的现场架设箱梁经验,根据纵导梁等截面强度一致的基本原理,创新性地提出一次性前后台互换的调头方案,认真论证分析了前后互换的科学性、经济性及安全性指标,对编制出的调头方案进行多次论证修改及完善,编制详细的安全保障方案,并请设备生产厂家的技术部门对此方案进行了结构强度等方面的校验。经审验,厂家认为调头方案是科学可行的,并派专业技术人员来现场进行操作及技术指导,成功地解决了NF系列架桥机调头困难问题,实现了高效、安全、低耗的目标。如图1～图3所示。

图1 NF系列公路架桥机创新调头改造示意(单位：mm)

图2 拆除前的纵导梁前框架

图3 原前框架位置安装新加工的后上横梁

实施过程如下。

步骤一：架桥机纵导梁拼接不变,原纵导梁前框架拆除,重新制作一根后上横梁装于前框架处上方。

步骤二：纵导梁后上横梁不拆除,在下弦处重新焊接两副耳板,与槽钢拉杆进行销接。

步骤三：拆除前平移支座与伸缩套筒的连接螺栓,使前走行机构与架桥机分离,再用汽车吊吊起将前走行与后伸缩套筒连接,完成前后一次性互换。

步骤四：调头采用前后互换,需将架桥机司机操作平台转向,使司机在桥机调头后能够正常工作。架桥机调头作业,可根据实际情况重新安装电器设备或布置线路。

步骤五：为保证架桥机中过孔时及工作过程中整体平衡,调头后的前支腿与中支腿中心距离≤32 m。在调头运行一段距离后,辅助中支腿调换到距离中支装置后适当位置。将弯梁安装在纵导梁下部中后端,使其作为桥机移动中支装置和过孔作业时的后部支撑。

3 调头方案验证

3.1 方案验证

前后互换调头完成后,根据厂家出厂时的性能参数对架桥机进行试吊,并进行了空载试验、静载试验、动载试验。

(1)空载试验

①提升小车空载沿纵导梁轨道来回行走数次,车轮无明显打滑现象,启动、制动正常可靠。

②开启起升机构,空载升降数次,开关动作灵敏准确。

③将2台提升小车开至跨中,整机在前后5 m范围内行走数次,启动、制动车轮不打滑,运行平稳。

(2)静载试验

用1台提升小车停在桥机跨中,起升额定载荷2 000 kN,再起升1.25倍额定载荷2 500 kN离地面100 mm处,悬停10 min后卸去负荷,架桥机纵导梁无残余变形,反复数次后,纵导梁无塑性变形,并恢复到稳定空载状态。卷筒的排绳无紊乱现象,起升制动安全可靠,无下滑现象。

(3)动载试验

以1.1倍额定负荷(2 200 kN)使起升机构和提升小车在5 m范围内反复运转,启动。各制动机构的制动器及电器控制灵敏、准确、可靠。纵导梁振动正常,无损伤和塑性变形,机构运转平稳。

此次调头后所进行试吊及静载、空载、动载试验,完全达到了设备出厂的技术指标,符合安全生产要求,此次调头技术改造成功完成。

3.2 经济效果

(1)传统方法费用分析

采用先拆解,再拼装的传统调头方法至少需要22 d工期,作业人员则需要40人,配合使用2台200 t的汽车吊1台班,1台50 t汽车吊22台班,2台25 t汽车吊22台班,ZL50装载机1台22台班,12.5 m半拖挂车2台3台班。

人工费：150元/d×40人×22 d=13.2万元

机使费：200 t吊车 1.8万元/台班×1台班×2台=3.6万元

50 t吊车 0.5万元/台班×22台班×1台=11万元

25 t吊车 0.2万元/台班×22台班×2台=8.8万元

ZL50装载机 0.082万元/台班×22台班×1台=1.8万元

12.5 m半挂车 0.15万元/台班×3台班×2台=0.9万元

其他费用：架桥机属特种设备,重新完成安装后,需要到当地特种设备检验局报检,此项费用为256万元×1.8%=4.6万元。架桥机拆解后,原使用高强连接螺栓按照相关规定需要全部报废,组装中需重新购置1 200个高强螺栓,按照每个15元计算,则需要1.8万元。作业过程中,使用水、电、油,相关物资损耗及投入安全保障费用共计1.5万元。

以上费用共合计：47.2万元。

(2)使用创新方法

通过调整仪用放大电路的放大倍数，当输入电压为54.886mV时，对应的输入电压为5V，对应的AD转换值为7FFFFFh,对应的温度值为1370℃，对应转换后的整数值为54886。通过数据处理将检测值转换为无符号整型数据,电压值为U，AD转换值先乘100后再除15284得到整数部分则为电压值，当采样值为7FFFFFh时，对应的转换数值为54884，在无符号整形范围内。将电压值U与温度对应的标准电压值进行比较，查找出前一档位的位置及对应的基准电压值，通过差值计算出相对基准温度的偏差值加上基准电压值对应的温度值，所得结果作为本次温度检测值。

使用创新方法,只需要加工1件后上横梁,工期仅用2 d时间,作业人员只有20人,机械设备只需1个台班的25 t汽车吊及小型加工机具。

机使费及人工费：150元/人×20人×2 d+0.2万元=0.8万元

加工后上横梁加工费用为0.85万元,其他相关费用0.7万元。

则采用创新方法使用费用共为2.35万元。

经济对比分析：

①直接费用

人工费、机使费及相关材料费共计节省44.85万元。

仅从节省的20 d工期计算,以架桥机每天架梁4片计,每片梁以1万元计价,至少可创造出80万元的经济效益。

②间接费用

由于架梁周期的缩短,使得整体工程进度相应大幅度提高,相应的工程各类成本显著下降。

3.3 工期效益

此次只加工了1件NF200/50双导梁架桥机纵导梁后上横梁,仅用短短2 d时间就轻松完成前后互换一次性调头,比使用传统拆装方法节省了20 d工期,解决了影响施工进度的“瓶颈”问题,大大加快了施工进度,同时安全风险也大幅度降低。

3.4 无形效果

此次创新方案是在无相关参考技术的基础上提出的,因此为今后解决此类问题提供了宝贵的技术参考,并在我公司其他项目NF系列架桥机的调头中推广应用。NF200/50双导梁架桥机生产厂家对前后互换调头创新方案给予高度评价,已将此项技术作为规范流程编入设备使用说明书内,为解决同类问题提供了技术参考价值。

4 结语

NF系列三角桁架双导公路梁架桥调头新工艺,在天津集疏港公路二期中段工程应用中,取得了很好的效果。有效解决了此系列架桥机“调头”这一工程施工中的瓶颈问题,并在我公司其他项目推广使用,为解决同类问题提供了参考价值。

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