利用SXJ 900架桥机架设并置箱梁施工技术

王 义

（南宁铁路局湘桂建指，工程师，广西 柳州 545007）

湘桂铁路扩改工程XG-6标位于广西壮族自治区鹿寨县境内，线路总长69.6 km，设计时速200 km/h。在Dk 433+050～Dk 456+000之间有6座桥共计160孔32/24m箱梁的架设任务，由于桥梁之间夹有隧道通过，受其净空限制，整孔箱梁不能通过，故设计分2种梁型，其中900 t整孔箱梁62孔，450 t并置箱梁98孔（196片）。

在国内的高铁建设中，目前尚无能兼备架设这2种梁型的运梁车和架桥机，通常情况下需要投入2套运架设备，即900 t和450 t的架桥机和运梁车各一套。按现场实际需要，使用大吨位的架桥机架设小吨位的梁肯定没问题，只需要解决横移和平衡的问题即可，为合理利用现有设备资源，减少多种不同功能运架设备进出场干扰，保证架梁工程的安全、质量，降低工程成本，决定对现有的SXJ900/32型架桥机进行技术改造，使之同时满足900 t级和450 t级箱梁的运架要求，实现一机双架，并为类似工程提供技术借鉴。

1 SXJ 900/32架桥机简介

1.1 性能 SXJ 900/32型架桥机是石家庄铁道大学研制的900 t级架桥机，可以架设高速铁路、客运专线单箱单室、单箱双室预应力混凝土整孔箱梁。架桥机的整机高度、中后车宽度可以变化，可方便地利用运梁车整机驮运通过隧道。

该机采用两跨连续双主梁的结构形式，主梁在架梁时为两跨连续梁，过孔时为一跨简支一跨悬臂梁。这种结构形式可使架桥机整机悬臂过孔，作业程序简单。必要时还可以通过调整中支腿的支撑高度来调节中支腿反力，减轻架梁时中支腿对梁端的作用力。架梁时，运梁车可直接驶入架桥机腹部，使喂梁一次到位，并且能够满足多种运梁车的喂梁作业要求。

1.2 组成 SXJ 900/32型架桥机由主体金属结构、起升系统、走行系统和电气控制系统等部分组成（见图1所示）。

1.2.1 主体金属结构 该机的主体金属结构由主梁、后车Ω型支腿、中车Ο型支腿和前支腿等部分组成。主梁采用两跨连续双主梁的结构形式，全长69m，前跨34.9m，后跨27m，中心距6.2m。主梁前端与前支腿，中间与中车O型支腿，尾部与后车Ω型支腿分别连接。主梁采用箱型梁结构，梁顶设有方钢轨道供起重小车走行。后支腿采用Ω形结构形式，分成上下曲梁和上横梁共5节制造。过隧时，后支腿两侧上曲梁与主梁连接处可绕轴铰转动90°，从支腿平面转至主梁平面，同时支腿下曲梁可向上翻起，从而减小架桥机后车支承处的宽度和高度，适应隧道的净空要求。中车支腿采用O形结构形式，分成上下曲梁、马鞍和下横梁共六节，过隧时，拆除支腿上部的马鞍和下部横梁，支腿两侧上曲梁转动90°，从支腿平面转至主梁平面，支腿下曲梁向上翻起，从而减小架桥机中车支承处的宽度和高度，适应隧道的净空要求。前支腿采用平面构架的结构形式，由立柱系和联结系组成，通过2个轴铰分别与2片主梁连接。支腿与主梁共有3个连接点，与不同的连接点连接时可架设不同的梁跨。支腿纵走动作通过电机驱动轴铰上部的反抓轮实现。为了抵消悬臂过孔时主梁的挠度以及架设不同高度的箱梁，立柱下部设一伸缩节，以改变前支腿的高度。立柱的伸缩由立柱侧面的液压缸实现，伸缩到位后安装钢销固定。

1.2.2 起升系统 起升系统由2台起重小车、4台卷扬机和两套吊具组成.起重小车采用牵引小车型式，每台起重小车设2个吊点，额定起重量均为450 t。起升机构中4个吊点分别由4套独立的传动装置驱动，前小车的卷扬机构放在主梁最后端，后小车的卷扬机构放在前小车卷扬的前部.前小车2个吊点通过一根贯通的钢丝绳，在主梁的前端由2个游轮和2个均衡轮平衡卷绕，构成一个平衡吊点;后小车2个吊点由2根起升钢丝绳独立卷绕，绳端固定在端横梁上的钢丝绳固定端，构成两套独立的卷绕系统，呈2个独立吊点。2台起重小车4点起吊，3点平衡。起升机构设双制动装置，在传动装置的高速端（减速机输入轴）设电力液压块式制动器，低速端（卷筒）设失效保护盘式制动器，以达到工作制动和超速安全制动的目的。

1.2.3 走行系统 走行系统包括主机走行机构和起重小车走行机构。主机走行机构分为中、后车走行机构，均采用轮轨走行方式。中车轨距6m或7.5m，后车轨距7.5m。中车走行机构有4组中车台车组，每侧2组，通过中车均衡梁与中车O型腿下横梁联接。中车走行驱动装置采用斜齿轮-伞齿轮减速机，制动转矩由减速机制动器提供。

架桥机架梁前，利用中车顶升液压系统将整个中车顶起，使中车车轮脱离中车轨道，在中车台车架下放好支撑垫板，中车台车架承受中车架梁工况荷载。后车走行机构支承在后车Ω型门架下，后车走行机构台车采用与中车走行机构相同直径的走行轮，后车台车组均为从动台车。起重小车采用双线双轨走行形式，每侧轨距1.06m，两侧轨道中心距6.2m，起重小车采用链轮驱动。

1.2.4 电气系统 电气系统采用三相四线制供电方式，380V/50 Hz，可由网电或发电机组供电。

电气系统采用全变频拖动，所有电动机均为无级调速，启停无冲击，运行平稳，控制便捷。

整个电气系统由PLC控制，功能全面，动作可靠，技术先进，具有完备的电气保护功能，自动诊断故障，汉字显示故障种类、位置，并可通过人机对话，提示排除故障的措施步骤。

图1 SXJ 900/32型架桥机总图（单位：mm）

2 改造技术方案

2.1 改造方案的选择 并置梁的架设通常可以采用3种横移方法，即起重小车横移、整机横移和墩顶横移梁。

在确定改造总体技术方案时，分别考虑了上述3种方案的可行性。由于主梁间距较窄，起重小车横移梁不够，变更主梁间距必须重新设计、加工3条支腿，改造工作量太大，并且影响整机过隧道功能，因此起重小车横移方案行不通。如采用墩顶横移梁技术，则架桥机无需大的改动，但需增加一套横移梁装置，并且需要在每个桥墩旁增设移梁平台，工人劳动强度大，施工成本高，并且安全性很难保证，工作效率低。经过方案比选，最终确定采用整机横移的技术方案。

2.2 改造内容 实现整机横移必须对原架桥机的前支腿、中支腿、后支腿和吊具加以改造。3条支腿分别增设横移装置，采用整体滑槽式液压传动，取铁的摩擦系数0.3计算，最大横移推力584.3 T×0.3=175 T，架桥机重心始终处于支撑滑槽的支点之间，因而横向平衡问题得以解决，可以实现整机横移架设并置箱梁，更换回去上述改造部件后，架桥机又能方便、快速地恢复架设900 t箱梁的功能，实现了一机两用。具体改造情况如下：

2.2.1 前支腿 在原架桥机前支腿下横梁下增设横移滑道和横移液压油缸，横移液压油缸通过螺栓以抱箍形式连接在横滑道上，可前后移动并固定，使架桥机从中位向两侧均可横移梁2.7m，改造后的前支腿如图2所示。

图2 改造后的前支腿（单位：mm）

2.2.2 中支腿 原架桥机中车采用双轨运行，架设单箱单室梁时轨距6 m，架设单箱双室梁是轨距7.5 m。架设并置梁时，如仍采用双轨和原设计轨距，将导致架桥机过孔和架梁时对已架箱梁的作用力超过设计要求，因此将中车改为4轨运行，轨距2.7m，轨道基本位于箱梁腹板上方，架桥机对已架箱梁的作用通过了专门的设计检算。对走行台车进行了重新设计，分别布置在4条轨道上。在新的走行台车与中支腿下横梁间增设横移滑道和横移液压缸，改造后的中支腿如图3所示。

图3 改造后的中支腿（单位：mm）

2.2.3 后支腿 改造后的后车仍采用双轨运行，轨距8.1m。整机横移时后支腿将偏离轨道中心，在喂梁时又必须保证原有的喂梁空间，因此在改造时采用了下滑道—反抓轮方案，在后支腿下面设置滑移梁，在滑移梁上安装3个反抓轮，抓住后支腿侧面的反抓轨道。横移时，3个反抓轮始终有2个位于反抓轨道范围内，与支腿下方的横移滑道共同保持后支腿的平衡。改造后的后支腿如图4所示。

图4 改造后的后支腿（单位：mm）

2.2.4 吊具 为适应450 t并置梁的架设，须减小吊孔之间的间距，参考原吊梁小车，减小吊梁螺栓的间距，使之与450 t并置梁的吊孔间距相匹配。

3 改造后架桥机作业程序

架桥机改造后，变跨方法和转场方法与改造前相同，架设450 t并置梁的作业程序如下：

1）架桥机处于待架状态，运梁车运梁至架桥机尾部；

2）运梁车经后支腿驶入架桥机腹部，喂梁到位后，前起重小车吊梁，与运梁车上的驮梁小车同步前行；

3）驮梁小车行至运梁车前支点处，后起重小车吊梁，与前起重小车同步前行，运梁车返回梁场；

4）起重小车前行到位后，落梁，第1榀梁落至距垫石顶10 cm，第2榀梁落至距第1榀梁梁面10 cm高处，通过横移液压缸进行横移梁作业；横移基本就位后，利用桁车横移功能和纵走微动功能进行精确对位，落梁就位；

5）架桥机空载横移至中位，铺设架桥机走行轨道；

6）前、后起重小车退至主梁尾部，前支腿升起600mm，整机悬臂过孔到位，支好前支腿和中支腿，架桥机处于待架状态。

4 整体性能现场验证

架桥机改造后，需要利用900 t运梁车喂梁，喂梁时，架桥机处于中位，然后整机重载横移就位。整机横移通过3条支腿下部的横移装置实现，这就对3条支腿横移的同步性提出了较高的要求。为此，采用比例流量液压缸进行支腿的横移操作，通过伺服控制实现3条支腿的精确同步，横移误差可以控制在5mm之内，保证了架梁的安全。

SXJ 900 T架桥机改造成450 t架桥机后，采用整体滑槽式液压传动，架梁横移对位性能稳定，前中后腿同步精度高，液压管路具有各种保压装置，不仅实现了一机双架，还可适应于多种梁型，而且在山区、丘陵地带发挥更大的优势，只要运梁及时，每日可架设并置箱2～2.5孔。

按照改造后的工作原理及作业程序，通过架设湘桂铁路扩改工程VI标坡村双线特大桥23孔并置箱梁、中渡洛江双线特大桥29孔并置箱梁及古龙双线特大桥46孔并置箱梁，对该科技开发项目进行了验证，改造后的架桥机实现了最高每日架设2.5孔（5片）的目的，此改造技术在现场实际应用中取得了成功。经中铁工程设计咨询集团有限公司桥梁院针对现场工况，运用相关软件进行检算，全部满足要求。并出具了《检算报告》和《补充检算报告》。

5 结束语

2005年以来，我国经历了一个高速铁路建设的高潮，各施工单位也采购了大量的桥梁运架设备。目前，国内发达地区的高速铁路建设已过高峰期，下一步将转入西部山区。因整孔箱梁需要一定的经济规模，而西部山区受地形条件限制不可能增设很多梁场，这些地区的线路往往隧道多、曲线半径小、梁型复杂，既有桥梁运架设备满足多种工况架设要求，其所需要的成本通常很高昂。为充分利用现有设备资源，降低工程成本，对既有运架设备的改造不可避免，本文通过一个典型的案例，介绍了利用900t架桥机改造架设450 t并置梁的施工技术。通过改造，使原架桥机实现了一机两用，减少了购置一套450 t级运架设备的资金投入，直接经济效益达1 314万元。同时避免了不同功能运架设备进出场干扰，既省去了部分设备的进出场费用，又降低了施工组织的复杂程度。SXJ 900/32架桥机的成功改造，为类似架桥机实现多功能、多适应性改造提供了重要的参考价值，其技术条件是可行的，并取得了可观的经济和社会效益，应用前景广阔。