随行随架新型架桥机的研制与成型

李坤 郭欣

(秦皇岛天业通联重工股份有限公司,河北秦皇岛 066100)

随行随架新型架桥机的研制与成型

李坤 郭欣

(秦皇岛天业通联重工股份有限公司,河北秦皇岛 066100)

介绍一种正常工作状态外形尺寸能够满足时速250km/h,350 km/h双线隧道界限,且可在以上隧道内外完成900t混凝土箱梁架设的新型架桥机。其总体组成方案为后悬臂喂梁,前悬臂过孔,两跨简支式架梁,作业程序简洁可靠,施工效率高。

双线隧道 新型 架桥机

1 引言

随着我国高速铁路建设的发展,高速铁路已经开始进入山区时代。在这些地区修建高速铁路,是过了桥梁就是隧道,桥隧相连。客观情况是,隧道内任何处还可能有桥梁。而现有的架桥机大多只适用在平原地区架梁,由于体型庞大需要作十分复杂的拆装或改装过程才能通过隧道。在隧道出口架梁尚且需要十几米长度的路基,更不用说在隧道内架梁了。这极大地延缓了山区高速铁路的建设施工进度。

为了克服现有技术中所存在的上述不足,现研究一种高速铁路随行随架新型架桥机。此架桥机采用了超低高度坦式吊梁天车和矮式凹体型轮胎式运梁车,使本架桥机的整体轮廓尺寸在正常架设工况乃至任何工况中均不会与隧道限界相干涉。

该新型架桥机正常工作状态外形尺寸均可满足时速250km/h,350km/h双线隧道界限,可在以上隧道内外完成架梁作业,可在隧道外架梁、过隧道、隧道口零距离和隧道内架梁,桥间转移、诸位一体,整机无需作任何拆卸调整,可随走随架,不分隧道内外。

2 高速铁路随行随架新型架桥机主体结构

本架桥机的主体结构由两跨式双主梁、坦式吊梁天车、前支腿、后支腿、辅支腿和配套凹体型轮胎式运梁车组成,具体结构总成详见图1。后悬臂喂梁,前悬臂过孔,两跨简支式架梁,隧道内外通用,随走随架,是一种更新换代型全新设备。

由图1可见该架桥机的双主梁上安装两台坦式吊梁天车,双主梁的前端安装辅支腿和前支腿,双主梁的尾部安装后支腿,后支腿可以翘起,落下时支立在凹体型轮胎式运梁车两侧主梁之上,使后支腿反力直接传到运梁车上。

2.1 坦式吊梁天车

图1 随行随架新型架桥机的总图

坦式吊梁天车由车架、行走机构、起升机构、专用吊具等机构组成,由此机构执行特定的动作完成预制梁的起升、降落,并实现横向移动。

坦式吊梁天车的车架分为主车架和副车架两部分。主车架是吊梁天车主承重结构,由两根纵联梁连接起来的横梁构成,主车架内安装定滑轮组及天车行走机构,为进一步降低高度,将安装在标准横梁两端的行走机构采用了四组重物移位器装置和行走动力装置。横梁的外侧各安装两根调羹状悬臂梁,调羹状悬臂梁组成一组悬臂式副车架,在悬臂式副车架上装有卷扬机,副车架在主车架横梁一侧并以调羹状悬臂梁形式悬出主车架之外并低于主车架。这样,就将现有技术中卷扬机竖向叠架在定滑轮组之上的高大吊梁天车摊开而变成低矮的坦式吊梁天车。

行走机构的四组重物移位器装置是采用链轮传动的,这样可使行走动力装置与移位器装置前后错开布置,从而降低行走机构的总体高度。此外吊梁天车还设置了横移油缸,通过横移油缸的推拉可使定滑轮组整体横向往返滑移额定距离。

总的来说,这种超低高度坦式吊梁天车,为设计整机高度较低的高速铁路架桥机创造了有利条件,同时也为轮胎式运梁车整体驮运架桥机顺利通过隧道扫清了一大障碍。

2.2 凹体型轮胎式运梁车

凹体型轮胎式运梁车包括驾驶室、动力系统、回转支承牛腿、从动桥、转向系统、驱动桥、气动系统、液压系统和电气系统。将液压悬挂架及悬挂轮胎组按所需宽度排成两列,而均匀分布在左列上的液压悬挂轮胎组需与右列者成对安装,从而构成多组横轴。然后由两侧主梁、承重横梁、端横梁、横联杆、斜联杆和回转支承牛腿按照格栅梁的构造形式焊接而成与上述纵列长度、横轴宽度相协调的车架,其中,承重横梁、横联杆及斜联杆安装在两侧主梁的下部,使车架结构的断面成为凹字形。各悬挂轮胎组就安装在车架回转支承牛腿之下并成为车架之支承。悬挂轮胎组分为主动桥和从动桥,两者之比为1∶2。总的来说,这种新型的凹体型轮胎式运梁车,它具有超低高度的承重地板,在隧道无需二次填充,混凝土箱梁无需切翼缘的前提下,能够运载高速铁路双线混凝土箱梁自由通过双线隧道。

2.3 后支腿

后支腿装在两主梁尾端下盖板上,可以翘起和落下,由液压油缸操纵。其两立柱为由油缸推拉的伸缩式套柱,且立柱脚部装有浅碗式支座,在主梁稍有挠度时可自动调整使立柱与主梁相垂直。架梁及驮运时后支腿系支立在凹体型轮胎式运梁车的后端。同时两立柱的上端系通过前、后成对的水平销轴与主梁连接,当把前侧的水平销轴拔出,则后支腿就可由折叠油缸向后方折起成水平状态,从而形成后悬臂喂梁状态。

2.4 前支腿

前支腿为液压推拉式套柱结构,其上横梁两端装有主动托辊和主动挂轮组。前支腿系通过托辊来对双主梁作滚动支承,故它们之间可作水平纵向相对运动,但当在架梁状态时将用专门的定位销轴予以锁死。

挂轮组可输送前支腿沿主梁下翼缘前后移动。从而实现前支腿变跨动作。下端两立柱之间装有液压横移机构以适应曲线架梁需要。

前支腿伸缩套柱通过自身油缸提升可满足末孔架设,运梁车驮运架桥机桥间转移等功能。

2.5 辅支腿

辅支腿亦为由油缸推拉的三节伸缩式套柱。其侧面系一个倒三角架,正面系双立柱式排架构造,设有上层油缸和下层油缸,来实现较大范围的高度变化。立柱及斜撑上端与辅支腿上横梁铰接。两根上横梁钳在双主梁内侧纵向专设滑槽之内,用以变跨架梁时用牵拉钢丝绳拽移辅支腿之用,不用其他机具辅助,非常简便,

2.6 主梁

主梁为两跨式双主梁,系由两根总长75m平行设置的钢箱梁及两端横联梁组成为一个平面框架结构,两主梁中心距为6m,两钢箱梁截面尺寸为高×宽=3m×1.5m,上盖板全长铺设单轨,供吊梁小车行走;下盖板两侧设耳梁,供托辊之挂轮组行走。两钢箱梁之间除前后端设横联梁之外,中间无任何连结,故天车可以从头到尾通行无阻。

3 作业方法

高速铁路随行随架新型架桥机的作业方法主要包括架梁、过孔及驮运,其作业流程如下。

3.1 架梁

(1)前支腿支立在中间墩上,辅支腿支立在前方墩上,两台坦式吊梁天车行至主梁前端当配重,后支腿翘起,架桥机成后悬臂状态,凹体型轮胎式运梁车把混凝土梁喂入主机腹内;(2)后支腿落下,支立于凹体型轮胎式运梁车两主梁后端并垫实;(3)前支腿收起并前移至前方墩指定位置支立,稍稍收起辅支腿,两坦式吊梁天车回到后方前后吊点处,准备吊梁。(4)两坦式吊梁天车抬吊混凝土梁前行,至落梁位置停止;(5)落梁到位,即完成了当前这孔梁的架设。

3.2 过孔

(1)当前这孔梁已架设完毕,准备过孔;两坦式吊梁天车后退至尾端当配重;利用梁头的吊梁孔斜拉锚紧前支腿,辅支腿缩起稍许;(2)凹体式运梁车整机驮运架桥机与前支腿上端托辊配合动作,推送双主梁向前移动,辅支腿到达前方墩支立;(3)两坦式吊梁天车开到前端当配重;后支腿向后翘起,凹体轮胎车退出返回梁场去运梁。

3.3 桥间转移

(1)一座桥的末孔梁已架设完毕,架桥机准备桥间转移或过隧道;(2)两坦式吊梁天车后退至尾端当配重,前支腿后退至凹体型轮胎式运梁车主梁前端之上支立,;辅支腿缩起稍许离开地面;(3)凹体型轮胎式运梁车驮运架桥机整机前行,不管在何处(包括隧道口和隧道内)只要遇到桥梁即可进行架梁作业,这称为“随行随架”。

上述架梁、过孔和驮运全过程,架桥机的全部动作都是自助的,无需作任何拆装,其形体自始至终保持不变,且更重要的是,由于首次使用了凹体型轮胎式运梁车和坦式吊梁天车技术,以及采用了创新性的架梁工艺,使架桥机断面轮廓尺寸在任何工况下都一直保持与隧道限界不相干涉的状态,故可达到隧道内架梁之目的。

4 高速铁路随行随架新型架桥机主要特点及创新性

(1)本架桥机的主要特点和创新性在于,它是一种我国首创的高速铁路随行随架新型架桥机,即它能够在高铁沿线隧道内外任何桥址上完成架梁作业,在如下作业全过程:隧道外架梁、桥间转移、隧道进口架梁、隧道中间架梁、过隧道及在隧道出口架梁,诸位一体,整机无需作任何拆装调整,可随行随架,十分自由便利,这是该架桥机在技术上的重大突破。(2)由于能够做到随行随架,所以它的总体施工效率比较高,人工劳动强度低,且无需其他起重机设备从旁协助,做到了完全自助式。(3)本架桥机架梁作业,动作和工法比较简单,各部位受力明确、结构和支撑可靠,且有全面的安全保护措施,整机安全性高。(4)本架桥机属更新换代型设备,可解决在山区修建高速铁路、架设预应力箱形混凝土梁的瓶颈难题,其社会、经济效益不可估量。