桥梁工程机械设备技术改造分析

2018-01-02朱彦鲁

设备管理与维修 2017年5期

关键词：导梁架梁架桥机

朱彦鲁

（中铁十六局集团第一工程有限公司，北京 101300）

桥梁工程机械设备技术改造分析

朱彦鲁

（中铁十六局集团第一工程有限公司，北京 101300）

桥梁工程机械设备作为桥梁施工中的重要设施，机械设备的数量、技术先进程度直接决定了桥梁施工企业的技术水平。为了适应不断发展的桥梁工程施工要求，需要做好桥梁机械设备的升级改造工作。以实际工程为例，将常规900 t分体运架设备改造成变位平台式穿隧道运架一体机，给出相应改造方案及先关改造技术的具体实施。

机械设备；PCL；设备技术改造

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.41

0 前言

在我国经济快速发展的形式下，产业结构和发展模式不断的升级调整，企业的生产和发展与技术水平的相关度日益提升。在桥梁工程过程中普遍存在机械设备技术水平不高、能耗大、加工效率低等方面的问题，对施工企业的综合竞争力造成了非常大的影响，为了适应市场竞争需要努力提高机械设备质量，并对设备进行技术改造，促进企业可持续发展。

1 工程概况

某铁路工程为有碴轨道客运专线，设计时速250 km，线间距为4.6 m。该项目管段有13座隧道，隧道设计半径为6410 mm，为了减少穿隧道运架梁的困难，隧道半径改为6510 mm。根据梁场的布置情况，施工过程中运架设备从11座隧道穿过，工况较为复杂，如果选用传统的分离式运架设备，会遇到架桥级无法穿过隧道架梁、运梁车无法从隧道穿过等技术难题，针对上述情况，需要改造常规900 t分体式运架设备。

2 改造方案

在对方案的可行性进行分析后，决定将常规900 t分体运架设备按照变位平台式穿隧道运架一体机进行改造。通过采用这种改造方法可以实现主机自行从喂梁台座上取梁，在导梁的尾部布设了变位平台，通过对变位平台的高度进行调整，可以对导梁尾部上轨道面相对于桥台或已架桥面的高度进行调整，主机作业过程中可以不受隧道内壁空间的限制，在路基平整、桥面接口平整、驾驶人员技术娴熟的情况下空载运行速度可以达到7 km/h,重载运输速度可以达到4.6 km/h。设备经过改造后，施工效率和施工安全性显著提升。主要组成结构包括动力系统、电气控制系统、变位平台装置、液压系统、走行系统、支腿系统等。图1是变位平台式运架一体机现场照片。

图1 变位平台式运架一体机的结构

3 机械设备改造技术分析

现有的分体式900 t运架设备，按照第三种方案改造成可穿隧道的900 t运架一体机，可从3个系统描述。

3.1 原设备的液压系统利用

新造900 t穿隧道式运架一体机，需要液压油缸116条，其中轮组转向油缸32条，拟采用原运梁车轮组转向油缸共16条，新补充16条。轮组缓冲油缸32条：拟采用原运梁车轮组缓冲油缸共32条。90°转向支撑油缸8条，拟采用原架桥机后支腿下部的4条支撑油缸，运梁车驻车支撑油缸4条。吊点装置纵移调整油缸4条，拟采用原架桥机前悬挂小车横移调整油缸1条，新补充3条。吊点装置横移调整油缸8条：拟采用原架桥机提梁小车横移调整油缸共4条，新补充4条。吊点装置变跨调整油缸2条：拟新补充。导梁机后固定支腿新补充2条翻转油缸、2条支撑油缸，导梁机前滚轮新增2条支腿横移油缸。导梁机前腿滚轮支腿新增4条支撑油缸，导梁机前鼻梁新增2条翻转油缸，导梁机中滚轮新增2条支腿横移油缸、4条支撑油缸。导梁机前鼻梁吊具纵移油缸2条，拟新补充。导梁机承车平台翻转油缸6条，拟新补充；共计油缸需新补充油缸55条。所有油缸的液压软管、接头为保证安全，均需更换。

原运架设备上共有油缸64条，在设备改造过程中，只有2条架桥机前支腿支撑油缸、4条辅助导梁支撑油缸、1条架桥机悬挂小车吊重油缸没有利用到，共计不能利用到新设备上的油缸7条。

3.2 设备的传动、起吊部分改造

新改造运架一体机上，原有绞车4个，拟采用原架桥机4个绞车，采用原架桥机4个绞车的32 kW的电机及减速机作为绞车驱动。起吊用钢丝绳直径24 mm，采用原架桥机的起吊钢丝绳。所有钢丝绳的滑轮共计112个，采用原架桥机全部滑轮共计108个，新补充4个。所有滑轮上的轴承及密封全部更新[1]。原运架设备上的钢轮因为使用时间较久，且其支撑力和踏面尺寸均无法满足改造的技术要求，故没有选择。

3.3 设备的结构部分

新改造的运架梁一体机，考虑需适应上述分析的各种特殊工况，因此要求其必须具备6个结构条件。①足够小的外形尺寸，以便可以顺利穿过隧道实现架梁，包括箱梁截面在满足强度、刚度要求的前提下足够小；②额定起重运输能力900 t；③足够轻的自重；④足够的安全性；⑤具备较高的工作效率；⑥可以双向架设。

为确保满足上述条件，新改造的运架梁一体机，在主要受力部位并且设计应力较大的部位，须选用高强度钢材，如Q460和Q690。原运架分体式设备的主要结构钢材均为Q345C/D。如果本次改造依旧选用原设备上的钢结构，则必须增大原主梁的刚度和强度，这就意味着必须增大设备箱型梁（包括导梁）的截面，这与要求改造后的设备必须具备足够小的外形尺寸相矛盾，因此不可选。另外一种方法是增加原设备箱型梁钢板的厚度，即俗称的局部补强。但这种方法一般要求新增钢材的内应力和原主梁的钢材内应力大致相当，而现有设备主结构已经使用时间较长，其钢结构上的钢材疲劳应力和新钢材大不一致，这就会出现5个问题。

①焊接质量不容易控制；②新旧钢材复合焊接后产生的应力不匹配导致主梁使用寿命降低，安全性能降低；③由于制造工序复杂，工艺难度较大，因此改造费用并不比新制造低多少；④增大了设备自重，对设备重载通过已架梁面提出了更高要求，同时增加油耗；⑤设备高度较大，提梁运输时重心较高，稳定性需等待实践验证。

考虑到原设备返厂，亦会产生拆解、装车、运输费用。如果不破坏原有运架设备的主钢结构，今后在无穿隧道架设高速铁路桥梁项目上，将可以快速恢复原设备性能，短时间能可以实现快速、安全、经济的恢复架设工作。因此，本次改造设备的钢结构采用新制方式更为经济和安全可靠。按此方案改造有10点优势。

①设备主结构基本全部为新造，安全性更为可靠；②动力系统基本不变，油耗影响成本很小；③顺利实现穿隧道运架梁；④可以在距离隧道口负距离或零距离的情况下实现架梁；⑤可架设双线并置梁；⑥可架设小曲线桥梁（进行改造后，可以架设1500m曲线梁）；⑦可实现双向架梁，主机无需调头，导梁在已架梁面或开阔路基上可实现180°调头；⑧更适用于山区架设施工及反复调头变向频次高的工地施工；⑨安全稳定性高，横跨既有线上施工时，对桥下铁路正常运行时间影响最小；⑩架设过程中，需要进行高空作业的人员数量有所减少，保证了施工安全。

由于新旧2种设备的主箱梁的截面尺寸和主要钢板厚度，都不尽相同。为满足改造后的使用要求，新改造后的运架一体机设置了7节主梁和7节导梁，其中主梁第一、第二、第三、第七均选择使用Q460和Q690高强度钢材制造，仅剩余第三、第四、第五节主梁选用Q345的材料制造，但是这3节主梁的截面和板材厚度与原有的设备上主结构完全不同。导梁的第一节、第二节、第三节采用Q460材料和Q690材料，剩下的第四节、第五节、第六节、第七节导梁采用Q345材料，但其和原有设备上的钢结构箱梁截面、板厚均不相同。主机上的马鞍梁、走行梁均需选用Q460以上级别材料，导梁上的后固定支腿和承车平台需选用Q690材料，导梁机上的3个滚轮支腿，有部分材料需选用Q690。

实践证明，这种运架一体机的钢结构新制比改造旧设备钢结构更具备经济性，最为关键的是对设备今后的使用安全亦有可靠保证。