垂直升降挂篮的研制

杨 赓,庞俊辉

(柳州欧维姆机械股份有限公司,广西 柳州 545000)

1 概述

垂直升降挂篮,属于桥梁检测与维修施工领域,现有桥梁拉索更换及梁下锚头检修作业,多采用反挂平台或桥检车的方式；对反挂平台,承重差,移动效率低。而桥检测车设备庞大,不利于狭小空间作业。

高铁项目,在不中断动车运行中施工,施工的天窗期只有70min左右,在动车通过时需要将挂篮提升到安全高度方便动车通行,整个操作空间只有1.1m,传统的检修平台不具备电动行走、升降功能、防止高压电,适应狭小空间作业等,功能显然不适用于此类施工工况。

结合顺河高架系杆拱桥维修加固工程的特点,介绍垂直升降挂篮的研制及试验。

2 挂篮关键技术及特点

考虑到顺河高架系杆拱桥下方为高铁线路,梁底作业时不进行封闭施工,对挂篮响应性要求较高,并且在施工的天窗期只有70min左右,在动车通过时需要将挂篮提升到安全高度方便动车通行,因此对挂篮的自动化程度要求高。

为实现更换拱桥吊杆托梁安装及作业人员的操作,设计了一套适用于高铁项目梁底作来的垂直升降挂篮。为达到施工目的,挂篮不仅需要留够作业人员的操作空间,还需承受作业人员加托梁重量的载重。

由于挂篮需多次沿桥向多次往返作业点及避开动车通过时将挂篮提升,考虑结构需设计简单、动作转换紧凑、快速的特点,所以挂篮设计时采用电动行走加液压提升挂篮的思路。该挂篮搭建快速,可灵活移动、升降。

事实上,在施工中只在拱桥吊杆正下方工作,所以挂篮设计时采用L型挂篮的结构,在满足设计挂篮承载要求的前提下,适当的增加梁面行走机构的重量,减少运行时配重,有利于挂篮的稳定。

3 升降挂篮结构设计

(1)行走系统

包括固定在桥梁上的轨道、轨道采用工字钢制作,置于轨道上的行走装置,前后行走轮采用变频电机驱动,每个电机驱动一组轮组。

(2)升降系统

控制变量。经济发展水平用剔除价格因素的实际人均GDP衡量，地区经济发展水平越高越有利于该地集聚资源，有利于提升企业的创新水平，促进产业升级［16］；人力资本水平用各地区平均受教育年限来测量，计算公式为：（小学受教育人数×6＋初中受教育人数×9＋高中受教育人数×12＋大学受教育人数×16）／总受教育人数［17］， 人力资本是影响环境规制和技术进步的重要因素；产业结构的计算公式是工业增加值／GDP，产业结构的变动直接推动产业升级变化；技术创新用各年各省的专利授权量表示［18］，新技术的发明能够促使企业的生产经营向高新技术方向转变，从而使产业结构向更高端的方向调整，实现产业升级。

主要包括固定于行走装置上的悬臂架、和顶升千斤顶,千斤顶固定于悬臂架上作为固定支撑,还包括限位支座,限位支座包括底座和轴承,底座固定在悬臂架上,轴承一端连接在底座上,另一端安装在挂篮组件的垂直轨道内,限位支座对挂篮组件进行横向限位,实现挂篮垂直升降限位。

(3)挂篮组件

主要为L型结构,挂篮组件纵向穿过悬臂梁,挂篮组件与千斤顶连接,由千斤顶活塞连接挂篮,活塞与挂篮连接采用铰接结构,防止由于升降中的偏载影响。挂篮组件的设置有垂直轨道,与悬臂架的限位支座连接；挂篮组件在千斤顶作用下沿限位支座作固定轨迹垂直升降动作。

4 结构分析

对施工程序转换快速,对挂篮各个受力构件而言,其最不利工况不尽相同。有代表性的分析如下：

图 1升降挂篮结构图

(1)挂篮在混凝土梁上钢轨行走分析。

(2)行走系统分析,包括电机、轴承选型,车轮、轮轴、车轮、机架分析。

(3)升降系统分析,包括悬臂架强度分析、行走小车抗倾覆分析、液压提升缸的分析及选型。

工况1为挂篮空载时分析。

工况2为挂篮移动至更换吊杆处下方就位,需上1个人将L型挂篮悬臂端位置挂上吊点分析。

工况3为将L型挂篮悬臂端位置挂上吊点,将单道托梁吊装至L型挂篮侧面,上4个人操作分析。

工况4为将L型挂篮悬臂端位置挂上吊点,将单道托梁在L型挂篮底面牵引移动至就位处,上4个人操作分析。

5 结束语

济南市顺河高架系杆拱桥于1998年建成通车,历经18年运行,部分桥梁构件已出现明显病害,危急行车安全。

考虑梁底高铁通车及电网运营情况复杂,避免人工操作失误造成不可估量的损失,用自动化程度高的垂直升降挂篮实现梁下吊杆的更换是一种有效可行的方法。

采用了上述措施,在保证施工质量的前提下,大大加快梁底施工进度,较之普通人工移动挂篮的工法,即实现智能化操作,又保证操作天窗期的合理利用,可为类似高铁项目提供可贵的经验。

[1]魏德新,桂成农,宽幅预应力混凝土桥牵索挂篮设计[J]《水运工程》,2010,445(9)：36-40.

[2]卢伟,甘伟等,宜宾中坝金沙江大桥牵索式挂篮设计[J]《施工与控制技术》,1999,434-439.

[3]钢结构设计规范《GB50017-2003》.

[4]混凝土结构设计规范《GB50010-2010》.