客运专线大纵坡小半径曲线单线箱梁架设关键技术

魏功波

(中铁十九局集团 第三工程有限公司，北京 111000)

我国铁路客运专线大部分为双线箱梁，新建盘锦至营口客运专线海城河上、下联特大桥为单线箱梁，而多种跨度、线路纵坡大、小半径曲线、无法安装临时支撑给单线箱梁架设带来了巨大的困难，我们针对单线箱梁架设特点制定了架设技术方案及架设工艺等，解决了复杂条件下单线箱梁的架设难题。

1 工程基本情况

新建盘营客运专线二标位于盘锦——海城境内，其中海城河上联海城河特大桥桥长8 134.52 m，海城河下联海城河特大桥桥长7 845.71 m,最小曲线半径1300 m,最大纵坡25‰，最大梁重389 t，梁高2.6 m，梁宽7 m。确保小曲线半径、大纵坡范围箱梁架设安全是施工控制的关键如图1所示。

2 施工关键技术

2.1 架桥机选择及工况

根据客运专线单线箱梁特点及现场情况，采用SXJ550/32架桥机进行架设，其具体技术要求如下：

表1 项目施工要求

架桥机组装顺序：架桥机2根主梁拼组—→主梁前端联系横梁拼组—→前支腿结构、后车结构上半部分安装—→2台桁车安装—→电气系统及走台安装—→驮运支架拼组1及顶升架桥机到位—→前支腿结构、后车结构下半部分安装—→辅助支腿安装—→穿钢丝绳及吊具安装—→整机调试。[1]

2.2 施工方法

根据架桥机工作需要，分为正常架梁、过孔、变跨、架设最后一跨、运梁车托运架桥机桥间转移等。

2.3 架桥机调整方案

SXJ550/32架桥机原设计可满足20‰纵坡桥梁的架设，因在建盘营铁路特有技术条件架梁需要，对架桥机架设25‰纵坡桥梁的技术性能进行了重新检算，调整了架桥机前后支腿的支承高度，并增设了相应的安全保障措施。检算内容包括大车走行动力和制动性能，安全保障措施包括起重小车锚定装置、大车铁楔和过孔操作补充规定，如图2所示。

2.4 架桥机大车走行动力、制动性能检算

2.4.1 概述

主机走行机构由后车走行机构构成，它的作用是在架桥机整机过孔时，带动架桥机整机通过轨道在箱梁上运行。

后车走行机构驱动整机悬臂过孔时的自重荷载370 t，后车走行机构采取单线单轨走行形式，为确保箱梁的安全，将双线单轨轨距定在箱梁腹板正上方，悬臂过孔时的自重荷载作用在箱梁腹板上方。驱动装置采用斜齿轮-伞齿轮减速机分别驱动。中车制动转矩由减速机制动电机提供。[2]

前支腿变跨支承导向机构支承在主架下，反托轮托在在主梁前端，后车走行机构斜齿轮-伞齿轮减速机驱动，反托轮小型斜齿轮-伞齿轮减速机不参加驱动。

2.4.2 总运行阻力最大摩擦阻力

Fm=Gω=370×104×0.006=2.22×104N，

式中，G为自重载荷ω─摩擦阻力系数

坡道阻力：

FP=Gsinα=Gi=370×104×0.025=9.25×104N，

式中，i为：轨道坡度

风阻力：

Fw=CKhqA=1.6×1.23×150×(10×3+3×10×2+2×2×3)=3.01×104N，

式中，C为风力系数，C=1.6，Kh为风力高度变化系数,Kh=1.23，qⅠ为计算风压，取qⅠ=0.6qⅡ=0.6×250=150N/m2，A─迎风面积m2。

运行阻力：

Fj=Fm+FP+Fw=(2.22+9.25+3.01)×104=14.48×104N

2.4.3 电动机的选择

电动机静功率：

式中，v为运行速度，v0=5.46 m/min，η为机构传动效率,η=0.94，m为电动机个数，m=4

电机所需实际功率：

P=KdPj=1.14×3.5=3.99kW，

初选型号为KA157R97-YEJ4-4P-583.6产品, 额定功率P=4 kW；输出转速n2=2.48 r/min；输出转矩Na=18000 N.m；传动比i=583.6；使用系数fB=1.27；变频调速约30 Hz时运行速度为3 m/min。

2.4.4 分配传动比

走行速度：

v=2πRn2=2×π×0.35×2.48=5.46 m/min，

式中，v为运行速度，R为走行轮半径,R=0.35 m，n2为走行轮转速,n2=2.48 r/min小车走行机构传动比i=583.6。

结论：减速机实际所需功率(3.99 kW)<电机额定功率(4 kW)，该配置满足走行性能要求。走行速度0～3 m/min由变频调速实现。

2.4.5 制动性能

FWⅡ为风阻力,按工作状态下最大计算风压qⅡ计算。

式中，qⅡ为工作状态下最大计算风压，qⅡ=250 N/m2。

Fm1为最小摩擦阻力：

式中，f为滚动摩擦系数，f=0.6，μ为轴承摩擦系数,μ=0.015，d为轴承处车轮轴的直径，d=170 mm，D为车轮踏面直径，D=700 mm，m′为制动器个数，m′=4，i为传动比，i=583.6，η为效率，η=0.94，TZ为制动器额定制动转矩，TZ=40 N·m。

结论：主机过孔走行制动器所需实际制动转矩(21.65 N·m)<制动器额定制动转矩(40 N·m)，实际制动转矩能够满足制动性能要求。但在主机过孔走行到位前，仍应在中车两条轨道端头安装夹轨器作为最后限位制动，防止架桥机过孔时(特别是在下坡时)整机溜车或架梁时整机滑移。

2.5 主梁纵坡的调整

SXJ550/32架桥机原设计可满足20‰纵坡桥梁的架设，现纵坡增大至25‰后，架设上坡桥梁时，原正常架设无法满足要求，需在后支腿下曲梁与横移梁之间垫置205 mm高的垫墩；架设下坡桥梁时，在前支腿垫梁与桥墩垫石之间垫置150 mm高的垫墩。设置上述垫墩后，主梁纵坡可调至7‰以内，主梁、前后支腿架梁时的工作状态、内力与架设20‰纵坡桥梁时相当。

3 安全保障措施及过孔操作卡控要点

(1)架桥机过孔前，先检查整机过孔钢轨铺设平直，钢轨与梁面接触面平整可靠，钢轨接头连接可靠，轨距中心距离保证在3400 mm的尺寸。

(2)检查整机过孔钢轨两侧妨碍走行的障碍物，确保将前后桁车用锚定装置固定在主梁轨道上。

(3)检查大车走行减速机制动器的制动间距，必须保证制动间距小于制动器规定的间距，检查减速机驱动的扭矩臂架连接可靠。

(4)在整机过孔钢轨距大车5 m左右的位置设置夹轨器，两条轨道上的夹轨器的位置要放在5 m相同的地方，为安全起见，距大车5 m以后的轨道上可重复设置夹轨器，防止发生溜车现象。

(5)大车走行过程中，由两个人手持铁楔沿着轨道、随着大车走行的速度向前进方向后退，随时做到可用铁楔对架桥机大车制动。

(6)大车过孔的速度使用低于1.5 m的速度行走，停车时要减速后再断电制动，防止对架桥机有冲击惯性的影响。

(7)走完前一个5 m行程后，再在另一个夹轨器设置距大车5 m左右的位置后才能将前一个夹轨器去除，然后重复大车过孔走行操作。

5 结语

盘营客运专线单线箱梁架设工程、工期紧、任务重、难度大。根据工程特点采用的单线箱梁架桥机，为一跨式主体结构，空载、重载横移，变跨架设；通过对设备改进后，较好地解决了本工程大纵坡、小曲线半径箱梁架设的难点，高效、优质、安全地完成架设任务，为同类工程的施工积累了宝贵经验。