DLT180 型轮胎式吊梁机的设计及应用

冯 燕 王殿伟 吴耀辉

1 郑州铁路职业技术学院 郑州 451460 2 中国铁建大桥工程局集团有限公司 天津 300300 3 郑州新大方史托克机械设备有限公司 郑州 450005

0 引言

DLT180 轮胎式吊梁机用于台湾西滨快速路大安大甲主线高架桥预制节段的起吊安装施工。轮胎式吊梁机在该项目第Ⅱ工区段跨线安装预制桥梁节块，包括从运输车上提升预制节块，跨线搬运行走到安装位置将预制节块安装、对位、拼接。吊梁机在完成第Ⅱ工区施工后，根据第Ⅲ工区施工情况，也有可能用于第Ⅲ工区的节段梁安装，故在设计时考虑了第Ⅲ工区节段梁安装工况。DLT180 轮胎式吊梁机如图1 所示。

图1 DLT180 轮胎式吊梁机施工图

1 DLT180 轮胎式吊梁机功能及使用要求

DLT180 轮胎式吊梁机用于台湾西滨快速路大安大甲主线高架桥专案，支腿跨度有18.5 m、21.5 m、24.5 m、26.9 m 等。由于该桥施工现场桥梁宽度有变化，需要增加或减小起重设备跨度，将轮胎式吊梁机的一侧支腿设计为活动支腿，满足施工过程变跨要求。另外，为了满足现场施工场地限制条件，整个门架结构设计为上宽下窄的门形结构，每个支腿均为曲腿结构，以保证吊梁机始终在施工围挡范围内运行、作业。这种设计有效解决了现有施工设备施工效率低、对大跨度小曲率、变跨、变宽、繁忙道路上架桥等复杂条件下预制桥梁节段安装的问题，且具有自动化程度高、机动灵活、安全高效、操作简单、对地面交通干扰小、对地面环境要求低综合利用率高强等优点。

2 DLT180 轮胎式吊梁机的结构及特点

DLT180轮胎式吊梁机主要由主梁、支腿、起升系统、大车行走系统、液压系统、电气系统等组成。根据施工工况，桥梁宽度有变化，故需将一侧支腿设计为活动支腿以满足施工过程变跨要求。为了满足现场施工场地限制条件，整个门架结构上宽下窄，以保证吊梁机始终在施工围挡范围内运行、作业。

2.1 主梁与支腿

主梁与支腿共同组成吊梁机的门架结构，是本设备的主要结构。主梁的作用是为起吊小车提供支撑和运行轨道，支腿分为固定支腿和活动支腿。为满足现场施工场地限制条件，两支腿下部需要向跨中收缩，每个支腿均为曲腿结构，以保证吊梁机在始终在围挡内施工。

2.2 行走台车

DLT180 轮胎式吊梁机整机行走机构由支腿立柱下方的4 组行走台车组成，每组行走台车由2 组液压悬挂，1 套支撑机构，1 件台车架以及转向系统组成。液压驱动系统由液压泵驱动变数马达和减速器实现整机行走，整机共4 套驱动马达，4 组台车各有一套驱动机构，保证驱动力均布。液压悬挂系统主要实现整车行走、转向以及在行走过程不同路面工况下荷载均衡等功能。液压悬挂还具有左右横向摆动功能，摆动角度 6°。液压悬挂液压缸上的防爆安全阀能实现油管爆裂后安全锁定、确保行车安全。

行走台车转向系统为独立转向，每个悬挂上有一个转向液压缸，一个旋转编码器，通过转向液压缸的动作可使轮组旋转90°±5°。控制系统发出指令并通过转向液压缸实现纵向行走、横向行走、小角度转向及斜行功能。吊梁机行走时可进行小角度转向及斜行操作，但整机原地 90°转向时，空载可直接转向，重载时需要支撑液压缸作用地面后才能变换转向模式，可减小轮胎受力，避免轮胎超载及转向时剪切破坏，延长轮胎使用寿命。

制动系统有驻车制动功能和行车制动功能。驻车制动是通过驱动轮的轮边减速器内片式制动器制动，制动力矩能保证轮胎吊在各种工况下不发生溜坡。停车制动是液压驱动系统为闭式液压系统，依靠静液压制动原理，使行驶中轮胎吊平稳停止，实现行车制动。

2.3 起升机构

起升系统主要由2台卷扬机、1台横移小车、滑轮组、专用吊具、钢丝绳及导向滑轮机构等组成。卷扬机采用双级制动，高速端采用液压推杆制动，低速端采用液压钳盘制动。卷扬机、导向轮设置在主梁上方，钢丝绳末端固定在卷扬机底座上，横移小车行走采用链条驱动。专用吊具能够平面360°回转（电机驱动），具备纵向、横向调平功能（液压缸）。

2.4 动力机组

动力机组采用 1 台 250 kW 的柴油发电机组（用户自备），380 V/50 Hz，为吊梁机整机行走机构、起升系统、小车横移机构、驾驶室以及整机照明等提供电力。发电机组安装在固定支腿上部横梁上，横梁设置了发电机组安装平台，并设置安全护栏。

2.5 液压系统

DLT180 吊梁机液压系统由台车行走、转向、悬挂、支撑液压回路、吊具调平液压回路、活动支腿横移液压回路以及液压辅助系统组成。吊梁机每侧设置一套大车液压泵站，每套泵站由发电机提供动力源通过一台电机驱动高压变数泵，变数泵、变数马达采用电比例控制，其流量的变化由微电控制系统控制，实现行走驱动无级调速。活动支腿横移机构由2 条液压缸组成，由液压缸的伸缩实现活动支腿在跨度方向上位置的变化，其液压动力源从活动支腿大车液压泵引入。

2.6 电气系统

电气系统主要由卷扬起升控制系统、小车行走控制系统、轮胎行走控制系统、动力模组系统、支撑系统、照明系统、操控系统、人机交互系统、安全系统和其他电气控制系统组成。起升部分通过操作室的电气控制系统完成各项动作，操作室前操作台面板示意图，面板布置有故障报警灯、驻车制动开关、微电急停开关、吊钩选择旋钮、显示器、控制系统电源钥匙、速度与方向手柄、行走方向旋钮、运行模式旋钮、电源等按钮。

那么，作为“三弟”的第三套超算系统，他的名字当中为何出现了“一号”呢？原因就在于这套系统将聚焦生命科学及其相关前沿交叉学科的需要，要优先服务于冷冻电镜平台的科研工作。从这个角度理解，它确实称得上是北大在生命科学领域的“第一号”超算系统。

2.7 安全附属设施

吊梁机按照标准安全规则设计，主要装置包括传动系统的紧急停车按钮和声光警示灯；提升系统的上下行限位开关、提升卷筒检测过速的传感器、卷扬机高低速端两级双制动、起重量限制器、小车移动限位开关和挡块；转向系统有电子控制系统控制各轮组转角误差，实现精确转向；电气系统保护装置有超载保护、过流保护、短路保护、控制板上监测指示灯、必要的互锁装置、车辆故障报警灯；在台车前后安装有摄像监控系统，能监视台车行驶路面情况；在卷扬机平台上设置监控摄像头，能够监视卷扬机绕绳情况；吊梁机设置爬梯、护栏、走台等各种安全辅助设施，方便施工及检修人员上下并确保安全。

3 DLT180 轮胎式吊梁机关键技术与创新点

1）DLT180 型轮胎式吊梁机由箱形主梁、固定支腿和活动支腿组成门形结构，2 个支腿分别位于桥梁左右侧，支腿下方设置轮胎行走机构，该机构只能在施工现场设置的施工围栏内运行，围栏宽度接近于桥梁总宽，而吊梁机又要横跨桥梁作业，故主结构设计为上宽下窄的门形结构，每个支腿均为曲腿结构。支撑装置为曲腿结构，可根据承载、空间要求合理设置起重设备支撑装置的机构，满足不同的支撑需求。

2）吊梁机采用上宽下窄的结构，可保证起重设备支撑装置位于桥梁侧面，而大车行走部在桥梁投影下方运行，不侵占公共路权，可极大降低桥梁施工对道路交通的影响，尤其是城市高架桥梁施工领域。

3）根据不同施工区段预制桥梁宽度存在变大或变小的情况时，需要增加或减小起重设备跨度，液压驱动的可移动支撑装置设置在主梁底面，可使起重设备的一侧支撑装置沿主梁长度方向变化，实现变跨功能，对于变宽度桥梁具有非常灵活的适应性，且液压式变跨横移装置结构稳定性好，变跨效率高，操作灵活方便。

4）道路纵向坡度较大时，可通过大车行走系统悬挂液压缸的升降来进行调平，保证起重设备整体在基本水平的状态下作业；道路横向坡度较大或左右路面存在一定高差时，起重设备可在不超过限定值的横坡上作业，无须调平，同时由于起重小车横移采用链条驱动，可保证起重小车在较大横坡上作业时不会溜车。

5）轮胎行走机构的应用，可充分利用既有道路路面运行，轮胎接地比压与常用载重汽车接近，对道路不必进行特殊处理。

4 DLT180 轮胎式吊梁机施工应用有益效果

4.1 新的施工工法的施工序

1）预制桥墩节段安装工序，进行预制桥梁所有桥墩主体结构的安装；

2）首边跨预制桥梁节段安装工序，进行预制桥梁一侧的首边跨桥梁预制结构的安装；

4）末边跨预制桥梁节段安装工序，进行预制桥梁另一侧的末边跨桥梁预制结构的安装。

4.2 采用该施工方法的有益效果

1）零施工荷载 对于一些预制桥梁结构，当施工方法和施工设备确定后，桥梁设计单位需要对施工设备作用于桥梁结构的影响进行验算，即施工荷载验算，有时施工设备产生的施工荷载控制桥梁设计，需要针对施工荷载影响进行加强设计，增加了桥梁结构的工程量和社会资源的投入，该施工方法充分利用了既有的道路运行条件，设备在既有道路上运行，完全独立于对桥梁主体结构，对桥梁结构没有影响。

2）安全稳定 相对于在桥面或桥墩上作业的架桥机和桥面吊，DLT180 轮胎式吊梁机在地面运行，其安全性和稳定性不言而喻。

3）机动高效 架桥机和桥面吊属于逐节段、逐跨顺序作业设备，作业面单一，如需提高项目总体施工进度，只有通过增加设备数量来实现，势必增加建造成本；DLT180 轮胎式吊梁机由于在既有道路上运行，并不受桥梁主体结构完成情况制约，可实现多个桥墩多个作业面同时施工，极具机动灵活性，由此带来施工效率的极大提高。

4）多功能性 传统的桥梁预制节段安装设备如架桥机与桥面吊均属于专用设备，仅用于预制桥梁节段的安装，对于预制桥墩安装以及墩顶节段安装尚无很好的解决方案，DLT180 轮胎式吊梁机不仅用于桥梁一般预制节段安装，还可用于预制桥墩安装、墩顶节段安装、墩旁托架安装及转移、桥面附属设施安装、施工物资装卸作业等，使用者可以不用另外配置吊车用于施工辅助作业。

5）综合利用率高 DLT180 轮胎式吊梁机与一般门式起重设备功能、原理、配置等相通，当桥梁预制节段安装工程结束，稍加改造即可作为搬运机或跨运车等设备，用于桥梁预制场、货场、工厂等工作场所的起重、搬运作业，综合利用率高，可减少社会资源的浪费。

该施工方法为DLT180 轮胎式吊梁机安装预制桥墩节段、安装首边跨、中跨、末边跨预制桥梁节段以及轮胎式吊梁机设变跨施工而制定的一套完整、系统的施工工艺，该工艺规范了轮胎式吊梁机安装桥墩预制节段、桥梁预制节段直至形成桥梁主体结构的各个步骤，为安全、高效地实施起重设备变跨施工提供了保障；解决了传统设备所不能实现的预制桥墩节段安装难题，克服了传统设备施工效率低、施工荷载大、设备综合利用率低等缺点，为城市高架桥梁建设提供了更具优势的施工工艺及设备解决方案，可显著缩短项目建设周期，极具经济效益和社会效益。

5 结束语

通过在项目中的实际应用，DLT180 轮胎式吊梁机可以解决大坡度、小曲率、变跨、变宽、施工过程中交通干扰大等复杂条件下高架桥预制节段安装的难题，轮胎吊在台湾西滨快速路大安大甲项目使用约8 个月时间，完成了40 多孔节段箱梁的架设施工，相比常规架桥机架设方案，采用DLT180 轮胎吊架设节段拼装桥梁，其施工速度更快、安全性更高、操作更方便，而施工荷载则极大降低，对地面交通影响小，在类似条件下城市高架桥节段拼装施工中具有明显的优势和推广应用价值。