JQ550型架桥机30‰大坡道架梁施工技术研究

陈志远

中铁四局集团有限公司第八工程分公司 安徽 合肥 230041

1 JQ550型架桥机主要技术参数

JQ550型架桥机主要用于高速铁路单线箱梁架设施工，与YL550型运梁机配套可以架设32m、24m、20m等跨及变跨铁路预应力混凝土单线单箱梁，该机组设计架设最小曲线半径800m，最大纵坡30‰，额定起重量550t[1]。

图1 JQ550型单线箱梁架桥机结构示意图

表1 JQ550型架桥机主要参数性能表

2 架桥机各部件介绍

2.1 机臂

机臂采用双主梁结构型式，在标准梁或非标梁各支撑位，都设有前支腿与主梁的锁定销孔，确保前支腿在架梁作业时能与主梁可靠锁定。

2.2 辅助支腿

辅助支腿位于架桥机机臂的前端，是架桥机过孔作业中的辅助支撑。

2.3 前支腿

前支腿为三角形框架结构，位于架桥机机臂的前部，是架桥机门架结构中的柔性支腿。

2.4 后支腿

后支腿位于架桥机机臂的后部，是架桥机门架结构中的“U”型刚性支腿，也是整机走行过孔的动力输出部件。

2.5 各支腿调整量及过孔架梁插销孔位介绍

前支腿高度调整量±735mm，后支腿高度调整量-250mm～+650mm，辅助支腿的下内柱体和中外柱体高度调整量-1150～1000mm，上内柱体和中外柱体设置有±300mm的微调，与后支腿设置的±250mm调坡搭配使用，适应±30.5‰范围内坡道辅助支腿上墩台的支撑。

各种坡道范围工况中，机臂水平度调平，各支腿的插销孔位如下图示[2]。

图2 各支腿插销孔位示意图

表2说明：

表2 各种坡道范围对应支腿插销孔位置表

2.5.1 表中所述为架桥机第一次过孔之前的插销孔位。一次过孔到位后，各支腿的插销孔恢复到架梁孔位后，再进行二次过孔。

2.5.2 -10.5‰≤坡道≤+10.5‰，架桥机按所架设线路坡道调整好前、后支腿插销孔位，架梁和过孔工况都不需要再调整前支腿和后支腿的伸缩柱插销孔位，通过辅助支腿的下伸缩柱完成过孔上墩台。

2.5.3 -17.5‰≤坡道＜-10.5‰，+10.5‰＜坡道≤+24.5‰，架完梁过孔前，前支腿调整插销孔位，后支腿不调整孔位。

2.5.4 其余坡道范围架梁后，均需要调整前、后支腿插销孔位后才能过孔。

3 架桥机上坡过孔驱动装置计算

3.1 上坡过孔稳态运行阻力

备注：整机走行驱动为后支腿和前支腿双驱动，但要求后支腿能功率能独自驱动整机过孔，只有在后支腿打滑的情况下，前支腿驱动才起作用[3]。

摩擦阻力：

式中：G-架桥机自重载荷，G=3800000N；Q-起升载荷，过孔时 Q=0N；

f－滚动摩擦系数，初步计算取值 0.025；

坡道阻力：

风阻力 ：

式中：C-风力系数，C=1.4，p-工作状态下的最大计算风压，取 p=250N/m2；A-架桥机垂直于运行方向的迎风面积，A=50m2。

则稳态运行阻力为：

3.2 驱动轮黏着力验算

驱动轮驱动力：前支腿驱动力、后支腿驱动力（最不得工况下支撑力X黏着力系数）

后支腿支反力较小时存在打滑情况，前支腿托轮配有液压马达驱动，托轮处驱动力为 6t，后支腿支反力 140t 时，整机驱动情况：

结论：驱动力满足要求。

4 架桥机下坡过孔制动力及安全系数计算

架桥机后支腿电机减速机选型为DLPIIIYPFE112ML-4-E-4kW，其中电机额定输出转矩26.6N·m，电磁制动器制动力矩40N·m。

4.1 校核滑移安全性计算

架桥机30‰下坡道滑移计算：

整机在坡道上的滑移

钢轨和钢轮的滚动摩擦系数μ=0.08

架桥机后支腿支撑在钢轨上的滚动摩擦力计算如下：

因此，30‰坡道下滑移稳定性系数

4.2 制动力安全性计算

按照滚动摩擦力进行电机电磁制动力矩校核，计算如下：

后支腿车轮直径 d=0.07m

滚动摩擦阻力对单个车轮产生的扭矩计算如下：

减速机传动比n=900

减速机输出端制动扭矩

因此，按照滚动摩擦阻力校核电机制动力矩的安全系数

满足要求。

5 架桥机过孔架梁施工工艺流程

5.1 架桥机下坡-30‰坡道过孔作业过程

5.1.1 架桥机前支腿插销孔位AH并垫加长节，后支腿插销孔位AD，前、后起重小车退回至机臂尾部，准备过孔。

5.1.2 前支腿固定柱与已架箱梁吊孔之间通过专用锚定装置锚固，前支腿伸缩柱插销孔位置下降3个孔，后支腿伸缩柱插销孔位置下降1个孔。然后由架梁支撑方式转换成过孔支撑方式。此时机臂带14‰下坡过孔。

5.1.3 后支腿驱动整机走行前进18.3m，辅助支腿到达前方墩台上支撑位置时停车，后支腿走行轮打上止轮器；后支腿孔位顶升1个孔,支撑辅助支腿，整机转换成辅助支腿和后支腿支撑。此时，机臂带下坡4‰。

5.1.4 解除前支腿与已架箱梁之间的锚定，前支腿伸缩柱插销孔位置顶升3个孔位，前支腿自走行到前方墩台。收缩辅助支腿，前支腿支撑到墩台垫石上；整机转换成前、后支腿支撑。此时机臂带下坡11‰。

5.1.5 取出后支腿走行轮止轮器，驱动整机二次纵移14.4m过孔到位，架桥机完成过孔作业等待架梁。此时机臂处于水平状态[4]。

5.2 架桥机上坡+30‰坡道过孔作业过程

5.2.1 架桥机前支腿插销孔位AB，后支腿插销孔位AC，前、后起重小车退回至机臂尾部，准备过孔。此时机臂带1.5‰的上坡。

5.2.2 前支腿固定柱与已架箱梁吊孔之间通过专用锚定装置锚固，前支腿伸缩柱插销孔位置顶升2个孔。然后由架梁支撑方式转换成过孔支撑方式。此时机臂带15.5‰的上坡过孔。

5.2.3 后支腿驱动整机走行前进18.3m，辅助支腿到达前方墩台上支撑位置时停车，后支腿走行轮打上止轮器。此时，机臂带平坡。

5.2.4 顶升支撑辅助支腿，使前支腿脱离垫石，整机转换成辅助支腿和后支腿支撑。此时，机臂带15‰的上坡。

5.2.5 解除前支腿与已架箱梁之间的锚定，前支腿伸缩柱插销孔位置缩回2个孔位，前支腿自走行到前方墩台。收缩辅助支腿，前支腿支撑到墩台垫石上，整机转换成前、后支腿支撑。此时机臂带10‰的上坡。

5.2.6 取出后支腿走行轮止轮器，驱动整机二次纵移14.4m过孔到位，架桥机完成过孔作业等待架梁。此时机臂处带1.5‰的上坡。

5.3 架桥机架梁作业

5.3.1 架桥机过孔完成后，架桥机由前、后支腿支撑，运梁到架桥机尾部，前端与架桥机后支腿走行车轮之间的间距为0.35m±0.1m处停车，调平运梁车并支撑运梁车支腿；前起重小车吊梁。

5.3.2 前起重小车和驮梁台车同步吊梁拖拉取梁，到达后起重小车取梁位后，后起重小车取梁，运梁车返回梁厂。

5.3.3 前、后起重小车同时吊梁前行，调整到位落梁，完成一孔箱梁的架设。

5.3.4 前、后起重小车后退到机臂尾部，将前支腿与已架箱梁通过专用锚定装置连接，后支腿转换成过孔走行状态，等待过孔[5]。

6 安全注意事项

架桥机组操作人员经培训并办理相应的特殊工种证件持证上岗。

大坡道段运梁前，架桥机组人员组织对运梁车的制动系统进行检查，运梁车提梁后行驶速度不得超过3km/h，严禁急刹车。

架桥机过孔时安排专人监控后支腿轮轨走行，并手持止轮器，随时准备放置止轮器。

过孔时安排专人监控前支腿状态和前后支腿处机臂高差，当前支腿处过高出后支腿处200mm时，应及时停车，并调整后支腿高度。

架桥机架梁时机臂纵向水平度必须调至3.5‰以内，横向水平度必须调至2.5‰以内。

过孔完成后复测机臂水平，保证机臂水平或前端略高（但不能高出100mm）。

7 结束语

通过JQ550型架桥机架设30‰大坡道施工技术研究，能实现JQ550型架桥机最大限坡工况下架梁，提高动车走行线、联络线等大坡道地段架梁施工安全性、稳定性。解决了部分大桥需要下穿或上跨既有高铁正线时线路坡度大，架梁施工困难，改现浇梁施工成本大等难题，最大限度地开发架桥设备的实用性，为单线箱梁大坡道架梁施工积累了施工经验及参考实例。