浅谈架桥机的安全使用与在用安全评估

2022-08-19程俊翁贤贤姚小永程飞马良平

中国设备工程 2022年14期

程俊，翁贤贤，姚小永，程飞，马良平

（1.绍兴市特种设备检测院；2.绍兴市特种设备智能检测与评价重点实验室，四川绍兴 312071）

随着我国社会经济的迅速增长以及企业改革发展的不断深入，高速公路、铁路、架桥场合以及市政工程上越来越多的见到架桥机的身影。当前，我国架桥机生产单位已有一定规模，但是制造、设计及维修能力和体系的完备性参差不齐，随着多年努力，我国设计生产的大量架桥机广泛应用于公路、铁路、高架桥场地，架桥机的生产，在设计师的不懈努力下，技术、品质已经得到了市场的认可，但是国外架桥技术毕竟发展较早，技术上具有一定领先性，差距已久存在。国内制造的架桥机质量缺陷以及偶尔会发生桥梁机事故等情况，潜在隐患依然不可忽视。以减少架桥机事故发生，保护人身财产安全为导向是使用架桥机的前提和目标，必须尽量提升安全保护与防护，保障人身财产安全。特别是架桥机经常是需要多次转场使用，重复的安装、拆卸及运输过程，对架桥机的质量和使用安全性增加了考验。此外，架桥机几乎工作在室外工地，现场环境和条件比较恶劣，长期日晒雨淋，对其金属结构的性能以及防腐防锈也有较高要求。

1 架桥机使用过程中的安全评估

由于架桥机的使用特性，从降低危险和安全使用的角度出发，《架桥机安全规程》GB26469-2011由原国家质检总局于2011年发布，此规程把“架桥机使用状态的安全评估”确定为强制条款，那就意味着，在使用过程中，架梁片数达一定量、安拆转场四次以上或出厂五年以上的架桥机，均需开展在用安全评估。

在用架桥机的安全风险评估一般包括两个方面，一方面是评估其使用状态，包括可能影响架桥机安全使用的所有机械和电气部件以及液压系统，评价其可靠性和有效性，对使用中损伤部位或锈蚀磨损严重的部位，评价其缺陷的严重性；另一方面是评估技术资料、使用相关数据资料以及设备档案，结合架桥机的日常使用和维修保养记录可以用来正向评估其使用寿命相关信息。首先考察使用登记的有效性、架桥机安全技术档案完整性、架桥机安全管理制度制定和落实情况以及特种设备安全管理机构的设置情况，安全管理员和操作人员的落实情况；除此以外，还应主要包括系统维护保养、使用过程中的各种相关记录以及故障处理记录，通过对记录的分析，追溯评估安全性，也可以很好地完成事故溯源工作。评估时，一般按照式（1）来计算架桥机总体安全状况的得分：

其中，υi（i=1，...，n）是第i个危险情节的风险类别取值，n为参与本次评估的所有风险情节总数，D为架桥机整机安全状况得分。再根据得分将架桥机的安全状况分成四级（见表1），针对不同级别，采取不同的风险降维和修理措施。

表1 在用架桥机整机安全状况等级

2 风险评估中危险源的识别探讨

分析各种架桥机发生事故的原因，得出架桥机事故的发生主要是由于其制造、拼装阶段造成的安全隐患导致的，在此基础上，突出重点，着重关注承载结构、液压系统、电气系统、无损检测、高强螺栓及性能试验等六个方面。

2．1 承载结构

架桥机的承载结构是架桥机的主体结构，架桥机其它的所有相关系统、结构和机构都靠承载结构来支撑和安装，待架桥梁片也靠其支撑。由支腿、主梁、导梁等结构构成承载结构。架桥机的承载结构靠轨道支撑，架桥机的轨道支点应特别注意，需用硬杂木，不可用软松木，轨道接缝不得悬空，需要用硬杂木支垫起来或者直接焊死。由于架桥机几乎都是在露天作业，锈蚀、潮湿积水以及罩壳破损等屡见不鲜，主梁板、导梁及支腿的厚度会降低，强度会减少，相应承载能力一并下降。另外，连接螺栓的松动、锈蚀、锈死、断裂、替换后规格不符等现象也在主梁、导梁上层出不穷。小车轨道的直线性差、缝隙较大，以及同时还存在轨道接头处的高低错差、运行时啃轨、拼接轨道等现象。我们评价主梁承载能力时，经常采用应变测试。另外还可以通过仿真，利用架桥机主梁损伤前后的挠度影响线差值曲线及差值曲率曲线识别出架桥机主梁的损伤和损伤程度以及损伤位置，一般来说，对于两跨连续梁式架桥机，当移动荷载在梁的跨度内移动时，无论梁是否损坏，每个截面的挠度率曲线都与移动荷载的位置成线性关系；对于两跨连续梁桥机，主梁的挠度率曲线为折线形。当挠度率曲线的识别点位于第一跨度时，挠度率曲线根据从后支点、识别点、中间支点到前支点的移动方向呈现3条折线；另外，当吊运的载荷移动时，如果主梁结构无损伤，则各支点区间段内扰度曲线曲率相同，如果主梁结构出现损伤，则损伤处扰度曲线曲率发生较大变化，从而可以判定主梁是否有损伤以及损伤出现的位置。

2．2 液压系统

架桥机上的液压系统的使用一般集中在三个方面，一是通过液压油缸控制液压支腿升降，二是利用横移油缸实现扁担梁的移动控制，三是对于除了工作制动器外，设置有液压式安全制动器的时候。着重检查换向阀、管路以及液压推杆等部位的漏油现象，是否影响使用安全性；另外还需检查架桥机是否有违规使用液压支腿来支撑受力，而没有使用定位横向插销。

2．3 电气系统

一般通过检查架桥机的接地保护、零位保护、失磁保护电路、短路保护、过流保护等正常运行，接触器正反向失磁保护及相序保护功能是否正常，测量绝缘电阻是否符合要求；检查所有安全保护装置是否能够可靠动作并有效；检查起升、运行等各种限位是否可靠有效；检查风速仪是否安装配备；检查外露的皮带、链条的外罩壳以及所有机构的电动机罩壳等是否齐全，室外的电器IP防护是否符合、是否有可靠的防水防潮措施，以及措施是否切实有效。

2．4 无损检测

对于架桥机主要开展超声波检测。一是对架桥机机臂的前、后位吊点以及1#柱前后各1.5m处的部分主焊缝，以及吊具的四个吊梁和主焊缝进行超声波探伤，结果需符合JB/T 10559-2018标准里的Ⅱ级；二是对整个架桥机的主要受力销轴进行超声波探伤，结果要求符合JB 4730.3-2005标准里的Ⅰ级。另外磁粉检测也能很好的用于在用架桥机的主梁缺陷检测，方法简单，操作容易，可以检出最小宽度约0.1μm，检测速度也快，应用也比较多。除了主焊缝外，主要受力结构件的危险断面位置，如跨中，1/4跨度处，以及主端梁衔接处也需要开展无损检测，核查钢结构缺陷；对于受到撞击、变形等造成的损伤部位，应力分布已经改变，也许开展相应无损检测，确保安全性。

2．5 高强螺栓

由于摩擦型高强度螺栓具有整体性好、安装过程中的焊接变形对拼装影响小、施工简便等优点，架桥机主梁上下对接后的主梁腹板区采用摩擦型高强螺栓连接。对架桥机使用高强度螺栓时，需确保每只螺栓自由进入无阻塞，不可通过锤击方式将高强螺栓传进相应连接孔，大六角头螺栓前后各设垫片配合，第一垫片通过圆弧倒角面与螺栓底面配合，第二垫片通过圆弧倒角面与螺母配合。

现场检查高强螺栓时，主要是检查高强螺栓的形态、是否缺失、有否漏拧以及拧力是否达标等方面。一是用小锤敲击法对高强度螺栓进行全面检查，防止泄漏；二是最终扭矩应根据节点数随机检查10%，但不应当小于10个。每个节点应按螺栓数量的10%随机检查；三是检查时，在螺尾端头和螺母相对位置划线，将螺母退回60度左右，用扭矩扳手测定拧回至原来位置的扭矩值，扭矩值与施工扭矩值的偏差在10%以内为合格；四是如发现有一些不符合规范规定的，应再进行扩大10%检查，如仍有不合格者，则整个被测节点的高强度螺栓应重新拧紧来系统性检查确认。大六角高强螺栓不得重复使用，拆装后需更换，其它高强螺栓也不建议重复使用，如考虑浪费，可选择降级使用以提升使用安全性。

2．6 性能试验

在用架桥机一般进行空载试验和过孔试验。空载试验一般验证各机构运转是否可以正常、制动是否可靠，验证操纵装置和系统、电气控制管理系统是否能够工作正常，验证架桥机运行的各机构沿轨道全长运行环境是否有啃轨现象，验证架桥机的各种安全和防护装置工作是否可靠有效。而过孔试验又分为过孔走行试验、导梁跨中静挠度试验以及悬臂挠度试验，架桥机在每次重新架设后，均需进行过孔三个试验，试验方法可参照起重机械定期检验规则（TSG Q7015-2016）中的相关内容。值得注意的是，需试验三次来验证过孔能力和相关参数是否符合要求；试验时需做好自身安全防护，天气应适宜试验，过孔时现场实测风力不得超过六级，风力超标停止试验时，对架桥机应做好防风抗滑的防护措施，硬杂木等辅助器材应充足有效，注意查看后支腿轮行走时是否与轨道有效接触，确认后支腿与辅助支腿同步行走，轨道上遗落物及时清除，试验中发现异声异响及时停止检查。