一种隧道口零距离架梁的公路架桥机的研究与应用

0 引言

目前常规的公路架桥机分为双导梁架桥机和单导梁架桥机。其中,双导梁架桥机以整机安全可靠稳定相较于单导梁架桥机为更多的客户选择。本文介绍的是一种在隧道口零距离架设的双导梁公路架桥机。此架桥机是专为甘肃路桥五环公路工程公司设计研发。甘肃路桥五环公路工程公司在“G316线长乐至同仁公路两当县杨店(甘陕界)至徽县李家河段高速公路”有半径5430mm,R=1300m曲线的隧道段,需要架桥机在运梁车的驮运下通过隧道,且在隧道口完成第一孔公路架桥机架设工程。隧道口的路基宽度仅为0.92m,堪称零距离。

本文介绍的一种隧道口零距离架梁的公路架桥机是混凝土桥梁架设专用设备,适用于架设T型、I字型、箱型及板型混凝土预制梁。适用于纵坡≤4.5%、曲率半径大于200m以上、0-45°斜交等多种工况下的公路桥架设。

架桥机主体结构为多段三角桁架主梁总成,抗风能力强、易于拆装、便于施工场地的转移、运输;该型架桥机边梁横移一次就位,省去了前、后墩台人工移梁的繁琐过程,提高了工作效率,同时也降低了移梁过程中的风险,确保安全、高效作业。

1 主要技术参数

工作级别：A 3;额定起重量：180t;架设预制梁梁长：40m;吊梁起落速度：0-0.7m/min;天车横移速度：3m/min;天车纵移速度：4m/min;整机纵移速度：1.4m/min;曲线最小半径：R200m;过孔方式：步履式;喂梁方式：尾部运梁车喂梁。

2 结构特点

该机主要由主梁及横联、前支腿、前支架(含底部台车、升降机构)、后支架(含备用台车组)、后支腿(含升降机构)、前纵移桁车、后纵移桁车、起重小车、横移轨道、液压系统、电气系统、供电等组成。如图1。

图1 整机组成及隧道断面图

2.1 主梁及横联

主梁总成有七节,各节之间由联接销轴连接。主梁为主要承载受力构件,其由上弦杆、腹杆、下弦杆、底桁架组成,形成稳定的桁架式结构。其上弦杆上方设有方钢式轨道,供纵移桁车在主梁上部的纵向走行,完成预制梁的纵向移动、吊运;下弦设有滚轮组上的挂轮行走轨道,作为前、后支架跨步纵行轨道,主梁纵移利用反滚轮组驱动作用其上的下弦杆H型钢翼缘纵移。

主梁为三角桁架构件单元,采用销轴连接,前、后端各设置横联构架,根据架桥机不同架梁方式,增设一个中间横联,中间横联和前横联相同,在组装过程中后横联不得与前横联、中横联错位安装,前部设置前支腿安装法兰,主梁尾部设置后支腿安装法兰。

2.2 前支腿

在主梁最前端,为分节式管柱结构,配手动丝杆调整装置,方便调整主梁的水平。满足过孔功能要求,支腿高度可根据现场情况进行调节。

2.3 前支架

前支架由反滚轮装置、横梁结构、伸缩套柱、调整节、底部横移台车、液压泵站及油缸等组成。反滚轮组通过法兰板安装于前横梁上。法兰板为多孔结构,当斜交桥架设时可按照角度调整法兰板孔角度,使反滚轮组与前横梁角度与斜交桥角度保证一致。同时反滚轮组上部设置有主梁锁定机构,当架设砼预制梁停止工作状态时此机构处于锁定压紧状态。当架桥机过孔时此机构必须处于打开状态。前横梁为箱型结构,其两端设置有多孔法兰板与反滚轮组联接,中间开孔部位安装伸缩套,伸缩套内部设置液压顶推油缸,通过油缸的升降,伸缩套在前横梁内部滑动,实现前支架整体高度调整,当支架高度调整到合适位置时,前横梁下部与伸缩套孔用销轴锁定,油缸液压锁、销轴起到双重保护作用。支架与底部横移台车组铰接,可以保证车轮始终与轨面接触。反滚轮组机构上部设置有反挂轮组可自立行走,当移动前支架时,使反滚轮脱离主梁下翼缘,反挂轮落实于主梁下弦杆上翼缘板轨道上,带动前支架在主梁上纵向运动,实现支架的跨度移动,反滚轮可使主梁纵向运动,完成过孔功能。

2.3.1 反滚轮装置

前、后支架反滚轮装置为主梁纵向移动、前(后)支架纵移跨步的主要动力系统。其由驱动电机减速机、联轴器、齿轮传动机构、反滚轮组(反挂轮组)、支座等组成。

电机减速机驱动驱动轴及联轴器,一组齿轮将动力分配至反滚轮组,另一组通过齿轮将动力分配至反挂轮组上。需要主梁纵向移动时主梁下弦杆底部应落实于反滚轮组上,驱动电机、减速机、联轴器、齿轮传动机构,驱动反滚轮组转动,完成主梁纵向移动之工况。当需要纵向移动前、后支架时,需要前、后支架反滚轮组脱离主梁下弦杆面,使反挂轮组落实于主梁下弦杆上轨道上,驱动电机减速机,完成前、后支架的纵向移动工况。

2.3.2 底部横移台车

底部横移台车上部与支架铰座铰接,承担整机及砼混凝土预制梁重量,为主要动力装置,驱动台车轮组可完成整机及预制梁的横向搬运工作,满足预制梁就位、整幅及双幅桥梁的架设功能。其主要有驱动电机减速机、台车架、驱动轮组构成。通过电机减速机、大小齿轮驱动行走轮组,轮组在横移轨道上运行,完成整机或吊重的横向搬运作业。

2.4 后支架

后支架为主要承力结构及整机横移装置,其由横梁、反滚轮组、底部备用台车等组成(特殊桥型旋转法兰处增加调整垫墩)。

反滚轮组通过法兰板安装于后横梁上。法兰板为多孔结构,当斜交桥架设时可按照斜交桥角度调整法兰板孔角度,使反滚轮组与前横梁角度与斜交桥角度保证一致。同时反滚轮组上部设置有主梁锁定机构,当架设砼预制梁停止工作状态时此机构处于锁定压紧状态。当架桥机过孔时此机构必须处于打开状态。后横梁为箱型结构,其两端设置有多孔法兰板与反滚轮组联接,后横梁下部设置铰座与底部横移台车组联接,横移台车组与前支架横移台车组相同,只是双轨走行台车。

解决架设隧道口零距离的问题的关键是：设计了一套备用台车组与后支架滚轮组法兰连接。此备用台车组既满足空间受限尺寸又满足轮压要求,故设计为台车架共用型,中间用拉杆连接。备用台车上部与支架铰座铰接,承担整机及砼混凝土预制梁重量,为主要动力装置,驱动台车轮组可完成整机及预制梁的横向搬运工作,满足预制梁就位、整幅及双幅桥梁的架设功能。其主要有驱动电机减速机、台车架、驱动轮组构成。通过电机减速机、大小齿轮驱动行走轮组,轮组在横移轨道上运行,完成整机或吊重的横向搬运作业。

2.5 后支腿

后支腿主要由上铰座、液压缸、内外伸缩套(外伸缩套带外支座)、加长节(标准节)、下铰座等组成。其设置在两组主梁尾部,上部通过法兰板与主梁上弦杆联接,油缸与内伸缩套铰接,内伸缩套与外伸缩套(外支座焊接与外伸缩套上)法兰板联接,加长节(标准节)与下铰座销轴联接;外支座安装与主梁下部,通过液压缸伸缩,外支座带动主梁升高、降落。与前支架升降机构、前支腿伸缩机构配合,完成整机步履过孔、后支架总成跨步前移以及吊装砼混凝土预制梁时的辅助支撑。

2.6 纵移桁车

纵移桁车机构主要是完成砼预制梁的纵向运输、搬运工作。整机分为前、后两组纵移桁车,前纵移桁车为4组驱动,有辅助吊装,后纵移桁车为两组驱动,两桁车均能独立行走及联动,为吊运纵移主要承载与动力部件无辅助吊装,两者配合工作能够实现砼预制梁体的纵向移动,完成预制梁的运输作业。

纵移桁车总成主要由桁车梁、刚端台车组、铰端台车组组成。桁车梁上部设有起重小车运行轨道,满足起重小车在桥机跨内横向移动,刚性端台车与桁车梁采用多孔旋转法兰联接,铰端台车组与桁车梁采用铰座联接,形成稳定的三点运行,保证纵移桁车在主梁上纵向移动时四轮组轮压始终一致;桁车横梁与两端的台车架联接处设有旋转法兰,桁车梁与台车能够形成一定角度(根据斜交桥角度调整一致),满足斜桥架设,最大限度地保证架梁安全与便捷。

2.7 起重小车

起重小车为该设备起吊砼预制梁的主要动力装置,其能够完成预制梁的升降、搬运功能,横向驱动装置能够满足小车的横向跨内移动,完成砼预制梁的横向搬运作业。其主要卷扬机、动定滑轮组、钢丝绳、专用吊具、车架、横移驱动装置组成。

卷扬机电机采用YZP型起重专用变频电机、YWZ型高速轴制动器、JZQ减速机、大小齿轮及卷筒、组成,卷筒为带绳槽单联卷筒,钢丝绳固定端为卷筒一端和车架上,通过钢丝绳在动定滑轮上缠绕组成省力机构,专用吊具安装在动滑轮组上,实现砼预制梁的起吊搬运。

起重小车横向行走驱动机构由YEJ电机、XWED型摆线针轮减速机、大小齿轮、轮组组成。采用1/2集中驱动方式。通过驱动轮组在桁车梁上的左右移动,满足所起吊砼预制梁及重物在两主梁跨内的横向搬运,完成就位作业。

3 结语

本文所介绍的架桥机有以下有益之处：(1)桥机主梁连接处,都有转动装置,对曲线桥有广泛的适应性;(2)桥机靠自重平衡过孔,可以在桥宽范围内任何部位过孔;(3)横移轨道可用前起重行车起吊过孔,加快工作速度,降低劳动强度;(4)主梁全部节段采用销接,安装速度快;(5)出隧道可以满足混凝土梁端头距隧道口0.92 m位置架设(进、出、隧道无纵坡),堪称零距离架梁;(6)天车卷扬为高低二级制动,起升为变频控制,安全平稳可靠;(7)架桥机长距离转场,可用轮胎运梁车驮运,效率高。