陈家乐
(中铁工程机械研究设计院有限公司,湖北 武汉 430066)
[摘要]JQSS900隧道内外通用架桥机为解决900t级混凝土箱梁在多桥隧相连的山区架梁工程而研发。该架桥机可在隧道内、外及进、出隧道口架梁,并且不需任何辅助设备即可实现运梁车驮运架桥机转场、掉头等功能。介绍了JQSS900架桥机的结构组成、作业程序及特点,该运架设备具有重大的经济及社会效益。
[关键词]架桥机;900t箱梁隧道架梁;结构及特点
随着高速铁路的不断发展,铁路桥梁混凝土预制箱梁的应用越来越广泛,箱梁架设施工工况越来越复杂,特别是山岭地区桥隧相连地段及隧内溶洞地区,对箱梁架设的施工设备提出了更高要求。不仅要求箱梁运架设备能自由通过隧道,而且在进出隧道口及隧道内任何位置都有架梁要求。
传统可过隧运架设备在遇到多连续梁、多桥隧相连等工况下往往无法架设或作业效率很低,施工成本高,影响施工进度。JQSS900型隧道内外通用架桥机解决了隧道口架梁及隧道内架梁难的问题。
JQSS900型隧道内外通用架桥机采用一种新颖隧道内架梁的架设工序和桥间转移方法,配合低位运梁车的使用,可实现隧道内、外箱型梁架设,驮运转场无需任何拆装,可随架随走。能满足20~32m标准梁和非标梁的架设。
JQSS900双跨分体式隧道内外通用架桥机用于架设900t级混凝土箱型梁。该架桥机由低位运梁车和双主梁架桥机组成,可实现隧道内外一致的架梁作业流程和效率,能适应大坡道架梁、非标梁架设,变跨梁、门式墩下架设等工况的施工。低位运梁车可驮运梁片或架桥机过隧道,并且不需任何辅助设备即可完成架桥机的驮运转场。
1.1 结构组成
JQSS900通用架桥机的主结构由双跨主梁、起重小车、后支腿、中支腿、前支腿和配套低位运梁车组成。其结构组成如图1所示。
图1 JQSS900架桥机总图
1.后支腿 2.起重小车 3.主梁 4.中支腿5.前支腿 6.低位运梁车
主梁为箱形截面双主梁,主梁分节段连接,节段间采用内置法兰箱双头螺柱拉杆的连接结构,降低了主梁高度,主梁节段拆解后方便运输。为适应过隧需要,起重小车轨道采用偏轨形式布置,在主梁上盖板内侧铺设了2条起重小车走行轨道。
后支腿的主要作用是驱动架桥机走行过孔,由伸缩柱体、上横梁、下横梁、走行轮组、翻折油缸等组成。运梁车喂梁时,后支腿可通过折叠油缸翻折,运梁车可载梁从后支腿下方通过,完成喂梁作业。
起重小车共2台,采用分列式卷扬布置,能配合运梁车同步作业。通过链传动牵引、移运器承载滚动走行方式,有效降低了小车高度。
中支腿是喂梁和架桥机纵移过孔的支承,主要由两级伸缩机构及横移装置等组成,如图2所示。中支腿可通过油缸缩到机臂里,以满足梁片的通过性。顶升油缸用于调节机臂水平,以满足坡道架梁。横联与滑道之间装有液压横移装置以适应曲线架梁需求。
图2 中支腿结构组成
前支腿支承在前方墩台前半部支承垫石上,主要由托挂轮机构、折叠柱、伸缩柱等组成。架梁作业时与机臂纵向铰接,成为柔性支腿,与机臂、伸缩支腿组成门架结构,满足架梁作业支承要求。纵移作业时前支腿与主梁之间可相对运动,实现架桥机步履纵移。
低位运梁车主要功能是运梁并辅助架桥机完成架梁作业。运梁车上的驮梁台车采用循环链驱动板式台车滑动走行方式,以降低驮梁高度。轮胎采用特种工程用小直径轮胎,降低了运梁车驮梁高度。低位运梁车如图3所示。
图3 低位运梁车
2.1 架梁作业流程
架桥机前支腿支承在桥墩上,中支腿站在梁片前端,运梁车驮运梁片通过时后支腿翻起,架桥机前悬开始喂梁(见图4a);运梁车伸缩腿顶起架桥机,中支腿缩回机臂内(见图4b);前起重小车与运梁车驮梁台车同步驮梁(见图4c);后小车取梁,两小车同时落梁(见图4d);中支腿伸出,运梁车伸缩腿缩回,运梁车退回梁厂取梁(见图4e);架桥机后翻支腿下支承,中支腿提起,由后支腿和前支腿拖轮驱动机臂前行(见图4e),走行到位后中支腿、后支腿支承,前支腿走行到前方墩台,完成过孔(见图4f)。
图4 架梁作业工序图
2.2 整机驮运过隧
架桥机架完末孔梁需过隧道或桥间转移时,通过低位运梁车驮运。架梁后运梁车在喂梁位置(见图5a);后翻折支腿放下支承,运梁车伸缩腿缩回,中支腿抬起(见图5b);前、后支腿支承架桥机,运梁车往前开至驮运位置(见图5c);中支腿伸出在运梁车上,运梁车伸缩腿支承机臂,后支腿翻起,前支腿翻折并走行到运梁车后端(见图5d)。运梁车可驮运整机走行。
图5 整机驮运走行
JQSS900型架桥机在设计中采用有限元对整机结构主要工况进行分析,架桥机架设的梁片种类较多,主要计算主梁刚度和几个危险工况下的强度。
3.1 主梁刚度计算
架设32m梁时前后支承最大跨度为69300mm,计算主梁中部最大位移为228.8mm(见图6)。主梁位移
图6 主梁静位移计算云图
3.2 前起重小车取梁工况
前支腿和伸缩支腿支承,中支腿缩到机臂内,前小车距中支腿2510mm处取梁。计算结果如图7所示,最大应力为335MPa。
3.3 后起重小车取梁工况
前支腿和伸缩支腿支承,后小车距中支腿3300mm处取梁,计算结果如图8所示,最大应力为374MPa。
图7 前小车取梁开始同步驮梁应力云图
图8 后起重小车取梁工况应力云图
3.4 前悬工况
后支腿和中支腿支承,前支腿走行至最前端,两小车走行至最尾端。计算最大应力为302MPa。如图9所示。
通过有限元分析计算,最大应力位于主梁中部。主梁中间节段盖、腹板采用Q550D钢板,其他节段采用Q345C钢材。架桥机主结构满足规范及设计要求。
图9 前悬工况应力云图
JQSS900型隧道内外通用架桥机自2015年3月在“郑—徐”线开始架梁施工,至今累计架设箱梁300多孔,完成了包括曲线架梁、过门式墩架梁、过现浇连续梁、首末孔梁架设等工况,设备性能稳定,具有很好的适应性。
目前1台JQSS900架桥机在京沈客运专线的京冀段架梁施工,架梁标段位于多桥隧相连的燕山地区。该架桥机以平均每天架设2孔梁、每孔架设用时4.5~5h的速度施工。该地区架桥机整机驮运过隧频繁,转场到另一桥台只需半天时间,设备驮运转场方便、高效。
JQSS900型隧道内外通用架桥机的成功研制及应用解决了在多桥隧相连地区修建高速铁路架设混凝土箱梁的难题,为我国铁路在桥隧相连的山区施工提供了先进装备,其经济效益高、社会效益大,具有广阔的推广前景。
[参考文献]
[1]文金华.大吨位双跨过隧架桥机主梁节段连接形式研究[J].中国科技博览,2015(44):121-122.
[2]沈超,谌兴.含架梁支撑的900t过隧运梁车研制与应用[J].山东工业技术,2016(215):272-273.
图4 可调式铰接支座连接
低温环境下门式起重机的设计需考虑采用新材料、新技术、新工艺进行创新开发。目前一些公司类似产品的成功研发与应用,对推动低温环境下门式起重机产品的革新起到了积极作用,特别是对极寒状态下门式起重机钢结构和电气可靠性等技术积累了数据和经验。主要技术成果还可应用于其他特殊地域使用的产品设计中。
JQSS 900 inside and outside tunnel general bridge machine
CHEN Jia-le
[中图分类号]U445.36
[文献标识码]B
[文章编号]1001-554X(2016)12-0055-04
DOI:10.14189/j.cnki.cm1981.2016.12.002
[收稿日期]2016-09-07
[通讯地址]陈家乐,湖北省武汉市洪山区徐东大街55号
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