橋梁工程機械設備技術改造分析

朱彥魯

（中鐵十六局集團第一工程有限公司，北京 101300）

橋梁工程機械設備技術改造分析

朱彥魯

（中鐵十六局集團第一工程有限公司，北京 101300）

橋梁工程機械設備作為橋梁施工中的重要設施，機械設備的數量、技術先進程度直接決定了橋梁施工企業的技術水平。為了適應不斷發展的橋梁工程施工要求，需要做好橋梁機械設備的升級改造工作。以實際工程為例，將常規900 t分體運架設備改造成變位平臺式穿隧道運架一體機，給出相應改造方案及先關改造技術的具體實施。

機械設備；PCL；設備技術改造

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.41

0 前言

在我國經濟快速發展的形式下，產業結構和發展模式不斷的升級調整，企業的生產和發展與技術水平的相關度日益提升。在橋梁工程過程中普遍存在機械設備技術水平不高、能耗大、加工效率低等方面的問題，對施工企業的綜合競爭力造成了非常大的影響，為了適應市場競爭需要努力提高機械設備質量，并對設備進行技術改造，促進企業可持續發展。

1 工程概況

某鐵路工程為有碴軌道客運專線，設計時速250 km，線間距為4.6 m。該項目管段有13座隧道，隧道設計半徑為6410 mm，為了減少穿隧道運架梁的困難，隧道半徑改為6510 mm。根據梁場的布置情況，施工過程中運架設備從11座隧道穿過，工況較為復雜，如果選用傳統的分離式運架設備，會遇到架橋級無法穿過隧道架梁、運梁車無法從隧道穿過等技術難題，針對上述情況，需要改造常規900 t分體式運架設備。

2 改造方案

在對方案的可行性進行分析后，決定將常規900 t分體運架設備按照變位平臺式穿隧道運架一體機進行改造。通過采用這種改造方法可以實現主機自行從喂梁臺座上取梁，在導梁的尾部布設了變位平臺，通過對變位平臺的高度進行調整，可以對導梁尾部上軌道面相對于橋臺或已架橋面的高度進行調整，主機作業過程中可以不受隧道內壁空間的限制，在路基平整、橋面接口平整、駕駛人員技術嫻熟的情況下空載運行速度可以達到7 km/h,重載運輸速度可以達到4.6 km/h。設備經過改造后，施工效率和施工安全性顯著提升。主要組成結構包括動力系統、電氣控制系統、變位平臺裝置、液壓系統、走行系統、支腿系統等。圖1是變位平臺式運架一體機現場照片。

圖1 變位平臺式運架一體機的結構

3 機械設備改造技術分析

現有的分體式900 t運架設備，按照第三種方案改造成可穿隧道的900 t運架一體機，可從3個系統描述。

3.1 原設備的液壓系統利用

新造900 t穿隧道式運架一體機，需要液壓油缸116條，其中輪組轉向油缸32條，擬采用原運梁車輪組轉向油缸共16條，新補充16條。輪組緩沖油缸32條：擬采用原運梁車輪組緩沖油缸共32條。90°轉向支撐油缸8條，擬采用原架橋機后支腿下部的4條支撐油缸，運梁車駐車支撐油缸4條。吊點裝置縱移調整油缸4條，擬采用原架橋機前懸掛小車橫移調整油缸1條，新補充3條。吊點裝置橫移調整油缸8條：擬采用原架橋機提梁小車橫移調整油缸共4條，新補充4條。吊點裝置變跨調整油缸2條：擬新補充。導梁機后固定支腿新補充2條翻轉油缸、2條支撐油缸，導梁機前滾輪新增2條支腿橫移油缸。導梁機前腿滾輪支腿新增4條支撐油缸，導梁機前鼻梁新增2條翻轉油缸，導梁機中滾輪新增2條支腿橫移油缸、4條支撐油缸。導梁機前鼻梁吊具縱移油缸2條，擬新補充。導梁機承車平臺翻轉油缸6條，擬新補充；共計油缸需新補充油缸55條。所有油缸的液壓軟管、接頭為保證安全，均需更換。

原運架設備上共有油缸64條，在設備改造過程中，只有2條架橋機前支腿支撐油缸、4條輔助導梁支撐油缸、1條架橋機懸掛小車吊重油缸沒有利用到，共計不能利用到新設備上的油缸7條。

3.2 設備的傳動、起吊部分改造

新改造運架一體機上，原有絞車4個，擬采用原架橋機4個絞車，采用原架橋機4個絞車的32 kW的電機及減速機作為絞車驅動。起吊用鋼絲繩直徑24 mm，采用原架橋機的起吊鋼絲繩。所有鋼絲繩的滑輪共計112個，采用原架橋機全部滑輪共計108個，新補充4個。所有滑輪上的軸承及密封全部更新[1]。原運架設備上的鋼輪因為使用時間較久，且其支撐力和踏面尺寸均無法滿足改造的技術要求，故沒有選擇。

3.3 設備的結構部分

新改造的運架梁一體機，考慮需適應上述分析的各種特殊工況，因此要求其必須具備6個結構條件。①足夠小的外形尺寸，以便可以順利穿過隧道實現架梁，包括箱梁截面在滿足強度、剛度要求的前提下足夠小；②額定起重運輸能力900 t；③足夠輕的自重；④足夠的安全性；⑤具備較高的工作效率；⑥可以雙向架設。

為確保滿足上述條件，新改造的運架梁一體機，在主要受力部位并且設計應力較大的部位，須選用高強度鋼材，如Q460和Q690。原運架分體式設備的主要結構鋼材均為Q345C/D。如果本次改造依舊選用原設備上的鋼結構，則必須增大原主梁的剛度和強度，這就意味著必須增大設備箱型梁（包括導梁）的截面，這與要求改造后的設備必須具備足夠小的外形尺寸相矛盾，因此不可選。另外一種方法是增加原設備箱型梁鋼板的厚度，即俗稱的局部補強。但這種方法一般要求新增鋼材的內應力和原主梁的鋼材內應力大致相當，而現有設備主結構已經使用時間較長，其鋼結構上的鋼材疲勞應力和新鋼材大不一致，這就會出現5個問題。

①焊接質量不容易控制；②新舊鋼材復合焊接后產生的應力不匹配導致主梁使用壽命降低，安全性能降低；③由于制造工序復雜，工藝難度較大，因此改造費用并不比新制造低多少；④增大了設備自重，對設備重載通過已架梁面提出了更高要求，同時增加油耗；⑤設備高度較大，提梁運輸時重心較高，穩定性需等待實踐驗證。

考慮到原設備返廠，亦會產生拆解、裝車、運輸費用。如果不破壞原有運架設備的主鋼結構，今后在無穿隧道架設高速鐵路橋梁項目上，將可以快速恢復原設備性能，短時間能可以實現快速、安全、經濟的恢復架設工作。因此，本次改造設備的鋼結構采用新制方式更為經濟和安全可靠。按此方案改造有10點優勢。

①設備主結構基本全部為新造，安全性更為可靠；②動力系統基本不變，油耗影響成本很??；③順利實現穿隧道運架梁；④可以在距離隧道口負距離或零距離的情況下實現架梁；⑤可架設雙線并置梁；⑥可架設小曲線橋梁（進行改造后，可以架設1500m曲線梁）；⑦可實現雙向架梁，主機無需調頭，導梁在已架梁面或開闊路基上可實現180°調頭；⑧更適用于山區架設施工及反復調頭變向頻次高的工地施工；⑨安全穩定性高，橫跨既有線上施工時，對橋下鐵路正常運行時間影響最??；⑩架設過程中，需要進行高空作業的人員數量有所減少，保證了施工安全。

由于新舊2種設備的主箱梁的截面尺寸和主要鋼板厚度，都不盡相同。為滿足改造后的使用要求，新改造后的運架一體機設置了7節主梁和7節導梁，其中主梁第一、第二、第三、第七均選擇使用Q460和Q690高強度鋼材制造，僅剩余第三、第四、第五節主梁選用Q345的材料制造，但是這3節主梁的截面和板材厚度與原有的設備上主結構完全不同。導梁的第一節、第二節、第三節采用Q460材料和Q690材料，剩下的第四節、第五節、第六節、第七節導梁采用Q345材料，但其和原有設備上的鋼結構箱梁截面、板厚均不相同。主機上的馬鞍梁、走行梁均需選用Q460以上級別材料，導梁上的后固定支腿和承車平臺需選用Q690材料，導梁機上的3個滾輪支腿，有部分材料需選用Q690。

實踐證明，這種運架一體機的鋼結構新制比改造舊設備鋼結構更具備經濟性，最為關鍵的是對設備今后的使用安全亦有可靠保證。

4 結論

在現今激烈的競爭市場環境內，企業若要取得更多的發展空間就必須要重視橋梁工程設備的技術改造，利用現代化的理念和技術改造現有的機械設備，提升機械設備的性能，保證企業的競爭力。

［1］郝國園.預應力混凝土連續箱梁整體頂升關鍵技術研究［D］.青島：青島理工大學，2013.

TQ420.5

B

〔編輯 利 文〕