雙向作業型850t運梁車的設計及其關鍵技術研究

熊國輝

摘 要：在箱梁架設施工工法中，運梁車反向喂梁時必須調頭，且工序復雜，提高了施工成本。該文結合寧波余慈高速公路項目中的工程要求及施工難點，研制了一種雙向作業型850 t箱梁運梁車。文中介紹了雙向作業型850 t箱梁運梁車的主要結構設計，然后對其實現雙向作業的專業設計及整車的關鍵技術進行探究。通過在寧波余慈高速公路項目中的應用實例說明，運梁車雙向作業的功能，沒有常規運梁車調頭喂梁需要的一系列準備工序，大大地提高了施工效率。雙向型運梁車的成功運用為類似工程中運梁車的設計及選型提供了借鑒作用。

關鍵詞：箱梁架設；運梁車；雙向作業；關鍵技術

中圖分類號：U44 文獻標志碼：A

0 前言

隨著我國對基礎設施投入的不斷加大，公路建設迅速發展，橋梁作為公路的重要組成也得到了快速的發展，成了我國國民經濟的重要組成部分。

預制簡支箱梁橋梁架設技術是近幾年我國應用十分廣泛且更加科學、高效、現代的技術，該施工技術主要運用到提梁機、運梁車、架橋機等設備。因此，這幾種設備的性能的好壞，關系到整個橋梁施工的質量。其中，運梁車作為橋梁架設的重要一環，具有運梁、喂梁等關鍵作用。常規運梁車采用非對稱設計，動力系統和液壓系統均設置在運梁車后端，只能單向喂梁，反向喂梁時運梁車必須調頭，在提梁機的協助下，完成180°轉向，而且對場地有著很高的要求，需要消耗大量時間和人力物力，增加工程成本。

該文依據寧波余慈高速公路項目的工程特點，研制了一種雙向作業型850 t箱梁運梁車，該設備具有雙向作業功能，無需調頭即可反向喂梁和協助架橋機轉向并完成相應的架梁作業，且能馱運架橋機實現橋間短途運輸，適用于寧波余慈高速公路項目箱梁的運輸與架設。

1 工程概況

寧波余慈高速公路項目利用余姚蘭曹大道中分帶全線建造高架橋，路線由南往北經過余姚馬渚鎮、陽明街道、朗霞街道、泗門鎮、小曹娥鎮，路線全長17.9 km，采用先簡支分幅預制、運架，后結構連續預制箱梁，如圖1所示。主線橋預制箱梁有35 m、32.5 m、30 m、27.5 m 4種跨度，單片梁最大重量798 t，單片梁寬12.45 m，高架橋寬25.5 m，梁高2.5 m。

余慈高速高架段施工主要有以下技術難點：①預制箱梁采用單箱單室、內外懸臂不等的不對稱截面，其重心橫向偏距約420 mm；②梁場設置在線路中間，現場無架運設備調頭場地，需要架運設備能夠在橋上直接調頭架運梁。

2 主要結構設計

雙向作業型850 t箱梁運梁車主要由車體、走行輪組、轉向機構、馱梁臺車、液壓支腿、動力系統、液壓系統、電氣系統及制動系統等組成。整車結構如圖3所示。

2.1 車體

雙向作業型850 t運梁車的車體采用對稱設計，雙主梁結構型式。動力系統和液壓系統設置在車體中間，縱向和橫向均為對稱結構，無需調頭可完成反向喂梁，具備雙向作業功能，省略了常規運梁車調頭的一系列工序，具有很高的施工作業效率。

為滿足對稱設計要求，動力、液壓系統等布置緊湊，同時其安裝空間仍然對車體提出了很高的要求。車體總長約54 m，自重130 t，由10個節段和前后端梁拼裝而成，各節段之間采用高強度螺栓連接，橫向對稱的節段之間采用普通螺栓連接。每個節段長度不超過12 m，節段截面寬度3 035 mm，高度1 550 mm，滿足公路、鐵路運輸要求。車體頂部位于腹板上方的位置設有馱梁臺車走行的軌道，如圖4所示。

車體的兩端和中間共設置了3組液壓油缸頂伸支腿，通過溢流閥進行限力，以保證配合架橋機架設箱梁時的正常支承，同時也不超過已架箱梁的最大許用載荷。

2.2 走行輪組

走行輪組采用雙胎并置的結構形式，每軸線與車體通過單梁型式連接，主要由聯接梁、彎臂、擺臂、均衡油缸、輪胎輪輞和車橋等組成。每組懸掛具有位移自動補償功能，最大升降行程±250 mm，如圖5所示。運梁車采用連桿轉向，通過采用4個轉向油缸和連桿、轉向臂體系實現全輪轉向。不同的連桿長度可使每個輪組有不同的轉角，以適應曲線行駛過程中每組輪組轉角不同的要求。

2.3 馱梁臺車

運梁車上設置了2臺馱梁臺車，采用1/2驅動，沿運梁車主梁上的軌道走行，與架橋機起重小車同步拖梁走行，完成喂梁作業。馱梁臺車主要由走行輪組、臺車架及回轉裝置等組成，如圖6所示。每臺馱梁臺車設置固定插銷孔位，裝梁前需要將馱梁臺車與車體固定插銷，防止運輸過程中馱梁臺車滑動，車體兩端各設置了4排孔位，運輸不同跨度箱梁時，需要將插銷插到車體上相應的固定孔位。

寧波余慈高速公路項目具有跨度大、雙幅線和偏心梁等特點。為滿足架設要求，提高馱梁、喂梁穩定性，每臺馱梁臺車設置了4個箱梁支撐位和2塊彈性橡膠墊， 彈性橡膠墊具有防滑功能，架設左右幅箱梁時需要將彈性橡膠墊放置在不同的支撐位上，以保證箱梁的重心始終與運梁車的重心相重合，同時支撐位始終支撐在梁片的腹板上，滿足各種梁型的不同中心橫向偏距。運輸左幅箱梁時，通過2、4號支撐位支撐，運輸右幅箱梁時，通過1、3號支撐位支撐，如圖7所示。

2.4 均衡系統

整車采用液壓懸掛均衡，在箱梁運輸、協助架橋機架梁、馱運架橋機轉場的作業過程中存在如下問題：①預制箱梁的質量中心與幾何中心不重合，存在傾翻的可能性；②運輸中保證箱梁不受扭及整車鋼結構受力合理，需要采用三點均衡；③馱運架橋機轉場時，根據架橋機的配合要求，前后馱運支點的載荷不同，且架橋機前方向的支點載荷大于運梁的載荷。因此，綜合考慮以上3個因素，在不同作業工況中，運梁車采用不同的均衡模式，通過切換按照在車體上的G3/4均衡點球閥來實現。整車共設置了8個球閥，具體位置如圖8所示。每次作業前，必須檢查各處球閥狀態，不同作業工況中的均衡模式如圖9所示。

2.5 防跑偏系統

運梁車設置了一套防跑偏系統，通過光電開關傳感器來檢測運梁車是否跑偏。運梁通過橋面時，安裝在運梁車前后車體中線位置的智能傳感器檢測梁片之間空隙；運梁通過現澆梁時，傳感器檢測與梁片空隙等寬的黑色實線。當預警傳感器檢測到梁片空隙或黑色實線時，控制系統發出報警并降低車速，當跑偏極限傳感器檢測到梁片空隙或黑色實線時，運梁車自動停車。

3 雙向作業設計及整車關鍵技術研究

3.1 運梁車雙向作業專業性設計與布置

運梁車為了實現雙向作業，避免橋下調頭，相對于傳統運梁車進行了專業性設計和布置。具體有以下方面：

3.1.1 在結構布置方面

車體為縱向對稱和橫向對稱結構，支腿采用前中后三支腿形式。為了滿足雙向架設功能，后支腿不僅需要滿足傳統的運梁車檢修支撐功能，還需要滿足運梁車配合架橋機拖拉喂梁的支撐，因此后支腿與前支腿承載能力和結構尺寸相同。相對于傳統前司機室考慮空間占用情況采用旋轉式結構，后司機室考慮空間不受影響以及減震要求采用固定式結構，該運梁車兩端對稱安裝旋轉司機室。

3.1.2 在動力布置方面

將傳統安裝在車尾的動力系統，安裝在整個運梁車的中部，不占用車尾的喂梁空間。這樣不論是車頭或車尾，運梁車都能駛入架橋機尾部，馱運的待架設箱梁均可以完全進入架橋機底部，從而實現運梁車梁上雙向運梁、喂梁。

3.1.3 在液壓方面

一方面同樣將傳統安裝在車尾的液壓系統，安裝在整個運梁車的中部。另一方面共設置了8個球閥，通過可切換球閥控制承載均衡點的分布，相對于傳統的滿足工況一、二和五的功能，此設計可滿足工況一至六的控制，保證雙向運輸非對稱箱梁和馱運架橋機的穩定性。

3.2 整車關鍵技術研究

為實現運梁車雙向作業功能，同時，滿足工作中大跨度、雙幅線、偏心梁等特殊要求，對運梁車的關鍵技術進行了研究，具體如下：

（1）通過支承結構的優化設計實現箱梁運輸過程的“三支點”體系和同步馱梁、架梁過程的“四支點”體系。馱梁臺車支座采用非對稱布置，運梁時箱梁偏心放置，實現箱梁的重心和運梁車中心重合。此外通過可切換球閥控制承載均衡點的分布。運梁時采用前二后一的三點均衡模式；同步拖拉取梁時，防止箱梁重心偏離三點均衡范圍，切換到前二后二的四點支撐模式，從而保證箱梁運輸過程中受力正常以及同步馱梁、架梁過程中運梁車的穩定性，實現安全作業。

（2）整機采用對稱模塊化設計，使運梁車能雙向作業，雙向配合架橋機同步拖梁的實現方式，只需要切換球閥開關和轉換電氣控制模式，不需要從結構方面實現調頭，特別適用于橋下空間受限工程項目，同時利于以后的改造使用。

（3）三組液壓支腿的輔助支撐系統設置，確保二次縱移時，運梁車各輪胎不超載，保持運梁車穩定和平衡，且有效降低施加在已架箱梁的集中載荷。

（4）設置超聲波探測器，防止走行跑偏，同時在已架設箱梁內側腹板上劃線標識運梁線路，人員監護運梁走行線路，實現以超聲波探測為主，人工監護為輔的運梁車走行防跑偏工藝。

（5）為避免運梁車運梁的長期影響，在一跨箱梁架設完成后，將左、右幅箱梁翼緣板濕接縫預留鋼筋按25 %先進行焊接連接。沿途通過末結構連續的濕接頭和伸縮縫預留槽時（60 cm寬），在濕接頭和伸縮縫預留槽運梁車輪胎走行位置鋪設2cm厚鋼墊板，鋼板兩端與梁面搭接不少于10 cm，以保護已架箱梁梁端不受損傷，并保證運梁車平順通過。

4 結論

該文研制的雙向作業型850 t箱梁運梁車于2015年7月進入梁場，到2017年1月15日完成全線774預制箱梁運輸，馱運架橋機轉場12次，得到了成功應用。雙向作業型運梁車的設計，滿足了工程中大跨度、雙幅線和偏心梁等特殊要求，同時，結構的對稱設計實現了運梁車雙向作業的功能。沒有常規運梁車調頭喂梁需要的一系列準備工序，大大地提高了施工效率，降低了施工成本，為類似工程中運梁車的設計與選型提供借鑒。

參考文獻

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