客運專線大縱坡小半徑曲線單線箱梁架設關鍵技術

魏功波

(中鐵十九局集團 第三工程有限公司，北京 111000)

我國鐵路客運專線大部分為雙線箱梁，新建盤錦至營口客運專線海城河上、下聯特大橋為單線箱梁，而多種跨度、線路縱坡大、小半徑曲線、無法安裝臨時支撐給單線箱梁架設帶來了巨大的困難，我們針對單線箱梁架設特點制定了架設技術方案及架設工藝等，解決了復雜條件下單線箱梁的架設難題。

1 工程基本情況

新建盤營客運專線二標位于盤錦——海城境內，其中海城河上聯海城河特大橋橋長8 134.52 m，海城河下聯海城河特大橋橋長7 845.71 m,最小曲線半徑1300 m,最大縱坡25‰，最大梁重389 t，梁高2.6 m，梁寬7 m。確保小曲線半徑、大縱坡范圍箱梁架設安全是施工控制的關鍵如圖1所示。

2 施工關鍵技術

2.1 架橋機選擇及工況

根據客運專線單線箱梁特點及現場情況，采用SXJ550/32架橋機進行架設，其具體技術要求如下：

表1 項目施工要求

架橋機組裝順序：架橋機2根主梁拼組—→主梁前端聯系橫梁拼組—→前支腿結構、后車結構上半部分安裝—→2臺桁車安裝—→電氣系統及走臺安裝—→馱運支架拼組1及頂升架橋機到位—→前支腿結構、后車結構下半部分安裝—→輔助支腿安裝—→穿鋼絲繩及吊具安裝—→整機調試。[1]

2.2 施工方法

根據架橋機工作需要，分為正常架梁、過孔、變跨、架設最后一跨、運梁車托運架橋機橋間轉移等。

2.3 架橋機調整方案

SXJ550/32架橋機原設計可滿足20‰縱坡橋梁的架設，因在建盤營鐵路特有技術條件架梁需要，對架橋機架設25‰縱坡橋梁的技術性能進行了重新檢算，調整了架橋機前后支腿的支承高度，并增設了相應的安全保障措施。檢算內容包括大車走行動力和制動性能，安全保障措施包括起重小車錨定裝置、大車鐵楔和過孔操作補充規定，如圖2所示。

2.4 架橋機大車走行動力、制動性能檢算

2.4.1 概述

主機走行機構由后車走行機構構成，它的作用是在架橋機整機過孔時，帶動架橋機整機通過軌道在箱梁上運行。

后車走行機構驅動整機懸臂過孔時的自重荷載370 t，后車走行機構采取單線單軌走行形式，為確保箱梁的安全，將雙線單軌軌距定在箱梁腹板正上方，懸臂過孔時的自重荷載作用在箱梁腹板上方。驅動裝置采用斜齒輪-傘齒輪減速機分別驅動。中車制動轉矩由減速機制動電機提供。[2]

前支腿變跨支承導向機構支承在主架下，反托輪托在在主梁前端，后車走行機構斜齒輪-傘齒輪減速機驅動，反托輪小型斜齒輪-傘齒輪減速機不參加驅動。

2.4.2 總運行阻力最大摩擦阻力

Fm=Gω=370×104×0.006=2.22×104N，

式中，G為自重載荷ω─摩擦阻力系數

坡道阻力：

FP=Gsinα=Gi=370×104×0.025=9.25×104N，

式中，i為：軌道坡度

風阻力：

Fw=CKhqA=1.6×1.23×150×(10×3+3×10×2+2×2×3)=3.01×104N，

式中，C為風力系數，C=1.6，Kh為風力高度變化系數,Kh=1.23，qⅠ為計算風壓，取qⅠ=0.6qⅡ=0.6×250=150N/m2，A─迎風面積m2。

運行阻力：

Fj=Fm+FP+Fw=(2.22+9.25+3.01)×104=14.48×104N

2.4.3 電動機的選擇

電動機靜功率：

式中，v為運行速度，v0=5.46 m/min，η為機構傳動效率,η=0.94，m為電動機個數，m=4

電機所需實際功率：

P=KdPj=1.14×3.5=3.99kW，

初選型號為KA157R97-YEJ4-4P-583.6產品, 額定功率P=4 kW；輸出轉速n2=2.48 r/min；輸出轉矩Na=18000 N.m；傳動比i=583.6；使用系數fB=1.27；變頻調速約30 Hz時運行速度為3 m/min。

2.4.4 分配傳動比

走行速度：

v=2πRn2=2×π×0.35×2.48=5.46 m/min，

式中，v為運行速度，R為走行輪半徑,R=0.35 m，n2為走行輪轉速,n2=2.48 r/min小車走行機構傳動比i=583.6。

結論：減速機實際所需功率(3.99 kW)<電機額定功率(4 kW)，該配置滿足走行性能要求。走行速度0～3 m/min由變頻調速實現。

2.4.5 制動性能

FWⅡ為風阻力,按工作狀態下最大計算風壓qⅡ計算。

式中，qⅡ為工作狀態下最大計算風壓，qⅡ=250 N/m2。

Fm1為最小摩擦阻力：

式中，f為滾動摩擦系數，f=0.6，μ為軸承摩擦系數,μ=0.015，d為軸承處車輪軸的直徑，d=170 mm，D為車輪踏面直徑，D=700 mm，m′為制動器個數，m′=4，i為傳動比，i=583.6，η為效率，η=0.94，TZ為制動器額定制動轉矩，TZ=40 N·m。

結論：主機過孔走行制動器所需實際制動轉矩(21.65 N·m)<制動器額定制動轉矩(40 N·m)，實際制動轉矩能夠滿足制動性能要求。但在主機過孔走行到位前，仍應在中車兩條軌道端頭安裝夾軌器作為最后限位制動，防止架橋機過孔時(特別是在下坡時)整機溜車或架梁時整機滑移。

2.5 主梁縱坡的調整

SXJ550/32架橋機原設計可滿足20‰縱坡橋梁的架設，現縱坡增大至25‰后，架設上坡橋梁時，原正常架設無法滿足要求，需在后支腿下曲梁與橫移梁之間墊置205 mm高的墊墩；架設下坡橋梁時，在前支腿墊梁與橋墩墊石之間墊置150 mm高的墊墩。設置上述墊墩后，主梁縱坡可調至7‰以內，主梁、前后支腿架梁時的工作狀態、內力與架設20‰縱坡橋梁時相當。

3 安全保障措施及過孔操作卡控要點

(1)架橋機過孔前，先檢查整機過孔鋼軌鋪設平直，鋼軌與梁面接觸面平整可靠，鋼軌接頭連接可靠，軌距中心距離保證在3400 mm的尺寸。

(2)檢查整機過孔鋼軌兩側妨礙走行的障礙物，確保將前后桁車用錨定裝置固定在主梁軌道上。

(3)檢查大車走行減速機制動器的制動間距，必須保證制動間距小于制動器規定的間距，檢查減速機驅動的扭矩臂架連接可靠。

(4)在整機過孔鋼軌距大車5 m左右的位置設置夾軌器，兩條軌道上的夾軌器的位置要放在5 m相同的地方，為安全起見，距大車5 m以后的軌道上可重復設置夾軌器，防止發生溜車現象。

(5)大車走行過程中，由兩個人手持鐵楔沿著軌道、隨著大車走行的速度向前進方向后退，隨時做到可用鐵楔對架橋機大車制動。

(6)大車過孔的速度使用低于1.5 m的速度行走，停車時要減速后再斷電制動，防止對架橋機有沖擊慣性的影響。

(7)走完前一個5 m行程后，再在另一個夾軌器設置距大車5 m左右的位置后才能將前一個夾軌器去除，然后重復大車過孔走行操作。

5 結語

盤營客運專線單線箱梁架設工程、工期緊、任務重、難度大。根據工程特點采用的單線箱梁架橋機，為一跨式主體結構，空載、重載橫移，變跨架設；通過對設備改進后，較好地解決了本工程大縱坡、小曲線半徑箱梁架設的難點，高效、優質、安全地完成架設任務，為同類工程的施工積累了寶貴經驗。