HZQ550高鐵架橋機(jī)架設(shè)小曲線橋梁的技術(shù)改進(jìn)

（中鐵七局集團(tuán)鄭州工程有限公司，河南 鄭州 450052）

1 HZQ550型架橋機(jī)簡介

HZQ550 型高鐵整孔箱梁架橋機(jī)是針對鄭州至西安客運(yùn)專線單線整孔箱梁和雙線并置箱梁的架設(shè)而開發(fā)的大型橋梁施工設(shè)備。該架橋機(jī)架梁作業(yè)時(shí)為一跨簡支狀態(tài)，受力明確。過孔作業(yè)時(shí)利用下導(dǎo)梁輔助過孔也是簡支狀態(tài)，穩(wěn)定性好，安全性高。

1.1 架橋機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

1）額定起吊能力：550t。

2）架設(shè)跨度：32m、24m、20m 單線、雙線并置等跨及變跨箱梁。

3）梁體吊裝方式：四點(diǎn)起吊，三點(diǎn)平衡。

4）架設(shè)曲線橋最小曲率半徑：2 000m。

5）作業(yè)最大坡度：20‰，工作最大橫坡：4%。

6）過孔運(yùn)行速度：0～3m/min。

1.2 架橋機(jī)結(jié)構(gòu)（圖1）

圖1 架橋機(jī)結(jié)構(gòu)圖

1）主梁及前后橫梁 主梁為雙箱梁結(jié)構(gòu)形式，主梁全長56.8m，主梁下蓋板設(shè)置若干不同位置的前支腿連接位，以滿足架設(shè)不同跨度時(shí)支腿位置調(diào)整的要求。主梁下部設(shè)有支腿變跨縱移軌道，上部設(shè)有起重天車運(yùn)行軌道。主梁前后橫梁將2 個(gè)主梁連接為一個(gè)整體。

2）下導(dǎo)梁 下導(dǎo)梁為單梁，全長36.25m，由4 節(jié)箱梁和前后支腿組成，導(dǎo)梁的主要作用是輔助架橋機(jī)過孔。導(dǎo)梁移動(dòng)方式是采用前吊梁小車、輔助支腿及輔助天車配合作業(yè)完成導(dǎo)梁的縱移過孔。

3）輔助支腿 輔助支腿用于架橋機(jī)過孔時(shí)的主要承重及驅(qū)動(dòng)構(gòu)件以及縱移下導(dǎo)梁時(shí)作為輔助吊點(diǎn)。輔助支腿通過橫梁與架橋機(jī)主梁聯(lián)結(jié)；輔助支腿與走行小車的聯(lián)結(jié)通過球面芯盤和芯軸連接，可以保證架設(shè)曲線橋的要求。

走行小車下面設(shè)計(jì)有一套倒“U”型吊掛輪組，下部是托輪，上部和走行部銷接，縱移下導(dǎo)梁時(shí)由輔助支腿向上提升，使走行輪脫離軌面，吊掛輪托住下導(dǎo)梁縱移軌道。

4）懸臂梁和輔助小車 懸臂梁為工字板梁式結(jié)構(gòu)，固定于主梁的前端部，板梁之間為桁架式結(jié)構(gòu)連接，懸臂梁全長19.2m，下翼板設(shè)有輔助小車縱移軌道。

輔助小車也稱下導(dǎo)梁天車，懸掛于主梁前懸臂梁下方，主要作用是吊移下導(dǎo)梁。原設(shè)計(jì)輔助天車的橫移量為左右350mm。

5）后支腿和走行輪箱 HZQ550 后支腿為封閉式O 型結(jié)構(gòu)，上部通過高強(qiáng)螺栓與主梁連接，下部和走行臺(tái)車輪箱連接，后支腿左右各有1 組行走驅(qū)動(dòng)輪，架梁作業(yè)和過孔作業(yè)時(shí)可通過千斤頂進(jìn)行轉(zhuǎn)換，架梁時(shí)由輪箱受力。

架橋機(jī)輪箱臺(tái)車上部與架橋機(jī)O 型腿下部，通過鉸座連接，可以平衡前后2 個(gè)輪的輪壓。輪箱臺(tái)車鉸座上部與架橋機(jī)后支腿用螺栓固定連接。

2 架設(shè)小曲線橋梁技術(shù)改進(jìn)方案

本次技術(shù)改造的范圍主要是架橋機(jī)的輔助小車改造和后支腿與走行輪箱連接部分的改造。

2.1 輔助小車改進(jìn)主要要求

原架橋機(jī)也是按2 000m 曲線半徑設(shè)計(jì)的，輔助小車橫移機(jī)構(gòu)橫移量只有±350mm。而目前高鐵聯(lián)絡(luò)線和一些次要線路最小半徑都是按800m 設(shè)計(jì)的，經(jīng)計(jì)算，要滿足800m 曲線導(dǎo)梁過孔，架橋機(jī)輔助小車橫移機(jī)構(gòu)橫移量必須大于±930mm。

2.1.1 輔助小車和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)改進(jìn)

要想增大輔助小車的橫移行程，一般情況下，需要重新設(shè)計(jì)輔助小車的結(jié)構(gòu)，改造成本較高。本方案從實(shí)際出發(fā)，對原輔助橫移小車橫移方案和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，提出只改變輔助小車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝位置的方案，簡單可行，改造成本低。因原架橋機(jī)輔助小車鏈條驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定支座設(shè)計(jì)在懸臂梁的內(nèi)側(cè)，在一定程度上影響輔助小車的橫移行程，因此本改進(jìn)方案通過加長輔助小車的車架，將鏈條驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定支座由懸臂梁內(nèi)側(cè)改為安裝在前懸臂梁外側(cè)，以增大輔助小車橫移機(jī)構(gòu)的橫移空間，經(jīng)測量，這樣改造后輔助小車的行程最大只能達(dá)到±890mm，還不能完全滿足要求。

為滿足輔助小車橫移量大于±930mm 要求，本方案還將輔助小車的橫移車輪的輪距進(jìn)行縮短，由原設(shè)計(jì)的760mm 縮短為640mm，輪距縮短120mm，相應(yīng)的輔助小車行程可以增加±60mm。通過上述多處改造后，橫移小車行程可以達(dá)到±950mm，完全可以滿足800m 曲線架梁要求，參見圖2。

圖2 輔助小車改造圖

2.1.2 更換橫移油缸

因橫移行程加大，原輔助小車橫移油缸不能使用，需要更換為±950mm 輔助小車橫移油缸。

2.2 后支腿走行輪箱的改造

原架橋機(jī)設(shè)計(jì)后支腿輪箱鉸座直接用螺栓固定連接到后支腿上，沒有活動(dòng)余量，架設(shè)曲線橋整機(jī)過孔作業(yè)時(shí)，車輪啃軌嚴(yán)重，同時(shí)下導(dǎo)梁也承受橫向力，存在安全隱患。

為保證在架設(shè)曲線橋過程中，架橋機(jī)整機(jī)過孔時(shí)車輪不啃軌，走行輪箱與架橋機(jī)應(yīng)有微量自由旋轉(zhuǎn)，本方案對架橋機(jī)后支腿走行機(jī)構(gòu)的輪箱鉸座進(jìn)行改進(jìn)，由原來的固定鉸座改造為帶立軸式可旋轉(zhuǎn)鉸座，在后支腿下橫梁相應(yīng)位置上開出立軸安裝孔和手孔，并增加后支腿臺(tái)車連接板、不銹鋼板、滑板（四氟板）、立軸、螺母、加強(qiáng)板、螺栓等部件（圖3）。

圖3 后支腿臺(tái)車改造圖

輪箱鉸座立軸設(shè)計(jì)直徑為100mm，材質(zhì)選用40Cr，該立軸主要承受整機(jī)運(yùn)行過孔時(shí)的剪力，過孔時(shí)有可能出現(xiàn)的最大剪力為350t(主機(jī)重量)×0.15（摩擦系數(shù))/2=26.25t。40Cr 許用剪切應(yīng)力為2 200kg/cm2,單個(gè)立軸允許最大剪力為τ=2200×p×52=172700kg，完全可以滿足使用要求。

為滿足不同梁型需要，在走行輪箱安裝位置方面，橫向設(shè)計(jì)有3 個(gè)位置，分別是3.2m、3.6m和4m，使用單位可以根據(jù)箱梁型號，選擇調(diào)整后支腿輪箱安裝距離。同時(shí)，為確保架梁作業(yè)時(shí)的安全，在后支腿臺(tái)車連接板與鉸座的上鋼板之間設(shè)計(jì)有10 條連接螺栓和開有長弧型孔，過孔時(shí)松開臺(tái)車連接板和鉸座連接螺栓，架梁時(shí)可以將螺栓擰緊，使后支腿橫梁與箱梁鉸座剛性連接，以提高后支腿的穩(wěn)定性和安全性。

3 結(jié)語

按上述技術(shù)改造方案，對HZQ550 型高鐵架橋機(jī)的后支腿輪箱、輔助小車改進(jìn)后，通過施工現(xiàn)場的使用，效果良好，架橋機(jī)過孔作業(yè)時(shí)沒有啃軌現(xiàn)象，過孔架梁安全可靠，達(dá)到了預(yù)期目的，對同類設(shè)備的技術(shù)改造有借鑒意義。

通過對既有架梁設(shè)備的改進(jìn)，增加了設(shè)備的適用范圍，提高了設(shè)備利用率，同時(shí)也為企業(yè)節(jié)約了大量設(shè)備投資。