SC型橋塔內養護專用升降機的設計與應用

熊俊杰 （安徽建筑機械有限責任公司，安徽 合肥 230601）

1 引言

改革開放以來，我國大跨徑橋梁的建設進入了一個輝煌的時期，在中華大地上建設了一大批結構新穎、技術復雜、科技含量高的大跨徑橋梁，并積累了豐富的橋梁設計和施工經驗。

但隨著橋梁建設數量的不斷增加，在后期橋梁運營養護上遇到的問題也越來越多。如安慶長江公路大橋是2004年通車的大跨度斜拉橋，南北四個主索塔柱高達184m。塔頂有航空障礙燈、各種監控及橋梁健康監測系統需要經常維護，每個主塔柱內部有32道鋼拉索錨頭每月需要定期檢查。由于塔柱內腔沒有專用升降設備，養護工人需要攜帶維護工具在塔柱內腔人工攀爬,爬梯100多米進行工作。工作效率低，安全可靠性差。

目前國內大部分橋梁運營過程中的維護還是靠人工攀爬解決問題，也有少部分橋梁采取在塔柱內腔安裝住宅民用電梯的方法實現垂直升降。但此方法成本高，民用電梯的維護費用也高，沒有大范圍推廣。

為此考慮研制橋塔內養護專用升降機，它成本低、安全可靠度高。導軌架可傾斜式設置，能適用于傾斜式大橋塔柱的養護，可以在塔柱內腔垂直運輸人員及設備，免除人工攀爬，提高工作效率。

2 SC系列養護專用升降機的應用介紹

應業主單位要求，需要在安慶長江公路大橋南、北傾斜式下游塔柱內各安裝一臺SCQ80型傾斜式塔內養護專用升降機，用于運輸物料及人員。在上部直塔柱內腔再安裝四臺SC50型垂直式養護專用升降機，用于每個塔柱內部32道鋼拉索錨頭的檢查養護。總計需要安裝6臺設備（圖1）。

圖1 安慶長江公路大橋實景圖

2.1 項目難點

①由于是先通車后安裝，養護升降機安裝工作中的基礎平臺、底架、導軌架、附墻裝置、吊籠、傳動裝置等全部部件、材料均須從橋面人孔洞和大橋上橫梁人孔洞分批運送至安裝作業面，材料、部件運送難度非常大，工人勞動強度高，故安裝周期需較長時間。

②因安裝運輸通道尺寸的限制（如人孔洞大小），安裝作業有相當多的大部件必須拆分成最小部件，材料才能運送至作業面。由于安裝空間狹小，大量拼裝作業需要在狹小空間完成，安裝人員安裝工作難度大，勞動強度也非常高，需特別注意安全。

③塔腔內部安裝屬有限空間作業，內部通風條件差，光線不足。另外，無法制作混凝土基礎，必須設置鋼結構基礎。

2.2 整機設計

①吊籠采用內嵌式操控系統，取消駕駛室，減小整機外形尺寸，滿足在橋塔內腔狹小空間內的安裝與運行。為了保證吊籠在斜向運行過程中始終處于直立狀態,乘員沒有傾斜的感覺,將設置有導向滾輪的吊籠主槽相對籠底平面傾斜設置,傾斜度與塔柱內腔斜度一致。

②吊籠采用片式拼裝結構，分為主槽鋼片、電氣箱片及頂、底片等，可使吊籠部件通過橋塔人孔、電梯井口等，分片運輸至作業面，再拼裝成整體，滿足狹小空間內的部件運輸及安裝需要。

③采用650mm×200mm截面導軌架，在滿足使用、保證整機穩定性的前提下，減小截面、減輕重量、方便運輸及安裝。

④采用電纜滑車系統代替原用的電纜臂，滿足傾斜式升降機電纜線的收放要求。傾斜的電纜在自重作用下產生撓度,支承在電纜護架上,電纜在移動過程中與護架有相對滑動,產生摩擦。設計中在電纜護架上設置尼龍滾輪支承電纜,在上下移動過程中滾輪與電纜產生純滾動,不再出現滑動摩擦,延長了電纜的使用壽命。

⑤驅動裝置采用13kW單驅動，其有結構緊湊、承載能力強、安全可靠、工作平穩、機械磨損低，能耗低等優點；同時，驅動機構上方增加了防冒頂限位裝置，將有效防止自加節增高安裝過程中冒頂事故的發生。

⑥電控系統采用變頻控制技術，升降機的啟、制動過程沖擊小，齒輪齒條傳動平穩，乘坐舒適。電氣箱上可實時顯示重量限制器與限位裝置的工作狀態，并有故障顯示功能，方便觀測和檢修。

⑦SCQ80升降機導軌架為傾斜式布置，導軌架的直線度和傾斜度由底座和附墻支撐保證。導軌架傾斜后,附墻的受力情況要比直立式復雜,除水平力外還承受垂直分力,而且各道附墻的長度不一。因此設計新式附墻結構，附墻結構一端使用膨脹螺栓固定在塔柱混凝土內壁上、一端使用專用抱箍連接導軌架主弦管，并配有調節絲桿,可精確調整導軌架的直線度和傾斜度，能適應混凝土內壁凹凸不平的復雜工況。

⑧利用工字鋼制作鋼構基礎，并在停機面四周用鋼板鋪設作業平臺。基礎采用20#工字鋼焊接成的鋼構桁架結構承受升降機的整體載荷，由底面豎起二根4.5m長20#工字鋼站柱，間距650mm，停機面也由二根20#工字鋼橫擔組成，整個鋼構桁架基礎與大橋內腔四周混凝土內壁連接錨固為一整體，增加穩定性。

⑨SC系列養護專用升降機作為一種塔柱內使用的人貨兩用運輸設備，對安全的要求不言而喻。整機設計配備了漸進式防墜安全器和多種限位行程開關，具有防墜落、防沖底、防冒頂、超載保護等安全裝置。

3 使用SC型養護專用升降機對比民用電梯的優勢

3.1 經濟性

SC型養護專用升降機與正常的建筑施工工地外用的升降機零部件通用化程度高，維護、采購零部件的成本低。并可依靠自身吊籠平臺實現加節增高，無需其他起重設備輔助安裝，安裝相對簡單。整機制作、安裝成本所需的費用相比民用電梯大為降低，且后期維護保養方便。

3.2 安全性

SC型養護專用升降機既有自動平層功能也有手動操作功能，籠頂設置有逃生出口，并帶有應急下降機械裝置，在升降機突然停電或發生故障時，吊籠內的人員可以使用應急下降機械裝置，將升降機下放至最近的層站；而民用電梯不帶有應急自救裝置，停電或電梯發生故障時，只能聯系并等待外界救援。

3.3 適應性

民用電梯一般用在住宅樓、辦公樓、商業樓宇等場所，對橋塔內腔等高鹽高濕等場所的適應性差，易發生故障。而SC型齒輪齒條式升降機適應于環境惡劣的場所，此點在建筑施工中早已得到驗證。而且SC型齒輪齒條式升降機主要承載結構自成體系，對建筑的依賴低。它在吊籠頂安裝有驅動裝置，通過齒輪和齒條傳動系統，兩者相互配合，從而實現升降機的上升和下降；而多數民用電梯部件固定于建筑物上，主要承載由建筑物承受，它的上下運動則是通過鋼絲繩和曳引機來實現的，受塔柱內腔的形狀與尺寸限制，且難以滿足在傾斜式大橋塔柱內安裝的需要（見圖2）。

圖2 在塔柱內腔的應用

4 結語

SC型橋塔內養護專用升降機在橋塔內腔安裝及養護檢修中的應用是完全可行的。而且在費用、安全、適應性方面均有明顯優勢。整機經設計、生產、安裝交付用戶使用后，用戶反映產品運行良好，對整機穩定性、可靠性和振動性都感到滿意，得到了用戶的好評。