橋面吊機在我國斜拉橋建設中的應用及發(fā)展

李運波

摘 要：近年來，隨著我國橋梁建設的快速發(fā)展，橋梁數(shù)量不斷增加，建設速度不斷加快。橋梁越來越多了。斜拉橋已成為大跨度橋梁的主要類型之一。橋面吊機是橋面吊裝主要的專業(yè)設備，橋面吊機具有一定的結(jié)構(gòu)強度和懸臂高度。在工作過程中，橋面吊機錨安裝在橋上，主要包括鋼架支撐系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、電液系統(tǒng)，安全控制系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。不僅提高了斜拉橋的施工效率，而且為斜拉橋的設計人員提供了更廣闊的想象和施工空間。

關鍵詞：橋面吊機;斜拉橋;建設;應用;發(fā)展

1我國斜拉橋發(fā)展情況及其結(jié)構(gòu)特點

自1975年在四川和上海建成兩座76米和54米斜拉試驗橋以來，已經(jīng)過去了40多年。這種在二戰(zhàn)后復興的橋梁，在有利的形勢下取得了成功。在中國改革開放的歷程下充分開發(fā)和推廣，我國已建成100多座斜拉橋。

在現(xiàn)代大跨度橋梁中，斜拉橋是最為重要的一個組成形式。特別是在跨峽谷、海灣、河流、溪流難以建橋墩，以及地質(zhì)原因不利于修建地錨的地方，對于橋型的選擇，常常采用斜拉橋。 其受力系統(tǒng)包括橋面系統(tǒng)、支撐橋面系統(tǒng)的索系統(tǒng)和支撐索系統(tǒng)的橋塔。斜拉橋不僅可以充分利用混凝土材料的抗拉性能和抗壓性能，還具有良好的抗風和動力特性。由于其強大的對準能力和新的結(jié)構(gòu)，它已成為現(xiàn)代橋梁工程中發(fā)展最快、最具競爭力的橋梁類型之一。

2橋面吊機的功能分類

2.1行走機構(gòu)

行走機構(gòu)主要由行走油缸、滑座、滑道、撐腳和液壓系統(tǒng)等組成。前行走軌道 2 根，布置在前支點下;后行走軌道及滾輪組布置在后錨橫梁中間。

從其原理方面來看，橋面吊機在行走時的原理為，當機架向前移動時，出現(xiàn)了較為固定的軌道，當向前移動軌道時，機架也是相對固定的，二者在進行向前滑動時，可以以交替的狀態(tài)進行，使得步履行走可以實現(xiàn)。行走中，橋面吊機的步驟為：將安裝在機架底部的三個油缸將橋面起重機升起，然后用兩個水平油缸將水平導軌推到位，降下橋面起重機并使用水平油缸頂起吊機，向前移動并水平行走。轉(zhuǎn)向軌向前移動一次，橋面起重機向前移動3m，轉(zhuǎn)向軌在每個工作循環(huán)中移動兩次。兩側(cè)滑撐采用不等高設計，使其可以與2%坡度施工相適應

2.2主桁架結(jié)構(gòu)

主桁架采用Q345B 鋼材，主要由上主梁、前支梁、后支梁、拉梁、底梁等主要受力桿件及其他輔助平聯(lián)桿組成。主受力桿件均為二力桿，通過法蘭板及銷軸將上主梁、前支梁、后拉梁、底梁分別連接成兩個穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)。 桁架內(nèi)部空間用于安放液壓動力泵站及電控系統(tǒng)，并為施工操作提供工作平臺。為便于運輸，桁架采用法蘭連接和銷軸連接的開拆卸設計。

2.3液壓提升機構(gòu)

提升千斤頂采用整體式夾片夾持機構(gòu)，可有效地保證所有夾片的開啟 / 閉合;千斤頂內(nèi)部采用導管形式，可避免鋼絞線“窩缸”現(xiàn)象的發(fā)生。直徑為 17.8mm 的鋼絞線的采用，可減少提升鋼絞線的根數(shù)。提升千斤頂下方安放安全夾持器，當提升千斤頂或其他突發(fā)事件發(fā)生時，安全夾持器所有夾片夾緊。正常工作時，安全夾持器所有夾片處于松開狀態(tài)。

2.4吊具機構(gòu)

根據(jù)本工程的實際情況，吊具設計成如下結(jié)構(gòu)形式，鋼絲繩的使用可以適應不同寬度的鋼箱梁。 將活動分配器從重心調(diào)節(jié)座推開，即可調(diào)節(jié)鋼箱梁的重心。同時，輪轂也可以通過垂直旋轉(zhuǎn)進行調(diào)整。通過移動活動吊釘，可滿足標準節(jié)段梁的吊裝要求。

2.5錨固結(jié)構(gòu)

前支點結(jié)構(gòu)是由調(diào)整橫梁和墊梁組成，通過與桁架底梁鉸接布置于橋面吊機前端。每個調(diào)整橫梁匹配兩個墊梁，在吊裝箱梁作業(yè)過程中，墊梁直接支撐在箱梁面板上，將橋面吊機的載荷均勻分配與2個支撐點之間，且分散對橋面的壓力。后錨是橋面吊機受力的關鍵部位，通過銷軸與連接座與梁段上的臨時后錨點連接，在梁段吊裝荷載條件下保持上拉狀態(tài)。

3橋面吊機整體拼裝及轉(zhuǎn)運

3.1橋面吊機拼裝

在實際應用中，通常在使用浮吊將靠近塔架的鋼箱梁吊起后，應及時使用橋面吊完成梁標準節(jié)段的架設工作。為確保所有組裝工作的效率和耐用性，組裝工作首先在腳手架周圍選擇一個空地，并在汽車起重機的幫助下完成橋面起重機的組裝。這保證了在塔附近區(qū)域的鋼箱梁升起時，橋面起重機組裝完成。

3.2橋面吊機轉(zhuǎn)運

橋面吊機安裝在碼頭上后，首先借助浮吊將橋面吊機安裝在駁船上運至施工區(qū)域，然后將橋面吊機安裝在鋼箱梁面上在塔附近借助浮吊進行定位，完成定位后，可將鋼箱標準梁升起。

3.3橋面吊機的使用要點

使用橋面吊機時，應重點關注起重機錨固系統(tǒng)的維護、吊裝系統(tǒng)的保養(yǎng)和側(cè)、中收橫梁吊裝段的調(diào)整。其中，承插錨固系統(tǒng)的維護是橋面起重機的重要內(nèi)容之一，即在日常使用前，確保鋼線張緊均勻，拆下主承插夾進行檢查。發(fā)現(xiàn)夾片的消耗量超過需要時，應更換夾片。日常維護時，應每天擦亮窩夾內(nèi)的熔渣。拋光和打蠟處理時可使用鋼絲輪，拋光完成后進行外部維護;吊機安裝過程中應指派專人對插座和鋼絲卷的工作情況進行監(jiān)控，如安裝過程中出現(xiàn)異常情況，應及時處理;橋面吊機的前支撐應以側(cè)空間的收起為基準，確定吊點的長度并進行響應的調(diào)整。

3.4橋面吊機施工應用

待吊箱梁段用運輸船運至安裝區(qū)底部并錨固定位，施工時必須同時降低兩側(cè)的分配器。其中分配器和鋼箱橫梁均采用無結(jié)繩環(huán)。對于連接形式，應仔細檢查橋面吊機的主要位置，確定正確并與已完成的梁截面匹配后，將鋼箱梁抬升到橋面上。

4我國橋面吊機目前存在的問題及未來發(fā)展趨勢

4.1橋面吊機存在的問題

4.1.1大噸位橋面起重機設計自重較大，導致斜拉橋設計考慮橋面起重機重量因素較多，造成橋梁設計冗余過大，導致材料出現(xiàn)浪費的情況。

4.1.2大噸位橋面支座的設計動力源大多采用起重動力源，而在采用液壓插座動力源方面，設計沒有取得明顯進展。

4.1.3橋面起重機設計中很少用到新材料、新技術(shù)和智能化。

4.2橋面吊機發(fā)展趨勢

未來，我國斜拉橋建設將朝著超大跨度1000m以上、超大斷面工廠工業(yè)化預制和超大斷面就地架設和施工的設計趨勢發(fā)展。而相應的吊裝斜拉橋主梁施工設備的起重機，橋面起重機也將向輕量化、超大噸位起重、自動化、智能化、信息化方向發(fā)展。

在橋面起重機的設計中，尋找和使用新型輕質(zhì)高強材料必將成為未來研究的重點。使用新型輕質(zhì)和高強度材料替代當前類型的鋼材和其他關鍵應力結(jié)構(gòu)，可以顯著減輕整機重量，減少橋梁設計中考慮橋面起重機自重而產(chǎn)生的剩余量，大大節(jié)省橋梁施工材料，其社會效益和經(jīng)濟效益也得到很大的提升。

5結(jié)語

綜上所述，在設計橋面吊機的過程中，今后工作的重點研究內(nèi)容將在于高質(zhì)量、新材料的研究與應用。目前所運用的承重結(jié)構(gòu)可以用高強新材料進行替換，使得整機的重量得到有效的減輕。同時，在施工中，有效的節(jié)約橋梁的材料，將實現(xiàn)經(jīng)濟和社會效益的不斷提升，以此促進大噸位橋面吊機的不斷發(fā)展。

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