鋼混組合橋梁架橋機軌道回收裝置設計及應用

李 雯

（中國水電四局（蘭州）機械裝備有限公司，蘭州 730000）

隨著科學技術和人類的進步，加之經濟、社會和文化水平的提高，人和物品的流動性越來越大，人們不僅對建筑功能需求加大，而且對美觀上的要求也越來越重視。現在很多大橋成為了一個城市的標志性建筑，也使得這個城市更加美麗。橋梁代表著一個國家文化的進步，也代表著這個國家科技先進程度。而且橋梁是公路建設和交通的重要樞紐，像紐帶一樣把世界聯系起來[1]。

鋼混組合結構橋梁是在鋼筋混凝土結構和鋼結構的基礎上發展起來的一種新型結構，具有結構承載力高、自重輕、橋梁跨越能力大、結構剛度大、施工快速、風險低、易管理、造價低、安裝方便及有優良的抗火性和耐火性等優點。因此，鋼混組合結構橋梁在我國公路及城市立交建設中得到了廣泛應用[2]。尤其在交通運輸部發布了《關于推進公路鋼結構橋梁建設的指導意見》（交公路發〔2016〕115 號）、《關于進一步做好實施綠色公路建設和推進公路鋼結構橋梁建設相關工作的通知》和《關于實施綠色公路建設的指導意見》等文件，推動公路鋼結構橋梁的全產業協同進步和行業應用，進一步提升了我國公路橋梁品質和發展質量，全國各地均加大了鋼結構橋梁的推廣應用力度[3]。

我國是橋梁大國，也是鋼鐵大國，鋼結構橋梁性能良好，在很多發達國家已得到廣泛使用，但目前我國鋼結構橋梁所占比例很小，因此鋼結構橋梁的推廣建設有著重要意義。我國鋼結構橋梁的建設將迎來嶄新的時代。在鋼鐵行業庫存較大及提倡綠色環保的背景下，以鋼結構為主要材料的橋型是我國現階段橋梁結構發展的必然趨勢。業內人士對鋼結構實用技術深入研究及大力創新也是鋼橋進一步發展的重要條件。從鋼橋在我國的不斷發展態勢可以看出，國家政策已逐漸鼓勵實行鋼結構橋梁發展及應用。可以想象鋼結構橋梁在未來將會得到更加廣泛的應用和普及[4]。

1 設計原理

1.1 設計背景

近年來，隨著我國高速公路、高速鐵路的迅猛發展和“一帶一路”基礎設施建設的大力投入，我國鋼橋制造業得到巨大發展。我國在橋梁建設領域，鋼橋、鋼-混凝土組合橋及鋼管混凝土橋日益廣泛應用，取得了令人矚目的成就，500 m 以上大跨度懸索橋、斜拉橋的加勁梁多采用鋼箱梁，大跨度拱橋中鋼拱橋、鋼管混凝土拱橋占據了主導地位。在國家和交通運輸部門的政策引導下，鋼結構或鋼混組合結構在公路常規跨徑（30～90 m）橋梁中已得到廣泛使用，新建大跨、特大跨徑橋梁將以鋼結構為主，新改建其他橋梁鋼結構比例也明顯提高。鋼結構作為橋梁的重要組成部分也迎來了良好的發展機遇[5]。

本研究是基于河北太行山高速公路邢臺段鋼混橋梁安裝、河北延崇高速公路鋼混橋梁安裝和河北津石高速公路鋼混橋梁安裝而設計的一種架橋機的軌道回收裝置。在項目安裝實施過程中，采用改造的新型架橋機進行懸臂鋼混橋梁的架設，當鋼梁架設完成后，架橋機的軌道回收成為了一個難點，傳統的回收方式為作業人員拆除后靠肩扛回至存放點。由于鋼混結構橋梁一般都處于高空作業狀態，因而這樣操作存在很大的安全風險，極大程度地浪費人工及施工成本且效率低下。

在鋼橋梁采用架橋機架設完成后，需將架橋機的運行軌道收歸至安裝現場的空余場地，及時進行工作面的移交，但由于傳統的架橋機回收軌道采用人工進行收集，致使回收速度非常緩慢，進而影響項目的整體施工工期。為了提升工作效率，加快回收軌道的速度，完成橋面交面工作，特設計了一種用于鋼混橋梁架橋機軌道回收的裝置。而新設計的架橋機軌道回收裝置旨在解決這一難題，其須保證結構簡單、使用方便快捷，安全可靠、易控制和低成本，縮短作業時間、充分使用勞動力、提高施工效率和縮短鋼混橋梁的架設工期。

1.2 設計原理

面對項目本身的自然環境特性和普遍的鋼梁架橋機架設后的軌道回收困難情況，公司組織技術攻關小組特設計了一種用于鋼混橋梁架橋機軌道回收的裝置，可安全、快捷及高效地完成施工現場的軌道回收作業，如圖1 和圖2 所示，圖2 為圖1 中A 的放大結構圖。

圖1 軌道回收裝置結構設計示意圖

圖2 裝置旋轉承臺局部示意圖

該裝置進行架橋機軌道回收時，將本裝置與外部電源電性連接，通過電控箱對電動葫蘆和轉動電機進行控制，將整個裝置固定于軌道運輸平車上，使得其可隨運輸平車進行移動，裝置的滑輪吊鉤作用在待回收的軌道上，滑輪吊鉤通過電動葫蘆和鋼絲繩作用定滑輪，使得滑輪吊鉤對待回收軌道進行提吊拖拉，通過旋轉電機能夠驅動第二旋轉托盤及與其相連接的吊具臂旋轉，待回收軌道提拉旋轉至合適位置后，將待回收軌道放置于軌道運輸平車上，完成鋼混橋梁的架橋機軌道回收。

該鋼混橋梁安裝架橋機軌道回收裝置包括吊具臺座，將整個裝置固定于軌道運輸平車上，使得其可隨運輸平車進行移動。吊具臺座的上端設有帶第一旋轉托盤主支撐架，第一旋轉托盤的上端設有帶第二旋轉托盤推力軸承，通過推力軸承能夠產生軸向力讓第二旋轉托盤轉動時更流暢，減少磨損。主支撐架的上部設有帶轉動電機安裝槽，轉動電機的輸出端依次貫穿安裝槽的上側壁、推力軸承和第一旋轉托盤與帶中心軸的第二旋轉托盤固定連接。中心軸上固定連接有包括吊具主臂和吊具輔臂的吊具臂，吊具主臂與中心軸通過螺栓固定連接，吊具主臂和吊具輔臂之間設有若干補強加勁板。吊具主臂的一側設有上端帶電動葫蘆臺式支撐座和定滑輪，吊具輔臂的一側設有滑輪吊鉤裝置，電動葫蘆的鋼絲繩端依次貫穿定滑輪和滑輪吊鉤裝置后與吊具輔臂的上端固定連接，滑輪吊鉤作用在待回收的軌道上通過電動葫蘆和鋼絲繩作用定滑輪，使得滑輪吊鉤對待回收軌道進行提吊拖拉，通過旋轉電機能夠驅動第二旋轉托盤及與其相連接的吊具臂旋轉，待回收軌道提拉旋轉至合適位置后，將待回收軌道放置于軌道運輸平車上，完成鋼混橋梁的架橋機軌道回收。臺式支撐座的下端設有電控箱，通過電控箱對電動葫蘆和轉動電機進行控制，電控箱分別與電動葫蘆和轉動電機電性連接。

電控箱的表面設有防腐涂層，通過防腐涂層能夠讓電控箱在施工現場的較差環境中具有更長的使用壽命。吊具臺座的底部設有防滑墊，通過防滑墊能夠讓本裝置在使用時更加穩定。吊具臺座的內部設有重力塊，通過重力塊能夠讓本裝置在使用時更加穩定。

2 裝置應用

該架橋機軌道回收裝置設計成功以后，在多個鋼混橋梁安裝的施工現場得到了有效應用，如河北太行山高速公路邢臺段鋼混橋梁安裝、河北延崇高速公路鋼混橋梁安裝和河北津石高速公路鋼混橋梁安裝等項目。既簡化架橋機軌道回收工序提高效率，使用更加方便、節約成本，又利于鋼混結構橋梁架橋機軌道的高效回收。如圖3 至圖6 所示。

圖3 鋼梁架橋機架設

圖4 軌道回收裝置應用圖例1

圖5 軌道回收裝置應用圖例2

圖6 軌道回收裝置應用圖例3

該軌道回收裝置的特點在于：起吊用滑輪吊鉤裝置，作用于滑輪吊鉤裝置的定滑輪，可旋轉作業且與定滑輪固定的吊具主臂和吊具輔臂，作用于吊具主臂和吊具輔臂之間的補強加勁板，可使吊具主臂和吊具輔臂旋轉的中心軸，作用于滑輪吊鉤裝置的定滑輪進行起吊作業的電動葫蘆，用于支撐固定電動葫蘆的臺式支座裝置，作用于旋轉中心軸的軸套裝置和軸承，作用于起吊裝置上部結構的第一旋轉托盤和第二旋轉托盤，作用于起吊裝置上部結構旋轉的定位卡板，用于固定主支撐裝置、第一旋轉托盤和第二旋轉托盤的高強螺栓，用于加強主支撐裝置和第一旋轉托盤、第二旋轉托盤的補強板，承載主支撐裝置的吊具臺座。

該軌道回收裝置用于鋼混橋梁架橋機架設完畢后，架橋機的軌道回收，利用旋轉中心軸、第一旋轉托盤和第二旋轉托盤可實現吊具的360°旋轉作業，作業方便快捷，使用安全可靠，操作易控制，自重輕、施工快速，避免了物品回收時的人工轉運時耗，有利于施工成本的節約。滑輪吊鉤裝置通過定滑輪、起吊電動葫蘆和鋼絲繩作用，可實現架橋機軌道的高效回收。

與現有技術相比，該應用于鋼混橋梁安裝架橋機軌道回收裝置的設計結構簡單、使用方便快捷、安全可靠、易控制和成本低，采用該回收裝置規避了傳統人工進行軌道回收的耗時且效率低下問題；提升了架橋機軌道回收的效率；規避了人工回收軌道的安全隱患；快捷方便且縮短了鋼混橋梁的架設工期。

3 結論

（1）該裝置的成功設計及應用，規避了傳統人工進行軌道回收的耗時、效率低下及安全風險大等弊端，提升了架橋機軌道回收的效率，節省了施工成本，縮短了鋼混橋梁安裝的工期。

（2）該裝置設計結構簡單、使用方便快捷、安全可靠、易控制和低成本，具有靈活的可操作性，并且該裝置不僅限于架橋機軌道的回收，還可應用于其他項目類型施工中的微重物的起吊或回收。

（3）該裝置可實現360°旋轉作業，作業方便快捷、使用安全可靠，操作易控制，自重輕，施工快速，避免了物品回收時的人工轉運時耗，有利于施工成本的節約。

（4）該裝置的設計，給類似鋼結構橋梁項目提供了很有力的參考作用，快捷方便且縮短了鋼混橋梁的架設工期，具有很重要的使用價值和推廣意義。