橋梁工程機(jī)械設(shè)備技術(shù)改造探討

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摘要：橋梁工程機(jī)械設(shè)備作為橋梁施工中的重要設(shè)施，機(jī)械設(shè)備的數(shù)量、技術(shù)先進(jìn)程度直接決定了橋梁施工企業(yè)的技術(shù)水平。為了適應(yīng)不斷發(fā)展的橋梁工程施工要求，需要做好橋梁機(jī)械設(shè)備的升級(jí)改造工作。以實(shí)際工程為例，將常規(guī)900t分體運(yùn)架設(shè)備改造成變位平臺(tái)式穿隧道運(yùn)架一體機(jī)，給出相應(yīng)改造方案及先關(guān)改造技術(shù)的具體實(shí)施。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)備；PCL；設(shè)備技術(shù)改造

0前言

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的形式下，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和發(fā)展模式不斷的升級(jí)調(diào)整，企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展與技術(shù)水平的相關(guān)度日益提升。在橋梁工程過(guò)程中普遍存在機(jī)械設(shè)備技術(shù)水平不高、能耗大、加工效率低等方面的問(wèn)題，對(duì)施工企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力造成了非常大的影響，為了適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)需要努力提高機(jī)械設(shè)備質(zhì)量，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，促進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1工程概況

某鐵路工程為有碴軌道客運(yùn)專(zhuān)線，設(shè)計(jì)時(shí)速250km，線間距為4.6m。該項(xiàng)目管段有13座隧道，隧道設(shè)計(jì)半徑為6410mm，為了減少穿隧道運(yùn)架梁的困難，隧道半徑改為6510mm。根據(jù)梁場(chǎng)的布置情況，施工過(guò)程中運(yùn)架設(shè)備從11座隧道穿過(guò)，工況較為復(fù)雜，如果選用傳統(tǒng)的分離式運(yùn)架設(shè)備，會(huì)遇到架橋級(jí)無(wú)法穿過(guò)隧道架梁、運(yùn)梁車(chē)無(wú)法從隧道穿過(guò)等技術(shù)難題，針對(duì)上述情況，需要改造常規(guī)900t分體式運(yùn)架設(shè)備。

2改造方案

在對(duì)方案的可行性進(jìn)行分析后，決定將常規(guī)900t分體運(yùn)架設(shè)備按照變位平臺(tái)式穿隧道運(yùn)架一體機(jī)進(jìn)行改造。通過(guò)采用這種改造方法可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)自行從喂梁臺(tái)座上取梁，在導(dǎo)梁的尾部布設(shè)了變位平臺(tái)，通過(guò)對(duì)變位平臺(tái)的高度進(jìn)行調(diào)整，可以對(duì)導(dǎo)梁尾部上軌道面相對(duì)于橋臺(tái)或已架橋面的高度進(jìn)行調(diào)整，主機(jī)作業(yè)過(guò)程中可以不受隧道內(nèi)壁空間的限制，在路基平整、橋面接口平整、駕駛?cè)藛T技術(shù)嫻熟的情況下空載運(yùn)行速度可以達(dá)到7km/h,重載運(yùn)輸速度可以達(dá)到4.6km/h。設(shè)備經(jīng)過(guò)改造后，施工效率和施工安全性顯著提升。主要組成結(jié)構(gòu)包括動(dòng)力系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、變位平臺(tái)裝置、液壓系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、支腿系統(tǒng)等。

3機(jī)械設(shè)備改造技術(shù)分析

現(xiàn)有的分體式900t運(yùn)架設(shè)備，按照第三種方案改造成可穿隧道的900t運(yùn)架一體機(jī)，可從3個(gè)系統(tǒng)描述。3.1原設(shè)備的液壓系統(tǒng)利用新造900t穿隧道式運(yùn)架一體機(jī)，需要液壓油缸116條，其中輪組轉(zhuǎn)向油缸32條，擬采用原運(yùn)梁車(chē)輪組轉(zhuǎn)向油缸共16條，新補(bǔ)充16條。輪組緩沖油缸32條：擬采用原運(yùn)梁車(chē)輪組緩沖油缸共32條。90°轉(zhuǎn)向支撐油缸8條，擬采用原架橋機(jī)后支腿下部的4條支撐油缸，運(yùn)梁車(chē)駐車(chē)支撐油缸4條。吊點(diǎn)裝置縱移調(diào)整油缸4條，擬采用原架橋機(jī)前懸掛小車(chē)橫移調(diào)整油缸1條，新補(bǔ)充3條。吊點(diǎn)裝置橫移調(diào)整油缸8條：擬采用原架橋機(jī)提梁小車(chē)橫移調(diào)整油缸共4條，新補(bǔ)充4條。吊點(diǎn)裝置變跨調(diào)整油缸2條：擬新補(bǔ)充。導(dǎo)梁機(jī)后固定支腿新補(bǔ)充2條翻轉(zhuǎn)油缸、2條支撐油缸，導(dǎo)梁機(jī)前滾輪新增2條支腿橫移油缸。導(dǎo)梁機(jī)前腿滾輪支腿新增4條支撐油缸，導(dǎo)梁機(jī)前鼻梁新增2條翻轉(zhuǎn)油缸，導(dǎo)梁機(jī)中滾輪新增2條支腿橫移油缸、4條支撐油缸。導(dǎo)梁機(jī)前鼻梁吊具縱移油缸2條，擬新補(bǔ)充。導(dǎo)梁機(jī)承車(chē)平臺(tái)翻轉(zhuǎn)油缸6條，擬新補(bǔ)充；共計(jì)油缸需新補(bǔ)充油缸55條。所有油缸的液壓軟管、接頭為保證安全，均需更換。原運(yùn)架設(shè)備上共有油缸64條，在設(shè)備改造過(guò)程中，只有2條架橋機(jī)前支腿支撐油缸、4條輔助導(dǎo)梁支撐油缸、1條架橋機(jī)懸掛小車(chē)吊重油缸沒(méi)有利用到，共計(jì)不能利用到新設(shè)備上的油缸7條。3.2設(shè)備的傳動(dòng)、起吊部分改造新改造運(yùn)架一體機(jī)上，原有絞車(chē)4個(gè)，擬采用原架橋機(jī)4個(gè)絞車(chē)，采用原架橋機(jī)4個(gè)絞車(chē)的32kW的電機(jī)及減速機(jī)作為絞車(chē)驅(qū)動(dòng)。起吊用鋼絲繩直徑24mm，采用原架橋機(jī)的起吊鋼絲繩。所有鋼絲繩的滑輪共計(jì)112個(gè)，采用原架橋機(jī)全部滑輪共計(jì)108個(gè)，新補(bǔ)充4個(gè)。所有滑輪上的軸承及密封全部更新[1]。原運(yùn)架設(shè)備上的鋼輪因?yàn)槭褂脮r(shí)間較久，且其支撐力和踏面尺寸均無(wú)法滿(mǎn)足改造的技術(shù)要求，故沒(méi)有選擇。3.3設(shè)備的結(jié)構(gòu)部分新改造的運(yùn)架梁一體機(jī)，考慮需適應(yīng)上述分析的各種特殊工況，因此要求其必須具備6個(gè)結(jié)構(gòu)條件。①足夠小的外形尺寸，以便可以順利穿過(guò)隧道實(shí)現(xiàn)架梁，包括箱梁截面在滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度要求的前提下足夠??；②額定起重運(yùn)輸能力900t；③足夠輕的自重；④足夠的安全性；⑤具備較高的工作效率；⑥可以雙向架設(shè)。為確保滿(mǎn)足上述條件，新改造的運(yùn)架梁一體機(jī)，在主要受力部位并且設(shè)計(jì)應(yīng)力較大的部位，須選用高強(qiáng)度鋼材，如Q460和Q690。原運(yùn)架分體式設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)鋼材均為Q345C/D。如果本次改造依舊選用原設(shè)備上的鋼結(jié)構(gòu)，則必須增大原主梁的剛度和強(qiáng)度，這就意味著必須增大設(shè)備箱型梁（包括導(dǎo)梁）的截面，這與要求改造后的設(shè)備必須具備足夠小的外形尺寸相矛盾，因此不可選。另外一種方法是增加原設(shè)備箱型梁鋼板的厚度，即俗稱(chēng)的局部補(bǔ)強(qiáng)。但這種方法一般要求新增鋼材的內(nèi)應(yīng)力和原主梁的鋼材內(nèi)應(yīng)力大致相當(dāng)，而現(xiàn)有設(shè)備主結(jié)構(gòu)已經(jīng)使用時(shí)間較長(zhǎng)，其鋼結(jié)構(gòu)上的鋼材疲勞應(yīng)力和新鋼材大不一致，這就會(huì)出現(xiàn)5個(gè)問(wèn)題。①焊接質(zhì)量不容易控制；②新舊鋼材復(fù)合焊接后產(chǎn)生的應(yīng)力不匹配導(dǎo)致主梁使用壽命降低，安全性能降低；③由于制造工序復(fù)雜，工藝難度較大，因此改造費(fèi)用并不比新制造低多少；④增大了設(shè)備自重，對(duì)設(shè)備重載通過(guò)已架梁面提出了更高要求，同時(shí)增加油耗；⑤設(shè)備高度較大，提梁運(yùn)輸時(shí)重心較高，穩(wěn)定性需等待實(shí)踐驗(yàn)證?？紤]到原設(shè)備返廠，亦會(huì)產(chǎn)生拆解、裝車(chē)、運(yùn)輸費(fèi)用。如果不破壞原有運(yùn)架設(shè)備的主鋼結(jié)構(gòu)，今后在無(wú)穿隧道架設(shè)高速鐵路橋梁項(xiàng)目上，將可以快速恢復(fù)原設(shè)備性能，短時(shí)間能可以實(shí)現(xiàn)快速、安全、經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)架設(shè)工作。因此，本次改造設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)采用新制方式更為經(jīng)濟(jì)和安全可靠。按此方案改造有10點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。①設(shè)備主結(jié)構(gòu)基本全部為新造，安全性更為可靠；②動(dòng)力系統(tǒng)基本不變，油耗影響成本很小；③順利實(shí)現(xiàn)穿隧道運(yùn)架梁；④可以在距離隧道口負(fù)距離或零距離的情況下實(shí)現(xiàn)架梁；⑤可架設(shè)雙線并置梁；⑥可架設(shè)小曲線橋梁（進(jìn)行改造后，可以架設(shè)1500m曲線梁）；⑦可實(shí)現(xiàn)雙向架梁，主機(jī)無(wú)需調(diào)頭，導(dǎo)梁在已架梁面或開(kāi)闊路基上可實(shí)現(xiàn)180°調(diào)頭；⑧更適用于山區(qū)架設(shè)施工及反復(fù)調(diào)頭變向頻次高的工地施工；⑨安全穩(wěn)定性高，橫跨既有線上施工時(shí)，對(duì)橋下鐵路正常運(yùn)行時(shí)間影響最小；⑩架設(shè)過(guò)程中，需要進(jìn)行高空作業(yè)的人員數(shù)量有所減少，保證了施工安全。由于新舊2種設(shè)備的主箱梁的截面尺寸和主要鋼板厚度，都不盡相同。為滿(mǎn)足改造后的使用要求，新改造后的運(yùn)架一體機(jī)設(shè)置了7節(jié)主梁和7節(jié)導(dǎo)梁，其中主梁第一、第二、第三、第七均選擇使用Q460和Q690高強(qiáng)度鋼材制造，僅剩余第三、第四、第五節(jié)主梁選用Q345的材料制造，但是這3節(jié)主梁的截面和板材厚度與原有的設(shè)備上主結(jié)構(gòu)完全不同。導(dǎo)梁的第一節(jié)、第二節(jié)、第三節(jié)采用Q460材料和Q690材料，剩下的第四節(jié)、第五節(jié)、第六節(jié)、第七節(jié)導(dǎo)梁采用Q345材料，但其和原有設(shè)備上的鋼結(jié)構(gòu)箱梁截面、板厚均不相同。主機(jī)上的馬鞍梁、走行梁均需選用Q460以上級(jí)別材料，導(dǎo)梁上的后固定支腿和承車(chē)平臺(tái)需選用Q690材料，導(dǎo)梁機(jī)上的3個(gè)滾輪支腿，有部分材料需選用Q690。實(shí)踐證明，這種運(yùn)架一體機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)新制比改造舊設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)更具備經(jīng)濟(jì)性，最為關(guān)鍵的是對(duì)設(shè)備今后的使用安全亦有可靠保證。

4結(jié)論

在現(xiàn)今激烈的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)環(huán)境內(nèi)，企業(yè)若要取得更多的發(fā)展空間就必須要重視橋梁工程設(shè)備的技術(shù)改造，利用現(xiàn)代化的理念和技術(shù)改造現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)備，提升機(jī)械設(shè)備的性能，保證企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)

［1］郝國(guó)園.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁整體頂升關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.青島：青島理工大學(xué)，2013.

作者:朱彥魯 單位:中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司