架桥机

                      郑州市华中建机有限公司       高 红     王荣芝
   摘要：  在高速铁路的施工中隧道作为高铁架设的重要环节，不可避免地会遇到穿越隧道的问题。一般架桥机的轮廓尺寸都比较大，如何安全地、快速地通过隧道有限的净空高度是目前山岭地区架桥施工的关键问题。下面以THQ900型架桥机的结构形式为主，来逐项探讨分析此种架桥机在桥隧相连的山岭地区过遂施工的适宜性。
   关键词： THQ900型架桥机     运架设备     隧道     
1、前言 
   自2000年我国第一条客运专线在秦沈线全面的开工，标志着我国已进入高速铁路建设时期，2004年后多条客运专线在我国同时修建并相继开通，在国际上产生了重要影响。得益于中国高速铁路建设的巨大市场需求下我国自主研发了多种形式的大型箱梁运架设备，在全国的在建高铁线路上，共有100多台多种类型的900t、600t和550t级架桥机设备，目前的架桥机从结构形式和施工方式两方面分，其中整孔箱梁架桥机可大体分为六大类型：下导梁式架桥机、导梁式定点起吊架桥机、两跨连续拼装式架桥机、两跨连续箱梁式架桥机、运架一体式架桥机、可折转收缩式整机过隧道箱梁架桥机，其整体性能已处于世界领先水平，为我国高速铁路的发展做出了较大贡献。
   随着国内外高速铁路的不断发展，伴着高铁工程建设的西移，铁路混凝土预制箱梁的应用越来越广泛，箱梁架设施工面临的工况越来越复杂。西部、西南等高铁线下工程的设计特点,特别是山岭地区桥隧相连地段隧道口箱梁架设及过遂施工时，对箱梁运架设备提出了更高要求，我国在平原上使用的多种形式的运架设备在这种工况下都难以理想的套用。
   针对这一现况，郑州市华中建机有限公司集多年从事铁路、公路桥梁施工设备研制工作的经验，优化国内外经工程实际使用验证的成熟机型、在众多著名架桥机专家的指导下，吸收各家之所长，以HZQ900型架桥机技术方案为参照，而研制出一种小导梁式THQ900型过隧道架桥机。本文将着重从架桥机的结构特点及过遂适宜性方面进行探讨分析。
2、  THQ900t架桥机的主要特点、结构形式
   2.1  THQ900t架桥机的主要特点
   THQ900t架桥机是郑州市华中建机有限公司针对客运专线（高速铁路）900t混凝土箱梁的架设而研制开发的具有独立自主知识产权的小导梁式大型桥梁施工设备，该设备具有以下特点：
1）能够架设32m、24m和20m双线整孔混凝土箱梁和隧道进出口6米内的双线箱梁的架设。
2）在不采取任何辅助措施的条件下，能够架设每座桥及隧道口的首孔和末孔桥梁。
3）该机在桥间转移时可采用运梁车不解体驮运方案，也可经简单解体后直接通过隧道。
4）距离较短时也可采用架桥机自行移位方式，移位采用可自行的单轮轨式。
5）架设曲线桥最小曲率半径      Rmin≥1500m
6）本着可靠性、安全性、先进性和经济性相结合的原则进行研制工作。
   THQ900型架桥机正是在吸收各家之所长的基础上而研发的一种采用导梁式定点起吊、具有可折转整机过隧道特点的箱梁架桥机。
   2.2  THQ900t架桥机的主要结构形式
   THQ900型过隧道架桥机主要由前后2台吊梁小车、箱型主梁、悬臂梁及前后横梁、前支腿、后支腿、辅助支腿、C型支腿、导梁、辅助小车、导梁吊移小车，电气控制系统、液压系统和动力系统等组成。其主要结构件的材质选用Q345C。（见图1）

 图1架桥机的结构形式

 3、THQ900t架桥机的过遂适宜性
   在高速铁路的施工中隧道作为高铁架设的重要环节，不可避免地会遇到穿越隧道的问题。尤其是在山岭地区修建高速铁路，桥梁隧道多，架桥机需要顺利地通过隧道才能够进行高效的架梁作业。而架桥机的轮廓尺寸都比较大，如何安全地、快速地通过隧道有限的净空高度是目前山岭地区架桥施工的关键问题。THQ900型架桥机架设32m、24m和20m双线整孔混凝土箱梁及首末跨箱梁的架设和HZQ900导梁式定点吊型架桥机的施工技术基本大同小异，这里就不再赘述。下面主要以THQ900型架桥机的结构形式为主，来逐项探讨分析此种架桥机在桥隧相连的山岭地区过遂的适宜性。
   3.1主梁、悬臂梁及下导梁
   架桥机的主梁采用箱形断面，全部采用钢板焊接而成。主梁节段最长不超过11.5m，节段之间采用高强螺栓连接。导梁为箱式结构，上部设有双轨，轨距2.04m，下部设门形箱式结构支腿；支腿略低于已架混凝土箱梁，导梁为变截面，满足最后一孔梁的架设，便于末跨架梁时导梁退出桥台、顺利移位到路基。通过对主梁、导梁尺寸的优化设计便于安装、存放、过遂运输（见图2）

 图2 隧道口末孔架梁时导梁直接进入隧道内
   3.2   C型腿，后支腿，前支腿，辅助支腿
   架桥机的C型腿上部分与主梁采用铰接，C型腿可绕销轴转动运梁车驮运架桥机转场通过隧道架梁时，C型支腿可向后旋转折叠；桥机降低高度时，支腿的下段可沿滑槽调整；山岭地区当桥间距较小时，可以利用架桥机架设最后一孔梁时的组装状态，即折叠导梁前后支撑、折叠架桥机前支腿下部折叠节的状态，再借助C型腿下部的走行机构按照架桥机过孔的操作程序，循环作用完成架桥机的桥间转移。C型腿下部有一段直节，和C型腿螺栓连接，过隧道时可拆除螺栓，用油缸把此节提升上去。（见图3、4)

 图3 运梁车托运伸缩机构进入桥机内部托运桥机过遂

图4     C型腿在隧道内的托运姿态
   后支腿可通过销轴向两边分开。预制梁上导梁时，向两边分开，预制梁到位后，放下来，做为承重支腿。此腿分为上下两节，过隧道时下节可以折上去，降低高度。（见图5）

 图5    后支腿在隧道内的托运姿态
   前支腿上部与主梁铰接，做为承重柔腿用。前支腿采用内外套管的型式，可以调节腿的高低。下部分分为两节，下节可以折上去，便于末跨架设。
   辅助支腿也采用内外套管的型式，高程调节可达2.5m，架桥时用来提升导梁过孔，过隧道时可以提着下导梁一起行走。（见图3）
   通过对C型腿，后支腿，前支腿，辅助支腿的优化设计，使架桥机在地理条件限制的情况下只需要经过简单的拆卸就可以在运梁车的托运下快速地通过隧道，实现高效架梁关键的一步。
   3.3  起吊小车，辅助天车，导梁吊机 
   起吊小车与主梁之间由滑移板，通过油缸可实现纵向微调。小车上由横移装置，可实现横向微调，辅助箱梁的准确对位。前起吊小车可沿主梁纵向移动12m，可以实现32m，24m，20m架设。
   辅助天车可沿悬臂梁纵移，用与下导梁过孔，可横向调节，带动导梁横向移动，用于曲线弯桥架设，还可以高低调节，方便于导梁提升过孔和过隧道。
   导梁吊机能跨越主梁顶面所有设备和结构，实现全行程纵向行走，便于架梁时吊起导梁过孔。
   3.4  不同类型架桥机的应用效果比较
      THQ900t架桥机和六大类型架桥机的应用效果比较结果如下表所示。

四  结语

   THQ900型架桥机的最大特点是经过简单的拆卸，就能在运梁车的驮运下穿过隧道，到隧道口能顺利的把导梁就位，并能很快的把架桥机安装到位，使架桥机达到架桥状态。除过遂方式外，其它架梁、变跨、过孔与传统平原导梁型定点吊基本一样，但其山岭地区的桥间转场过遂和整机的性价比有明显优势，并且容易实现小曲线桥梁的架设。
   选择过遂运架设备形式时应根据首个工程施工情况和长远施工综合考虑。在理论条件允许的情况下，可不妨考虑优先选用这款架桥机。以上是作者经过分析理解提出的个人观点，仅做学术探讨。

参考文献：
1  GB/T3811-2008，起重机设计规范[S]
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3  新铁建设【2005】140号，建时速200~250公里客运专线铁路设计暂行规定[R]
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［2］ 王宏礼等 《导梁式架桥机架设900t箱梁技术》/筑路机械与施工机械化，2011（4）：30-35；
［3］ 刘林生   《山岭地区客运专线箱梁运架设备的选型研究》/建设机械技术与管理，2011（05）：91-95；
［4］ 李艾等   《沪杭高速铁路箱梁安全高效架设施工技术》/铁道标准设计，2011（05）：101-107；
［5］ 姚晋梅   《京沪高速铁路双线整孔箱梁架设施工技术》［J］/山西建筑，2009：35（5）；
［6］ 郑州市华中建机有限公司   《THQ900型过隧道箱梁运架设备技术设计报告》2010（4）；

作者：郑州市华中建机有限公司 技术部
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