王书超

(郑州新大方重工科技有限公司，郑州 450064)

一种曲线桥梁架设的辅助转动支撑装置研究

王书超

(郑州新大方重工科技有限公司，郑州 450064)

随着国内高速铁路向多山地区或者空间狭小的城区发展，小半径曲线桥的桥梁已经开始出现。在架设小曲线桥梁过程中，传统的架桥机出现了工况不适应情况，甚至可能危及架梁安全的情况，现多通过改造架桥机实现，通过新研发一种专用装置，不用对架桥机改造，即能实现小半径曲线架桥，技术上实现了较大突破，对其他架梁设备小半径曲线架梁有着积极的参考意义。

曲线桥； 架桥机； 转动装置

1 概述

目前在国内高速铁路客运专线建设中，现有900 t轮胎式运梁车与900 t架桥机配合架设大吨位桥梁时，整体技术参数只能用于不小于2 500 m曲线半径的桥梁施工[1-2]。随着国内高速铁路技术的成熟，以及国内各地经济发展对高速铁路的需求不断扩大，客运专线、城际铁路、连接线等的建设日趋高涨，对高速铁路施工技术要求也越来越高。目前很多施工大都在多山地区或者空间狭小的城区，因此经常会遇到半径小于2 500 m，甚至小于1 000 m的曲线桥施工。现有高速铁路架梁施工设备大都面临着不能满足小曲线梁架设的技术问题。

一直以来架设曲线梁，不外乎采用如下两种方法：其一是曲线梁现场浇筑，需要根据梁型定制模板，混凝土箱梁现场浇筑后维护周期长，一般需要12～15 d维护，才能进行下一片箱梁浇筑工作，相比运架设备成本高，效率低[3]；其二是对运梁车和架桥机同时进行改造，运梁车上的驮梁小车上面增加高0.7 m左右的扁担梁，并对架桥机喂梁净空加高改造[4-5]。但这个改造需在牺牲原有技术参数的基础上进行的，使设备超出了原有的某些技术参数，在正常施工中还需要恢复原样，工作繁琐，造价高，施工复杂。可见，迄今为止，国内外对小曲线梁架设的问题一直没能得到很好的解决。因此，如何简捷、高效地架设小曲线梁是工程技术界尤其是桥梁施工机械领域中一直在研究的一个重要课题。

2 传统架桥机曲线架梁

2.1 传统架桥机曲线架梁存在的问题

图1所示为配合施工用架桥机， 该机能够适应32 m、24 m、20 m的高速铁路双线整孔箱梁的首跨、末跨、标准跨及其相互变跨的架设施工。施工中需要运梁车配套使用。在喂梁过程中，需要运梁车上的驮梁小车配合1号天车同步喂梁。在小于2 000 m曲线梁架设中，运梁车驮梁小车在配合架桥机1号天车喂梁过程中出现啃轨现象，曲线较小的情况下甚至出现小车卡死或轮缘直接崩裂，甚至轮箱扭曲变形，最终可能造成严重事故。这种情况是非常危险的，不但关系到施工如何进行，更关系到施工安全。

2.2 传统架桥机曲线架梁工况分析(图2)

在曲线梁的架设过程中，已架箱梁与待架箱梁之间形成一个α夹角。根据目前施工中实际遇到的最小600 m曲线半径的桥梁，夹角α达到3.11°，换算到待架箱梁端部与已架箱梁端部中心距横向偏差达1.77 m，造成架桥机站位与运梁车站位形成很大的折线。在喂梁过程中产生很大的水平力，由于架桥机吊梁天车钢丝绳提梁，本身相对为柔性，喂梁过程中产生的水平力基本上都作用在驮梁小车上，最后传到小车轮子的轮缘与轨道上，造成硬磨甚至破坏。

图2 曲线梁架设

2.3 传统架桥机曲线架梁解决方案

图3 驮梁小车改装前后对比(单位： mm)

为了解决此种工程问题，设计人员提出了有针对性的处理办法。如图3所示，在驮梁小车上增加1套高0.7 m左右的扁担梁，扁担梁支撑在驮梁小车上的支点距离为0.8 m，箱梁支撑位置正下方留有空隙，减小阻力，主要起到安全限位作用。传力力臂由1.6 m变成了0.4 m，减小了作用在小车上的水平力矩，喂梁过程中扁担梁与小车上接触面能够相对转动，从而减小了轨道与轮缘的啃轨力。尽管此方式可以解决曲线架梁问题，但增加0.7 m高扁担梁后，喂梁过程中，架桥机吊具与混凝土箱梁顶面净空不足，无法喂梁，需要通过加高桥机支腿来实现喂梁，这样造成设备改造成本上升。改造后桥机本身尺寸超高超限，在一些工况下，桥机需要解体重新回到原来的设计高度，也造成了施工拆卸，增加人力且耽误工期。

3 新型小半径曲线架梁装置

3.1 架桥机小半径曲线架梁解决方案与装置

如图4所示，新型架设曲线桥梁的辅助转向支撑装置包括一个安装在驮梁小车车架顶面高度不大于0.3 m的扁担梁，以及2个用于驱动扁担梁相对于驮梁小车上平面作水平转动的辅助转动油缸；扁担梁为箱形结构，在扁担梁底面设置有一个与驮梁小车车架顶面设置的中心轴相配合的中心轴孔，以及位于中心轴孔两侧的分别与驮梁小车车架顶面相应位置处设置的限位轴相配合的限位槽孔；辅助转动油缸的一端通过油缸安装座与扁担梁的端部相结合，另一端通过油缸安装座与驮梁小车车架相结合。

驮梁小车车架顶面与扁担梁的安装配合面之间设置有支撑底座，如图4所示。支撑底座是由分别设置在驮梁小车车架顶面两端的滑板、间隔设置在限位轴与中心轴之间的滑板以及环绕中心轴设置的垫板组成；滑板通过连接件固接在驮梁小车车架顶面，环绕每块滑板周边分别设置有围板；在扁担梁底面与相应的滑板相配合位置处分别设置有向下凸出的滑移台面。

图4 新型支撑装置(单位：mm)

驮梁小车车架与扁担梁之间以对角设置的方式分别设置有一个用于驱动扁担梁相对于驮梁小车车架作水平转动的辅助转动油缸。扁担梁顶面两端设置有嵌入式的支撑橡胶垫安装槽。

支撑底座采用四点支撑以及中心转轴与两根限位轴配合作用，使得布置在支撑底座上的扁担梁可绕中心轴转动，限位轴起到限位作用，通过调整油缸安装位置，可以实现正向或反向转动，以此也适应所要架设桥梁的曲线方向。

3.2 解决原理

在架设小半径曲线梁前，根据曲线方向，调整好辅助转向油缸安装位置(图5(a))。驮梁小车配合架桥机1号天车喂梁过程中(图5(b))，通过操作该支撑装置，让扁担梁相对驮梁小车车架发生一定的偏角(图5(c))，从驮梁系统内部减小甚至消除喂梁过程中混凝土箱梁产生的的水平侧向力对驮梁小车轨道运行的影响，达到消除驮梁小车啃轨的情况，保证曲线梁架设安全高效完成。

图5 改装后的驮梁小车

3.3 装置优点

(1)新型装置的尺寸小，高度尺寸控制在0.3 m之内，满足喂梁架桥机高度，不需要对架桥机喂梁空间高度进行加高改造，保证了架桥机整机高度参数不变，既节约了架桥机的改造成本，又降低了施工成本。

(2)新型装置采用油缸辅助转向，用以消除喂梁过程中产生的侧向力；把外部作用于驮梁小车上的侧向力，消耗在驮梁小车内，避免了小车喂梁时啃轨。

(3)扁担梁底座采用四点支撑，通过多点支撑分散各支撑面作用力，减小了作用在驮梁小车上的作用力矩，降低了啃轨的侧向力，也降低了辅助油缸的尺寸。

(4)支撑底面采用中心转轴与2根限位轴配合作用，不仅可使扁担梁绕中心轴转动，并可通过限位轴起到限位作用，防止操作过当，安全可靠。

(5)扁担梁采用中心设置中心孔，两边设置椭圆形限位孔，孔仅在扁担梁底面，另外两侧顶面设计嵌入式的支撑橡胶垫安装槽，通过孔和槽结合，保证扁担梁有足够的高度满足设计要求，又保证整体尺寸喂梁时提起的混凝土箱梁梁高度不超架桥机2号腿4.3 m的净空高度。

3.4 工程应用实例

合福客运专线合肥段凤凰特大桥最小曲线半径800 m，如果采用传统方式，则驮梁小车需要改造，架桥机支腿需要加高，总改造工期需要一个半月，严重影响施工工期。通过加装这种新型辅助转动装置(图6)，顺利完成最小800 m半径曲线桥梁架设，轮缘与轨道磨损正常，未出现严重的啃轨现象，效果很好。

图6 小曲线架梁施工现场

4 结语

通过对驮梁小车改造，增加该新型机构，即通过小的改造，小的投入，就很好地解决了高速铁路小半径曲线架梁。目前该装置已经在合福、沪昆线上成功应用，通过性能良好、顺畅，得到了施工单位的认可，更重要的是为以后小半径曲线桥梁架设提供了成功的参考案例。

另外，此机构已经通过国家专利局审批，专利号201220391410.X。

[1] 陈浩.DF900D型架桥机技术设计报告[R].郑州：郑州大方桥梁机械有限公司，2006．

[2] 陈浩，张志华，吴耀辉，韩军.DF900D型导梁式定点起吊架桥机[J].铁道标准设计，2008(3)．

[3] 袁志富.铁路客运专线移动模架现场制梁施工工艺探讨[J].建筑工程，2010(9)．

[4] 郭改成.适应小曲率线路施工900t运梁车的结构改造[J].工程机械，2010(3)．

[5] 代宇，陈德利，周治国，王琪.DF900型架桥机的研制与应用[J].建筑机械，2011(9)．

An auxiliary Rotational & Supporting Device to Erect Curve Bridge

Wang Shuchao

(New Dafang Heavy Industry Science & Technology Co.， Ltd.， Zhengzhou 450064， China)

With the high-speed railway extending to mountainous area or cramped urban area， the bridge-girder with minor-radius curve has come into use. During the erection of small curved bridge-girder， the traditional bridge-girder erection crane can not adapt to the work condition and this might endanger the bridge-girder erection. Therefore， in order to fulfill this kind of work， bridge-girder erection crane needs to be modified as a general practice. This paper introduces a new equipment specially for erection of bridge-girder on small radius curve without modifying bridge-girder erection crane. This shows a great break-through technically in the industry and a positive reference to other equipment for the erection of bridge-girder on small radius curve.

Curve bridge; Bridge-girder erection machine; Rotation device

2014-02-24；

：2014-03-07

王书超(1983—)，男，助理工程师，2007年毕业于华北水力

水电学院，工学学士，E-mail：wangsc26@163.com。

1004-2954(2014)11-0080-04

U445.3

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.11.019