垂直升降掛籃的研制

楊 賡,龐俊輝

(柳州歐維姆機械股份有限公司,廣西 柳州 545000)

1 概述

垂直升降掛籃,屬于橋梁檢測與維修施工領域,現有橋梁拉索更換及梁下錨頭檢修作業,多采用反掛平臺或橋檢車的方式；對反掛平臺,承重差,移動效率低。而橋檢測車設備龐大,不利于狹小空間作業。

高鐵項目,在不中斷動車運行中施工,施工的天窗期只有70min左右,在動車通過時需要將掛籃提升到安全高度方便動車通行,整個操作空間只有1.1m,傳統的檢修平臺不具備電動行走、升降功能、防止高壓電,適應狹小空間作業等,功能顯然不適用于此類施工工況。

結合順河高架系桿拱橋維修加固工程的特點,介紹垂直升降掛籃的研制及試驗。

2 掛籃關鍵技術及特點

考慮到順河高架系桿拱橋下方為高鐵線路,梁底作業時不進行封閉施工,對掛籃響應性要求較高,并且在施工的天窗期只有70min左右,在動車通過時需要將掛籃提升到安全高度方便動車通行,因此對掛籃的自動化程度要求高。

為實現更換拱橋吊桿托梁安裝及作業人員的操作,設計了一套適用于高鐵項目梁底作來的垂直升降掛籃。為達到施工目的,掛籃不僅需要留夠作業人員的操作空間,還需承受作業人員加托梁重量的載重。

由于掛籃需多次沿橋向多次往返作業點及避開動車通過時將掛籃提升,考慮結構需設計簡單、動作轉換緊湊、快速的特點,所以掛籃設計時采用電動行走加液壓提升掛籃的思路。該掛籃搭建快速,可靈活移動、升降。

事實上,在施工中只在拱橋吊桿正下方工作,所以掛籃設計時采用L型掛籃的結構,在滿足設計掛籃承載要求的前提下,適當的增加梁面行走機構的重量,減少運行時配重,有利于掛籃的穩定。

3 升降掛籃結構設計

(1)行走系統

包括固定在橋梁上的軌道、軌道采用工字鋼制作,置于軌道上的行走裝置,前后行走輪采用變頻電機驅動,每個電機驅動一組輪組。

(2)升降系統

控制變量。經濟發展水平用剔除價格因素的實際人均GDP衡量，地區經濟發展水平越高越有利于該地集聚資源，有利于提升企業的創新水平，促進產業升級［16］；人力資本水平用各地區平均受教育年限來測量，計算公式為：（小學受教育人數×6＋初中受教育人數×9＋高中受教育人數×12＋大學受教育人數×16）／總受教育人數［17］， 人力資本是影響環境規制和技術進步的重要因素；產業結構的計算公式是工業增加值／GDP，產業結構的變動直接推動產業升級變化；技術創新用各年各省的專利授權量表示［18］，新技術的發明能夠促使企業的生產經營向高新技術方向轉變，從而使產業結構向更高端的方向調整，實現產業升級。

主要包括固定于行走裝置上的懸臂架、和頂升千斤頂,千斤頂固定于懸臂架上作為固定支撐,還包括限位支座,限位支座包括底座和軸承,底座固定在懸臂架上,軸承一端連接在底座上,另一端安裝在掛籃組件的垂直軌道內,限位支座對掛籃組件進行橫向限位,實現掛籃垂直升降限位。

(3)掛籃組件

主要為L型結構,掛籃組件縱向穿過懸臂梁,掛籃組件與千斤頂連接,由千斤頂活塞連接掛籃,活塞與掛籃連接采用鉸接結構,防止由于升降中的偏載影響。掛籃組件的設置有垂直軌道,與懸臂架的限位支座連接；掛籃組件在千斤頂作用下沿限位支座作固定軌跡垂直升降動作。

4 結構分析

對施工程序轉換快速,對掛籃各個受力構件而言,其最不利工況不盡相同。有代表性的分析如下：

圖 1升降掛籃結構圖

(1)掛籃在混凝土梁上鋼軌行走分析。

(2)行走系統分析,包括電機、軸承選型,車輪、輪軸、車輪、機架分析。

(3)升降系統分析,包括懸臂架強度分析、行走小車抗傾覆分析、液壓提升缸的分析及選型。

工況1為掛籃空載時分析。

工況2為掛籃移動至更換吊桿處下方就位,需上1個人將L型掛籃懸臂端位置掛上吊點分析。

工況3為將L型掛籃懸臂端位置掛上吊點,將單道托梁吊裝至L型掛籃側面,上4個人操作分析。

工況4為將L型掛籃懸臂端位置掛上吊點,將單道托梁在L型掛籃底面牽引移動至就位處,上4個人操作分析。

5 結束語

濟南市順河高架系桿拱橋于1998年建成通車,歷經18年運行,部分橋梁構件已出現明顯病害,危急行車安全。

考慮梁底高鐵通車及電網運營情況復雜,避免人工操作失誤造成不可估量的損失,用自動化程度高的垂直升降掛籃實現梁下吊桿的更換是一種有效可行的方法。

采用了上述措施,在保證施工質量的前提下,大大加快梁底施工進度,較之普通人工移動掛籃的工法,即實現智能化操作,又保證操作天窗期的合理利用,可為類似高鐵項目提供可貴的經驗。

[1]魏德新,桂成農,寬幅預應力混凝土橋牽索掛籃設計[J]《水運工程》,2010,445(9)：36-40.

[2]盧偉,甘偉等,宜賓中壩金沙江大橋牽索式掛籃設計[J]《施工與控制技術》,1999,434-439.

[3]鋼結構設計規范《GB50017-2003》.

[4]混凝土結構設計規范《GB50010-2010》.