折疊中輔助支腿式架橋機的研制與應用

張廣潭

(秦皇島優益重工科技有限公司 河北秦皇島 066000)

1 引言

UEJ500型架橋機是由秦皇島優益重工科技有限公司自主研發設計，適用于鐵路單線箱式預制梁架設的高鐵施工設備[1-3]。該設備于2017年研制成功，并首次用于連鎮鐵路漣水特大橋單線預制箱梁架設施工。圖1為該橋機架梁實景。

圖1 UEJ500型架橋機

該架橋機設置了一組位于架橋機主梁中部可折疊式輔助支腿，輔助架橋機完成過孔工況，這也是該架橋機與常規鐵路、公路架橋機最大區別之處。這種過孔方式效率極高，尤其體現在變跨架梁及首、末孔架梁工況時。

2 UEJ500型架橋機簡介

2.1 主要技術參數

最大起重量:500 t；

最小工作曲線半徑:800 m；

架設跨度:20 m、24 m、32 m；

架設梁型:單線混凝土箱形梁；

過孔形式:兩跨平衡式，自平衡過孔。

2.2 結構組成

該架橋機主要由前后吊梁行車、主梁框架、前支腿、中支腿、后支腿、電氣控制系統、液壓系統和動力系統等組成。UEJ500型架橋機結構如圖2所示。

圖2 架橋機組成(單位:mm)

2.3 主要部件介紹

(1)主框架:主框架由2根箱形主梁及前后橫聯組成。兩主梁中心距4 m，每根主梁分7節段，高2.3 m、寬1.2 m、總長72 m，基本節長度為10 m和11.5 m節。主梁腹板上側設置供吊梁天車行走的軌道；主梁尾節內部放置由混凝土塊制作的配重，在懸臂過孔時可保證整機的縱向穩定。

(2)前支腿:前支腿呈倒三角形結構[4]，為剛性支腿，可承受水平力，保證整機穩定。其上部設有滾動輪組，支撐在主梁底部軌道上，滾動輪組上配有反掛輪，可在導腿時攜前支腿在主梁下蓋板翼緣上行走；前支腿中部設有伸縮立柱及固定立柱，可通過伸縮立柱伸出和縮回及增減固定立柱來調整支腿高度；前支腿下部支撐于橋墩墊石上，并設有橫移裝置，可適應小曲線橋型架設。

(3)中支腿:中支腿設置于主梁中部下蓋板下方。上部為鉸接形式，鉸座可旋轉90°；中部為固定式立柱；下部為可調整式絲桿結構，可在一定范圍內調整支腿高度。通過設置于主梁兩側的卷揚機可將中支腿折疊拉起，保證架梁工況時不對混凝土梁造成干涉；過孔工況時可將中支腿放下，輔助支撐橋機主梁，以便前支腿移位。

(4)后支腿:后支腿成“O”形結構，可滿足混凝土梁從中通過。后支腿為固定結構，下部設有行走驅動輪組，可與前支腿滾輪組配合，同步行走，攜橋機縱移過孔。

(5)吊梁行車:吊梁行車分為前、后兩組，分別可以提吊混凝土梁兩端。吊梁行車具有升降、縱移、橫移的功能，并在過孔時移動到主梁后端做配重用。

3 主要技術特點

(1)前支腿采用倒三角形結構，可承受水平力。通過掛輪與支撐滾輪組配合，保證前支腿不會傾倒，保證縱移過孔時的安全性。

(2)前支腿下部設計為雙層疊置結構[5]，可通過橫移油缸推動，使橋機前端橫向擺動，以適應不同的曲線橋梁架設要求。

(3)中支腿采用可折疊形式設計，架梁時折起，過孔時支撐于已架梁的前端；不同于前輔助支腿形式的橋機，可避免輔助支腿與前支腿同時支撐于橋墩上引起空間局促的問題。

(4)中支腿支撐于已架梁的梁面上，在首、末孔架梁時不用調整輔助中支腿高度，僅調整前支腿高度即可，工作效率提高。

(5)變跨架梁時，中支腿位置無需調整，僅按照正常過孔工法，控制前支腿縱向移動距離即可，方便快捷[6]。

4 施工流程

4.1 架梁施工流程

架橋機于橋頭支立，準備架梁，運梁車馱梁至架橋機后方，準備架橋。架梁施工示意見圖3。

圖3 架梁施工示意圖

(1)運梁車馱運混凝土梁進入架橋機腹內，運梁車前后支腿油缸支撐，前吊梁行車將混凝土梁前端吊起。

(2)前吊梁行車與運梁車上的馱梁小車配合前移混凝土梁，直至混凝土梁后端到達后吊梁行車吊裝位置，后吊梁行車將混凝土梁后端吊起[7]。

(3)運梁車返回梁場取梁，前吊梁行車與后吊梁行車配合吊梁同時前行到達落梁位置。

(4)兩臺吊梁行車同時落梁，架設完成[8]，準備過孔。

4.2 過孔施工流程

架橋機完成架梁施工，準備過孔，具體操作步驟如圖4所示。

(1)架橋機架梁完成，鋪設后支腿行走驅動輪組軌道，兩吊梁行車開至架橋機尾部做配重。

(2)同時啟動后支腿行走驅動輪組及前支腿滾輪組，架橋機向前縱移。待中支腿移動至前支腿后端，中支腿距已架梁梁端750 mm，將折起的中支腿放下，在橋面支撐。

(3)后支腿與中支腿支撐，前支腿前移至前方橋墩上方，前支腿油缸伸出，使前支腿支撐于橋墩上。

(4)前支腿油缸繼續頂升，使中支腿脫離橋面，穩固前支腿，將中支腿折起。

(5)同時啟動后支腿行走驅動輪組及前支腿滾輪組，架橋機繼續前移，待后支腿向前走行到位，后支腿距已架梁梁端約1 250 mm，過孔完成。

圖4 過孔施工示意圖

4.3 特殊工況

(1)變跨工況:架橋機在架梁過程中除架設32.6 m標準跨梁型外，還涉及架設24.6 m、20.6 m及其他梁長不超過32.6 m的非標梁[9]。

該架橋機在變跨過孔工況時有其他架橋機無法比擬的優勢。非32.6 m梁型架設過孔時支腿無需調整位置，僅在過孔流程中第3步時，將前支腿按照正常過孔方式在非標跨橋墩墩頂上支立即可，如圖5所示。

圖5 變跨施工示意圖(單位:mm)

(2)小曲線橋型架設[10-12]:該架橋機最小可適應800 m小曲線橋梁架設，通過橫移前支腿下部的橫移機構來滿足前支腿在曲線橋墩上就位。

具體操作方法如圖6所示。圖中1、2、3分別為曲線橋的橋墩位置，A、B、C分別為架橋機的前、中、后支腿。待橋機過孔至中支腿B到達橋墩2位置時，支撐前先以后支腿C為圓心，橫移前支腿A，使橋機主梁前端中線與橋墩3中心對齊，此時中支腿B移動至B′位置再支撐，然后前支腿移動到前橋墩時即可使橋墩中心與前支腿中心對齊。

圖6 曲線施工示意圖(曲線半徑大于1 500 m)

在曲線橋架設時，如曲線半徑大于1 500 m，可按照上述方法橫移調整使架橋機前支腿與前橋墩對位；但如果曲線半徑小于1 500 m時，為使主梁前端中心與橋墩中心對齊，前支腿橫移量較大，且橫移后中支腿支撐位置會偏出混凝土梁腹板位置，影響混凝土梁受力。故在小曲線橋型架設過孔時，橫移對位需分為兩步完成，即首先在過孔步驟第二步時，以后支腿C為圓心橫移前支腿A，使前、中支腿A、B到達A′、B′位置，但此時架橋機前端中心沒有與前橋墩中心對齊，僅能保證前支腿可上橋墩；然后進行過孔步驟第三步操作，將前支腿A′移動至前橋墩上支撐，收起中支腿B′，此時再次橫移前支腿A′到達A″位置，使架橋機主梁前端中心與橋墩中心對齊，完成曲線橋擺位施工，如圖7所示。

圖7 曲線施工示意圖(曲線半徑小于1 500 m)

5 結束語

UEJ500型架橋機用于鐵路單線橋預制箱梁架設，采用自平衡式過孔方式，利用中部的支腿作為過孔輔助支腿，結構簡單，穩定性高；對首、末孔架梁及曲線橋，特別是變跨施工工況適應性強。

該架橋機采用區別于其他架橋機的輔助中支腿過孔方式，且中支腿可折疊，架梁時不影響預制梁喂梁、架梁，是一種新型的具有劃時代意義的架橋機。