HZQ550高鐵架橋機架設小曲線橋梁的技術改進

（中鐵七局集團鄭州工程有限公司，河南 鄭州 450052）

1 HZQ550型架橋機簡介

HZQ550 型高鐵整孔箱梁架橋機是針對鄭州至西安客運專線單線整孔箱梁和雙線并置箱梁的架設而開發的大型橋梁施工設備。該架橋機架梁作業時為一跨簡支狀態，受力明確。過孔作業時利用下導梁輔助過孔也是簡支狀態，穩定性好，安全性高。

1.1 架橋機主要技術參數

1）額定起吊能力：550t。

2）架設跨度：32m、24m、20m 單線、雙線并置等跨及變跨箱梁。

3）梁體吊裝方式：四點起吊，三點平衡。

4）架設曲線橋最小曲率半徑：2 000m。

5）作業最大坡度：20‰，工作最大橫坡：4%。

6）過孔運行速度：0～3m/min。

1.2 架橋機結構（圖1）

圖1 架橋機結構圖

1）主梁及前后橫梁 主梁為雙箱梁結構形式，主梁全長56.8m，主梁下蓋板設置若干不同位置的前支腿連接位，以滿足架設不同跨度時支腿位置調整的要求。主梁下部設有支腿變跨縱移軌道，上部設有起重天車運行軌道。主梁前后橫梁將2 個主梁連接為一個整體。

2）下導梁 下導梁為單梁，全長36.25m，由4 節箱梁和前后支腿組成，導梁的主要作用是輔助架橋機過孔。導梁移動方式是采用前吊梁小車、輔助支腿及輔助天車配合作業完成導梁的縱移過孔。

3）輔助支腿 輔助支腿用于架橋機過孔時的主要承重及驅動構件以及縱移下導梁時作為輔助吊點。輔助支腿通過橫梁與架橋機主梁聯結；輔助支腿與走行小車的聯結通過球面芯盤和芯軸連接，可以保證架設曲線橋的要求。

走行小車下面設計有一套倒“U”型吊掛輪組，下部是托輪，上部和走行部銷接，縱移下導梁時由輔助支腿向上提升，使走行輪脫離軌面，吊掛輪托住下導梁縱移軌道。

4）懸臂梁和輔助小車 懸臂梁為工字板梁式結構，固定于主梁的前端部，板梁之間為桁架式結構連接，懸臂梁全長19.2m，下翼板設有輔助小車縱移軌道。

輔助小車也稱下導梁天車，懸掛于主梁前懸臂梁下方，主要作用是吊移下導梁。原設計輔助天車的橫移量為左右350mm。

5）后支腿和走行輪箱 HZQ550 后支腿為封閉式O 型結構，上部通過高強螺栓與主梁連接，下部和走行臺車輪箱連接，后支腿左右各有1 組行走驅動輪，架梁作業和過孔作業時可通過千斤頂進行轉換，架梁時由輪箱受力。

架橋機輪箱臺車上部與架橋機O 型腿下部，通過鉸座連接，可以平衡前后2 個輪的輪壓。輪箱臺車鉸座上部與架橋機后支腿用螺栓固定連接。

2 架設小曲線橋梁技術改進方案

本次技術改造的范圍主要是架橋機的輔助小車改造和后支腿與走行輪箱連接部分的改造。

2.1 輔助小車改進主要要求

原架橋機也是按2 000m 曲線半徑設計的，輔助小車橫移機構橫移量只有±350mm。而目前高鐵聯絡線和一些次要線路最小半徑都是按800m 設計的，經計算，要滿足800m 曲線導梁過孔，架橋機輔助小車橫移機構橫移量必須大于±930mm。

2.1.1 輔助小車和驅動機構改進

要想增大輔助小車的橫移行程，一般情況下，需要重新設計輔助小車的結構，改造成本較高。本方案從實際出發，對原輔助橫移小車橫移方案和結構進行分析，提出只改變輔助小車驅動機構安裝位置的方案，簡單可行，改造成本低。因原架橋機輔助小車鏈條驅動機構固定支座設計在懸臂梁的內側，在一定程度上影響輔助小車的橫移行程，因此本改進方案通過加長輔助小車的車架，將鏈條驅動機構固定支座由懸臂梁內側改為安裝在前懸臂梁外側，以增大輔助小車橫移機構的橫移空間，經測量，這樣改造后輔助小車的行程最大只能達到±890mm，還不能完全滿足要求。

為滿足輔助小車橫移量大于±930mm 要求，本方案還將輔助小車的橫移車輪的輪距進行縮短，由原設計的760mm 縮短為640mm，輪距縮短120mm，相應的輔助小車行程可以增加±60mm。通過上述多處改造后，橫移小車行程可以達到±950mm，完全可以滿足800m 曲線架梁要求，參見圖2。

圖2 輔助小車改造圖

2.1.2 更換橫移油缸

因橫移行程加大，原輔助小車橫移油缸不能使用，需要更換為±950mm 輔助小車橫移油缸。

2.2 后支腿走行輪箱的改造

原架橋機設計后支腿輪箱鉸座直接用螺栓固定連接到后支腿上，沒有活動余量，架設曲線橋整機過孔作業時，車輪啃軌嚴重，同時下導梁也承受橫向力，存在安全隱患。

為保證在架設曲線橋過程中，架橋機整機過孔時車輪不啃軌，走行輪箱與架橋機應有微量自由旋轉，本方案對架橋機后支腿走行機構的輪箱鉸座進行改進，由原來的固定鉸座改造為帶立軸式可旋轉鉸座，在后支腿下橫梁相應位置上開出立軸安裝孔和手孔，并增加后支腿臺車連接板、不銹鋼板、滑板（四氟板）、立軸、螺母、加強板、螺栓等部件（圖3）。

圖3 后支腿臺車改造圖

輪箱鉸座立軸設計直徑為100mm，材質選用40Cr，該立軸主要承受整機運行過孔時的剪力，過孔時有可能出現的最大剪力為350t(主機重量)×0.15（摩擦系數)/2=26.25t。40Cr 許用剪切應力為2 200kg/cm2,單個立軸允許最大剪力為τ=2200×p×52=172700kg，完全可以滿足使用要求。

為滿足不同梁型需要，在走行輪箱安裝位置方面，橫向設計有3 個位置，分別是3.2m、3.6m和4m，使用單位可以根據箱梁型號，選擇調整后支腿輪箱安裝距離。同時，為確保架梁作業時的安全，在后支腿臺車連接板與鉸座的上鋼板之間設計有10 條連接螺栓和開有長弧型孔，過孔時松開臺車連接板和鉸座連接螺栓，架梁時可以將螺栓擰緊，使后支腿橫梁與箱梁鉸座剛性連接，以提高后支腿的穩定性和安全性。

3 結語

按上述技術改造方案，對HZQ550 型高鐵架橋機的后支腿輪箱、輔助小車改進后，通過施工現場的使用，效果良好，架橋機過孔作業時沒有啃軌現象，過孔架梁安全可靠，達到了預期目的，對同類設備的技術改造有借鑒意義。

通過對既有架梁設備的改進，增加了設備的適用范圍，提高了設備利用率，同時也為企業節約了大量設備投資。