DLT180 型輪胎式吊梁機的設計及應用

馮 燕 王殿偉 吳耀輝

1 鄭州鐵路職業技術學院 鄭州 451460 2 中國鐵建大橋工程局集團有限公司 天津 300300 3 鄭州新大方史托克機械設備有限公司 鄭州 450005

0 引言

DLT180 輪胎式吊梁機用于臺灣西濱快速路大安大甲主線高架橋預制節段的起吊安裝施工。輪胎式吊梁機在該項目第Ⅱ工區段跨線安裝預制橋梁節塊，包括從運輸車上提升預制節塊，跨線搬運行走到安裝位置將預制節塊安裝、對位、拼接。吊梁機在完成第Ⅱ工區施工后，根據第Ⅲ工區施工情況，也有可能用于第Ⅲ工區的節段梁安裝，故在設計時考慮了第Ⅲ工區節段梁安裝工況。DLT180 輪胎式吊梁機如圖1 所示。

圖1 DLT180 輪胎式吊梁機施工圖

1 DLT180 輪胎式吊梁機功能及使用要求

DLT180 輪胎式吊梁機用于臺灣西濱快速路大安大甲主線高架橋專案，支腿跨度有18.5 m、21.5 m、24.5 m、26.9 m 等。由于該橋施工現場橋梁寬度有變化，需要增加或減小起重設備跨度，將輪胎式吊梁機的一側支腿設計為活動支腿，滿足施工過程變跨要求。另外，為了滿足現場施工場地限制條件，整個門架結構設計為上寬下窄的門形結構，每個支腿均為曲腿結構，以保證吊梁機始終在施工圍擋范圍內運行、作業。這種設計有效解決了現有施工設備施工效率低、對大跨度小曲率、變跨、變寬、繁忙道路上架橋等復雜條件下預制橋梁節段安裝的問題，且具有自動化程度高、機動靈活、安全高效、操作簡單、對地面交通干擾小、對地面環境要求低綜合利用率高強等優點。

2 DLT180 輪胎式吊梁機的結構及特點

DLT180輪胎式吊梁機主要由主梁、支腿、起升系統、大車行走系統、液壓系統、電氣系統等組成。根據施工工況，橋梁寬度有變化，故需將一側支腿設計為活動支腿以滿足施工過程變跨要求。為了滿足現場施工場地限制條件，整個門架結構上寬下窄，以保證吊梁機始終在施工圍擋范圍內運行、作業。

2.1 主梁與支腿

主梁與支腿共同組成吊梁機的門架結構，是本設備的主要結構。主梁的作用是為起吊小車提供支撐和運行軌道，支腿分為固定支腿和活動支腿。為滿足現場施工場地限制條件，兩支腿下部需要向跨中收縮，每個支腿均為曲腿結構，以保證吊梁機在始終在圍擋內施工。

2.2 行走臺車

DLT180 輪胎式吊梁機整機行走機構由支腿立柱下方的4 組行走臺車組成，每組行走臺車由2 組液壓懸掛，1 套支撐機構，1 件臺車架以及轉向系統組成。液壓驅動系統由液壓泵驅動變數馬達和減速器實現整機行走，整機共4 套驅動馬達，4 組臺車各有一套驅動機構，保證驅動力均布。液壓懸掛系統主要實現整車行走、轉向以及在行走過程不同路面工況下荷載均衡等功能。液壓懸掛還具有左右橫向擺動功能，擺動角度 6°。液壓懸掛液壓缸上的防爆安全閥能實現油管爆裂后安全鎖定、確保行車安全。

行走臺車轉向系統為獨立轉向，每個懸掛上有一個轉向液壓缸，一個旋轉編碼器，通過轉向液壓缸的動作可使輪組旋轉90°±5°。控制系統發出指令并通過轉向液壓缸實現縱向行走、橫向行走、小角度轉向及斜行功能。吊梁機行走時可進行小角度轉向及斜行操作，但整機原地 90°轉向時，空載可直接轉向，重載時需要支撐液壓缸作用地面后才能變換轉向模式，可減小輪胎受力，避免輪胎超載及轉向時剪切破壞，延長輪胎使用壽命。

制動系統有駐車制動功能和行車制動功能。駐車制動是通過驅動輪的輪邊減速器內片式制動器制動，制動力矩能保證輪胎吊在各種工況下不發生溜坡。停車制動是液壓驅動系統為閉式液壓系統，依靠靜液壓制動原理，使行駛中輪胎吊平穩停止，實現行車制動。

2.3 起升機構

起升系統主要由2臺卷揚機、1臺橫移小車、滑輪組、專用吊具、鋼絲繩及導向滑輪機構等組成。卷揚機采用雙級制動，高速端采用液壓推桿制動，低速端采用液壓鉗盤制動。卷揚機、導向輪設置在主梁上方，鋼絲繩末端固定在卷揚機底座上，橫移小車行走采用鏈條驅動。專用吊具能夠平面360°回轉（電機驅動），具備縱向、橫向調平功能（液壓缸）。

2.4 動力機組

動力機組采用 1 臺 250 kW 的柴油發電機組（用戶自備），380 V/50 Hz，為吊梁機整機行走機構、起升系統、小車橫移機構、駕駛室以及整機照明等提供電力。發電機組安裝在固定支腿上部橫梁上，橫梁設置了發電機組安裝平臺，并設置安全護欄。

2.5 液壓系統

DLT180 吊梁機液壓系統由臺車行走、轉向、懸掛、支撐液壓回路、吊具調平液壓回路、活動支腿橫移液壓回路以及液壓輔助系統組成。吊梁機每側設置一套大車液壓泵站，每套泵站由發電機提供動力源通過一臺電機驅動高壓變數泵，變數泵、變數馬達采用電比例控制，其流量的變化由微電控制系統控制，實現行走驅動無級調速。活動支腿橫移機構由2 條液壓缸組成，由液壓缸的伸縮實現活動支腿在跨度方向上位置的變化，其液壓動力源從活動支腿大車液壓泵引入。

2.6 電氣系統

電氣系統主要由卷揚起升控制系統、小車行走控制系統、輪胎行走控制系統、動力模組系統、支撐系統、照明系統、操控系統、人機交互系統、安全系統和其他電氣控制系統組成。起升部分通過操作室的電氣控制系統完成各項動作，操作室前操作臺面板示意圖，面板布置有故障報警燈、駐車制動開關、微電急停開關、吊鉤選擇旋鈕、顯示器、控制系統電源鑰匙、速度與方向手柄、行走方向旋鈕、運行模式旋鈕、電源等按鈕。

那么，作為“三弟”的第三套超算系統，他的名字當中為何出現了“一號”呢？原因就在于這套系統將聚焦生命科學及其相關前沿交叉學科的需要，要優先服務于冷凍電鏡平臺的科研工作。從這個角度理解，它確實稱得上是北大在生命科學領域的“第一號”超算系統。

2.7 安全附屬設施

吊梁機按照標準安全規則設計，主要裝置包括傳動系統的緊急停車按鈕和聲光警示燈；提升系統的上下行限位開關、提升卷筒檢測過速的傳感器、卷揚機高低速端兩級雙制動、起重量限制器、小車移動限位開關和擋塊；轉向系統有電子控制系統控制各輪組轉角誤差，實現精確轉向；電氣系統保護裝置有超載保護、過流保護、短路保護、控制板上監測指示燈、必要的互鎖裝置、車輛故障報警燈；在臺車前后安裝有攝像監控系統，能監視臺車行駛路面情況；在卷揚機平臺上設置監控攝像頭，能夠監視卷揚機繞繩情況；吊梁機設置爬梯、護欄、走臺等各種安全輔助設施，方便施工及檢修人員上下并確保安全。

3 DLT180 輪胎式吊梁機關鍵技術與創新點

1）DLT180 型輪胎式吊梁機由箱形主梁、固定支腿和活動支腿組成門形結構，2 個支腿分別位于橋梁左右側，支腿下方設置輪胎行走機構，該機構只能在施工現場設置的施工圍欄內運行，圍欄寬度接近于橋梁總寬，而吊梁機又要橫跨橋梁作業，故主結構設計為上寬下窄的門形結構，每個支腿均為曲腿結構。支撐裝置為曲腿結構，可根據承載、空間要求合理設置起重設備支撐裝置的機構，滿足不同的支撐需求。

2）吊梁機采用上寬下窄的結構，可保證起重設備支撐裝置位于橋梁側面，而大車行走部在橋梁投影下方運行，不侵占公共路權，可極大降低橋梁施工對道路交通的影響，尤其是城市高架橋梁施工領域。

3）根據不同施工區段預制橋梁寬度存在變大或變小的情況時，需要增加或減小起重設備跨度，液壓驅動的可移動支撐裝置設置在主梁底面，可使起重設備的一側支撐裝置沿主梁長度方向變化，實現變跨功能，對于變寬度橋梁具有非常靈活的適應性，且液壓式變跨橫移裝置結構穩定性好，變跨效率高，操作靈活方便。

4）道路縱向坡度較大時，可通過大車行走系統懸掛液壓缸的升降來進行調平，保證起重設備整體在基本水平的狀態下作業；道路橫向坡度較大或左右路面存在一定高差時，起重設備可在不超過限定值的橫坡上作業，無須調平，同時由于起重小車橫移采用鏈條驅動，可保證起重小車在較大橫坡上作業時不會溜車。

5）輪胎行走機構的應用，可充分利用既有道路路面運行，輪胎接地比壓與常用載重汽車接近，對道路不必進行特殊處理。

4 DLT180 輪胎式吊梁機施工應用有益效果

4.1 新的施工工法的施工序

1）預制橋墩節段安裝工序，進行預制橋梁所有橋墩主體結構的安裝；

2）首邊跨預制橋梁節段安裝工序，進行預制橋梁一側的首邊跨橋梁預制結構的安裝；

4）末邊跨預制橋梁節段安裝工序，進行預制橋梁另一側的末邊跨橋梁預制結構的安裝。

4.2 采用該施工方法的有益效果

1）零施工荷載 對于一些預制橋梁結構，當施工方法和施工設備確定后，橋梁設計單位需要對施工設備作用于橋梁結構的影響進行驗算，即施工荷載驗算，有時施工設備產生的施工荷載控制橋梁設計，需要針對施工荷載影響進行加強設計，增加了橋梁結構的工程量和社會資源的投入，該施工方法充分利用了既有的道路運行條件，設備在既有道路上運行，完全獨立于對橋梁主體結構，對橋梁結構沒有影響。

2）安全穩定 相對于在橋面或橋墩上作業的架橋機和橋面吊，DLT180 輪胎式吊梁機在地面運行，其安全性和穩定性不言而喻。

3）機動高效 架橋機和橋面吊屬于逐節段、逐跨順序作業設備，作業面單一，如需提高項目總體施工進度，只有通過增加設備數量來實現，勢必增加建造成本；DLT180 輪胎式吊梁機由于在既有道路上運行，并不受橋梁主體結構完成情況制約，可實現多個橋墩多個作業面同時施工，極具機動靈活性，由此帶來施工效率的極大提高。

4）多功能性 傳統的橋梁預制節段安裝設備如架橋機與橋面吊均屬于專用設備，僅用于預制橋梁節段的安裝，對于預制橋墩安裝以及墩頂節段安裝尚無很好的解決方案，DLT180 輪胎式吊梁機不僅用于橋梁一般預制節段安裝，還可用于預制橋墩安裝、墩頂節段安裝、墩旁托架安裝及轉移、橋面附屬設施安裝、施工物資裝卸作業等，使用者可以不用另外配置吊車用于施工輔助作業。

5）綜合利用率高 DLT180 輪胎式吊梁機與一般門式起重設備功能、原理、配置等相通，當橋梁預制節段安裝工程結束，稍加改造即可作為搬運機或跨運車等設備，用于橋梁預制場、貨場、工廠等工作場所的起重、搬運作業，綜合利用率高，可減少社會資源的浪費。

該施工方法為DLT180 輪胎式吊梁機安裝預制橋墩節段、安裝首邊跨、中跨、末邊跨預制橋梁節段以及輪胎式吊梁機設變跨施工而制定的一套完整、系統的施工工藝，該工藝規范了輪胎式吊梁機安裝橋墩預制節段、橋梁預制節段直至形成橋梁主體結構的各個步驟，為安全、高效地實施起重設備變跨施工提供了保障；解決了傳統設備所不能實現的預制橋墩節段安裝難題，克服了傳統設備施工效率低、施工荷載大、設備綜合利用率低等缺點，為城市高架橋梁建設提供了更具優勢的施工工藝及設備解決方案，可顯著縮短項目建設周期，極具經濟效益和社會效益。

5 結束語

通過在項目中的實際應用，DLT180 輪胎式吊梁機可以解決大坡度、小曲率、變跨、變寬、施工過程中交通干擾大等復雜條件下高架橋預制節段安裝的難題，輪胎吊在臺灣西濱快速路大安大甲項目使用約8 個月時間，完成了40 多孔節段箱梁的架設施工，相比常規架橋機架設方案，采用DLT180 輪胎吊架設節段拼裝橋梁，其施工速度更快、安全性更高、操作更方便，而施工荷載則極大降低，對地面交通影響小，在類似條件下城市高架橋節段拼裝施工中具有明顯的優勢和推廣應用價值。