目前,橋梁工程正向高度機械化的方向發展,橋梁工程面臨的環境條件越來越復雜,對機械設備提出了更高的要求。在這種情況下,橋梁機械設備的改造成為適應各種復雜多變的施工條件的重要措施。
1工程概況
以某鐵路客運專線工程為例分析,其設計時速為250km/h,線間距為4.6m,全線包括隧道13座,設計半徑為6400mm,隧道貨架梁難易度高,增加到6500mm。根據梁場的實際配置,施工中的框架設備必須通過11個隧道,施工條件復雜,采用通常的框架設備,容易發生框架車和框架機不能通過隧道等問題。因此,必須改造現有設備。
2設備改造方案
經可行性分析,現在決定根據變位平臺式通過隧道架設備進行改造。通過改造,主機可以自動從座位上取出梁,在導向梁的末端增設變位平臺,調整該平臺的高度,實現導向梁的末端表面軌道對橋的高度的調整。主機作業時,不受隧道斷面限制,路基表面平坦,橋面接口平坦,作業人員正確操作時,最大空載運行速度達7km/h,最大滿載運行速度達4.5km/h。可見,通過對設備的適當改造,不僅可以簡化施工作業,提高效率,還可以從本質上保障施工安全[1]。設備主要由驅動系統、電氣控制、位移平臺、液壓系統、行走和腿部等部分組成。
3設備改造要點
3.1液壓系統
改造后的新運架設備共需116個液壓油缸。其中,輪組驅動和轉向氣缸32個,可直接使用原輪組驅動和轉向氣缸,增加剩馀氣缸,原有16個,需要增加16個,原輪組緩沖氣缸全部繼續使用,共32個垂直轉向支撐氣缸共8個,由停車支撐氣缸和支撐腿下部支撐氣缸組成,各4個,使用原懸掛車的橫向移動調整控制氣缸,增加3個新氣缸
導梁機前端滾輪增加2個支腿橫向移動調節控制缸,滾輪支腿增加4個支撐缸,前端鼻梁增加2個旋轉缸,導梁機中端滾輪增加2個支腿橫向移動調節控制缸和4個支撐缸,導梁機前端鼻梁增加2個縱向移動調節控制缸根據上述改造內容,共需新油缸55個。此外,為確保改造后設備運行安全,更換所有油缸的接頭與軟管[2]。改造前的設備有64個氣缸,經過這次改造,57個氣缸繼續使用,只有以下7個沒有使用。分別是架橋機前端支撐腳的支撐缸,共計2個輔助導梁的支撐缸,共計4個架橋機吊車的重氣缸,共計1個。由此可見,本次設備改造充分利用原液壓系統,氣缸利用率達到89%,降低了改造使用的費用,使改造后設備更具經濟效益。
3.2傳動和起吊
改造的新架設備需要配置4個絞車,均采用原設備絞車即可,驅動原絞車的減速機和馬達,功率為32kW。起吊時采用的鋼絲繩,其直徑應達到24mm,使用原設備的鋼絲繩即可,但應進行檢查和檢查。起吊時需要112個滑輪,原來的滑輪需要108個,需要重新配置4個,更換所有滑輪的軸承和密封。原設備鋼輪使用年限長,其斷面尺寸和支撐力難以滿足使用要求,全部更換。
3.3設備結構改造
改造后的新設備為滿足特殊施工要求,在結構改造方面應遵循以下原則:(1)盡量縮減外形尺寸,以此降低穿過隧道施工的難度,但充分考慮箱梁截面,滿足剛度與強度等方面的基本要求;(2)設備改造后的起重運輸額定值不能低于900t;(3)盡可能降低設備自身重量;(4)保證結構可靠性與運行安全性;(5)提高實際工作效率;(6)具備雙向架設的條件[3]。為了切實滿足以上要求,改造后的新設備在重點受力和設計應力相對較大的位置,應使用高強度鋼材,如常用的Q690和Q460,原設備結構主要使用Q345C/D鋼材。改造不改變結構鋼材時,必須提高主梁的強度和剛性。這意味著增大箱梁的截面,與設備改造后盡量縮小外形尺寸的基本要求相反,不能繼續使用原來的結構鋼材。
另一種做法是加厚箱梁厚鋼板,即局部補償措施。但是,這種做法要求增加的鋼材有與原鋼材基本一致的內應力,但是原設備長期使用,其結構鋼材有一定的疲勞應力,強制采用這種做法會發生以下問題:(1)無法有效控制焊接質量(2)新舊鋼材焊接后,由于內應力不一致,主梁性能下降,壽命縮短(3)工序復雜,成本高(4)設備本身重量明顯增加,油耗增加,對重載狀況下的架梁施工有更高的要求(5)設備高度增加,重心增加,影響設備運行時的穩定性。由于原設備改造必然產生各項費用,如設備拆解費用、裝卸運輸費用等。保留原設備結構,可在普通橋梁施工中迅速恢復原使用性能。
在此基礎上,本次設備改造決定采用新結構的方法,該方法主要具有以下優點:(1)主體結構新制,安全可靠(2)動力系統保持不變,油耗水平保持不變(3)滿足隧道運輸梁的施工要求(4)實現雙線架設要求(5)具備架設小曲線橋的各種條件,經過試驗,設備改造后,可以架設1.5km曲線梁(6)支持雙線架,無需改變主機方向(7)安全性高,跨越現有線施工時,對現有線造成的影響考慮到新舊設備的鋼板厚度和箱梁尺寸不同,為了切實滿足施工需求,新設備設置了7個主梁和導梁。
4結語
在橋梁施工中,常常遇到現有機器設備不能滿足實際施工條件的情況,對此唯一的解決辦法就是合理改造現有機器設備。在改造過程中,不僅要重視復雜的施工條件對設備的要求,還要充分考慮經濟性、可行性和改造后設備能否恢復等問題。本工程通過對原設備的精準、合理的改造,實現了復雜條件下安全可靠的施工目標,為橋梁施工機械設備的改造工作積累了成功經驗。
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