HZQ550高铁架桥机架设小曲线桥梁的技术改进

（中铁七局集团郑州工程有限公司，河南 郑州 450052）

1 HZQ550型架桥机简介

HZQ550 型高铁整孔箱梁架桥机是针对郑州至西安客运专线单线整孔箱梁和双线并置箱梁的架设而开发的大型桥梁施工设备。该架桥机架梁作业时为一跨简支状态，受力明确。过孔作业时利用下导梁辅助过孔也是简支状态，稳定性好，安全性高。

1.1 架桥机主要技术参数

1）额定起吊能力：550t。

2）架设跨度：32m、24m、20m 单线、双线并置等跨及变跨箱梁。

3）梁体吊装方式：四点起吊，三点平衡。

4）架设曲线桥最小曲率半径：2 000m。

5）作业最大坡度：20‰，工作最大横坡：4%。

6）过孔运行速度：0～3m/min。

1.2 架桥机结构（图1）

图1 架桥机结构图

1）主梁及前后横梁 主梁为双箱梁结构形式，主梁全长56.8m，主梁下盖板设置若干不同位置的前支腿连接位，以满足架设不同跨度时支腿位置调整的要求。主梁下部设有支腿变跨纵移轨道，上部设有起重天车运行轨道。主梁前后横梁将2 个主梁连接为一个整体。

2）下导梁 下导梁为单梁，全长36.25m，由4 节箱梁和前后支腿组成，导梁的主要作用是辅助架桥机过孔。导梁移动方式是采用前吊梁小车、辅助支腿及辅助天车配合作业完成导梁的纵移过孔。

3）辅助支腿 辅助支腿用于架桥机过孔时的主要承重及驱动构件以及纵移下导梁时作为辅助吊点。辅助支腿通过横梁与架桥机主梁联结；辅助支腿与走行小车的联结通过球面芯盘和芯轴连接，可以保证架设曲线桥的要求。

走行小车下面设计有一套倒“U”型吊挂轮组，下部是托轮，上部和走行部销接，纵移下导梁时由辅助支腿向上提升，使走行轮脱离轨面，吊挂轮托住下导梁纵移轨道。

4）悬臂梁和辅助小车 悬臂梁为工字板梁式结构，固定于主梁的前端部，板梁之间为桁架式结构连接，悬臂梁全长19.2m，下翼板设有辅助小车纵移轨道。

辅助小车也称下导梁天车，悬挂于主梁前悬臂梁下方，主要作用是吊移下导梁。原设计辅助天车的横移量为左右350mm。

5）后支腿和走行轮箱 HZQ550 后支腿为封闭式O 型结构，上部通过高强螺栓与主梁连接，下部和走行台车轮箱连接，后支腿左右各有1 组行走驱动轮，架梁作业和过孔作业时可通过千斤顶进行转换，架梁时由轮箱受力。

架桥机轮箱台车上部与架桥机O 型腿下部，通过铰座连接，可以平衡前后2 个轮的轮压。轮箱台车铰座上部与架桥机后支腿用螺栓固定连接。

2 架设小曲线桥梁技术改进方案

本次技术改造的范围主要是架桥机的辅助小车改造和后支腿与走行轮箱连接部分的改造。

2.1 辅助小车改进主要要求

原架桥机也是按2 000m 曲线半径设计的，辅助小车横移机构横移量只有±350mm。而目前高铁联络线和一些次要线路最小半径都是按800m 设计的，经计算，要满足800m 曲线导梁过孔，架桥机辅助小车横移机构横移量必须大于±930mm。

2.1.1 辅助小车和驱动机构改进

要想增大辅助小车的横移行程，一般情况下，需要重新设计辅助小车的结构，改造成本较高。本方案从实际出发，对原辅助横移小车横移方案和结构进行分析，提出只改变辅助小车驱动机构安装位置的方案，简单可行，改造成本低。因原架桥机辅助小车链条驱动机构固定支座设计在悬臂梁的内侧，在一定程度上影响辅助小车的横移行程，因此本改进方案通过加长辅助小车的车架，将链条驱动机构固定支座由悬臂梁内侧改为安装在前悬臂梁外侧，以增大辅助小车横移机构的横移空间，经测量，这样改造后辅助小车的行程最大只能达到±890mm，还不能完全满足要求。

为满足辅助小车横移量大于±930mm 要求，本方案还将辅助小车的横移车轮的轮距进行缩短，由原设计的760mm 缩短为640mm，轮距缩短120mm，相应的辅助小车行程可以增加±60mm。通过上述多处改造后，横移小车行程可以达到±950mm，完全可以满足800m 曲线架梁要求，参见图2。

图2 辅助小车改造图

2.1.2 更换横移油缸

因横移行程加大，原辅助小车横移油缸不能使用，需要更换为±950mm 辅助小车横移油缸。

2.2 后支腿走行轮箱的改造

原架桥机设计后支腿轮箱铰座直接用螺栓固定连接到后支腿上，没有活动余量，架设曲线桥整机过孔作业时，车轮啃轨严重，同时下导梁也承受横向力，存在安全隐患。

为保证在架设曲线桥过程中，架桥机整机过孔时车轮不啃轨，走行轮箱与架桥机应有微量自由旋转，本方案对架桥机后支腿走行机构的轮箱铰座进行改进，由原来的固定铰座改造为带立轴式可旋转铰座，在后支腿下横梁相应位置上开出立轴安装孔和手孔，并增加后支腿台车连接板、不锈钢板、滑板（四氟板）、立轴、螺母、加强板、螺栓等部件（图3）。

图3 后支腿台车改造图

轮箱铰座立轴设计直径为100mm，材质选用40Cr，该立轴主要承受整机运行过孔时的剪力，过孔时有可能出现的最大剪力为350t(主机重量)×0.15（摩擦系数)/2=26.25t。40Cr 许用剪切应力为2 200kg/cm2,单个立轴允许最大剪力为τ=2200×p×52=172700kg，完全可以满足使用要求。

为满足不同梁型需要，在走行轮箱安装位置方面，横向设计有3 个位置，分别是3.2m、3.6m和4m，使用单位可以根据箱梁型号，选择调整后支腿轮箱安装距离。同时，为确保架梁作业时的安全，在后支腿台车连接板与铰座的上钢板之间设计有10 条连接螺栓和开有长弧型孔，过孔时松开台车连接板和铰座连接螺栓，架梁时可以将螺栓拧紧，使后支腿横梁与箱梁铰座刚性连接，以提高后支腿的稳定性和安全性。

3 结语

按上述技术改造方案，对HZQ550 型高铁架桥机的后支腿轮箱、辅助小车改进后，通过施工现场的使用，效果良好，架桥机过孔作业时没有啃轨现象，过孔架梁安全可靠，达到了预期目的，对同类设备的技术改造有借鉴意义。

通过对既有架梁设备的改进，增加了设备的适用范围，提高了设备利用率，同时也为企业节约了大量设备投资。