狮子洋大桥JLJ1650型主缆紧缆机研发报告

王跃学

摘 要：随着建筑水平的提高，特大跨径的桥梁的施工技术水平也得到了有效提高，在进行特大跨径的桥梁建设时，特大跨径悬索桥主缆紧缆机设计是特大跨径桥的梁建设中的重要环节，其设计水平的高低和设计质量的有些直接决定了桥梁的质量和性能以及使用寿命。为了进一步提高特大跨径悬索桥主缆紧缆机设计的水平和促进我国桥梁事业的发展，加大对特大跨度悬索桥主缆紧缆机设计的分析研究力度不仅意义重大，本文从以下方面进行分析研究。

关键词：狮子洋大桥;主缆紧缆机;研发

1狮子洋大桥-桥梁工况需求

“狮子洋大桥”位于虎门大桥和南沙大桥之间，一头连广州南沙，一头连东莞沙田、虎门。“复合通道”模式，桥分上下两层，设计标准是双向8车道100公里时速。

狮子洋大桥采用紧缆机进行紧缆作业。紧缆完成后主缆空隙率要求为，索夹内取18%，索夹外取20%。

2狮子洋大桥-JLJ1650型主缆紧缆机-设计说明

2.1主缆紧缆机概述

主缆紧缆机用于悬索桥主缆紧缆施工，即在主缆架设完成后，通过紧缆作业，将主缆截面紧固为圆形，并达到设定的空隙率。

主缆紧缆机主要由挤紧装置、行走机构、液压系统、电控系统 （含操控装置）与配重块组成。

挤紧装置是紧缆机的工作部分，由挤紧反力架、液压千斤顶及紧固蹄等组成。

行走机构是紧缆机的移位部件。由尼龙行走轮、机架和液压卷扬机等组成。

液压系统是主缆紧缆机的动力部分，由液压泵站及配件组成。液压泵站是紧缆机机构中为紧缆执行元件千斤顶提供动力的设备。

电控系统。电控系统是以电机提供动力基础，以传感器测量结果作为反馈信号，使液压泵将机械能转化为压力，推动液压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压千斤顶做出不同行程的动作，实现紧缆作业。

2.2紧缆机钢结构的主要材料

2.2.1挤紧装置

挤紧装置的反力架由Q345-B低合金高强度结构钢板焊接组成，材料应满足《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591-2008）的规范要求。千斤顶由优质合金结构钢40Cr经机加工组装而成，材料应符合GB/T3077-1999中40Cr的规定，毛坯应为锻件，符合YB/T 036.7-1992的要求。每台千斤顶的主要件应经调质处理，并应逐件按GB/T 4162-2008中B级要求进行超声波探伤和按JB/T 8468-1996中Ⅱ级要求进行磁粉探伤，同一规格的相同部件应具有互换性。

2.2.2行走机构

行走结构的台车机架主要由型钢加工而成。型钢的力学性能、规格尺寸及允许偏差应符合其产品标准的要求。行走轮由高强度尼龙制作而成。

3狮子洋大桥-JLJ1650型主缆紧缆机-主要创新点

紧缆机进行机、电、液一体化设计，能实现自动控制，手动控制也很方便，在紧缆过程中不会夹坏和夹断钢丝，很好地保证挤紧后主缆的空隙率和圆度。整体结构设计合理、可靠耐用，操作人员容易掌握，操作方便。紧缆机操作控制装置和触摸屏都具备紧缆操作功能，操作过程中可通过触摸屏观察紧缆机千斤顶的控制状态和工作时动作，以及传感器反馈的位移和压力值。具体创新点总结如下：

3.1紧缆圆度高

千斤頂行程控制法进行紧缆，通过控制6台千斤顶分阶段伸长来进行前期调圆和最终紧缆。设置好紧缆机千斤顶的各个阶段的位移值，同时设置千斤顶工作时的最高压力。（当千斤顶的压力等于或大于设定值时，系统自动停止，同时发出报警提示），任一千斤顶伸缸量达到设定位移值后停下，等所有千斤顶伸缸都达到设定的位移值后停下，所有千斤顶再次开始伸缸，达到设定伸长量后再次停下，然后等齐，如此重复循环工作，直到完成紧缆工作。故紧缆机6台千斤顶同步性高，可以同时控制，也可以单独控制，每台千斤顶配置单独的压力和位移传感器，可随时监控每台千斤顶的实时位移和压力（紧缆作业时，位移为主，压力为辅）。在紧缆施工中，能更高效和精准的完成了紧缆作业。紧缆圆度高，横轴和纵轴尺寸能做到基本一致。

3.2设备通用性高

紧缆机采取模块化设计，仅需改制紧固蹄和行走滚轮，就可实现对该型号紧缆机适应范围内所有不同大小直径的主缆进行紧缆施工。

3.3设备操作直观简单

紧缆机由机、电、液一体化设计，能实现自动控制及手动控制，同时，控制系统可通过机械按钮式控制或者触摸屏控制，可靠性更高。

3.4液压系统采用高低速设计

液压系统采用高低速控制方案，空载及回程速度快，通过在触摸屏上设定系统减速压力值，使紧缆机挤紧动作快慢可控，加载挤紧时稳定可靠，提高了紧缆效率。

3.5自带缓坡行走动力

紧缆机在跨中缓坡位置上行走时，可采用自身配置的双绳液压绞车结合牵引固定装置，牵引紧缆机行走。液压绞车安装在前滚轮架上，采用双绳牵引，可保证紧缆机牵引受力均匀，不易倾覆。

3.6安装便利

紧缆机在主缆上安装时采用整体安装，仅需要吊装1～2次就可以完成整个紧缆机的安装。

3.7智能化远程服务

紧缆机系统控制单元配备云链接功能设备，可通过4G网络实现远程在线查看设备运行状态，协助售后人员维修维护设备，以及实现远程升级控制程序等工作，提供高效的技术服务。

4狮子洋大桥-JLJ1650型主缆紧缆机-生产过程中的质量控制

4.1原材料及外购件的检验

4.1.1原材料必须有原材料厂家提供符合要求的质量保证书。

4.1.2原材料进厂后要进行化学成分的分析与检测，其检测合格后方可下料。

4.2过程检验

产品零件生产过程中按图纸设计要求进行常规检验，检验标准为图纸设计尺寸、质量标准中相关制造精度规定。根据具体情况长度尺寸采用游标卡尺、卷尺等检测工具;内孔采用内径千分尺和内径百分表、游标卡尺等检测工具;外圆采用外径千分尺和游标卡尺等检测工具，螺纹采用环塞规进行检测;硬度检验采用硬度计进行检测。

4.3安装调试试验

安装调试试验人员熟悉图纸及有关技术要求，备齐零配件，认真做好设备安装，按安装试验要求进行试验，做好试验记录。

4.4交付检验

产品严格根据检验标准要求的项目进行检验，产品经检验合格后方可入库。发货前成品库检验员对全部货物的名称、规格、型号、批号、箱号、数量、发货日期等全面进行核对检查，做好记录，并在装箱前对外观质量进行检查。

5研发成果与展望

5.1研发成果

根据狮子洋大桥双主缆方案：索夹主缆直径?1600，研发小组进行了行走机构、挤紧装置、液压原理及控制硬件和控制算法的初步设计，完成了LJ1650型主缆紧缆机的总体方案设计;并梳理生产工艺流程及控制要点，明确生产过程中的质量管控及设备的使用方法。故采用双主缆方案需要配套的LJ1650型主缆紧缆机的设计和制造，是可行的。

5.2展望

需要进一步研究紧固蹄在紧缆过程中的受力情况，分析其因受挤紧力产生的弹性变形对紧缆效果的影响，是否需要将挤紧装置由6个点紧缆改为8个点紧缆。目前方案紧缆机重心相对较高，需要在紧缆机上方与天车用手拉葫芦等装置作辅助连接，以防止紧缆机在行走过快时发生摇摆甚至倾翻，需要进一步研究行走机构的连接及安装方式，将紧缆机重心尽量放低，以确保紧缆机行走时的安全性。

参考文献：

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[2]赫英，蒋敏杰.特大跨径悬索桥主缆紧缆机设计与研究[J].科技创业家，2012（24）：47.

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