预制梁架桥机的优化设计

王 恒

（南京登峰起重设备制造有限公司，南京 211500）

目前，我国正处于高速发展阶段，其中高速铁路、高速公路、铁路桥梁等基础建设都需用到架桥机，而架桥机的使用也大大提高了预制梁片架设的效率和安全性。目前，广泛使用的双导梁架桥机类型有步履式双导梁、配重式双导梁两大类，但其均存在以下缺点：第一，支腿油缸行程小，坡度桥过孔困难；第二，桥机由直桥状态变为斜桥状态时自动化程度低，无法实现与斜交桥角度的无缝对接。现介绍一种新型NF50300配重式双导梁架桥机，通过与原有架桥机的对比，证明了该新型架桥机的高效性和先进性。

1 原架桥机介绍

1.1 桥机结构

原架桥机主要由吊梁小车、主梁、支腿、横移轨道、操作系统、液压系统及电气系统等部件组成，以NF40200配重式架桥机为例，其结构图如图1所示。

1.2 工作原理

架桥机由前、中、后支腿及后托轮支撑双列主梁桁架立在桥面上，中支腿和后托轮与主梁之间由纵移轮箱连接，后支腿和前支腿与主梁由高强螺栓固定。过孔时，中支腿与后托轮由吊梁小车吊至预定位置并将其支垫好，通过纵移轮箱电机的驱动，由主梁带着前支腿与后支腿纵向前移至架梁位置。在架梁时，各支腿均要支好垫实，并将中支腿与主梁锁定，以保证架梁安全。其中，前支腿与中支腿设有横移台车和横移轨道，可以进行边梁的架设[1]。

1.3 过孔工序

以NF40200配重式架桥机过3%上坡桥为例，其过孔工序为：第一步，架桥机架完一孔梁状态，此时整机由中支腿和前支腿受力，后支腿悬空，后托轮在梁面上；第二步，后小车行至尾部与预制梁片捆好绑牢，前小车将后托轮吊起并前移20 m，然后停在中支腿上方，此时后小车缓缓起吊梁片，利用杠杆原理，以中支腿为支点，将前支腿翘起（附带横移轨道）；第三步，控制前支腿悬空高度H=600～700 mm，并在前支腿位置垫600 mm的高硬札木，然后后小车缓慢落下梁片并解除捆绑，使前支腿落在已垫好的札木上，同时顶升后托轮，整机由后托轮与前支腿受力，此时中支腿脱离主梁落在桥面上；第四步，交替顶升后支腿、前支腿、后托轮，并用硬实枕木垫实，使整机提高L=660 mm（液压油缸行程）；第五步，用前小车将中支腿吊起并前移40 m，然后将前小车停在中支腿上方；第六步，将后托轮与中支腿的纵移轮箱水平高度调整一致，缓慢收后支腿（L=330 mm）与前支腿（L=660 mm），使整机落在后托轮与中支腿上，保持前支腿与后支腿悬空；第七步，启动后托轮与中支腿纵移轮箱驱动主梁前移20 m，同时启动前小车同速后移，保持二者相对位置不变，前小车始终停在中支腿上方，这一过程中运梁跑车同时同速前移[2]；第八步，支后支腿，收后托轮，用前小车将后托轮吊起前移20 m，并支好垫实，然后前小车行至尾部，与运梁车预制梁捆好绑牢，保持钢丝绳为似紧非紧状态，并做好过孔配重；第九步，收后支腿（L=330 mm）， 再次启动后托轮与中支腿纵移轮箱，驱动主梁前移 20 m，前支腿到达前方桥墩，运梁跑车同时同速前行，以保持与主梁相对位置不变；第十步，将前支腿与后支腿支好垫实，然后收后托轮成架梁状态。

2 架桥机的改进及优化

针对上述缺陷，对NF50300架桥机做了如下改进：第一，中支腿采用套管连接，可以做到0～360°任意旋转，方便斜桥、曲线桥架设；第二，中支腿增加了液压系统，油缸行程L=1 520 mm，方便架设大坡度桥时桥机过孔；第三，后托轮和中支腿增加了自行机构，可以自行前移，以避免吊梁小车吊运的烦琐过程和不安全性；第四，前支腿液压油缸行程增加到L=1 590 mm，以方便架设大坡度桥时桥机过孔。架桥机结构总图及各部件工况如图2所示。

2.1 中支腿及中托轮纵移机构设计

在原主梁纵移轮箱上设计一套挂轮，使支腿可以自行移动，无需吊梁小车吊送，其结构如图3所示。其工作原理为：当支腿需要纵移或调整位置时，缓慢收起支腿液压油缸（此时其他支腿应当保证全部支好垫实），支腿下落，纵移挂轮落在纵导梁下弦杆上，继续收起液压油缸，当支腿离开梁面足够距离时，启动纵移挂轮电机，支腿在主梁下弦杆上移动；因纵移轮箱与支腿是单销铰接结构，可保证主从动挂轮与主梁下弦杆充分接触、平均受力；纵移电机采用YSE802-4/0.8KW软启动电机，可避免启动时支腿由于惯性而引起的前后摆动；另外，为了保证两列主梁之间净空，方便喂梁，减速机采用GKF37-4P-44.46-M1-B（A）-207°，以节省空间；当支腿运行到指定位置时，微调纵移轮箱，保证主梁下弦轨道与纵移轮组轨面结合，然后升液压油缸，支好垫实支腿[3]。

2.2 中支腿导柱套管设计

导柱由Φ600×δ12无缝钢管与板拼焊而成，导套为Φ630×δ12无缝钢管与板拼焊而成。导柱与导套之间通过液压油缸连接，油缸上部法兰由高强螺栓固定于导柱上，下部与导套用销轴铰接，油缸行程为L=1 520 mm。导套上开设有销轴孔，当顶升油缸，支腿升高后，穿上销轴，导柱可落在销轴上，这样设计避免了导柱与导套之间用销轴相互固定的位置关系，导柱相对导套可以自由转动，方便在斜桥或曲线桥架设时使用。同时，支腿新增了弯梁，桥机在架设边梁横移时更加稳定，且弯梁上部与导套连接处开有长条孔，可根据实际情况需要，往两边或向中间调整支腿中心距[4]。

2.3 优化后架桥机过孔工序

现以3%上坡桥为例，改进设计后过孔工序如下：第一步，架桥机架设完成一孔梁状态，此时整机由中支腿和前支腿受力，后支腿和中托轮悬挂在主梁上；第二步，两天车行至中托上方，各自距离中托轮2 m，然后缓慢顶升中托轮和前支腿，同时收中支腿并前移50 m，再支好垫实中支腿，将中支腿、中托轮纵移轮箱调整到水平高度一致；第三步，两天车均前移24 m，运梁车将待架梁片运至天车下方，梁片前端与前小车捆好绑牢，并做好过孔配重；第四步，收前支腿，启动中支腿、中托轮纵移机构电机，驱动主梁前移25 m，天车同步同速反向向后运动，保持相对位置不变；第五步，缓慢顶升后支腿和中支腿，然后收中托轮并前移30 m，支好垫实中托轮，然后将中支腿与中托轮纵移轮箱调整到水平高度一致[5]；第六步，收后支腿，启动中支腿、中托轮纵移机构电机，驱动主梁前移 25 m，前支腿到达前方桥墩架梁位置，同时天车同步同速反向向后运动，保持相对位置不变，此时前小车吊梁钢丝绳处于似紧非紧状态；第七步，支好垫实前支腿与后支腿，收中托轮并前移20 m，桥机进入架梁状态。至此，架桥机完成一孔桥梁过孔。

3 结语

本文从结构、液压系统的应用和自动化等方面进行了架桥机的优化和改进，通过增加油缸及加大油缸行程，并增加中支腿和中托轮自行系统，有效减少了过孔步骤，降低了工人劳动强度，提高了架梁效率和安全性。其结构形式、设计思路可以在同类型架桥机的设计制作过程中得到借鉴应用。