高铁施工架桥机技术.docx
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高铁施工架桥机技术
高铁施工架桥机技术
1、使用目的
用于时速350km/h、250km/h铁路客运专线20m、24m、32m双线整孔混凝土预制箱梁的架设。
保证在架设过程中梁体保持水平状态不受扭力阻碍，与运梁车配合完成相应的架梁作业。
设备同时满足750吨级城际铁路双线整孔混凝土预制箱梁的架设。
JQ900A架桥机转场采纳无解体方式运梁车驮运工艺，无需增加任何辅助设备，或采纳部分解体转场方式，通过小解体可依靠运梁车驮运过隧道。
供货含液压驮运支架。
在运梁车内的定位安装及同步喂梁方案需与运梁车制造商协商，运梁车安装位置的结构设计由运梁车制造商负责。
JQ900A架桥机的设计满足以下标准及规范的要求。
«京沪高速铁路运架设备研制技术条件»高速办函[2003]23号
«起重机试验规范和程序»GB905-86
«钢结构设计规范»GB50017-2003
«钢结构施工及验收规范»GB50205-95
«通用门式起重机»GB/T14406-93
«钢结构工程质量检验评定标准»GB50221-95
«钢结构焊缝外形尺寸»GB10854-89
«电气装置安装工程施工及验收规范»GBJ232-82
«京沪高速铁路设计暂行规定»铁建设〔2003〕13号
«铁路工程施工安全技术规程»TB10401.1—2003
«铁路钢桥爱护涂装»TB/T1527-95
«铁路钢桥高强度螺栓、连接施工规定»TBJ214-92
2、工作条件
2.1工作海拔高度：
≤2000m
2.2工作环境温度：
-200C～+500C
2.3工作环境最大风力:
工作状态6级
工作状态〔临时固定措施〕11级
2.4设备设有充分的夜间架设作业的照明设施。
2.5型式：
JQ900A型箱梁架桥机为龙门式双主梁三支腿结构〔见总图〕。
要紧由一、二号起重小车、机臂、一号柱、二号柱、三号柱、液压系统和电气操纵系统等组成。
架桥机架梁方式：
运梁车运梁通过三号柱至二号柱尾部喂梁，起重小车吊梁拖拉取梁，跨一孔架梁。
起重小车具有三维运动功能，速度无级可调。
纵移过孔方式为架桥机轮胎行走过孔。
3、要紧性能参数
3.1额定起重量：
900t
3.2抗起吊冲击系数：
1.05
3.3吊点数：
4
3.4吊装方式：
4点起吊，3点平稳方式。
3.5吊梁起吊高度：
7500mm〔满足吊梁、架梁高度要求〕。
3.6天车升降速度：
重载0～0.487m/min
空载0～0.96m/min
3.7天车走行速度：
重载0～2.21m/min
空载0～5m/min
3.8过孔自行速度：
0.1-3m/min
3.9过孔时抗倾覆稳固系数：
≥2.0〔纵向〕
3.10起重用钢丝绳安全系数：
6.3
3.11吊杆拉伸应力安全系数：
5.2
3.12适应最大坡度：
20‰
3.13适应最小曲线半径：
2500m
3.14载梁横移量：
±250mm
3.15整机外型尺寸：
工作时67430×17600×12638mm（高度从已架箱梁顶面算起）转移时〔只是隧道〕：
67430×17600×12638mm
转移时〔过隧道〕：
67430×10890×6200mm
3.16整机配电功率：
250kW380伏/50赫兹
3.17整机重量：
531t
3.18单件最大运输重量：
3.18.1最大机臂节段〔长×宽×高〕:
12.0×1.52×3.06m
单件最大重量：
14.7t
3.18.2起重小车单件最大尺寸:
长×宽×高：
9.67×1.923×2.98m
单件最大重量：
8.25t
3.18.3二号柱单件最大尺寸:
长×宽×高：
14.2×1.66×1.94m
单件最大重量：
16.5t
3.19作业工效:
3.5小时/跨
4、提供以下资料
4.1JQ900A架桥机各种工况作业流程图。
4.1.1JQ900A架桥机架梁作业程序
4.1.232m等跨箱梁架设纵移作业程序
4.1.332m变24m跨箱梁架设纵移作业程序
4.1.424m变32m跨箱梁架设纵移作业程序
4.2JQ900A架桥机首跨、末跨架设方法。
4.2.1JQ900A型架桥机第一孔梁的架梁作业程序与中间梁的架梁作业方式差不多一致。
作业程序如下：
4.2.2JQ900A型架桥机架设倒数第二孔梁与架设中间梁的作业程序完全一样。
最后一孔梁架设程序：
4.3架梁作业时刻表。
JQ900A型架桥机从运梁车运梁就位开始，至穿孔、提梁〔纵移〕、箱梁落下就位、架桥机过跨、满足下一片箱梁运输就位的一个工作循环内每个动作的具体花费时刻及一个工作循环的总花费时刻〔理论〕。
4.4JQ900A架桥机在通过梁体、桥墩、路基、涵洞等各种工况支反力运算。
JQ900A架桥机各工况下施工荷载表
单位：
t
工况
P一号柱
P二号柱1
P二号柱2
P运梁车4
P运梁车3
P运梁车2
P运梁车1
P三号柱
一号车取梁
19.95
242.37
151.48
0
2.1
13.7
100
4.23
一号车拖梁到位
220.7
153.2
95.75
100
13.7
2.1
0
0.74
二号车取梁
186.85
292.37
182.73
0
3.95
3.95
0
2.78
落梁对位
263.9
272.39
170.24
0
0
0
0
0
纵移开始
104.53
0
0
8.92
纵移至跨中
114.22
0
0
8.31
纵移终止
154.99
0
0
5.76
运梁
0
18.0
18.0
0
注：
1.箱梁重量按900t运算；
2.运梁车支腿地面积〔纵向×横向〕：
100×50cm；
3.运梁车轮胎接地面积〔纵向×横向〕：
50×70cm。
4.5提供设计部门出具的受力检算资料。
各工况下架桥机、运梁车的施工荷载已通过相关工程设计单位的施工荷载检算，见商务文件。
4.6提供JQ900A架桥机各工况下结构应力分布及有限元分析运算资料。
一号起重小车吊梁拖拉至跨中变形图
δ机臂max82mm；
一号起重小车吊梁拖拉至跨中应力图
σ机臂max=183.8MPa，δ=82mm；
二号起重小车取梁工况应力图
σ机臂max=208.7MPa，δ=42mm；
落梁对位工况应力图
σ机臂max=193.3MPa,δ=38mm
一号柱纵移到位应力图
σ机臂max=178.1MPa,δ=352mm
一号柱纵移到位变形图
δ机臂max=352mm
4.7在使用前提供有法定机构进行型式试验的检验报告。
5、要紧结构
5.1总体结构图附图见下页。
总图
5.2主梁
是架桥机的承载主梁，为双箱梁结构，依照机臂的受力工况和有限元分析运算，每根箱梁设计成箱形变截面形式。
全长72.0m，箱梁高3.0m，分成六个节段；两主梁中心距9m，节段间采纳高强螺栓联接。
节段解体后可由公路或铁路运输。
5.2.1结构型式：
双箱梁钢结构
5.2.2重量：
178750kg
5.2.3最大节段重量：
13422kg
5.2.4整体尺寸〔长×宽×高〕：
66000×10800×3097mm
5.2.5跨中最大绕度：
82mm〔一号起重小车吊梁到主梁一、二号柱跨中位置〕
5.2.6过孔状态悬臂前端最大绕度：
198mm〔一号柱悬挂于机臂前端位置时〕
5.2.7节段连接方式：
摩擦板连接
5.3前支腿〔一号柱〕
架桥机的前支腿支撑在前方墩台前半部支撑垫石上。
要紧由托挂轮机构、伸缩柱等组成。
架梁作业时与机臂纵向固定成铰接结构，成为柔性支腿，与机臂、二号柱组成龙门架结构，满足架梁作业支撑要求。
纵移作业时一号柱与机臂之间可相对运动，实现架桥机步履纵移。
5.3.1结构型式：
双支撑结构
5.3.2支腿结构有不同调剂高度，以适应墩、台变跨变高及在坡道上架梁的需要。
5.3.3重量：
30.43t
5.4二号柱
二号柱位于机臂中部，与机臂通过钢结构用高强螺栓摩擦板形式连接，是〝龙门架〞结构中的刚性支腿。
为〝O〞形门架结构，依照其受力特点，在龙门架平面设计成上宽下窄形式，以提高与主梁的连接刚性。
下横梁设有两个液压升降支腿，满足纵移时换步和架梁作业时稳固支撑要求。
由于运梁车驮运架桥机工况的需要，下横梁设计成可拆卸式。
二号柱下部设有横移装置，以满足曲线架梁要求。
5.4.1结构型式：
〝O〞形门架结构
5.4.2重量：
78.43t
5.5三号柱
为满足运梁车喂梁通过及架桥机纵移驱动要求，设计成门架结构。
由升降柱、折叠机构、走行机构、液压悬挂均衡装置、转向机构等组成。
与二号柱组成架桥机纵移驱动走行装置。
升降柱、折叠机构使三号柱有两种支撑工位——宽式支撑和窄式支撑。
运梁车喂梁作业时，架桥机三号柱成宽式支撑，运梁车能够载梁从三号柱内部通过，完成喂梁作业，并在箱梁被完全吊离运梁车顶面后自由退出。
使架梁与运梁作业并行，提高了作业效率。
架桥机纵移作业时，三号柱成窄式支撑，走行轮组支撑在箱梁腹板上方。
三号柱为轮胎式电驱动，8轴16对轮轴，16个轮胎，其中14个轮胎为驱动轮。
走行驱动由电机、减速机驱动轮辋带动轮胎实现行走，每个驱动轮组都备有制动功能。
架桥机过孔走行速度操纵在3m/min以内，且设置接近预减速措施，保证过孔作业安全。
走行时轮组横向偏移量操纵在±30mm内。
走行轮组通过不同路况时，液压悬挂油缸能对走行轮轴作竖向补偿，并使各走行轮受载均衡。
同时走行轮轴能够横向适量摆动，以适应线路横坡情形。
JQ900A架桥机采纳轮胎自力走行过孔方式作业，在三号柱走行轮组上设置转向机构。
5.5.1结构型式:
门架结构
5.5.2重量：
107.66t
5.6起重天车
具有三维运动和微动功能，能保证箱梁的准确对位安装。
起升采纳传统的电机—减速机—卷筒方式，走行通过电机驱动链条在机臂上拖拉运行，油缸推动横移小车横移。
起升、行走速度无级可调，起升机构、走行机构采纳变频器无级调速，平稳可靠。
横移小车间设有可拆卸联接梁，通过调整联接梁可满足客运专线900吨箱梁以及750吨城际箱梁架梁要求。
5.6.1起重天车由两套额定起重量450t的卷扬机组成，各自独立，两台天车可同步进行起吊或走行，也可单台工作。
5.6.2起重天车两端设有纵移小车，小车由电机----减速机驱动，变频调速。
5.6.3起重天车定滑轮组及卷扬机固定在刚性平台上，平台及车轮安装在天车大梁上。
5.6.4平台设置双作用油缸，可使平台横移，满足箱梁精确横移对位要求。
5.6.5起重天车提升、下落、纵移、横移等动作均能独立进行，不得联动。
5.6.6每台起重天车配有4台卷扬机，单绳缠绕拉力9t滑轮组倍率16，单卷扬机电机功率22kw，变频调速可联动、单动。
6、液压系统
6.1液压系统采纳分散布置，各液压系统具有独立的动力源，操纵元件，辅助元件等。
6.2一号柱〔前支腿〕、二号柱〔中支腿〕、三号柱〔后支腿〕及天车横移具有独立的动力源。
6.2.1一号柱：
一号柱液压系统由泵站及执行元件等组成。
要紧液压元件有电磁换向阀、电磁溢流阀、液压油泵、平稳阀、节流阀等。
执行元件有升降油缸、插销油缸。
6.2.2二号柱：
二号柱设有支撑油缸并设有横移油缸以满足曲线架梁。
6.2.3三号柱：
三号柱液压系统由泵站及执行元件等组成。
工作回路由双联齿轮泵和液压油缸等组成三号柱的提升、摆动、转向、悬挂平稳作业回路。
要紧液压元件有电磁比例阀、电磁换向阀、电磁溢流阀、液压油泵、平稳阀、截止阀等。
执行元件有升降油缸、摆动油缸、转向油缸、悬挂油缸。
6.2.4起重小车：
起重小车液压系统由泵站及执行元件等组成。
要紧液压元件有电磁换向阀、电磁比例阀、平稳阀、电磁溢流阀、齿轮泵等。
执行元件有横移油缸、卷筒制动缸。
6.2.5液压系统工作压力：
一号柱20MPa
二号柱20MPa
三号柱20MPa
起重小车19MPa
6.3液压系统的设计和安装符合中国有关标准。
液压管路采纳钢管或橡胶管，任何条件下最小抗爆系数为3。
所有的液压连接符合中国有关标准。
液压回路配有通用滤清器和滤清装置用以清洁液压油。
所有的管路是阻燃型的，适合在机械上安装，能抗油污腐蚀。
液压回路均配有安全阀以限制油路中的最大工作压力。
在适当部位配有压力表以检查运行压力。
所有执行动作都由各安全阀组操纵。
要紧液压元器件如液压泵、操纵阀等均是世界或国内闻名品牌产品，液压油缸为国内知名制造厂产品，其制造厂商、规格型号及技术参数见外购件清单相关内容。
所有需要拆开运输的油管接头必须用油堵密封。
7、电气操纵系统
JQ900A型架桥机的电气部分包括操纵室〔司机室〕、数据治理系统与运算机网络操纵系统。
网络操纵系统由一号柱、操纵室、一号起重小车、二号起重小车和运梁车等子系统的嵌入式工作站组成。
运梁车电气系统作为一个独立的子系统能够单独运行，在喂梁作业时与架桥机操纵系统联网运行，由架桥机电气系统统一操纵与治理。
操纵室数据治理系统提供完整的人机界面，实时同步显示系统关键点数据及电气系统本身各部分的工作状态，监视各项安全爱护参数的动态变化，提供多媒体声像报警，系统可通过互连网进行远程测控与爱护。
系统操作以遥控操作为主，并配置专门紧急停机遥控器。
7.1电控系统硬件由工控机和可编程操纵器组成。
7.2采纳PPI协议总线型网络进行操纵。
7.3采纳LCD屏及声音等多媒体手段同步显示各个电气部分和所监控的结构部分技术参数变化，并向司机提供设备状态，操作确认数据参数，故障提示及报警等信息。
7.4具有紧急停机，电器过载，缺相漏电爱护等安全装置。
7.5设置运算机工况识别，误操作自动判定和预警设施。
7.6设置主控运算机故障情形下机位操纵装置。
7.7能够对吊点重量、各支腿压力、风速、整机纵向及横向水平状态的监测和显示。
7.8设置黑匣子，对运行状态、故障自行记录。
7.9电气操纵板防雨、防爆。
7.10电缆为阻燃型、且抗油污腐蚀，电缆都有电缆槽爱护。
7.11限位开关和传感器适合户外安装，符合中国有关标准。
7.12进入电气操纵柜和传感器的接线通过电缆接头连接并经密封。
7.13设置有遥控操作装置。
7.14起重小车
起重小车电气系统由小车工作站〔4、5号〕、起升电机升降及制动操纵、小车电气自检、横移油缸操纵、比例阀操纵、变频器、速度同步检测、荷重检测、高度限位测控、端点限位测控、照明系统等几个部分组成。
它通过操纵网络与其它站点进行联系。
起重小车与操纵室的电气通道为拖链式。
起重小车采纳主动排绳操纵装置；
前起重小车与运梁车的托梁小车同步运行操纵；
前后起重小车同步运行操纵。
起重小车的安全爱护：
吊点荷重检测、爱护。
重载起升、走行速度的限制。
吊点高度的检测与操纵。
1号小车前进预警、限位，1号小车与2号小车之间限位，2号后退限位。
二号小车吊点平稳滑轮左右限位。
小车电气元件的监测与自诊断。
卷筒制动操纵。
7.15一号柱电气系统
一号柱由1号工作站、走行电机操纵及制动、超声测距〔测距范畴300～6000mm〕、油缸操纵、走行同步、照明、垂直度检测、变频器、插销位置状态检测、端点限位等几个部分组成。
一号柱的电源为拖链式供电装置。
一号柱安全爱护：
设置手拉急停开关。
设置超声测距传感器防止箱梁碰撞一号柱。
设置垂直度检测传感器，检测一号柱是否垂直。
设置一号柱左、右插销位置状态检测传感器。
设置前进、后退限位开关。
7.16操纵室〔司机室〕电气系统
操纵室电气系统装有数据治理系统与2号嵌入式工作站，除了完成自身的网络操纵外，还实现整个架桥机的治理级操纵。
操纵级工作站的操纵范畴：
二、三号柱电气系统自检、风力检测、水平检测、整机走行操作、工作遥控器、急停遥控器。
输出操纵包括对走行马达、升降油缸、摆动油缸、平稳油缸、转向油缸和二号柱支撑油缸的操纵。
操纵系统包括走行速度闭环操纵和转向闭环操纵。
治理级工作站要紧完成：
人机界面操作。
图形化监测、报警。
远程Internet爱护功能。
实时监控数据的处理、打印等。
二、三号柱的安全爱护：
总电源电动空气开关装有漏电爱护模块。
整机水平状态监测。
风力监测。
遥控器急停与司机室急停。
设置备用工作模式〔K1〕，在该模式下，通过人机界面能够启动不同故障下的多种操作方式，作为应急处理。
整机走行时的测距爱护。
走行均衡油缸压力监测。
走行速度操纵。
三号柱走行轮组转向角度检测。
7.17电气系统互锁和对误操作的处理：
软件过滤，硬件互锁（详见附表1：
JQ900A架桥机电气互锁表）
关于偶然的误操作不予理会；关于连续的误操作停机处理。
7.18重要工况下的电气安全爱护
7.18.1整机纵移：
设置1、2、3号柱、起重小车互锁程序。
确认后起重小车退到机臂尾端。
当行至距终点约5米时，操纵系统开始强行减速并预警直至到位停止。
7.18.2吊梁运行
2号起重小车取梁后，前后小车低速运行〔1m/min〕，距终点1m处开始减速运行，直至停止。
7.18.31号柱防撞爱护
A〕在1号柱设置超声测距传感器，检测箱梁接近距离。
B〕设置1号柱手拉急停开关。
C）设置1号小车极限位置行程开关。
D）设置1号柱运行限位开关。
7.19故障自诊断
A〕系统收集设备动态信息，对各个传感器和电气元件进行监测。
B〕在软件中设计完善的故障判别模式及应对措施。
8、架桥机安装、解体和运输
8.1解体运输和转移符合中国铁路及公路标准规定要求。
重要的或零碎的部件如电机、电气部件等采纳包装箱整体运输，幸免运输途中损坏或遗失。
8.2安装、解体对场地的要求说明
架桥机在工地的安装及解体在制梁场完成，并可完成组装、解体及工地试验，运梁车可直截了当进入驮运架桥机。
场地：
在制梁场一端提梁机能到达的地点，清理平坦长95m，宽40m的场地〔此场地在架桥机组装试验完后可作为存梁场〕，场地两头运梁车能自由的进入，场地平坦后应压实，压实密度为68.6N/cm2（7kgf/cm2）；在距端头30m中心处，及每隔32.7m浇注三个混凝土墩，墩表面尺寸为9m×3m，墩的抗压强度为284.2N/cm2（29kgf/cm2），墩的上表面与场地平齐〔墩的尺寸及其它要求可参考实际桥墩浇注〕。
8.3安装、解体用辅助机具设备表和人员要求。
8.3.1起吊设备：
450t提梁机2台；
50t汽车吊一台；
16t汽车吊一台；
架桥机组装最好利用提梁机作为要紧起升设备，用提梁机在梁场组装架桥机具有施工方便、安全可靠、效率高等特点。
8.3.2机具：
十吨螺旋千斤顶16台
十吨液压千斤顶8台
焊机2台
电动扭力板手4台
十吨及五吨手拉箶芦各4台
8.3.3组装人员40人
队长1人
副队长1人〔兼技术主管〕
技术主管1人〔可由副队长兼〕
技术员5人
其中机械工程师2人〔负责机械结构〕
液压工程师1人〔负责液压〕
电气工程师1人〔负责电气〕
土木工程师1人〔负责基础装吊〕
安全员1人
提梁机司机2人
提梁机装吊指挥1人
汽车吊司机1人
液压安装2人
电气安装2人
机械钳工2人
结构安装工6人
其它辅助工14人
8.3.4组装时刻10天
架桥机运至组装现场前，所有其它设备预备工作先期进行，包括场地清理，基础处理，提梁机预备，组装队的技术培训等。
架桥机的实际组装需要十天，如两班工作可适当缩短。
8.4提供安装、解体顺序、作业时刻表及程序图。
8.4.1安装顺序
8.4.1.1机臂拼装〔用提梁机〕
将机臂拼成一整节，再将前后横联与机臂联接。
8.4.1.2一号柱装配〔与机臂同步进行，可用汽车吊完成〕。
将一号柱装配成一体，下部折叠部可暂不装。
8.4.1.3二号柱装配〔与机臂同步进行，用提梁机，在拼装场的远端〕。
8.4.1.4三号柱装配〔与机臂同步进行，用提梁机，在拼装场的远端〕。
8.4.1.5吊梁小车装配〔与机臂同步进行，用提梁机，在拼装场的远端〕。
8.4.1.6整机装配，在装配好的运梁车内安装驮运支架〔高位驮运状态〕。
将组装好的机臂吊装至运梁车驮运支架上。
按顺序分别将一号、二号、三号柱与机臂连接。
8.4.1.7支撑一号、三号柱，降下运梁车驮运支架，退出运梁车，组装二号柱下横梁并支撑。
8.4.1.8将组装完后的两台吊梁小车分别吊装到机臂上。
8.4.1.9整机调试。
8.4.2解体顺序。
架桥机的解体与安装顺序正好颠倒，那个地点不再重复。
8.4.3安装作业时刻表
时刻〔第几天〕
工作内容
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
机臂拼装
1#柱装配
2＃柱装配
3＃柱装配
小车装配
整机装配
液压安装
电气安装
附件安装
8.4.4解体作业时刻表
时刻〔第几天〕
工作内容
1
2
3
4
5
附件解体
电气拆缷
液压拆缷
小车解体
整机解体
1＃柱解体
2＃柱解体
3＃柱解体
机臂解体
8.5桥间转移时运梁车驮运架桥机的固定方式和安全设施；要求与运梁车的结构尺寸相适应。
JQ900A型架桥机桥间转移可自行行走完成桥间转移，也可通过运梁车驮运进行。
通过运梁车驮运进行桥间转移时，运梁车驮运架桥机的安装辅具为驮运支架，固定方式为螺栓联接，支架具有良好的强度、刚度及稳固性，并在设计时统一考虑运梁车、架桥机及施工现场的实际情形，可满足施工要求。
8.6过隧及复原架梁方案
8.6.1依照招标人提供的隧道参考图，架桥机小解体后可利用运梁车驮运过隧道，见下页示意图。
8.6.2运梁车驮运架桥机过隧后重新安装复原，需要许多于95米长安装场地，如为隧、桥相连工况，需在隧道出口采纳现浇桥梁方式制梁以满足架桥机安装场地长度要求。
8.6.3中铁二十五局在合武铁路使用我公司JQ900A型架桥机已完成6次过隧作业，设备复原时刻最快7天即可完成
架桥机自行行走进行桥间转移作业与纵移过孔作业一致。
运梁车驮运架桥机作业流程如以下图所示。
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