桥梁工程机械设备改造要点分析

针对某桥梁工程实际情况，在介绍工程建设难点和对机械设备要求的基础上，制定了设备改造方案，并对改造的要点进行了总结，包括液压系统、传动与起吊、设备结构三部分，最后通过实践得出此改造方案合理可行，具有参考借鉴价值的结论。

目前，桥梁施工正向高度机械化的方向发展，加之桥梁施工面临的环境条件越来越复杂，这对机械设备提出了更高要求。在这种形势下，桥梁机械设备改造成为适应各种复杂多变施工条件的重要举措。

1工程概况

以某铁路客运专线工程为例进行分析，其设计时速为250km/h，线间距4.6m，全线含隧道13座，设计半径为6400mm，后因隧道运架梁难度较大，故增至6500mm。基于梁场实际布置，施工中运架设备须穿过11座隧道，施工条件复杂，若采用常规运架设备，易出现运梁车和架桥机无法穿隧道等问题。因此，须对现有设备进行改造。

2设备改造方案

经可行性分析，现决定将现有常规运架设备按照变位平台式穿隧道运架设备实施改造。通过改造，可使主机从台座自动取梁，并在导梁尾端增设变位平台，调整该平台高度，能实现对导梁尾端表面轨道相对于桥台高度的调整。在主机作业时，不会受到隧道断面限制，当路基表面平整、桥面接口平顺且操作员正确操控时，最大空载运行速度可达7km/h，最大满载运行速度也可达到4.5km/h。可见，通过对设备的适当改造，不仅能简化施工作业，提高效率，还能从本质上保障施工安全[1]。设备主要由以下几部分构成：驱动系统、电气控制、变位平台、液压系统、走行和支腿等。

3设备改造要点

3.1液压系统

改造后的新运架设备共需116个液压油缸。其中，轮组驱动和转向油缸32个，可直接使用原有的轮组驱动和转向油缸，额外增加余下的油缸，原有16个，需增加16个；原有的轮组缓冲油缸全部继续使用，共32个；垂直转向支撑油缸共8个，由以下两部分组成：驻车支撑油缸和支腿下部支撑油缸，各4个，使用原有悬挂小车的横向移动调整控制油缸，额外增加3个新油缸；吊点装置的横向移动调整控制油缸共有8个，采用4个原有调整控制油缸，其他均新增加；吊点装置的变跨调整控制油缸共2个，全部为新增加；导梁机后端固定支腿额外增加2个支撑油缸与翻转油缸。

导梁机前端滚轮额外增加2个支腿横向移动调整控制油缸，滚轮支腿增加4个支撑油缸，前端鼻梁增加2个翻转油缸；导梁机中端滚轮增加2个支腿横向移动调整控制油缸和4个支撑油缸；导梁机前端鼻梁增加2个纵向移动调整控制油缸；导梁机承台增加6个翻转油缸。根据上述改造内容，共需新油缸55个。此外，为确保改造后设备运行安全，更换所有油缸的接头与软管[2]。改造前设备有64个油缸，经过本次改造，有57个油缸继续使用，只有以下7个没有被利用到，分别为：架桥机前端支腿的支撑油缸，共2个；辅助导梁的支撑油缸，共4个；架桥机悬挂车吊重油缸，共1个。由此可见，本次设备改造充分利用了原有液压系统，对油缸的利用率可达89%，降低了用于改造的费用，使改造后设备更具经济效益。

3.2传动与起吊

改造后的新运架设备需要配置4个绞车，均采用原设备绞车即可，并将原有绞车的减速机与电机作为驱动，功率为32kW。起吊时采用的钢丝绳，其直径应达到24mm，使用原设备钢丝绳即可，但要对其进行检查和检验。起吊时需用到112个滑轮，原有滑轮108个，需重新配置4个，并更换所有滑轮的轴承与密封。原设备钢轮由于使用年限很长，其断面尺寸与支撑力都已经难以满足使用要求，因此全部换新。

3.3设备结构改造

改造后的新设备为满足特殊施工要求，在结构改造方面应遵循以下原则：（1）尽量缩减外形尺寸，以此降低穿过隧道施工的难度，但充分考虑箱梁截面，满足刚度与强度等方面的基本要求；（2）设备改造后的起重运输额定值不能低于900t；（3）尽可能降低设备自身重量；（4）保证结构可靠性与运行安全性；（5）提高实际工作效率；（6）具备双向架设的条件[3]。为切实满足以上要求，改造后的新设备，在重点受力和设计应力相对较大的位置，应使用高强钢材，如常用的Q690与Q460，原设备结构主要使用Q345C/D钢材。若改造不改变结构钢材，则必须增加主梁强度及刚度，这样就意味着增大箱梁截面，和设备改造之后尽量缩减外形尺寸的基本要求相违背，所以不能继续使用原结构钢材。

另一种做法是加厚箱梁厚钢板，也就是局部补偿措施。然而，该做法要求增加的钢材有和原钢材基本一致的内应力，但原设备长期使用，其结构钢材存在一定疲劳应力，如果强行采用此做法，将会出现以下问题：（1）无法对焊接质量进行有效控制；（2）新、旧钢材在焊接之后由于内应力无法匹配致使主梁性能降低，缩减使用寿命；（3）工序繁琐、复杂，造价较高；（4）设备自身重量明显增大，耗油量增加，且对重载情况下的架梁施工有更高要求；（5）设备高度增大，提高重心，影响设备运行时的稳定性。由于原设备改造必然产生各项费用，如设备拆解费用、装卸运输费用等。若保留原设备结构，则在普通架桥施工中可以快速恢复原有的使用性能。

基于此，本次设备改造决定采用新制结构的方法，该方法主要具有以下优势：（1）主体结构均为新制，安全可靠；（2）动力系统保持不变，油耗水平不变；（3）满足穿隧道运梁架梁施工要求；（4）可实现双线架设要求；（5）具备架设小曲线桥的各项条件，经试验，设备改造之后，能对1.5km曲线梁进行架设；（6）支持双线架梁，且无需改变主机方向；（7）安全性高，当横跨既有线进行施工时，可将对既有线造成的影响控制在最低的水平；（8）大量减少施工中高空作业人数，提高效率，保障人员安全。考虑到新旧设备的钢板厚度及箱梁尺寸均不相同，所以为切实满足施工需要，新设备共设7节主梁与导梁。

4结语

在桥梁施工中，经常遇到现有机械设备无法满足实际施工条件的情况，对此唯一的解决办法就是合理改造现有机械设备。在改造的过程中，除了要注重复杂施工条件对设备提出的各项要求，还要充分考虑经济性、可行性与改造后设备能否恢复等问题。本工程通过对原设备的正确、合理改造，实现了在复杂条件下安全可靠施工的目标，为桥梁施工机械设备改造工作积累了成功经验。