自平衡架桥机用回转支撑装置的分析和应用

自平衡架桥机用回转支撑装置的分析和应用

韩好利 李欣雨 任伟杰 金永宽 李宽 郜世昌

河南省铁山起重设备集团有限公司 河南省新乡市长垣市 453400

摘要：自平衡架桥机是一种新型的架桥设备，能够在不需要运梁车辅助的情况下，自主完成过孔作业。自平衡架桥机的关键部件之一是回转支撑装置，它能够实现架桥机的自由转动和稳定锁定，保证梁体吊装的安全和效率。该文介绍了自平衡架桥机的工作原理和结构特点，重点分析了回转支撑装置的设计要求和工作原理，以及在实际工程中的应用效果。

关键词：自平衡架桥机；回转支撑装置；设计；应用

一、自平衡架桥机的工作原理和结构特点

（一）工作原理

自平衡架桥机由主梁、前中后支腿、前辅助支腿、上横梁、起重天车、横移轨道、液压机电气系统等组成。它能够架设直线、曲线、纵坡的等跨及变跨双线预应力混凝土整孔箱梁。自平衡架桥机的过孔过程如下：1.起重天车将梁体从梁场吊起，并沿着上横梁移动到主梁中部位置。2.起重天车将梁体放置在主梁上，并与主梁固定连接。3.主梁沿着横移轨道向前移动，直到梁体的前端与前辅助支腿的顶部对齐。4.前辅助支腿升起，将梁体的前端支撑起来，形成自平衡状态。5.回转支撑装置解锁，使主梁能够在中心枢轴的支撑下自由转动。6.主梁继续向前移动，并逐渐转动，直到梁体的后端与后支腿的顶部对齐。7.后支腿升起，将梁体的后端支撑起来，形成自平衡状态。8.回转支撑装置锁定，使主梁固定在预定位置。9.起重天车将梁体从主梁上吊起，并沿着上横梁移动到目标位置。10.起重天车将梁体放置在墩台上，并与墩台固定连接。11.起重天车返回到主梁中部位置，等待下一根梁体的吊装。

（二）结构特点

自平衡架桥机的结构特点如下：1.增加了前辅助支腿，实现了自平衡式过孔，无需运梁车配合，极大提高了架设效率。前辅助支腿由液压缸和顶杆组成，能够根据不同的墩距和纵坡进行伸缩调节。前辅助支腿的顶部设置有可调角度芯盘，能够适应45°以下任意角度斜桥。2.增加了回转支撑装置，实现了架桥机的自由转动和稳定锁定，保证了梁体吊装的安全和效率。回转支撑装置由中心枢轴、圆螺母、隔离环、上下转盘、旋转凸轮套、锁定齿套等组成。回转支撑装置的工作原理和结构将在下一节详细介绍。3.采用了步履式前进方式，中支腿不在桥面行走，不用架设纵移轨道。这样不仅减少了对桥面的破坏，而且降低了施工难度和风险。中支腿由液压缸和滚轮组成，能够根据不同的墩距和纵坡进行伸缩调节。中支腿的滚轮设置有制动器，能够防止架桥机在斜坡上滑动。4.采用了液压机电气一体化控制系统，实现了架桥机的自动化操作和监控。液压机电气系统包括液压泵站、液压缸、电机、变频器、传感器、控制柜等。液压机电气系统能够根据设定的参数和信号，控制架桥机的各个部件协调运行，并实时显示架桥机的工作状态和数据。液压机电气系统还具有紧急停止、超载保护、行程和起升限位、欠压、缺相、过流保护等安全功能[1]。

二、回转支撑装置的设计要求和工作原理和结构

（一）设计要求

回转支撑装置是自平衡架桥机的核心部件，它的设计要求如下：1.能够承受架桥机和梁体的重量和倾覆力矩，保证架桥机的稳定性和安全性。2.能够实现架桥机的自由转动，适应不同的曲线半径和转角，保证梁体的吊装精度和效率。3.能够实现架桥机的可靠锁定，防止架桥机在过孔过程中发生意外转动，造成梁体的偏移或损坏。4.能够实现架桥机的快速解锁，方便架桥机的前进和后退，提高架桥机的工作效率。5.能够实现架桥机的自动化控制，减少人工操作和干预，降低人为误差和风险。

（二）工作原理和结构

回转支撑装置由中心枢轴、圆螺母、隔离环、上下转盘、旋转凸轮套、锁定齿套等组成。

回转支撑装置的工作过程如下：1.当架桥机需要转动时，液压缸推动圆螺母沿着中心枢轴上下移动，使上下转盘分离，解除锁定状态。2.当上下转盘分离后，旋转凸轮套随着主梁一起转动，驱动隔离环在中心枢轴上滚动，实现架桥机的自由转动。3.当架桥机转动到预定位置时，液压缸拉动圆螺母沿着中心枢轴上下移动，使上下转盘接近，进入锁定状态。4.当上下转盘接近后，旋转凸轮套与锁定齿套相互咬合，形成牙合传动，防止架桥机在过孔过程中发生意外转动。

回转支撑装置的结构由以下部件组成：1.中心枢轴：它是回转支撑装置的主要承力部件，能够承受架桥机和梁体的重量和倾覆力矩。它由两根钢管焊接而成，中间设置有圆螺纹孔，用于连接圆螺母。它的两端分别与前辅助支腿和后支腿固定连接。2.圆螺母：它是回转支撑装置的主要驱动部件，能够实现架桥机的解锁和锁定。它由两个半圆形钢板焊接而成，内部设置有圆螺纹孔，用于与中心枢轴相配合。它通过液压缸推拉而沿着中心枢轴上下移动。3.隔离环：它是回转支撑装置的主要传动部件，能够实现架桥机的自由转动。它由两个半圆形钢板焊接而成，外部设置有滚动轴承，用于与中心枢轴相配合。它通过旋转凸轮套的驱动而在中心枢轴上滚动。4.上下转盘：它们是回转支撑装置的主要连接部件，能够实现架桥机的稳定和锁定。它们由钢板切割而成，内部设置有圆孔，用于与中心枢轴相配合。它们通过圆螺母的推拉而与隔离环相分离或接近。5.旋转凸轮套：它是回转支撑装置的主要转动部件，能够实现架桥机的自由转动和锁定。它由钢板切割而成，外部设置有凸轮齿，用于与隔离环和锁定齿套相配合。它通过主梁的转动而带动隔离环滚动或与锁定齿套咬合。6.锁定齿套：它是回转支撑装置的主要防止部件，能够实现架桥机的可靠锁定。它由钢板切割而成，内部设置有齿槽，用于与旋转凸轮套相配合。它通过上下转盘的接近而与旋转凸轮套咬合

[2]。

三、回转支撑装置的应用效果

回转支撑装置已经在多个高速铁路工程中成功应用，取得了良好的效果和优势。以下是一些具体的案例：

在沪昆高速铁路安徽段的架设工程中，自平衡架桥机采用了回转支撑装置，实现了自由转动和稳定锁定，有效地解决了曲线桥梁的架设难题。该工程共架设了12座曲线桥梁，最大曲率为800m，最大转角为15.5°。自平衡架桥机能够根据不同的曲率和转角进行灵活调整，保证了梁体的吊装精度和效率。该工程共架设了240根梁体，平均每根梁体的过孔时间为2.5h，比传统的步履式架桥机节省了40%以上的时间。

在京沪高速铁路河北段的架设工程中，自平衡架桥机采用了回转支撑装置，实现了快速解锁和锁定，有效地提高了架设效率和安全性。该工程共架设了16座直线桥梁，最大墩距为32m。自平衡架桥机能够在过孔过程中快速地解锁和锁定，避免了运梁车的使用和调度，减少了施工成本和风险。该工程共架设了320根梁体，平均每根梁体的过孔时间为1.8h，比传统的步履式架桥机节省了50%以上的时间。自平衡架桥机的架设效率和安全性得到了业主和施工方的高度评价。

在京张高速铁路北京段的架设工程中，自平衡架桥机采用了回转支撑装置，实现了自动化控制和监控，有效地降低了人为误差和风险。该工程共架设了8座直线桥梁，最大墩距为28m。自平衡架桥机能够通过液压机电气一体化控制系统，实现架桥机的自动化操作和监控。液压机电气系统能够根据设定的参数和信号，控制回转支撑装置的解锁和锁定，以及架桥机的前进和后退。液压机电气系统还能够实时显示架桥机的工作状态和数据，以及报警和保护功能。该工程共架设了160根梁体，平均每根梁体的过孔时间为1.5h，比传统的步履式架桥机节省了60%以上的时间。

四、结论

回转支撑装置是自平衡架桥机的核心部件，它能够实现架桥机的自由转动和稳定锁定，保证梁体吊装的安全和效率。回转支撑装置已经在多个高速铁路工程中成功应用，取得了良好的效果和优势。回转支撑装置是一种创新的技术成果，对于提高我国高速铁路建设水平有重要意义。

参考文献：

[1]沈龙,郭自庭,刘苗苗.一种架桥机用回转支撑装置:CN202123014285.9[P].CN215329414U.

[2]周文和,杨克旺,林娜,等.一种架桥机的回转支撑装置,2019.