CN102071650B - 高速铁路隧道内外通用架桥机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速铁路隧道内外通用架桥机及其架梁工艺，所述架桥机的双主梁(3)上安装两台坦式吊梁天车(2)，双主梁(3)的前端安装前支腿(4)和辅支腿(5)，双主梁(3)的尾部安装后支腿(1)，所述后支腿(1)能够翘起，落下时支立在凹体型轮胎式运梁车(6)两侧主梁之上，后支腿(1)的脚部装有行走机构沿凹体型轮胎式运梁车(6)的两侧主梁(6-6)上盖板轨道行走。架桥机以后悬臂式喂梁，前悬臂式过孔和桥间转移驮运行走。该发明不仅可在高速铁路隧道内外都能完成架梁作业，并且将传统的架桥工艺改进为简单的架桥工艺，因此具有架桥效率高和安全性能可靠等优点。解决了在山区修建高速铁路架设预应力箱形混凝土梁的瓶颈难题。

Description

高速铁路隧道内外通用架桥机

技术领域

本发明涉及一种铁路桥梁架设设备，特别涉及一种高速铁路隧道内外通用架桥机。

背景技术

随着我国高速铁路建设的发展，我国高速铁路已经开始进入山区时代，如大西南地区。在这些地区修建高速铁路，是过了桥梁就是隧道，桥隧相连，堪称世界一绝。客观情况是，隧道内任何处还可能有桥梁(跨越隧内溶洞区段)。而现有的架桥机大多只适用在平原地区架梁，他们不能在隧道内架梁，就连在隧道进出口架梁和通过隧道都困难重重，需要作十分复杂的拆装(部分解体)或改装过程。这极大地延缓了山区高速铁路的建设施工进度。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种高速铁路隧道内外通用架桥机及其架梁工艺。该发明不仅可在高速铁路隧道内外都能完成架梁作业，并且将传统的复杂架桥工法改进为简单的架桥工法，因此具有架桥效率高和安全性能可靠等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述高速铁路隧道内外通用架桥机的双主梁上安装两台坦式吊梁天车，双主梁的前端安装前支腿和辅支腿，双主梁的尾部安装后支腿，所述后支腿可以翘起，落下时支立在凹体型轮胎式运梁车两侧主梁之上，后支腿的脚部装有行走机构可沿凹体型轮胎式运梁车的两侧主梁上盖板轨道行走。

所述坦式吊梁天车的车架分为主车架和副车架两部分。主车架由两根纵联梁连接起来的加配重横梁和标准横梁构成，主车架内安装定滑轮组集成及天车行走机构，为进一步降低高度，将安装在加配重横梁和标准横梁两端的行走机构采用了四组移位器装置和行走动力装置，主车架是吊梁天车主承重结构。标准横梁的外侧安装四根调羹状悬臂梁，调羹状悬臂梁与若干根横联梁连接构成悬臂式副车架，在悬臂式副车架上装有两台电动卷扬机，副车架在主车架标准横梁一侧并以调羹状悬臂梁形式悬出主车架之外并低于主车架。这样，就将现有技术中卷扬机竖向叠架在定滑轮组之上的高大吊梁天车摊开而变成低矮的坦式吊梁天车。所述行走机构的四组移位器装置是采用链轮传动的，这样可使行走动力装置与移位器装置前后错开布置，从而降低行走机构的总体高度。此外，为了既能缩短吊梁天车纵向平面长度，又可避免钢丝绳入绳偏角的增大，坦式吊梁天车采用了钢丝绳通过安装在主车架加配重横梁上的导向滑轮直接绕入到动滑轮组上。为适应曲线架梁的需要，所述吊梁天车还设置了横移油缸，通过横移油缸的推拉可使定滑轮组整体横向往返滑移额定距离。同时，为了缩窄吊梁天车的总体宽度，以免与拱形的隧道顶盖相碰，本吊梁天车的行走机构设置在架桥机主梁内侧腹板之上的轨道上(偏轨梁)。总的来说，这种超低高度坦式吊梁天车，为设计制造总体高度较低的高速铁路架桥机创造了有利条件，同时也为轮胎式运梁车整体驮运高速铁路架桥机顺利通过隧道扫清了一大障碍。

所述凹体型轮胎式运梁车包括驾驶室、动力系统、回转支承牛腿、从动桥、转向系统、驱动桥、气动系统、液压系统和电气系统。其特征在于：将液压悬挂架及悬挂轮胎组按所需宽度排成两列，而均匀分布在左列上的液压悬挂轮胎组需与右列者成对安装，从而构成多组横轴。然后由两侧主梁、承重横梁、端横梁、横联杆、斜联杆和回转支承牛腿按照格栅梁的构造形式焊接而成与上述纵列长度、横轴宽度相协调的车架，其中，所述承重横梁、横联杆及斜联杆安装在两侧主梁的下部，使车架结构的断面成为凹字形。各悬挂轮胎组就安装在车架回转支承牛腿之下并成为车架之支承。悬挂轮胎组分为主动桥和从动桥，两者之比为1：2。在液压悬挂架与车架横联杆之间安装转向系统，在端横梁的两端下方装有辅助支承油缸。这种凹体型轮胎式运梁车的液压悬挂轮胎组不但可使凹体型轮胎式运梁车具有±300mm的自调平能力，而且还能使各个轮胎在路面凹凸不平的情况下都可均匀受力。本实用新型还具有直行、斜行、横行和八字转向等转向模式，其驾驶方向线性精度可达±30mm，适应路面纵坡±5％，横坡3％，车速为重载0-5km/h，空载0-10km/h。总的来说，这种安全新型的凹体型液压悬挂轮胎式运梁车，它具有超低高度的承重地板，使运载高速铁路箱形混凝土梁或整机驮运高速铁路架桥机能够顺利通过隧道。

所述架桥机前支腿为液压伸缩式套柱结构，上端装有主动托辊和挂轮组，主梁可沿托辊向前方滑移，挂轮组可输送前支腿沿主梁下翼缘前后移动，下端两立柱之间装有液压横移机构以适应曲线架梁需要。

所述后支腿可以翘起和落下，由液压油缸操纵，两立柱脚部装有行走机构，可沿凹体型轮胎式运梁车两主梁上盖板轨道行走，架梁时后支腿系支立在该轨道的后端。辅支腿由立柱和斜撑组成，上端与主梁前端连接，亦为液压伸缩式套柱。

所述高速铁路隧道内外通用架桥机的架梁工艺，包括以下步骤：

步骤1：喂梁过程；

子步骤1-1：前支腿支立在中间墩上，辅支腿支立在前方墩上，两台坦式吊梁天车行至主梁前端当配重，后支腿翘起，架桥机的双主梁成后悬臂状态；

子步骤1-2：凹体型轮胎式运梁车把混凝土梁喂入主机腹内；

子步骤1-3：后支腿落下，支立于凹体型轮胎式运梁车两主梁后端并垫实；

子步骤1-4：前支腿收起并前移至前方墩指定位置支立，两台坦式吊梁天车回到后方前后吊点处，准备吊梁；

步骤2：架梁过程：

子步骤2-1：两台坦式吊梁天车抬吊混凝土梁前行，到图示位置暂停；

子步骤2-2：先落混凝土梁约一米，以避开前端梁头与前支腿托辊干涉；

子步骤2-3：继续吊梁前行至落梁位置；

子步骤2-4：落梁到位，即完成了当前这孔梁的架设；

步骤3：过孔过程：

子步骤3-1：当前这孔梁已架设完毕，准备过孔；

子步骤3-2：两台坦式吊梁天车后退至尾端当配重；

子步骤3-3：利用梁头的吊梁孔斜拉锚紧前支腿，辅支腿缩起稍许；

子步骤3-4：后支腿行走台车与前支腿上端托辊配合动作，推送双主梁向前移动，辅支腿到达前方墩支立；

子步骤3-5：两台坦式吊梁天车开到前端当配重；

子步骤3-6：后支腿收缩并向后翘起，凹体型轮胎式运梁车退出到梁场去运梁；

步骤4：驮运桥间转移过程：

子步骤4-1：一座桥的末孔梁已架设完毕，架桥机准备桥间转移或过隧道；

子步骤4-2：前支腿后退至凹体型轮胎式运梁车主梁前端之上支立，两台坦式吊梁天车后退至尾端当配重；

子步骤4-3：辅支腿缩起稍许离开地面即可；

子步骤4-4：凹体型轮胎式运梁车驮运架桥机整机前行，不管在何处(包括隧道口和隧道内)只要遇到桥梁即可进行架梁作业，这称为“随走随架”。

本发明的有益效果是：该发明在喂梁、架梁、过孔和驮运全过程，架桥机的全部动作都是自助的，无需作任何拆装，其形体自始至终保持不变。更重要的是，由于首次使用了配套凹体型轮胎式运梁车和坦式吊梁天车技术，以及采用了创新性的架梁工艺，使架桥机断面轮廓尺寸在任何工况下都一直保持与隧道限界不相干涉的状态，本发明可解决在山区修建高速铁路架设预应力箱形混凝土梁的瓶颈难题，其社会、经济效益不可估量。

附图说明

图1是高速铁路隧道内外通用架桥机的主视图；

图2是高速铁路隧道内外通用架桥机的A-A断面视图；

图3是坦式吊梁天车的主视图；

图4是坦式吊梁天车的俯视图；

图5是坦式吊梁天车的B-B断面视图；

图6是坦式吊梁天车的钢丝绳绕组图；

图7是配套凹体型轮胎式运梁车的主视图；

图8是配套凹体型轮胎式运梁车的俯视图；

图9是配套凹体型轮胎式运梁车C-C断面视图；

图10是配套凹体型轮胎式运梁车D-D断面视图；

图11是配套凹体型轮胎式运梁车E-E断面视图；

图12是配套凹体型轮胎式运梁车运载箱形混凝土梁顺利通过隧道的断面视图；

图13为前支腿断面视图；

图14为辅支腿断面视图；

图15为后支腿断面视图；

图16是高速铁路隧道内外通用架桥机运载箱形混凝土梁顺利通过隧道的断面视图；

图17-1～图17-4是高速铁路隧道内外通用架桥机喂梁过程图；

图18-1～图18-4是高速铁路隧道内外通用架桥机架梁过程图；

图19-1～图19-6是高速铁路隧道内外通用架桥机过孔过程图；

图20-1～图20-4是高速铁路隧道内外通用架桥机驮运桥间转移过程图。

上述附图中，1.后支腿，1-1.双立柱，1-2.水平销轴，1-3.拉伸油缸，1-4.走行台车，2.坦式吊梁天车，2-1.主动移位器装置，2-2.导向滑轮，2-3.横移油缸，2-4.加配重横梁(填装铁砂)，2-5.定滑轮组集成，2-6.标准横梁，2-7.行走动力装置(链轮传动)，2-8.动滑轮组，2-9.吊具总成，2-10.电动卷扬机，2-11.羹匙状悬臂梁，2-12.横联梁，2-13.纵联梁，2-14.被动移位器装置，2-15.架桥机主梁,3.双主梁，3-1.双数量前端横联梁，3-2.双主梁后端牛腿，4.前支腿，4-1.主动托辊，4-2.主动挂轮组，4-3.双立柱(套柱)，4-4.上横梁，4-5.下横梁，4-6.液压横移机构，4-7.拉伸油缸，5.辅支腿，5-1.双立柱，5-2.斜撑，5-3.拉伸油缸，6.配套凹体型轮胎式运梁车，6-1.驾驶室，6-2.动力系统，6-3.端横梁及辅助支承油缸，6-4.液压悬挂架，6-5.承重横梁，6-6.主梁，6-7.回转支承牛腿，6-8.从动桥，6-9.横联杆，6-10.斜联杆，6-11.转向系统，6-12.驱动桥，6-13.气动系统，6-14.液压系统，6-15.电气系统，7.待架混凝土梁。

具体实施方式

本实用新型的具体实施方式将结合实例(附图)作进一步描述：

如图1、图2所示，本实用新型系由后支腿1、两台坦式吊梁天车2、双主梁3、前支腿4、辅支腿5和配套凹体型轮胎式运梁车6组成(图中序号7表示待架混凝土梁)。

由图15所示可见，后支腿1两立柱脚部带有行走台车1-4骑在配套凹体型轮胎式运梁车6两侧主梁6-6上盖板轨道上行走。同时两立柱的上端系通过前、后成对的水平销轴1-2与主梁后端侧面的牛腿3-2连接，当把前侧的水平销轴1-2拔出，则后支腿1就可由拉伸油缸1-3向后方折起(绕后侧的水平销轴1-2)。

由图1、图2所示可见，两台坦式吊梁天车2在双主梁3上系相向对称布置，且由图3所示可见，双主梁3系箱型结构，坦式吊梁天车的行走机构2-1及2-14仅作用在主梁3内侧腹板上方轨道上，以使吊梁天车横向顶面轮廓与隧道拱形顶面限界不干涉。

由图13所示可见，前支腿4两立柱4-3是由拉伸油缸4-7推拉的伸缩式套柱，其上横梁4-4两端装有主动托辊4-1承托主梁3，并可推送主梁3纵移，同时装有主动挂轮组4-2可带动前支腿4沿主梁3前后移动行走。前支腿4下横梁4-5装有横移机构4-6，以适应曲线架梁需要。

由图1和图14所示可见，辅支腿5其侧面系一个倒三角架，其正面系双立柱式排架构造。立柱5-1及斜撑5-2上端与两主梁3前端的横联梁3-1铰接。辅支腿5亦为由拉伸油缸5-3推拉的伸缩式套柱。

由图2所示可见，由于本实用新型采用了偏轨行走的超低高度坦式吊梁天车2和矮式配套凹体型轮胎式运梁车6，使本实用新型的整体轮廓尺寸在任何工况中均不会与隧道限界相干涉。

图3～图6是所述坦式吊梁天车结构示意图，包括导向滑轮2-2、两组定滑轮组集成2-5、两组动滑轮组2-8、吊具总成2-9和两台卷扬机2-10，所述吊梁天车安装在架桥机两根主梁3之上。把加配重横梁2-4和标准横梁2-6用两根纵联梁2-13连接起来构成主车架结构。两组定滑轮组集成2-5安装在纵联梁2-13上，两组定滑轮组集成2-5的两端分别装有横移油缸2-3，加配重横梁2-4的两端安装上主动移位器2-1和行走动力装置2-7，标准横梁2-6的两端安装被动移位器装置2-14，标准横梁2-6的外侧安装四根调羹状悬臂梁2-11，调羹状悬臂梁2-11与若干根横联梁2-12连接构成悬臂式副车架(卷扬机平台)，副车架顶面标高低于主车架。在悬臂式副车架上安装两台电动卷扬机2-10，电动卷扬机2-10的轮廓顶面标高稍低于定滑轮组集成2-5的轮廓顶面标高。动力装置2-7通过链轮传动驱动主动移位器装置2-1并带动被动移位器装置2-14在架桥机两根主梁2-1'内侧腹板的轨道上运行。为保持主车架上总自重(含定滑轮组集成等)与悬臂式副车架总自重(含卷扬机)的平衡，需在主车架的加配重横梁2-4内填装铁砂当配重，以平衡悬臂式副车架与电动卷扬机2-10的自重所产生的纵倾力矩。电动卷扬机2-10的出绳经过导向滑轮2-2直接入绳进动滑轮组2-8，两组动滑轮组2-8与吊具总成2-9平行连接。把导向滑轮2-2安装在加配重横梁2-4的外侧，将卷扬钢丝绳按图13所示方法绕组，最后安装横移油缸2-3。用吊机将坦式吊梁天车吊装到架桥机两根主梁3之上(如图3所示)即成。

图7～图12为配套凹体型轮胎式运梁车6的结构示意图，其车架由两侧主梁6-6、承重横梁6-5、端横梁6-3、横联杆6-9、交叉斜联杆6-10和回转支承牛腿6-7按照格栅梁的构造形式焊接而成。车架焊好之后，将液压悬挂架6-4安装在回转支承牛腿6-7之下，而后将驱动桥6-12和从动桥6-8轮胎组安装在液压悬挂架6-4之中，转向系统6-11连接在悬挂架6-4与车架横联杆6-9之间。所述承重横梁6-5、横联杆6-9和斜联杆6-10等部件一律安装在两侧主梁6-6的下部，以形成凹体型车架结构。在凹体型车架上安装动力系统6-2、液压系统6-14、电气系统6-15和气动系统6-13，最后在端横梁6-3的两端下方安装上辅助支承油缸。其中，图15所示的间距为a的两根承重横梁6-5，是用来承托跨度为32m的混凝土梁；间距为b的两根承重横梁6-5，是用来承托跨度为24m的混凝土梁。凹体车6运载高速铁路箱形混凝土梁顺利通过隧道的情况，见图12所示。

所述高速铁路隧道内外通用架桥机的架梁工艺，它包括架桥机的喂梁、架梁、过孔和驮运各阶段过程工艺。

步骤1：喂梁过程；

子步骤1-1：前支腿4支立在中间墩上，辅支腿5支立在前方墩上，两台坦式吊梁天车2行至双主梁3前端当配重，后支腿1翘起，架桥机的双主梁3成后悬臂状态(见图17-1)；

子步骤1-2：配套凹体型轮胎式运梁车6把混凝土梁7喂入主机腹内(见图17-2)；

子步骤1-3：后支腿1落下，支立于配套凹体型轮胎式运梁车6两主梁6-6后端并垫实(见图17-3)；

子步骤1-4：前支腿4收起并前移至前方墩指定位置支立，两台坦式吊梁天车2回到后方前后吊点处，准备吊梁(见图17-4)；

步骤2：架梁过程：

子步骤2-1：两台坦式吊梁天车2抬吊混凝土梁7前行，到图示位置暂停(见图18-1)；

子步骤2-2：先下落混凝土梁7约一米，以避开前端梁头与前支腿4托辊4-1干涉(见图18-2)；

子步骤2-3：继续吊梁前行至落梁位置(见图18-3)；

子步骤2-4：落梁到位，即完成了当前这孔梁的架设(见图18-4)；

步骤3：过孔过程：

子步骤3-1：当前这孔梁已架设完毕，准备过孔(见图19-1)；

子步骤3-2：两台坦式吊梁天车2后退至双主梁3尾端当配重(见图19-2)；

子步骤3-3：利用梁头的吊梁孔斜拉锚紧前支腿4，辅支腿5缩起稍许(见图19-3)；

子步骤3-4：后支腿行走台车(1-4)与前支腿上端托辊(4-1)配合动作，推送双主梁3向前移动，辅支腿5到达前方墩支立(见图19-4)；

子步骤3-5：两台坦式吊梁天车2开到双主梁3前端当配重(见图19-5)；

子步骤3-6：后支腿1收缩并向后翘起，配套凹体型轮胎式运梁车6退出到梁场去运梁(见图19-6)；

步骤4：驮运桥间转移过程：

子步骤4-1：一座桥的末孔梁已架设完毕，架桥机准备桥间转移或过隧道(见图20-1)；

子步骤4-2：前支腿4后退至配套凹体型轮胎式运梁车6主梁6-6前端之上支立，两台坦式吊梁天车2后退至双主梁3尾端当配重(见图20-2)；

子步骤4-3：辅支腿5缩起稍许离开地面即可(见图20-3)；

子步骤4-4：配套凹体型轮胎式运梁车6驮运架桥机整机前行，不管在何处(包括隧道口和隧道内)只要遇到桥梁即可进行架梁作业，这称为“随走随架”(见图20-4)。

Claims (8)

1.一种高速铁路隧道内外通用架桥机，其特征是：所述架桥机的双主梁(3)上安装两台坦式吊梁天车(2)，双主梁(3)的前端安装前支腿(4)和辅支腿(5)，双主梁(3)的尾部安装后支腿(1)，所述后支腿(1)能够翘起，落下时支立在配套凹体型轮胎式运梁车(6)两侧主梁(6-6)之上，后支腿(1)的脚部装有行走台车(1-4)沿配套凹体型轮胎式运梁车(6)的两侧主梁(6-6)上盖板轨道行走；

所述坦式吊梁天车(2)的主车架由加配重横梁(2-4)和标准横梁(2-6)与两根纵联梁(2-13)连接而成，两组定滑轮组集成(2-5)安装在主车架纵联梁(2-13)上，加配重横梁(2-4)的两端安装主动移位器装置(2-1)和行走动力装置(2-7)，标准横梁(2-6)的两端安装被动移位器装置(2-14)；标准横梁(2-6)的外侧安装4根调羹状悬臂梁(2-11)，调羹状悬臂梁(2-11)与若干根横联梁(2-12)连接构成悬臂式副车架，所述悬臂式副车架上装有两台电动卷扬机(2-10)，电动卷扬机(2-10)的轮廓顶面标高稍低于定滑轮组集成(2-5)的轮廓顶面标高；

所述配套凹体型轮胎式运梁车(6)的车架断面结构为凹字形，所述车架由两侧主梁(6-6)、承重横梁(6-5)、端横梁(6-3)、横联杆(6-9)、斜联杆(6-10)和回转支承牛腿(6-7)按照格栅梁的构造形式焊接而成，其中，所述承重横梁(6-5)、横联杆(6-9)及斜联杆(6-10)安装在两侧主梁(6-6)的下部。

2.根据权利要求1所述的高速铁路隧道内外通用架桥机，其特征是：行走动力装置(2-7)通过链轮传动驱动主动移位器装置(2-1)并带动被动移位器装置(2-14)在架桥机双主梁(3)内侧腹板的轨道上运行。

3.根据权利要求1所述的高速铁路隧道内外通用架桥机，其特征是：加配重横梁(2-4)内填装配重铁砂，以平衡副车架及电动卷扬机(2-10)自重所产生的纵倾力矩。

4.根据权利要求1所述的高速铁路隧道内外通用架桥机，其特征是：所述加配重横梁(2-4)的外侧安装导向滑轮(2-2)，由电动卷扬机(2-10)引出的钢丝绳经过导向滑轮(2-2)直接绕入动滑轮组(2-8)，两组动滑轮组(2-8)与吊具总成(2-9)平行连接。

5.根据权利要求1所述的高速铁路隧道内外通用架桥机，其特征是：所述回转支承牛腿(6-7)的下部安装液压悬挂架(6-4)，回转支承牛腿(6-7)安装在两根主梁(6-6)内侧腹板下缘，从而使安装在液压悬挂架中的驱动桥(6-12)和从动桥(6-8)所形成的车辆纵列中线与主梁(6-6)的纵向中线不重合，主梁(6-6)的中线外偏，故使凹字形车体腹内净宽能够满足实际需要。

6.根据权利要求1所述高速铁路隧道内外通用架桥机，其特征在于：后支腿(1)两立柱(1-1)上端通过前后成对的水平销轴(1-2)与双主梁(3)后端外侧腹板下方的牛腿(3-2)连接，把前侧的水平销轴(1-2)拔出，则后支腿1就可由拉伸油缸(1-3)向后方折起成水平状态，后支腿两立柱(1-1)下端装有行走台车(1-4)可沿上盖板轨道行走。

7.根据权利要求1所述高速铁路隧道内外通用架桥机，其特征在于：前支腿(4)两立柱(4-3)是由拉伸油缸(4-7)推拉的伸缩式套柱，其上横梁(4-4)两端装有主动托辊(4-1)承托双主梁(3)，并推送双主梁(3)纵移，同时装有主动挂轮组(4-2)可带动前支腿(4)沿双主梁(3)前后移动行走；前支腿(4)下横梁(4-5)装有液压横移机构(4-6)，以适应曲线架梁需要。

8.根据权利要求1所述高速铁路隧道内外通用架桥机，其特征在于：辅支腿(5)其侧面系一个由双立柱(5-1)和斜撑(5-2)组成的倒三角架，其正面系双立柱(5-1)构成的排架式结构；双立柱(5-1)及斜撑(5-2)上端与双主梁(3)前端的横联梁(3-1)铰接；辅支腿(5)为由拉伸油缸(5-3)推拉的伸缩式套柱。