钢混组合桥梁架桥机轨道回收装置设计及应用

李 雯

（中国水电四局（兰州）机械装备有限公司，兰州 730000）

随着科学技术和人类的进步，加之经济、社会和文化水平的提高，人和物品的流动性越来越大，人们不仅对建筑功能需求加大，而且对美观上的要求也越来越重视。现在很多大桥成为了一个城市的标志性建筑，也使得这个城市更加美丽。桥梁代表着一个国家文化的进步，也代表着这个国家科技先进程度。而且桥梁是公路建设和交通的重要枢纽，像纽带一样把世界联系起来[1]。

钢混组合结构桥梁是在钢筋混凝土结构和钢结构的基础上发展起来的一种新型结构，具有结构承载力高、自重轻、桥梁跨越能力大、结构刚度大、施工快速、风险低、易管理、造价低、安装方便及有优良的抗火性和耐火性等优点。因此，钢混组合结构桥梁在我国公路及城市立交建设中得到了广泛应用[2]。尤其在交通运输部发布了《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》（交公路发〔2016〕115 号）、《关于进一步做好实施绿色公路建设和推进公路钢结构桥梁建设相关工作的通知》和《关于实施绿色公路建设的指导意见》等文件，推动公路钢结构桥梁的全产业协同进步和行业应用，进一步提升了我国公路桥梁品质和发展质量，全国各地均加大了钢结构桥梁的推广应用力度[3]。

我国是桥梁大国，也是钢铁大国，钢结构桥梁性能良好，在很多发达国家已得到广泛使用，但目前我国钢结构桥梁所占比例很小，因此钢结构桥梁的推广建设有着重要意义。我国钢结构桥梁的建设将迎来崭新的时代。在钢铁行业库存较大及提倡绿色环保的背景下，以钢结构为主要材料的桥型是我国现阶段桥梁结构发展的必然趋势。业内人士对钢结构实用技术深入研究及大力创新也是钢桥进一步发展的重要条件。从钢桥在我国的不断发展态势可以看出，国家政策已逐渐鼓励实行钢结构桥梁发展及应用。可以想象钢结构桥梁在未来将会得到更加广泛的应用和普及[4]。

1 设计原理

1.1 设计背景

近年来，随着我国高速公路、高速铁路的迅猛发展和“一带一路”基础设施建设的大力投入，我国钢桥制造业得到巨大发展。我国在桥梁建设领域，钢桥、钢-混凝土组合桥及钢管混凝土桥日益广泛应用，取得了令人瞩目的成就，500 m 以上大跨度悬索桥、斜拉桥的加劲梁多采用钢箱梁，大跨度拱桥中钢拱桥、钢管混凝土拱桥占据了主导地位。在国家和交通运输部门的政策引导下，钢结构或钢混组合结构在公路常规跨径（30～90 m）桥梁中已得到广泛使用，新建大跨、特大跨径桥梁将以钢结构为主，新改建其他桥梁钢结构比例也明显提高。钢结构作为桥梁的重要组成部分也迎来了良好的发展机遇[5]。

本研究是基于河北太行山高速公路邢台段钢混桥梁安装、河北延崇高速公路钢混桥梁安装和河北津石高速公路钢混桥梁安装而设计的一种架桥机的轨道回收装置。在项目安装实施过程中，采用改造的新型架桥机进行悬臂钢混桥梁的架设，当钢梁架设完成后，架桥机的轨道回收成为了一个难点，传统的回收方式为作业人员拆除后靠肩扛回至存放点。由于钢混结构桥梁一般都处于高空作业状态，因而这样操作存在很大的安全风险，极大程度地浪费人工及施工成本且效率低下。

在钢桥梁采用架桥机架设完成后，需将架桥机的运行轨道收归至安装现场的空余场地，及时进行工作面的移交，但由于传统的架桥机回收轨道采用人工进行收集，致使回收速度非常缓慢，进而影响项目的整体施工工期。为了提升工作效率，加快回收轨道的速度，完成桥面交面工作，特设计了一种用于钢混桥梁架桥机轨道回收的装置。而新设计的架桥机轨道回收装置旨在解决这一难题，其须保证结构简单、使用方便快捷，安全可靠、易控制和低成本，缩短作业时间、充分使用劳动力、提高施工效率和缩短钢混桥梁的架设工期。

1.2 设计原理

面对项目本身的自然环境特性和普遍的钢梁架桥机架设后的轨道回收困难情况，公司组织技术攻关小组特设计了一种用于钢混桥梁架桥机轨道回收的装置，可安全、快捷及高效地完成施工现场的轨道回收作业，如图1 和图2 所示，图2 为图1 中A 的放大结构图。

图1 轨道回收装置结构设计示意图

图2 装置旋转承台局部示意图

该装置进行架桥机轨道回收时，将本装置与外部电源电性连接，通过电控箱对电动葫芦和转动电机进行控制，将整个装置固定于轨道运输平车上，使得其可随运输平车进行移动，装置的滑轮吊钩作用在待回收的轨道上，滑轮吊钩通过电动葫芦和钢丝绳作用定滑轮，使得滑轮吊钩对待回收轨道进行提吊拖拉，通过旋转电机能够驱动第二旋转托盘及与其相连接的吊具臂旋转，待回收轨道提拉旋转至合适位置后，将待回收轨道放置于轨道运输平车上，完成钢混桥梁的架桥机轨道回收。

该钢混桥梁安装架桥机轨道回收装置包括吊具台座，将整个装置固定于轨道运输平车上，使得其可随运输平车进行移动。吊具台座的上端设有带第一旋转托盘主支撑架，第一旋转托盘的上端设有带第二旋转托盘推力轴承，通过推力轴承能够产生轴向力让第二旋转托盘转动时更流畅，减少磨损。主支撑架的上部设有带转动电机安装槽，转动电机的输出端依次贯穿安装槽的上侧壁、推力轴承和第一旋转托盘与带中心轴的第二旋转托盘固定连接。中心轴上固定连接有包括吊具主臂和吊具辅臂的吊具臂，吊具主臂与中心轴通过螺栓固定连接，吊具主臂和吊具辅臂之间设有若干补强加劲板。吊具主臂的一侧设有上端带电动葫芦台式支撑座和定滑轮，吊具辅臂的一侧设有滑轮吊钩装置，电动葫芦的钢丝绳端依次贯穿定滑轮和滑轮吊钩装置后与吊具辅臂的上端固定连接，滑轮吊钩作用在待回收的轨道上通过电动葫芦和钢丝绳作用定滑轮，使得滑轮吊钩对待回收轨道进行提吊拖拉，通过旋转电机能够驱动第二旋转托盘及与其相连接的吊具臂旋转，待回收轨道提拉旋转至合适位置后，将待回收轨道放置于轨道运输平车上，完成钢混桥梁的架桥机轨道回收。台式支撑座的下端设有电控箱，通过电控箱对电动葫芦和转动电机进行控制，电控箱分别与电动葫芦和转动电机电性连接。

电控箱的表面设有防腐涂层，通过防腐涂层能够让电控箱在施工现场的较差环境中具有更长的使用寿命。吊具台座的底部设有防滑垫，通过防滑垫能够让本装置在使用时更加稳定。吊具台座的内部设有重力块，通过重力块能够让本装置在使用时更加稳定。

2 装置应用

该架桥机轨道回收装置设计成功以后，在多个钢混桥梁安装的施工现场得到了有效应用，如河北太行山高速公路邢台段钢混桥梁安装、河北延崇高速公路钢混桥梁安装和河北津石高速公路钢混桥梁安装等项目。既简化架桥机轨道回收工序提高效率，使用更加方便、节约成本，又利于钢混结构桥梁架桥机轨道的高效回收。如图3 至图6 所示。

图3 钢梁架桥机架设

图4 轨道回收装置应用图例1

图5 轨道回收装置应用图例2

图6 轨道回收装置应用图例3

该轨道回收装置的特点在于：起吊用滑轮吊钩装置，作用于滑轮吊钩装置的定滑轮，可旋转作业且与定滑轮固定的吊具主臂和吊具辅臂，作用于吊具主臂和吊具辅臂之间的补强加劲板，可使吊具主臂和吊具辅臂旋转的中心轴，作用于滑轮吊钩装置的定滑轮进行起吊作业的电动葫芦，用于支撑固定电动葫芦的台式支座装置，作用于旋转中心轴的轴套装置和轴承，作用于起吊装置上部结构的第一旋转托盘和第二旋转托盘，作用于起吊装置上部结构旋转的定位卡板，用于固定主支撑装置、第一旋转托盘和第二旋转托盘的高强螺栓，用于加强主支撑装置和第一旋转托盘、第二旋转托盘的补强板，承载主支撑装置的吊具台座。

该轨道回收装置用于钢混桥梁架桥机架设完毕后，架桥机的轨道回收，利用旋转中心轴、第一旋转托盘和第二旋转托盘可实现吊具的360°旋转作业，作业方便快捷，使用安全可靠，操作易控制，自重轻、施工快速，避免了物品回收时的人工转运时耗，有利于施工成本的节约。滑轮吊钩装置通过定滑轮、起吊电动葫芦和钢丝绳作用，可实现架桥机轨道的高效回收。

与现有技术相比，该应用于钢混桥梁安装架桥机轨道回收装置的设计结构简单、使用方便快捷、安全可靠、易控制和成本低，采用该回收装置规避了传统人工进行轨道回收的耗时且效率低下问题；提升了架桥机轨道回收的效率；规避了人工回收轨道的安全隐患；快捷方便且缩短了钢混桥梁的架设工期。

3 结论

（1）该装置的成功设计及应用，规避了传统人工进行轨道回收的耗时、效率低下及安全风险大等弊端，提升了架桥机轨道回收的效率，节省了施工成本，缩短了钢混桥梁安装的工期。

（2）该装置设计结构简单、使用方便快捷、安全可靠、易控制和低成本，具有灵活的可操作性，并且该装置不仅限于架桥机轨道的回收，还可应用于其他项目类型施工中的微重物的起吊或回收。

（3）该装置可实现360°旋转作业，作业方便快捷、使用安全可靠，操作易控制，自重轻，施工快速，避免了物品回收时的人工转运时耗，有利于施工成本的节约。

（4）该装置的设计，给类似钢结构桥梁项目提供了很有力的参考作用，快捷方便且缩短了钢混桥梁的架设工期，具有很重要的使用价值和推广意义。