科威特－多哈海湾大桥1700 t“架运提”成套装备研制.pdf

·特约稿·收稿日期：２０１６１１１６第一作者简介：黄耀怡（１９４２－），男，教授级高级工程师，研究生导师，研究方向为特种装备研制。基金项目：河北省重大科技成果转化专项－全系统运架提成套装备（科威特１７００项目）的产业化（项目编号：１６０４１０９０１Ｚ）科威特－多哈海湾大桥１７００ｔ“”架运提成套装备研制黄耀怡１，２王金祥１刘培勇１（１．秦皇岛天业通联重工股份有限公司河北秦皇岛０６６００４；２．中铁第五勘察设计院集团有限公司北京１０２６００）摘要本文介绍由我国天业通联公司承担的科威特多哈海湾大桥建设施工用１７００ｔ“”级架运提全套超大型装备供货项目的关键技术研究，包括１７００ｔ／６０ｍ双幅、变幅、变跨式架桥机，１７００ｔ／６０ｍ双幅、变幅、变跨式轮胎式运梁车，１７００ｔ／６０ｍ轮胎式提梁机，相关施工工艺等关键技术研究的整体内容、研究目标、研究方略以及创新性，其中双幅梁片之间的变幅范围系从最小１５．５ｍ至最大１９．３ｍ；跨度变化由最小３０ｍ至最大６０ｍ。故本文具有重要参考价值。目前该成套装备已成功投入科威特大桥施工现场使用。关键词海湾大桥施工装备关键技术创新性研究设计制造中图分类号Ｕ４４５．３文献标识码Ａ文章编号１００９４５３９（２０１６）１２０００１０７ＳｔｕｄｙａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆＣｈｉｎｅｓｅＣｏｍｐｌｅｔｅＳｅｔｏｆＳｕｐｅｒＬａｒｇｅｓｃａｌｅＥｑｕｉｐｍｅｎｔＡｐｐｌｉｅｄｔｏＥｒｅｃｔＫｕｗａｉｔＤｏｈａＢａｙＢｒｉｄｇｅＨｕａｎｇＹａｏｙｉ１，２，ＷａｎｇＪｉｎｘｉａｎｇ１，ＬｉｕＰｅｉｙｏｎｇ１（１．ＱｉｎｈｕａｎｇｄａｏＴｉａｎｙｅＴｏｌｉａｎＨｅａｖｙＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏ．Ｌｔｄ．，ＱｉｎｈｕａｎｇｄａｏＨｅｂｅｉ０６６００４，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＦｉｆｔｈＳｕｒｖｅｙａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２６００，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｔｕｄｙｏｎＣｈｉｎｅｓｅｃｏｍｐｌｅｔｅｓｅｔｏｆｓｕｐｅｒｌａｒｇｅｓｃａｌｅ（１７００ｔｏｎｓｇｒａｄｅ）ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｔｏｂｅｕｓｅｄｉｎＫｕｗａｉｔＤｏｈａＢａｙＢｒｉｄｇｅｆｏｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ特，ｉｔｉｎｃｌｕｄｅｓａｌｌｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｔｕｄｙ，ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ，ｔｈｅｓｔｕｄｙｍｅｔｈｏｄ＆ｔａｃｔｉｃｓａｎｄｔｈｅｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓｔｈａｔｂｅｌｏｎｇｔｏｏｎｅｓｅｔｏｆｂｒｉｄｇｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ，ｏｎｅｓｅｔｏｆｔｙｒｅｖｅｈｉ特ｃｌｅｆｏｒｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇｂｏｘＰＣｂｅａｍａｎｄｏｎｅｓｅｔｏｆｔｙｒｅｈｏｉｓｔｉｎｇＰＣｂｅａｍｍａｃｈｉｎｅ，ａｌｌｏｆｔｈｅｉｒｆｅａｔｕｒｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅｓｕｉｔａｂｌｅｔｏｅｒｅｃｔ１７００ｔ／６０ｍｄｏｕｂｌｅｂｏｘＰＣｂｅａｍｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄａｔｔｗｏｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌｐｉｅｒｓａｎｄｔｈｅｉｒｔｒａｎｓｖｅｒｓａｌｓｐａｃｉｎｇｔｏｂｅｖａｒｉａｂｌｅｆｒｏｍＭａｘ１９．３ｍｔｏＭｉｎ１５．５ｍ，ａｎｄｔｈｅｂｏｘＰＣｂｅａｍｓｐａｎｓｔｏｂｅｖａｒｉａｂｌｅｆｒｏｍＭａｘ６０ｍｔｏＭｉｎ３０ｍ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｏｓｓｅｓｓｅｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅ．Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅｃｏｍｐｌｅｔｅｓｅｔｏｆｅｑｕｉｐｍｅｎｔｈａｓｂｅｅｎｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｉｔｅｏｆＫｕｗａｉｔＢｒｉｄｇｅ．“”×①②③±…”±①°②—“；ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ；ｓｔｕｄｙａｎｄｄｅｓｉｇｎ；ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ１总述科威特－多哈海湾大桥，又称科威特海湾二桥（因其毗邻全长３４ｋｍ的科威特苏比亚海湾大桥，见图１），是连接科威特城区与因美国驻军而著名的多哈港（又称多哈军营）之间的跨海大桥，又称多哈联络线（ＤＯＨＡＬＩＮＫ），全长１２．４３ｋｍ，工程总造价５．７９亿美元，韩国ＧＳ建设公司为总承包商。我国秦皇岛天业通联公司针对该大桥的施工方案、施工技术和施工装备需求，通过国际投标取得了该大桥工程建设研究、开发、提供一套１７００ｔ级的超大型“”架、运、提成套装备与技术的资格，主要任务是解决该大桥最大６０ｍ跨度双幅、变幅、变跨、小曲线箱形ＰＣ梁整幅预制、整幅装车、整幅桥上运输、整幅桥上架设的海湾大桥建设施工难题［１－６］。本套超大型装备研究开发项目包括：１铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６（１２）万方数据·特约稿·（１）１７００ｔ／６０ｍ双幅、变幅、变跨式架桥机一套；（２）１７００ｔ／６０ｍ双幅、变幅、变跨式轮胎式运梁车一套；（３）１７００ｔ／６０ｍ箱形ＰＣ梁提梁机一套；（４）相关施工工艺研究。图１科威特多哈海湾大桥地理位置示意图１．１架桥机总体方案简介１８００ｔ／６０ｍ步履式架桥机总体方案是这样构成的：（１）由２根箱形主梁＋前后横联梁组成一个长×宽＝１３５ｍ×２４ｍ的平面框架；（２）框架下方没有前、中、后及辅支腿作为支托，其中前支腿和中支腿是主力支腿，可以承担架梁活载和桥机恒载的全部载荷，且它们与双主梁之间设有机动托辊，主梁框架可图２１７００ｔ／６０ｍ双幅架桥机效果图由托辊推送前后移动，以实现架桥机整机纵移过孔；（３）主梁上设有２台吊梁小车，混凝土箱形梁由它们抬运纵移和升降，完成架梁作业［７］。如图２、图３所示。图３１７００ｔ／６０ｍ双幅架桥机方案总图１．２运梁车总体方案简介１７００ｔ／６０ｍ双幅、变幅、变跨式轮胎运梁车是１７００ｔ／６０ｍ双幅、变幅、变跨式架桥机的配套设备，因此它可以运输架桥机所要架设的６种不同跨度的混凝土箱梁，并须配合主机架梁。它的总体方案是这样构成的［６］：（１）有４台特制４２５ｔ液压悬挂轮胎式蜈蚣形台车；（２）配备２根凹形承重横梁；（３）４台４２５ｔ轮胎式台车按前后左右四点布置，形成了矩形的４个角点；（４）前凹形承重横梁联结着前２台蜈蚣形台车，称为前双幅台车；（５）后凹形承重横梁联结着后２台蜈蚣形台车，称为后双幅台车，箱形ＰＣ梁就装载在前后凹形承重横梁之上；（６）前后双幅台车之间用钢丝绳连接，并有电缆联通；其纵向的刚性联结系靠所装载的混凝土箱梁梁体，以保证前后驱动力的传递；前后左右台车的动作协调靠数据通信控制。其总体方案如图４、图５所示。图４１７００ｔ／６０ｍ双幅轮胎式运梁车方案总图图５１７００ｔ／６０ｍ双幅轮胎式运梁车效果图１．３提梁机总体方案简介１７００ｔ／６０ｍ提梁机系由２台８５０ｔ提梁机组成，但两者全部施工动作均必须保证同步。其组成有液压悬挂轮胎式台车系统、门架结构、动力系统、液压系统、起升系统、电气控制系统、转向系统、制动系统、辅助支承系统、照明系统和司机室、无线遥控系统及安保防护系统等。如图６、图７所示。２铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６（１２）万方数据·特约稿·图６２×８５０ｔ／６０ｍ轮胎式提梁机方案总图图７２×８５０ｔ／６０ｍ轮胎式提梁机装车效果图１．４成套装备总体研究目标本项目的研究目标是为创造国内外跨海大桥６０ｍ跨度１７００ｔ级双幅、变幅、变跨、小曲线箱形ＰＣ梁整幅预制、整幅装车、整幅桥上运输、整幅桥上“”架设的超大型架、运、提成套装备及其施工工艺，填补国际空白，达到世界领先水平，满足当前科威特多哈跨海大桥架梁需求，并积极推广使用到世界各地需要修建跨海大桥的国家，同时密切配合我国一带一路的重大战略部署。２“”科威特多哈海湾大桥架运提成套装备关键技术研究内容２．１１７００ｔ／６０ｍ架桥机研究２．１．１总体研究设计１７００ｔ／６０ｍ双幅、变幅、变跨式架桥机由双主梁平面框架、支腿系统、前后吊梁桁车、锚固装置、纵移驱动方式（链轮式牵引系统）、动力系统、电气系统、液压系统、控制系统、安全保护系统等机构组成。架梁作业基本方式是：后悬臂喂梁、前悬臂过孔、两跨式架梁、轮胎式运梁车配合的作业模式。双幅箱梁左、右横移到位，一次架完一孔内的２片梁，一个方向前进，从首孔直至末孔梁。２．１．２分部研究设计（１）双主梁平面框架结构研究，包括结构力学分析，材料选择，单元梁段设计，长途汽运、海运及科威特本土运输条件的研究等。（２）支腿系统研究，包括前、中、后支腿和辅支腿。前支腿和中支腿顶部设有主动托辊组来支撑双主梁，主梁可由托辊驱动前后移动。支腿顶部还设有主挂轮组，支腿在挂轮组的带动下可沿双主梁下翼缘前后移动。辅支腿与双主梁前端横联梁固接；后支腿与双主梁后端横联梁固接。①研究各支腿如何适应和实现变跨架梁工况，变跨范围：６０ｍ、５３．５ｍ、４６．５ｍ、４０ｍ、３５ｍ、３０ｍ，共６种不同跨度。相应梁高也不同，因而支腿高度也应具有液压式伸缩的功能。②研究各支腿如何适应和实现变幅架梁工况，变幅范围：双幅箱梁在桥墩上中线距有１９．３ｍ、１９０ｍ作、１８．０ｍ、１７．４ｍ、１５．５ｍ，共５种不等的中线距。③研究前支腿和辅支腿在双幅桥墩上，一幅已经现浇成梁，另一幅有待架梁这样一种左右立柱站位不等高的工况。（３）吊梁桁车研究，包括桁车总体结构、起升机构和吊具、纵向行走台车、横移台车等，其功能是实现箱形ＰＣ梁的起吊、纵移和横移、落梁就位。前后桁车抬吊箱梁额定重量１７００ｔ，最大纵移距离约为１２０ｍ，最大横移距离±９．８０ｍ。①研究桁车总体结构组成的优化布局，研究起升机构、纵移台车、横移台车三大件的空间位置的相关性，如何使它们布局最合理、安全、高效率。②研究起升系统的平稳性、安全性及可控性。研究如何使特殊吊具和钢丝绳绕组做到４点平衡，保证ＰＣ箱梁不受扭剪力。③研究纵移机构、模移机构的平衡性、安全性和可控性，研究链轮牵引机构的合理使用。（４）锚固装置研究，包括双主梁框架锚固装置、桁车锚固装置和前支腿锚固装置。①双主梁框架锚固装置研究。该锚固装置安装在前、中支腿上横梁上，当架桥机处于喂梁、架梁和运梁车退出状态时（后悬臂状态），双主梁须与前、中支腿锚固，以防纵向滑移。锚固装置采用液压缸机构，油缸的动作由设置在支腿结构中的控制柜控制（遥控），避免人工操作。须研究液压式锚固装置的实施细节及其有效性和安全性。②桁车锚固装置研究。该锚固装置用于将后吊梁桁车锚固在中支腿上，以使双主梁纵移过孔时，后吊梁桁车被中支腿牵住，而不会随双主梁向前方移动而被带走；同时，前吊梁桁车用定长钢丝３铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６（１２）万方数据·特约稿·绳与后吊梁桁车拉住，这样可以保证双主梁在前伸至前悬臂状态过程中，前、后吊梁桁车一直压在后跨内当压重。要研究采用液压式刚性锚固件和柔性拉绳式锚固件２种方案。③前支腿锚固装置研究。该锚固装置设在前支腿柱脚，与前方墩顶预埋件联接。目的是将前支腿柱脚锚固在墩顶，以保证架梁工况和纵移过孔工况，前支腿始终是双主梁的一个稳定支承。（５）纵移驱动装置（链轮式牵引系统）研究，包括双主梁、前支腿和中支腿纵移驱动机构的研究设计。（６）电气和动力系统研究。架桥机拟采用外界的３５０ｋＷ柴油机组供电。各机构采用相对独立和互相联锁的电气系统，所有的控制柜都层叠联接到双主梁框架后横梁之上的主控制柜上，进行电力分配和总控。（７）液压系统研究。吊梁桁车和各支腿均采用独立的液压系统来实现各自的动作，而各液压系统均由电动机、液压泵、控制阀、执行元件（马达、油缸）以平衡阀、溢流阀、散热器、油箱等部件组成。故需要研究执行机构的数量和能力，研究各元器件的配置，包括数量、型号、特性等，以期达到设计目标。（８）控制技术研究［８］。架桥机采用ＰＬＣ程序控制技术，各重要部件均安装有传感器，能够将实时采集到的电信号反馈给ＰＬＣ模块。安装于前、后吊梁桁车的ＰＬＣ模块能够按预先编制的控制和监测程序，依据操作指令发出执行信号，并实时监测、监控设备实际的运行情况，如有异动或者误操作发生，ＰＬＣ模块能够立即锁定设备，发出警告，停止动作，以保证安全。以上全部技术细节都必须进行严密的研究分析，得出进行实际设计的依据。（９）安全保护系统研究［８］。该系统主要包括：安全限位开关及测量装置，紧急制动按钮、紧急制动装置和安全防护四大类。其中，测量装置和紧急制动装置是研究设计的关键技术：在吊梁桁车一侧装有一载荷测量元件，用于连续测量负荷状态。载荷测量元件设有高低两道阀值，用于监测欠载（松绳）和过载（绷绳）两种情况，并通过ＰＬＣ模块予以自动控制。另外，吊梁桁车的每个卷筒法兰处均装有一组液压夹钳，用于起升控制系统，马达、制动器或减速箱失灵时能够紧急制动，避免发生箱形ＰＣ梁坠落事故。以上技术措施均需经过严谨的研究或试验。（１０）架梁工艺流程研究。这台１７００ｔ／６０ｍ双幅、变幅、变跨式架桥机，是世界首例新型、先进的特大吨位跨海大桥架桥机，其创造性的工艺流程包括：提梁机提梁装车、运梁车在双幅桥面上运架、运梁车喂梁进架桥机腹内、架桥机后支腿站立在运梁车上准备起吊箱形ＰＣ梁、前后吊梁桁车吊运箱形ＰＣ梁到前方桥孔上空准备落梁、运梁车退出、架桥机纵移过……孔就位、开始新一轮架梁循环。以上流程需要做沙盘推演式研究，需要进行３Ｄ动画演示，以确保制订的架梁流程符合实际情况并做到万无一失。（１１）在小曲线上的跨海大桥架梁工艺研究。科威特多哈跨海大桥最小曲线半径为１５００ｍ，比起世界上首例整幅架梁工艺的我国杭州湾大桥之５０００ｍ曲线半径而言，就属于小曲线范畴。在小曲线桥上架梁的困难是，曲线外矢矩较大，架桥机落梁对位时吊梁桁车横移量增大；架桥机纵移过孔时机臂的偏角较大，前支腿偏离前方墩的距离增大。例如科威特多哈跨海大桥，当Ｒ＝１５００ｍ而梁跨为４０ｍ时，算得落梁对位时需要机臂摆臂（偏角）１５２８名°，才能够把偏离前方墩中心１０６．７０ｃｍ的前端辅支腿摆回到位。显然如此的话，后支腿就需要反向摆转１０６．７０ｃｍ，喂梁以及将后腿支立在运梁车上就会有困难。所以需要对以上工况进行详细的架梁工艺研究。２．２１７００ｔ／６０ｍ轮胎式运梁车研究２．２．１总体研究设计１７００ｔ／６０ｍ双幅、变幅、变跨轮胎式运梁车是１７００ｔ／６０ｍ双幅、变幅、变跨架桥机的配套设备，可以运输架桥机所要架设的６种不同跨度的箱形ＰＣ梁，并配合架梁。它的总体方案是这样构成的：（１）有４台专制４２５ｔ液压悬挂轮胎式运梁车；（２）配备２根凹体式承重横梁；（３）４台轮胎式运梁车按前后左右四点布置，形成了矩形的４个角点，各个角点与双幅桥面的单幅箱梁中线基本重合；（４）前凹形承重横梁联结并支撑在前两台轮胎式运梁车上，称为前双幅运梁台车；（５）后凹形承重横梁联结并支撑在后两台轮胎式运梁车上，称为后双幅运梁台车；（６）箱形ＰＣ梁就装载在前、后凹形承重横梁之上；（７）前后双幅运梁台车之间用钢丝绳连接，并用电缆连通；其纵向的刚性联结靠所装载的ＰＣ箱梁梁体，以保证前后驱动力的传递；前后左右台车４铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６（１２）万方数据·特约稿·的同步协调动作靠数据通信控制。２．２．２分部研究设计（１）分组模块化设计与模块集成研究［７］研究分布在前后左右的４辆４２５ｔ轮胎式运梁车按照模块车来设计，由它们组成的前后双幅运梁台车通过钢丝绳连接和电缆联通，采用微电控制系统技术，实现司机室操纵或无线遥控方法，使４台模块车各自全套的机、电、液系统自动实现一体化和精确同步性，达到４个软连接起来的模块车相当于一个刚性联接的大型整体车水平。但前者比之后者不但自重轻、省材料、长途汽运方便、且能够适应较小曲线半径的线桥条件。（２）运梁车重载轮压分布及梁桥安全性研究［６］研究４辆４２５ｔ软连接起来的运梁车，当运载跨度分别为６０ｍ、５３．５ｍ、４６．５ｍ、４０ｍ、３５ｍ、３０ｍ的箱形ＰＣ梁和在幅距由１９．３ｍ向１５．５ｍ逐渐变幅的桥面上行驶时，模块车能否将轮压有效地分布到双福箱梁的４块腹板上？容许偏离值为多少箱梁仍然是安全的？而所对应的在轮压之下的已架箱梁的跨度是前述６种不同跨度的随机组合。在这些不同的组合中，当运梁车重载通过时必须防止车轮压毁了桥面板。所以，需要精确掌握上述变化规律并进行力学数值计算。因此须对运梁车在变幅桥面上运行过程进行计算机仿真分析，以确保实时载重轮压总为已架箱梁桥面板的承载能力所允许。举例说，如图８和图９分别示出了左右模块车中线距为１７．２５ｍ的运梁车运梁从幅距１７．４０ｍ变至１９００ｍ作桥面的断面情形。由两图对比可知，图９的轮压位置对箱梁顶板的作用最不利。进行计算机仿真分析的过程如图１０、图１１、图１２所示。此外，还应逐一验算运梁车运梁通过不等桥跨的总体安全性，即进行整孔梁的力学分析。图８运梁车运梁通过幅距＝１７．４０ｍ桥面图９运梁车运梁通过幅距＝１９．００ｍ桥面图１０计算机建模及运梁加载图图１１对应于图８的箱梁顶板弯矩图图１２对应于图９的箱梁顶板弯矩图（３）二次喂梁工艺及运梁车纵向稳定性控制研究运梁车喂梁至架桥机尾部腹内后，桥机上的前、后吊梁桁车够不着运梁车上箱梁的前、后端吊点，需要后双幅运梁车再次推进，使ＰＣ箱梁的前支承小驮车沿着前双幅运梁车主梁上的轨道向前移动，达到桥机上前、后吊梁桁车的起吊位置。此过程为二次喂梁。这个过程会造成运梁车前端压力远大于后端的“不利状况，使运梁车有向后倾翻的趋势，此称为纵”倾。这个过程及控制实施均需研究。（４）运梁车变幅运行计算机仿真研究此前已述，运梁车载梁在变幅的桥面上行驶，其轮压作用在桥面位置与变幅的箱形ＰＣ梁的受力腹板的距离是不断变化的，这种变化使箱形ＰＣ梁顶板的受力响应也在变化。需要精确掌握这种变化规律及其数值。所以需要对运梁车变幅运行进行计算机仿真研究。这是一个研究专题。（５）运梁车上箱形ＰＣ梁梁体安全性研究运梁车运梁时采用前后凹形承重横梁支承梁体前后左右４个支点的方式。这在运梁车行驶过程中肯定会发生３个支点受力而另１个支点悬空的情况，这样会使ＰＣ箱梁梁体承受扭剪力，甚至发生裂纹。因此需要研究实现ＰＣ箱梁４个支承３点平衡的技术措施，以确保ＰＣ梁安全。（６）整机控制技术研究—研究采用：整机运行的方法控制采用传感器ＰＬＣ—液压马达（油缸）控制系统，通过数据通信线将４个独立的４２５ｔ模块车结合成一个整体。前后左右车距均依靠拉线传感器控制。装在承重横梁上的偏移传感器和转角传感器可以控制左、右模块车平行、同步行驶。（７）转向系统控制技术研究—运梁车采用液压油缸连杆系统转向，每根转向油缸控制９组车轮，可以通过ＰＬＣ程序分别控制５铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６（１２）万方数据·特约稿·纵向４组转向油缸，调整伸缩长度，即可控制３６组车轮（２列×１８轴）转向，从而满足独立转向、模块车转向、整机转向、整车蟹行及曲线运行的要求。２．３１７００ｔ／６０ｍ轮胎式提梁机研制２．３．１总体研究设计１７００ｔ／６０ｍ轮胎式提梁机拟采用２台８５０ｔ级单机组成，对跨度６０ｍ自重１７００ｔ的ＰＣ箱梁使用抬吊的方式完成提梁作业。单台８５０ｔ级提梁机系由液压悬挂轮胎式行走台车、门架结构、动力系统、液压系统、起升系统、液电控制系统、转向系统、制动系统、辅助支承系统、照明系统、司机室、无线遥控系统、安全防护系统等一系列软、硬件设备组成。它们的技术基础是我国高铁使用的９００ｔ级轮胎式提梁机，但作业方式不同。高铁９００ｔ提梁机是单机单独作业，起吊９００ｔＰＣ箱梁时两端吊点在提梁门架主梁的两端；８５０ｔ提梁机是２台单机联合抬吊１７００ｔＰＣ箱梁，箱梁两端吊点分别在各单机主梁的跨中。所以，后者的弯矩约为前者的２．５倍还多。２．３．２分部研究设计（１）对提梁机门架结构及弹性台车支承系统联体进行动力响应分析：８５０ｔ荷载集中作用在门机主梁跨中，遇突然卸载特殊工况时，门架结构及轮胎式台车系统的强迫振动分析。这种计算模型在高铁９００ｔ轮胎式提梁机设计时没有任何单位采用过。这样的模型将为提梁机门架及台车设计提供准确和合理的参数。（２）因门架主梁截面尺寸系按通常的设计，已经超出国内和科威特的公路运输界限，需进行门架结构优化设计研究。（３）两台单机联合操作同步技术研究两台提梁机抬吊一副箱梁，需要两者并用控制系统，来确保它们的行走和起升速度一致，以保证被抬吊的ＰＣ箱梁的安全。并用控制系统有两种实现方案：基于ＧＰＳ／ＲＴＫ（相位差分全球定位系统）定位方案和基于ＣＡＮ总线的有线通讯并用控制系统。本设备拟采用后者，即将两台提梁机上的车载控制系统用ＣＡＮ总线连接起来，并分为主车和从车，从车受主车控制。此外，每台提梁机上还需装设激光测距仪，互相对射，测量两车坐标（两者相对距离），并反馈信息适时调整。３技术创新点参照标准：我国杭州湾大桥南引桥双幅箱形ＰＣ梁，等跨、等幅，创造了整幅预制、整幅桥上运输、整幅桥上架梁的世界领先水平施工工艺，至今无人超越。其等跨跨度５０ｍ，等幅中线距１７．０ｍ，梁重１４３０ｔ，最小曲线半径５０００ｍ。（１）本研究项目提供了一套世界最大型的双幅、变幅、变跨式小曲线跨海大桥整体架设架桥机，属世界首创，填补国内、外空白，居世界当前领先水平。（２）本研究项目提供了一套世界最大型的双幅、变幅、变跨式轮胎式运梁车，属世界首创，填补国内、外空白，居世界当前领先水平。（３）本研究项目提供了一套世界最大吨位的双机联动式提梁机，其创新性在于其双机同步采用了电子控制变量泵和变量马达，在变量马达上加装高精度速度传感器（每转脉冲数不少于１０２４），使微电控制系统形成闭式回路，保证了前后两台提梁机联机工作的行走速度和起升速度一致，保证了被抬吊ＰＣ箱梁梁体安全和施工总体安全。（４）科威特多哈跨海大桥为双幅箱形ＰＣ桥梁，双幅桥面最大宽度３６ｍ，双幅中线距最大１９．３ｍ，箱梁最大跨度６０ｍ，单幅箱梁最大重量１７００ｔ。桥梁作变跨、变幅、小曲线布置。跨度变化由６０ｍ至３０ｍ共６种不等跨度；幅度变化由双幅中线距１９．３ｍ逐渐变化到１５．５ｍ；最小曲线半径１５００ｍ，是目前整体架梁方案的跨海大桥的最小曲线条件，正如此前所述其架梁工艺会有诸多难点。本研究项目所提供的１７００ｔ双幅轮胎式运梁车能够在这样构造和组成复杂的桥面上安全运载１７００ｔ／６０ｍ箱形ＰＣ梁，而不会压坏变幅变跨的桥面顶板；以及所提供的１７００ｔ／６０ｍ双幅、变幅、变跨的小曲线跨海大桥整体架梁架桥机，能够胜利成功架设长达１２．４３ｋｍ的科威特多哈跨海大桥，其本身将是跨海大桥建设的一项奇迹、一项重大的发明创造，也是自我国杭州湾大桥（２００８年５月１日通车）所创造的居世界领先的等跨等幅整幅架设跨海大桥箱形ＰＣ梁工艺和设备之后，所取得的又一项巨大的世界级科技进步。综上所述，本项目的创新性将带来以下有益效果：（１）本项目的创新性能够解决以前难于解决的海湾大桥施工难题，本项目提供了一种海湾大桥混６铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６（１２）万方数据·特约稿·“凝土箱形梁架梁施工的世界首创型新工法和架运”提超大型新装备。其工程依托是科威特多哈跨海大桥架梁工程。该桥全长１２．７ｋｍ，为清一色的双幅、变幅、变跨、小曲线布置箱形ＰＣ梁。变跨范围从３０ｍ→６０ｍ，变幅范围从１５．５ｍ→１９．３ｍ，最小曲线半径１５００ｍ（通常最小为５０００ｍ）。这种复杂的组合形式在过去的海湾大桥建设中很少出现，如出现此种情况，从前的解决办法有２个：一是建议桥梁设计单位修改设计，二是采用大型浮吊海上整体吊装箱梁方案。采用浮吊方案，工艺复杂、工期较长、费用昂贵、风险概率较大。单就将箱梁从陆上制梁场上装车、运输、再卸车装上驳船，这一段施工过程就相当的困难。如今采用本项目所提供的装备和技术，以上困难便可迎刃而解，故很快得到韩国总承包商和科威特政府的首肯和接受。（２）本项目的创新性能够系统地解决世界跨海“大桥架梁施工难题，本项目所提供的海湾大桥架”运提成套装备和技术是一个系统工程，因而它能够系统地解决科威特多哈跨海大桥架梁施工难题：①从陆地制梁场用提梁机提取箱形ＰＣ梁；②运梁车到陆地制梁场去运梁，提梁机给车装梁；③运梁车运梁上桥；④运梁车行驶到架桥机尾端喂梁；⑤“”架桥机开始架梁。而该架运提成套装备和技术系统具有运架双幅、变幅、变跨、在小曲线上架梁的创新功能，所以能够完成该大桥复杂组合形式、极其困难条件下的架梁施工任务。（３）本项目的创新性将带来巨大的社会效益。正值我国带动世界建设一带一路、区域互联互通、中“国高铁走向世界之际，本项目以世界领先水平的架”运提成套装备和技术胜利完成科威特多哈跨海大桥架梁工程建设任务，无疑将在世界上对中国制造业大品牌和高铁大品牌方面产生巨大影响和扩大市场效应，可为我国实现上述战略目标增加巨大的正能量。（４）本项目的创新性在带动产业化的发展方面将作出巨大贡献。４本项目目前的进展简况介绍１７００ｔ“”架运提成套装备在顺利完成了厂内试制、厂内试验和出厂验收之后，发运到科威特－多哈海湾大桥工地完成了所规定的工业性试验程序。自２０１６年８月开始，正式投入该大桥的架梁施工作业（实况见图１３、图１４）。图１３１７００ｔ运梁车在科威特－多哈海湾大桥上运载混凝土箱形梁实况图１４１７００ｔ架桥机在科威特－多哈海湾大桥上架梁作业实况５结论所述全部关键技术的研究解决，就可以顺利完“”成科威特多哈海湾大桥施工用架运提全套超大型装备的研制及供货任务。（１）本项目实施能够胜利解决世界首例科威特多哈跨海大桥双幅、变幅、变跨、小曲线ＰＣ箱梁整体架设世界性难题，创造了世界当前领先水平的跨海大桥新的桥梁工艺和技术、装备，为我国大型特种工程装备和技术走向世界创造了无比优越的国际竞争条件，直接扩大了我国民族工业在国际上的影响力，为我国一带一路伟大的战略部属增添了正能量。（２）项目产品在设计中采用了一系列新技术、新材料、新工艺，因此可以直接拉动诸如钢铁、机械、液压、电气、微电等多个产业的发展，促进相关产业产品质量和档次的提升［９－１０］。参考文献［１］黄耀怡，余春红．略论我国大吨位架桥机从创始到世界领先之路（上）［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（２）：１－１３．［２］黄耀怡，余春红．略论我国大吨位架桥机从创始到世界领先之路（下）［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（４）：１－１３．［３］黄耀怡，余春红．纵论我国大吨位提梁机从世界首创到持续领先之路［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（６）：１－２０．［４］黄耀怡，余春红．论我国大吨位轮胎式运梁车的发展与创新之路（上）［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（９）：１－１７．［５］黄耀怡，余春红．论我国大吨位轮胎式运梁车的发展与创新之路（下）［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（１２）：１－１７．［６］黄耀怡．科威特海湾大桥施工与成套装备方案设计［Ｊ］．工程机械，２０１５（１）：５１－５８．［７］王金祥，黄耀怡，董秀林，等．高速铁路桥梁运架设备ＴＬＣ９００型运梁车研制［Ｊ］．铁道建筑技术，２００６（６）：６－１０．［８］刘乃生．—大型整孔箱梁架桥方案ＬＧＢ１６００型步履式架桥机的技术研究［Ｊ］．今日工程机械，２００９（１０）：１１８－１２１．［９］刘乃生，张权，杨勇．１５００吨级整孔预制箱梁运输方案研究［Ｊ］．筑路机械与施工机械化，２００９（６）：２０－２３．［１０］黄耀怡．我国高铁ＴＬＭＥ９００型轮胎式提梁机的设计与应用［Ｊ］．建设机械技术与管理，２０１３（９）：５０－５８．７铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１６（１２）万方数据