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[摘要] 为合理利用现有设备资源，减低工程成本，对现有的SXJ900/32型架桥机进行了改造，使之同时满足900t级和450t级箱梁的架设要求。介绍了原架桥机的概况、改造方案、关键技术和改造后架桥机的作业程序。该架桥机的成功改造，取得了显著的经济效益，对类似架桥机的改造具有重要的参考价值。
[关键词] 900吨架桥机；450吨并置梁；改造
1 工程背景
湘桂铁路扩改工程XG-6标位于广西自治区鹿寨县境内，线路总长69.6km，设计时速250km/h。我公司承担着DK433+050～DK456+000之间六座桥共162孔32/24m箱梁的架设任务，其中900t简支箱梁62孔，450t组合箱梁100孔（200片）。
为架设上述两种梁型，通常需要配置两套运架设备，即900t架桥机和运梁车一套，450t架桥机和运梁车一套。由于桥梁数量较少，上两套运架设备极不合算。为合理利用现有设备资源，减少多种不同功能运架设备进出场干扰，保证架梁工程的安全、高效，降低工程成本，我们决定对现有的SXJ900/32型架桥机和DCY900型运梁车进行改造，使之同时满足900t级和450t级箱梁的运架要求。
2 SXJ900/32架桥机简介
2.1 概况
SXJ900/32型架桥机是石家庄铁道大学研制的900吨级高速铁路架桥机，可以架设高速铁路、客运专线单箱单室、单箱双室預应力混凝土整孔箱梁。架桥机的整机高度、中后车宽度可以变化，可方便的利用运梁车整机驮运通过隧道。
该机采用两跨连续双主梁的结构形式，主梁在架梁时为两跨连续梁，过孔时为一跨简支一跨悬臂梁。这种结构形式可使架桥机整机悬臂过孔，作业程序简单。必要时还可以通过调整中支腿的支撑高度来调节中支腿反力，减轻架梁时中支腿对梁端的作用力。架梁时，运梁车可直接驶入架桥机腹部，使喂梁一次到位，并且能够满足多种运梁车的喂梁作业要求。
2.2 架桥机的组成
SXJ900/32型架桥机由主体金属结构、起升系统、走行系统和电气控制系统等部分组成，见图1。
该机的主体金属结构由主梁、后车Ω型支腿、中车Ο型支腿和前支腿等部分组成。主梁采用两跨连续双主梁的结构形式，全长69m，前跨34.9m，后跨27m，中心距6.2m。主梁前端与前支腿，中间与中车O型支腿，尾部与后车Ω型支腿分别连接。主梁采用箱型梁结构，梁顶设有方钢轨道供起重小车走行。后支腿采用Ω形结构形式，分成上下曲梁和上横梁共五节制造。过隧时，后支腿两侧上曲梁与主梁连接处可绕轴铰转动90°，从支腿平面转至主梁平面，同时支腿下曲梁可向上翻起，从而减小架桥机后车支承处的宽度和高度，适应隧道的净空要求。中车支腿采用O形结构形式，分成上下曲梁、马鞍和下横梁共六节，过隧时，拆除支腿上部的马鞍和下部横梁，支腿两侧上曲梁转动90°，从支腿平面转至主梁平面，支腿下曲梁向上翻起，从而减小架桥机中车支承处的宽度和高度，适应隧道的净空要求。前支腿采用平面构架的结构形式，由立柱系和联结系组成，通过两个轴铰分别与两片主梁连接。支腿与主梁共有3个连接点，与不同的连接点连接时可架设不同的梁跨。支腿纵走动作通过电机驱动轴铰上部的反抓轮实现。为了抵消悬臂过孔时主梁的挠度以及架设不同高度的箱梁，立柱下部设一伸缩节，以改变前支腿的高度。立柱的伸缩由立柱侧面的液压缸实现，伸缩到位后安装钢销固定。
起升系统由两台起重小车、4台卷扬机和两套吊具组成。起重小车采用牵引小车型式，每台起重小车设两个吊点，额定起重量均为450t。起升机构中四个吊点分别由四套独立的传动装置驱动，前小车的卷扬机构放在主梁最后端，后小车的卷扬机构放在前小车卷扬的前部。前小车两个吊点通过一根贯通的钢丝绳，在主梁的前端由两个游轮和两个均衡轮平衡卷绕，构成一个平衡吊点；后小车两个吊点由两根起升钢丝绳独立卷绕，绳端固定在端横梁上的钢丝绳固定端，构成两套独立的卷绕系统，呈两个独立吊点。两台起重小车四点起吊，三点平衡。起升机构设双制动装置，在传动装置的高速端(减速机输入轴)设电力液压块式制动器，低速端(卷筒)设失效保护盘式制动器，以达到工作制动和超速安全制动的目的。
走行系统包括主机走行机构和起重小车走行机构。主机走行机构分为中、后车走行机构，均采用轮轨走行方式。中车轨距6m或7.5m，后车轨距7.5m。中车走行机构有四组中车台车组，每侧两组，通过中车均衡梁与中车O型腿下横梁联接。中车走行驱动装置采用斜齿轮-伞齿轮减速机，制动转矩由减速机制动器提供。架桥机架梁前，利用中车顶升液压系统将整个中车顶起，使中车车轮脱离中车轨道，在中车台车架下放好支撑垫板，中车台车架承受中车架梁工况荷载。后车走行机构支承在后车Ω型门架下，后车走行机构台车采用与中车走行机构相同直径的走行轮，后车台车组均为从动台车。起重小车采用双线双轨走行形式，每侧轨距1.06m，两侧轨道中心距6.2m，起重小车采用链轮驱动。
电气系统采用三相四线制供电方式，380V/50Hz，可由网电或发电机组供电。电气系统采用全变频拖动，所有电动机均为无级调速，启停无冲击，运行平稳，控制便捷。整个电气系统由PLC控制，功能全面，动作可靠，技术先进，具有完备的电气保护功能，自动诊断故障，汉字显示故障种类、位置，并可通过人机对话，提示排除故障的措施步骤。
3改造技术方案
3.1改造方案的选择
并置梁的架设通常可以采用三种横移方法，即起重小车横移、整机横移和墩顶横移梁，在确定改造总体技术方案时，分别考虑了上述三种方案的可行性。由于主梁间距较窄，起重小车横移梁不够，变更主梁间距必须重新设计、加工三条支腿，改造工作量太大，并且影响整机过隧道功能，因此起重小车横移方案行不通。如采用墩顶横移梁技术，则架桥机无需大的改动，但需增加一套横移梁装置，并且需要在每个桥墩旁增设移梁平台，工人劳动强度大，施工成本高，并且安全性很难保证，工作效率低。经过方案比选，最终确定采用整机横移的技术方案。
3.2改造内容
实现整机横移必须对原架桥机的三条支腿加以改造，分别增设横移装置。具体改造情况如下：
（1）前支腿
在原架桥机前支腿下横梁下增设横移滑道和横移液压缸，可从中位向两侧各横移梁2.7m，改造前后的前支腿如图2和图3所示。
（2）中支腿
原架桥机中车采用双轨运行，架设单箱单室梁时轨距6m，架设单箱双室梁是轨距7.5m。架设并置梁时，如仍采用双轨和原设计轨距，将导致架桥机过孔和架梁时对已架箱梁的作用力超过设计要求，因此将中车改为四轨运行，轨距2.7m，轨道基本位于箱梁腹板上方，架桥机对已架箱梁的作用通过了设计院的检算。对走行台车进行了重新设计，分别布置在四条轨道上。在新的走行台车与中支腿下横梁间增设横移滑道和横移液压缸，改造前后的中支腿如图4和图5所示。
（3）后支腿
改造后后车仍采用双轨运行，轨距8.1m。整机横移时后支腿将偏离轨道中心，在喂梁时又必须保证原有的喂梁空间，因此在改造时采用了下滑道-反抓轮方案，在后支腿下面设置滑移梁，在滑移梁上安装3个反抓轮，抓住后支腿侧面的反抓轨道。横移时，三个反抓轮始终有两个位于反抓轨道范围内，与支腿下方的横移滑道共同保持后支腿的平衡。改造前后的后支腿如图5和图6所示。
通过上述支腿和吊具的改造，架桥机可以实现整机横移架设并置梁，更换上述改造部件后，架桥机又能方便、快速地恢复架设900吨箱梁的功能，实现了一机两用。改造后的架桥机见图10所示。
4 关键技术
架桥机改造后，需要利用900吨运梁车喂梁，喂梁时，架桥机处于中位，然后整机重载横移就位。整机横移通过三条支腿下部的横移装置实现，这就对三条支腿横移的同步性提出了较高的要求。为此，我们采用比例流量液压缸进行支腿的横移操作，通过伺服控制实现三条支腿的精确同步，横移误差可以控制在5mm之内。
5 改造后架桥机作业程序
该机的作业方法和程序包括架梁作业程序、变跨方法和转场方法等。架桥机改造后，变跨方法和转场方法和改造前相同，架设450吨并置梁的作業程序如下：
（1）架桥机处于待架状态，运梁车运梁至架桥机尾部；
（2）运梁车经后支腿驶入架桥机腹部，喂梁到位后，前起重小车吊梁，与运梁车上的驮梁小车同步前行；
（3）驮梁小车行至运梁车前支点处，后起重小车吊梁，与前起重小车同步前行，运梁车返回梁场；
（4）起重小车前行到位后，落梁，第一榀梁落至距垫石顶10cm，第二榀梁落至距第一榀梁梁面10cm高处，通过横移液压缸进行横移梁作业；横移基本就位后，利用桁车横移功能和纵走微动功能进行精确对位，落梁就位；
（5）架桥机空载横移至中位，铺设架桥机走行轨道；
（6）前、后起重小车退至主梁尾部，前支腿升起600mm，整机悬臂过孔到位，支好前支腿和中支腿，架桥机处于待架状态。
6 结语
2005年以来，我国经历了一个高速铁路建设的高潮，各施工单位也采购了大量的桥梁运架设备。目前，国内的高速铁路建设渐入尾声，下一步将转入西部山区，受地形条件限制，这些地区线路往往隧道多，曲线半径小，梁型复杂，既有的桥梁运架设备通常不能满足新工况下的桥梁架设要求。为充分利用现有设备资源，降低工程成本，对既有运架设备的改造不可避免，本文介绍的利用900吨架桥机架设450吨并置梁改造就是一个典型的案例。通过改造，使原架桥机实现了一机两用，减少了购置一套450吨级运架设备的资金投入，直接经济效益达1320万元。同时避免了不同功能运架设备进出场干扰，降低了施工组织的复杂程度。SXJ900/32架桥机的成功改造，为类似架桥机实现多功能、多适应性改造具有重要的参考价值，应用前景广阔。
[参考文献]
[1] 徐光兴,李朝红，刘嘉武. SXJ900/32型架桥机[J]. 建筑机械，2009（4）上半月刊：95-97
[2] 王模公，江创华. 架桥机喂梁工况的探讨[J]. 工程机械，2007（8）：65-67
[3] 张启贵. 900t高速铁路架桥机动力特性分析[J]. 建筑机械，2007（3）上半月刊：71-73
[4] 盛黎明，黄武，郭文学. HD900型铁路客运专线双向架桥机[J]. 铁道标准设计，2005（11）：43-47
[5] 邢海军，汪西应，郭文武，王金祥，魏福祥. TLJ900型架桥机金属结构计算工况及计算载荷分析[J]. 工程机械，2005（11）：35-3
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
[关键词] 900吨架桥机；450吨并置梁；改造
1 工程背景
湘桂铁路扩改工程XG-6标位于广西自治区鹿寨县境内，线路总长69.6km，设计时速250km/h。我公司承担着DK433+050～DK456+000之间六座桥共162孔32/24m箱梁的架设任务，其中900t简支箱梁62孔，450t组合箱梁100孔（200片）。
为架设上述两种梁型，通常需要配置两套运架设备，即900t架桥机和运梁车一套，450t架桥机和运梁车一套。由于桥梁数量较少，上两套运架设备极不合算。为合理利用现有设备资源，减少多种不同功能运架设备进出场干扰，保证架梁工程的安全、高效，降低工程成本，我们决定对现有的SXJ900/32型架桥机和DCY900型运梁车进行改造，使之同时满足900t级和450t级箱梁的运架要求。
2 SXJ900/32架桥机简介
2.1 概况
SXJ900/32型架桥机是石家庄铁道大学研制的900吨级高速铁路架桥机，可以架设高速铁路、客运专线单箱单室、单箱双室預应力混凝土整孔箱梁。架桥机的整机高度、中后车宽度可以变化，可方便的利用运梁车整机驮运通过隧道。
该机采用两跨连续双主梁的结构形式，主梁在架梁时为两跨连续梁，过孔时为一跨简支一跨悬臂梁。这种结构形式可使架桥机整机悬臂过孔，作业程序简单。必要时还可以通过调整中支腿的支撑高度来调节中支腿反力，减轻架梁时中支腿对梁端的作用力。架梁时，运梁车可直接驶入架桥机腹部，使喂梁一次到位，并且能够满足多种运梁车的喂梁作业要求。
2.2 架桥机的组成
SXJ900/32型架桥机由主体金属结构、起升系统、走行系统和电气控制系统等部分组成，见图1。
该机的主体金属结构由主梁、后车Ω型支腿、中车Ο型支腿和前支腿等部分组成。主梁采用两跨连续双主梁的结构形式，全长69m，前跨34.9m，后跨27m，中心距6.2m。主梁前端与前支腿，中间与中车O型支腿，尾部与后车Ω型支腿分别连接。主梁采用箱型梁结构，梁顶设有方钢轨道供起重小车走行。后支腿采用Ω形结构形式，分成上下曲梁和上横梁共五节制造。过隧时，后支腿两侧上曲梁与主梁连接处可绕轴铰转动90°，从支腿平面转至主梁平面，同时支腿下曲梁可向上翻起，从而减小架桥机后车支承处的宽度和高度，适应隧道的净空要求。中车支腿采用O形结构形式，分成上下曲梁、马鞍和下横梁共六节，过隧时，拆除支腿上部的马鞍和下部横梁，支腿两侧上曲梁转动90°，从支腿平面转至主梁平面，支腿下曲梁向上翻起，从而减小架桥机中车支承处的宽度和高度，适应隧道的净空要求。前支腿采用平面构架的结构形式，由立柱系和联结系组成，通过两个轴铰分别与两片主梁连接。支腿与主梁共有3个连接点，与不同的连接点连接时可架设不同的梁跨。支腿纵走动作通过电机驱动轴铰上部的反抓轮实现。为了抵消悬臂过孔时主梁的挠度以及架设不同高度的箱梁，立柱下部设一伸缩节，以改变前支腿的高度。立柱的伸缩由立柱侧面的液压缸实现，伸缩到位后安装钢销固定。
起升系统由两台起重小车、4台卷扬机和两套吊具组成。起重小车采用牵引小车型式，每台起重小车设两个吊点，额定起重量均为450t。起升机构中四个吊点分别由四套独立的传动装置驱动，前小车的卷扬机构放在主梁最后端，后小车的卷扬机构放在前小车卷扬的前部。前小车两个吊点通过一根贯通的钢丝绳，在主梁的前端由两个游轮和两个均衡轮平衡卷绕，构成一个平衡吊点；后小车两个吊点由两根起升钢丝绳独立卷绕，绳端固定在端横梁上的钢丝绳固定端，构成两套独立的卷绕系统，呈两个独立吊点。两台起重小车四点起吊，三点平衡。起升机构设双制动装置，在传动装置的高速端(减速机输入轴)设电力液压块式制动器，低速端(卷筒)设失效保护盘式制动器，以达到工作制动和超速安全制动的目的。
走行系统包括主机走行机构和起重小车走行机构。主机走行机构分为中、后车走行机构，均采用轮轨走行方式。中车轨距6m或7.5m，后车轨距7.5m。中车走行机构有四组中车台车组，每侧两组，通过中车均衡梁与中车O型腿下横梁联接。中车走行驱动装置采用斜齿轮-伞齿轮减速机，制动转矩由减速机制动器提供。架桥机架梁前，利用中车顶升液压系统将整个中车顶起，使中车车轮脱离中车轨道，在中车台车架下放好支撑垫板，中车台车架承受中车架梁工况荷载。后车走行机构支承在后车Ω型门架下，后车走行机构台车采用与中车走行机构相同直径的走行轮，后车台车组均为从动台车。起重小车采用双线双轨走行形式，每侧轨距1.06m，两侧轨道中心距6.2m，起重小车采用链轮驱动。
电气系统采用三相四线制供电方式，380V/50Hz，可由网电或发电机组供电。电气系统采用全变频拖动，所有电动机均为无级调速，启停无冲击，运行平稳，控制便捷。整个电气系统由PLC控制，功能全面，动作可靠，技术先进，具有完备的电气保护功能，自动诊断故障，汉字显示故障种类、位置，并可通过人机对话，提示排除故障的措施步骤。
3改造技术方案
3.1改造方案的选择
并置梁的架设通常可以采用三种横移方法，即起重小车横移、整机横移和墩顶横移梁，在确定改造总体技术方案时，分别考虑了上述三种方案的可行性。由于主梁间距较窄，起重小车横移梁不够，变更主梁间距必须重新设计、加工三条支腿，改造工作量太大，并且影响整机过隧道功能，因此起重小车横移方案行不通。如采用墩顶横移梁技术，则架桥机无需大的改动，但需增加一套横移梁装置，并且需要在每个桥墩旁增设移梁平台，工人劳动强度大，施工成本高，并且安全性很难保证，工作效率低。经过方案比选，最终确定采用整机横移的技术方案。
3.2改造内容
实现整机横移必须对原架桥机的三条支腿加以改造，分别增设横移装置。具体改造情况如下：
（1）前支腿
在原架桥机前支腿下横梁下增设横移滑道和横移液压缸，可从中位向两侧各横移梁2.7m，改造前后的前支腿如图2和图3所示。
（2）中支腿
原架桥机中车采用双轨运行，架设单箱单室梁时轨距6m，架设单箱双室梁是轨距7.5m。架设并置梁时，如仍采用双轨和原设计轨距，将导致架桥机过孔和架梁时对已架箱梁的作用力超过设计要求，因此将中车改为四轨运行，轨距2.7m，轨道基本位于箱梁腹板上方，架桥机对已架箱梁的作用通过了设计院的检算。对走行台车进行了重新设计，分别布置在四条轨道上。在新的走行台车与中支腿下横梁间增设横移滑道和横移液压缸，改造前后的中支腿如图4和图5所示。
（3）后支腿
改造后后车仍采用双轨运行，轨距8.1m。整机横移时后支腿将偏离轨道中心，在喂梁时又必须保证原有的喂梁空间，因此在改造时采用了下滑道-反抓轮方案，在后支腿下面设置滑移梁，在滑移梁上安装3个反抓轮，抓住后支腿侧面的反抓轨道。横移时，三个反抓轮始终有两个位于反抓轨道范围内，与支腿下方的横移滑道共同保持后支腿的平衡。改造前后的后支腿如图5和图6所示。
通过上述支腿和吊具的改造，架桥机可以实现整机横移架设并置梁，更换上述改造部件后，架桥机又能方便、快速地恢复架设900吨箱梁的功能，实现了一机两用。改造后的架桥机见图10所示。
4 关键技术
架桥机改造后，需要利用900吨运梁车喂梁，喂梁时，架桥机处于中位，然后整机重载横移就位。整机横移通过三条支腿下部的横移装置实现，这就对三条支腿横移的同步性提出了较高的要求。为此，我们采用比例流量液压缸进行支腿的横移操作，通过伺服控制实现三条支腿的精确同步，横移误差可以控制在5mm之内。
5 改造后架桥机作业程序
该机的作业方法和程序包括架梁作业程序、变跨方法和转场方法等。架桥机改造后，变跨方法和转场方法和改造前相同，架设450吨并置梁的作業程序如下：
（1）架桥机处于待架状态，运梁车运梁至架桥机尾部；
（2）运梁车经后支腿驶入架桥机腹部，喂梁到位后，前起重小车吊梁，与运梁车上的驮梁小车同步前行；
（3）驮梁小车行至运梁车前支点处，后起重小车吊梁，与前起重小车同步前行，运梁车返回梁场；
（4）起重小车前行到位后，落梁，第一榀梁落至距垫石顶10cm，第二榀梁落至距第一榀梁梁面10cm高处，通过横移液压缸进行横移梁作业；横移基本就位后，利用桁车横移功能和纵走微动功能进行精确对位，落梁就位；
（5）架桥机空载横移至中位，铺设架桥机走行轨道；
（6）前、后起重小车退至主梁尾部，前支腿升起600mm，整机悬臂过孔到位，支好前支腿和中支腿，架桥机处于待架状态。
6 结语
2005年以来，我国经历了一个高速铁路建设的高潮，各施工单位也采购了大量的桥梁运架设备。目前，国内的高速铁路建设渐入尾声，下一步将转入西部山区，受地形条件限制，这些地区线路往往隧道多，曲线半径小，梁型复杂，既有的桥梁运架设备通常不能满足新工况下的桥梁架设要求。为充分利用现有设备资源，降低工程成本，对既有运架设备的改造不可避免，本文介绍的利用900吨架桥机架设450吨并置梁改造就是一个典型的案例。通过改造，使原架桥机实现了一机两用，减少了购置一套450吨级运架设备的资金投入，直接经济效益达1320万元。同时避免了不同功能运架设备进出场干扰，降低了施工组织的复杂程度。SXJ900/32架桥机的成功改造，为类似架桥机实现多功能、多适应性改造具有重要的参考价值，应用前景广阔。
[参考文献]
[1] 徐光兴,李朝红，刘嘉武. SXJ900/32型架桥机[J]. 建筑机械，2009（4）上半月刊：95-97
[2] 王模公，江创华. 架桥机喂梁工况的探讨[J]. 工程机械，2007（8）：65-67
[3] 张启贵. 900t高速铁路架桥机动力特性分析[J]. 建筑机械，2007（3）上半月刊：71-73
[4] 盛黎明，黄武，郭文学. HD900型铁路客运专线双向架桥机[J]. 铁道标准设计，2005（11）：43-47
[5] 邢海军，汪西应，郭文武，王金祥，魏福祥. TLJ900型架桥机金属结构计算工况及计算载荷分析[J]. 工程机械，2005（11）：35-3
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。