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运架一体式架桥机可以自行吊运、架设箱梁，省去了运梁车，但桥梁架设与桥梁运输不能同步进行，作业效率较低。运架一体式架桥机为轮胎自行式结构，具有转场灵活的特点，应比较适合于桥群标段的旌工，但由于路基承载能力和路基基床表层对轮压有相应的要求，走行系的轴线和轮对必须以满足路基和路基基床表层的要求来设置，而不能以满足架桥机吊运箱梁来设置。应用于秦沈客运专线的运架一体式架桥机额定吊重为550t，设置为前后各5轴线，共10轴线、40个轮胎。当架设桥梁达到900t以上时，则必须增加走行轴线，预计将增加到16轴线、64个轮胎，且需选用大规格的轮胎方可满足接地比压不超过0.6MPa的要求。架桥机总长度将因增加走行轴线而被追加大，从而使转弯半径增大，因轮胎加大而增加高度。这两点将致使该机的作业灵活性下降。 （5）架造一体式架桥机
架造一体机是在下导梁式架桥机基础上发展起来的一种新机型，该机集架设整孔箱梁和造桥施工于一身。架造一体机主要由主机(由主梁、前支腿、后支腿和吊重系统组成)、下导梁、模板托架和模板等部分构成。架桥施工时无需配置模板托架和模板，与下导梁式架桥机作业相同；造桥施工时需在下导梁上安装模板托架，并配置模板，可以进行节段拼装和整孔现浇施工。架造一体设置有下导梁，具有作业安全可靠的特点，但是，最后3孔梁的架设也必须采取辅助措施。
（6）一跨式架桥机
一跨式架桥机是意大利Nic01a公司在步履式架桥机的基础上推出的一种机型，该架桥机由主梁、可以前后移动的前支腿、O形的中支腿、可以向上翻折的后支腿和起吊系统等部分组成。该机型与步履式架桥机相比，虽然主梁依然为两跨的长度，但其实现了单跨简支架梁，使主粱的断面尺寸和重量大大减轻。该机架设桥梁为单跨简支作业，整机受力明确、合理，与步履式架桥机两跨简支架梁相比是一种进步。但该机进行过孔作业时呈大悬臂状态，纵向倾覆力矩较大，尤其是前支腿向O形支腿处移动过程中，其纵向倾覆力矩远大于稳定力矩，必须利用可行至主梁尾部的吊梁行车与已架桥梁可靠锚碇，前支腿达到O形支腿处方可解除锚碇、架桥机进行过孔作业。同样，架桥机走行到位，前支腿前行前，也必须再次利用吊梁行车与已架桥梁可靠锚碇。同时，过孔作业也略显复杂。
1-3、900t级客专架桥机概述
目前，我国正开展大规模的高速铁路建设，而新修线路在60%以上都是桥梁。为了满足高速行车的需求，桥梁结构普遍采用整孔预制箱梁，并用架桥机架设。由于桥梁所经地区情况千差万别，所以架桥机都是针对特定线路设计、制造，以提高桥梁施工的质量和效率。特别是大吨位的、能适应不同跨度的架桥机需求旺盛。而本项目针对DF型，研究其结构组成，以满足复杂工况下架桥机的结构和强度要求。
1-3-1、组成及功能
DF900型架桥机结构主要由主梁、后支腿、中支腿、辅助支腿、前、后天车等主体结构与运梁台车组成。 （1）主梁结构
主梁为两片箱型纵梁和六根箱型横梁组成的整体简支承载梁，采用拼装法兰连接和焊接。主梁前后两端设置有横联，将两片主梁连接为一个整体。主梁是架
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桥机的直接承受载荷的主要构件，在保证强度和刚度的条件下尽可能减轻其自重。
（2）后支腿
后支腿为闭式O型结构，满足喂梁净高、净宽需要，上部和主梁固接，下部和走行台车联结，架梁时由专用装置受力，设置液压千斤顶，实现受力装置与走行台车的转换。后支腿台车运行为单轨方式，轨道采用起重机轨，走行轨距按箱梁腹板中心设置，使箱梁合理受力。走行轨道利用设置于后支腿的卷扬机和设至于前支腿的导绕滑轮进行拖拉，极大程度的方便施工。 （3）中支腿
中支腿为主梁前支撑点，设有固定节、折叠节和调整节，以满足桥梁纵坡、变跨作业和最后一孔桥梁架设需要。固定节上部设有移位滚轮，可以沿主梁下盖板纵向移位，满足变跨需要。架粱状态移位滚轮与主梁脱离，中支腿与主梁铰接，架桥机简支架粱，受力明确。中支腿下部为折叠节，在架设最后一孔梁对向两侧折起，使中支腿可以支立在桥台上，实现最后一孔梁架设。调整节用于在变跨作业时调整由于梁高不同而要求前支腿长度不同的需要。 （4）辅助支腿
辅助支腿在架桥机变跨前行时作为临时支撑点，与主梁刚性连接。在中之腿到位后，辅助中之腿定位。 （5）运梁台车
运梁台车由独立的前后两组单线双轨台车组成，DF型系列要求沿已架设完毕的混凝土箱梁上运行，通过前、后天车和运梁台车的配合完成架桥机提升混凝土箱梁。
1-3-2、主要特点
DF900型架桥机是典型的无导梁架桥机。架设桥梁时，运梁车运输桥梁，运架分体，运梁与架梁平行作业，作业效率高。中支腿设置伸缩节和活动节，使架桥机完全能够适应坡道、变跨施工，且操作方便。
DF900架桥机单跨简支架梁，受力明确、架梁安全可靠。作业程序简单明了，整机纵、横向稳定性好。辅助支腿能够根据所架桥跨变换工作位置，使主梁纵向倾覆力矩降低至最小值，不需在墩顶设置锚固即可满足工作需要。架桥机架梁作业和过孔作业采用变频调速，起升系统三点起吊梁体，并可左右横向移梁，极大程度满足作业的精度和施工操作的便利。无导梁的架桥机采用架桥机直接过孔，作业程序明显较导梁式架桥机要简洁，作业效率高于导梁式架桥机。
1-3-3、架桥机架梁程序
DF900型架桥机在正常施工过程中主要有以下几种工作状态。
（1）运梁车驮运混凝土梁至后支腿附近，前天车将混凝土梁的前端吊起； （2）前天车拖动混凝土梁运行至跨中(混凝土梁的后端在运梁车上运行)； （3）运行到跨中适当位置后，后天车吊起混凝土梁的后端；
（4）前后天车同步前行，将混凝土梁运至落梁位置，并放置混凝土梁；
（5）中支腿固定不动，后支腿沿着已架设完毕的桥梁上的轨道前行，使辅助支
腿到下一个桥墩处固定，中支腿提起走向下一个桥墩支撑代替辅助支腿，辅助支腿收起，后支腿继续前行到桥梁边上；
（6）运梁车驮运下一个混凝土梁，如此循环完成连续架设任务。
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根据上面的分析过程，我们拟设计的架桥机的具体工作过程流程图如图1—1所示： 天车系统开始 S1：前后均在尾部设定位置 S2：前天车吊具下放 S3：前天车吊具下放，钩住梁 S3：前天车吊具上升,抱死 S4：前天车走行，停止 图1—1
S5：后天车吊具下放 S6：后天车吊具下放，钩住梁 S7：后天车吊具上升,抱死 S8：前后天车一起前行 S9：前后天车停止，落梁 架桥机架梁工作流程
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S10：梁到位，松开吊具，吊上升 S11：前后天车左向S12：后天车碰到触点、停S13：前天车碰到触点、停其他过程 西南交通大学峨眉校区
第二章技术方案
2-1、设计原则
1、 2、 3、
适应复杂工况下的结构要求。 符合起重设备设计规范。
以架桥机架梁施工的高效率和高质量为设计目标。
2-2、设计要求
900t级高速铁路架桥机属于一种大型的特种起重设备，其方案的确定除应符合起重设备的一般要求之外，还必须与铁路施工的特点紧密结合。方案的确定首先应保证施工作业的合理性和架桥机受力的合理性，也即保证作业的安全性，其次是应使作业尽可能方便，减轻劳动强度。
架桥机作业的安全性体现在两个方面，一是架梁作业的安全性，一是架桥 机过孔作业的安全性。
2-3、设计优化
（1）能实现整机吊梁横移。采用整机吊梁横移或是利用架桥机自身的横移机构实现“空中移梁”，将会逐步取代墩顶移梁方式。目前的架桥机基本上都能做到这一点。
（2）步履式自行纵移。架桥机自行纵移是指仅依靠架桥机自身的纵移机构，而不是利用其他辅助机具来实现纵向移动就位。同样是自行纵移，但不同的支撑方式却产生了不同的纵移方法，并导致不同的效果，这部分是国内架桥机主要区别之所在。如北戴河通联桥机厂与郑州大方桥机厂的纵移方式就不一样。拖拉纵移目前采用较多，特别用在导梁式架桥设备上，但辅助工序复杂，在较大跨度桥梁施工中由于导梁悬臂挠度较大，纵移时前支腿上墩困难。采用的步履式纵移方式可将其四个支腿作为架桥机的支撑机构，通过相互间的有序换步来实现步履纵移
（3）能适应纵坡，横坡及曲线上的架梁要求。在适应曲线桥梁架设方面，单导梁式架桥机比双导梁式架桥机更具有发展前途。但由于存在单向横坡，桥宽两侧的水平高差相当大，有时达到2m以上。在施工中，除了采取适当调整枕木垫高方法之外，还需要架桥机自身能够实现支腿高度调整，以保证架桥机基本处于水平状态。
（4）自重轻，利用系数高。架桥机起重量与自重之比为利用系数，这是评价架桥机综合性能的一个重要指标，一般认为应大于0．4。选择先进、合理的结构形式，十分重要，主导梁作为架桥机的主要钢结构，极为重要，其界面形式有多种，如：三角形桁架、箱型截面、11形截面等；本此研究架桥机为箱梁结构形式较多，因为不仅自重轻，受力性能优良，侧向抗扭刚度大，而且外形美观，倍受推崇，应用较为广泛。采用优化设计与结构有限元分析方法来减轻结构重量，是提高利用系数的主要途径之一。
（5）系统安全可靠。架桥机不同于一般的施工机械，属于特种设备，始终应将安全放在首位。从国内近二十年来发生的架桥机历次重大事故中，我们可以看到基本上不外乎整机在斜桥上溜车、横向倾覆、过孔时支腿失稳而导致整机倾覆等。
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