大吨位缆载起重机的研制开发

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Research and development of large--tonnage cable craneZHENG Xi-hui武汉鹦鹉洲长江大桥全长3420m，其中主桥长2100m，为三塔四跨钢板结合梁悬索桥，其中主梁跨径布置为2002 X 850200m，引桥长1320m，采用35、50m预应力混凝土连续箱梁结构。主缆横向布置2根 ，中心问距为36m，主跨矢跨 比1/9。每根主缆由1 14股索股组成 ，每根索股由127丝直径为5.25mm的镀锌高强钢丝组成。主缆直径：索夹内697.6mm、索夹#[-706.3mm。

加劲梁采用钢-混凝土结合梁 ，梁高3.Om，由钢主梁 、钢横梁和混凝土桥面组成。其中主梁高2.423m (中心线处 )，横梁高2.735m (跨中 )，混凝土桥面板厚为20cm，桥面铺装0.065m。主梁标准节段长1 5m，横 向设两片主梁 ，中心距31.2m。吊索横向间距36m，吊索锚点设在主梁外侧的风嘴上。

单个边跨有14个节段 ，支墩及边塔横梁处2个节段无吊杆。单个中跨有57个节段，边塔及中塔横梁处2个节段无吊杆 ，中塔横梁顶加劲梁为过渡梁段。

2 缆载起重机的设计缆载起重机为悬索桥大型专用设备，它依托悬索桥的主缆作为支承，进行移位行走和固位 吊装 ，属于高空作业的特种设备。鹦鹉洲长江大桥缆载起重机主要由1个钢主桁梁、2个在主缆上的滚轮式行走机构、2套柴油机-体化的液压提升设备(含提升和牵引千斤顶、柴油机-体化的液压泵站、控制系统及钢绞线收线装置、吊具扁担梁等部分组成。整机结构图见图1。

图1 缆载起重机整机结构图2.1 缆载起重机主要钢结构的设计(1)行走机构设计要点。

行走机构主要是 由钢结构主体、滚轮、牵引千斤顶、荷载转换千斤顶、小型液压卷扬机和可换式支承抱箍装置等组成，各部件之间采用销轴或螺栓连接。行走机构的主要作用就是以主缆为轨道，并可沿其行走，并能顺利跨越主缆上的障碍物 (如[收稿日期 ]2013-04-25[通讯地址 ]郑席晖，武汉市汉阳大道34号CONSTRUCTION MACHINERY 2013.8 1 03升重物安全可靠地停留在新的位置，同时设置在活塞顶端的上夹持器放松承载钢绞线，活塞回程准备下-行程的提升；在下降状态，千斤顶活塞在近乎完全伸缸的位置处上夹持器卡紧承载钢绞线，下夹持器放松承载钢绞线，活塞带动重物下降。在接近完全缩缸位置处下夹持器卡紧承载钢绞线，上夹持器放松承载钢绞线后活塞空载伸缸，在近乎完全伸缸位置处上夹持器再次卡紧承载钢绞线，下夹持器又放松承载钢绞线，如此循环直至重物准确地在设计位置就位。千斤顶及泵站的液压回路设置了液控单向阀和平衡阀，在遇到突然停电等突发事件时，可对油路进行闭锁，使提升重物安全地悬挂在已定高度。

2.3 缆载起重机钢绞线收放装置设计为了减少吊装时对航道的影响，利用液压马达收线装置对钢绞线和吊具进行收放，放线速度最高可达80m/h。

液压马达 、行星齿轮、钢结构组合式收线盘是集机、电、液于-体的收线装置，它采用齿轮减速，运用液压马达背压来制约收线盘的越程转动，制动力矩可达输入力矩的4～5倍。该装置包括安装底架、钢管滚筒、液压马达驱动系统 、排绳器等，如图5所示。安装底架支承架用螺栓固定在缆载起重机主桁架上，液压马达驱动系统包括液压马达、减速器和制动器联为-体后，安装在钢管滚筒的内部，以节收间。为保证钢绞线能够顺利进人钢管卷筒，增加了排绳器。

图5 钢绞线收放装置结构图2.4 缆载起重机液压动力站设计液压系统由4个独立的回路组成，分别为提升系统、牵引系统 、夹持系统及行走系统。提升系统和牵引系统的压力油可以合流-起为提升工况供油 ，以提高提升效率。其余2个系统均由独立的泵驱动。

液压泵站为缆载起重机的提升系统及行走机构提供动力源，通过泵站驱动钢绞线千斤顶及行走机构，从而实现重物的提升及缆载起重机在主缆上的移动。

2.5 缆载起重机控制系统设计缆载起重机采用分布式计算机网络控制系统，由1个主控台、2个泵站启动箱、若干传感器和数据线组成，可控制2台钢绞线千斤顶、2台牵引千斤顶、8台荷载转换千斤顶、2台收线装置液压马达及2台液压泵站。所有检测信号经过数据线传送到主控台，主控台根据各种传感器采集到的位置信号、压力信号，按照-定的控制程序和算法，决定油缸的动作顺序，完成集群千斤顶的协调工作；同时控制柴油机的转速，驱动油缸以设定速度伸缩，从而实现千斤顶的同步控制。

控制系统采用可编程控制器 ，可进行状态监控和显示 ，并具有数据储存和输出功能∩对2台液压钢绞线千斤顶的载荷实时监测，超载时自动停机；监测钢绞线千斤顶固定锚具夹片的开启/闭合状态；对2台钢绞线千斤顶和2台牵引千斤顶进行同步控制；对走行轮液压油缸载荷进行控制和超载报警；控制系统具备自动防误操作功能。

当采用2台缆载起重机抬吊作业时，控制系统能对2台起重机进行联动控制，可任选-台起重机的控制系统作为主控制系统，同时对另外-台进行锁定控制，确保操作安全。

3 主要技术参数及特点额定提升能力500t，平均提升速度30m/h，最大下放速度80m/h(液压马达放线 )，提升钢绞线长度200m。

重、空载最大主缆坡度32。，桁架荡移角度 ±15。 (额定 吊重时 )，缆上上行平均走行速度30m/h，缆上行走机构通过的最大的索夹尺寸CONSTRUCTION MACHINERY 2013 8 1 05产品结构I PR。岍s＆sTR岍2720mm (长 )X 300mm (高 )。

整机最大 白重140t左右 ，工作状态最大风速25m/s，非工作状态最大风速55rn/s。

该设备有以下特点：(1)缆载起重机在主缆上行走采用 滚轮式行走方式”，可有效提高行走速度。

(2)加劲梁的重心可通过重心调节千斤顶推动可移动吊具进行调节，同时吊具还可进行竖向转动对位调整，通过移动可移动吊耳，可满足各种梁段的吊装。

(3)缆载起重机采用分布式计算机网络控制系统，由1个主控台、2个泵站启动箱、若干传感器及数据线组成，可控制钢绞线千斤顶、牵引千斤顶、载荷转换千斤顶 、收线马达及液压泵站。主控台根据采集到的位置、压力信号，按照-定的控制程序和算法，控制千斤顶协调丁作，驱动油缸以规定的速度伸缩，实现千斤顶的同步控制。

4 缆载起重机的桥梁及架设方案全桥共布置4台缆载起重机。主梁与混凝土板结合后整体下河，水路运输到墩位待架位置，用缆载起重机安装；2个边跨在现场散拼并与混凝土板结合后整体起吊，仍用缆载起重机安装。

从两中跨靠近中塔开始架设 ，而后再从边塔向锚碇、跨中方向架设。4台缆载起重机先布置在两个中跨 (偏中塔侧 )，分别向边跨 、中塔方向架设。当向边塔方向架设的1#(4井)缆载起重机架设到-定位置，向中塔架设的缆载起重机架设到中塔顶后，l挣(4#)缆载起重机空载走行到边塔顶，拆除倒运到边塔顶边跨侧；期间将2#(3#)缆载起重机空载返回到边塔顶。然后从边塔顶对称完成边跨梁段和中跨剩余梁段的架设。

武汉鹦鹉洲长江大桥即将开始架梁施工，4台缆载起重机作为关键设备完成全部架梁任务。