当1000吨重这座桥被牢牢抓住,接着又分毫不差地放在桥墩上,望着这个可以在桥墩上灵活“行走”的庞然大物,此时此刻你可以理解基建狂魔并非白叫。
“昆仑”号诞生了,可以穿越大海,让护城变得通畅。接下来,让我们和你谈谈这个。超级架桥设备净重近1000吨。到底是怎么工作的?
钢铁巨兽在高空“跳舞”
名为“昆仑号”的架桥机于2020年夏天出现在湄洲湾跨海特大桥的施工现场。
身长116米,身高9.2米,其“脚”即供移动的巨型轮组共有42对84个,身体所有部件加起来,超过15000个。
由于其巨大的身体,其净重达到了惊人的967吨。它非常强大。同类型的架桥机只能起吊并放置900吨的桥梁。““昆仑号”将重量提高到1000吨。
还有一个双胞胎兄弟是昆仑。Ⅱ“数字”,两台设备都来自汉江重工。作为千吨架桥机,“昆仑”是唯一的一台。目前,世界上只有这两台机器的起重重量超过1000吨。
现代许多桥梁的建设,不同于常规桥梁的建设,桥墩和桥面桥体(又称箱梁)是两个独立的部分。
在施工过程中,预先浇筑混凝土桥墩和箱梁,桥墩上应放置箱梁,这座桥的主体是建成的。
听起来这个项目并不复杂,但传统的吊装设备,未必能将箱梁吊起。并且即使吊起,由于吊装设备和桥体角度的原因,在放置过程中也会造成箱梁偏差。
那还不是最重要的,因为是架桥,所以地点要么是沟壑,要么简单地是江面甚至海面。想象一下,在这一区域,传统的起吊设备应该放在哪里,才能把箱梁吊起来放在桥墩上?
正因为如此,架桥机才应运而生。这个工作的确不复杂,就是把箱梁吊起来,然后放在桥墩上。
特别之处在于,架桥机就是在桥墩上完成这一系列的起吊和放置工作。它不仅要在桥墩上移动,而且要尽可能地站稳。
从远处看,工作中的“昆仑”就像躺在桥墩上的“铁杠”。不同的是,这个铁杠有脚(液压设备)和轮子。
借助液压设备,它可以稳定地站在桥墩上,身体也可以升降。借助于巨大的轮组轮,它可以在桥墩之间行走和移动。
所以说,虽然昆仑号身材巨大,但它可以在高空灵活地行走和跳舞。吊箱梁的重量可以达到1000吨,长度可达40米。
自身重量,再加上吊箱梁的重量,总重量不少于2000吨。它在桥墩上的跨度超过100米。可想而知,“昆仑”本身必须有很高的强度,以确保它不会被迫崩溃。
所以,“昆仑号”在研发建设过程中,采用了哪些技术?又解决了哪些困难?
“昆仑号”的研究、开发和建设过程
像这样建造积木式桥梁的方法,主要用于高速铁路高架桥的建设。高架桥不仅可以减少对铁路复杂地形的限制,还可以减少对土地的占用,减少对铁路沿线居民的影响。
近20年来,我国高速铁路发展迅速,对桥梁设备的需求日益增加。以前,国内高架桥所用的箱梁,整重在900吨左右,长度32米。
因此,以前使用的架桥机起吊重量约为900吨。汉江重工建造“昆仑”号,以前的架桥设备也是900吨。
十五年前,企业首先从德国引进了桥梁设备,随后京广高速铁路的建设,使用的桥梁设备就是这家企业。
不过,随着高速铁路的加速350公里以上后,同时,高架桥的施工标准也发生了变化。为减少桥面拼接缝的共振节点,工程师们正在进行新的设计建设,将箱梁的长度从原来的32米扩展到原来的32米40米。
单箱梁长了,桥墩的数量就会减少。就像湄洲湾跨海特大桥一样,整个桥墩减少了近90个。因此,不要说占地面积减少了,投资成本也降低了。15%。
但是,另外一方面,随着单箱梁长度的扩大,其重量也从原来的900吨增加到了1000吨。因此,出现了一种非常尴尬的情况,原来的架桥机起吊不动它。。
怎么办?汉江重工,此前主要承担架桥业务,开始着手。推进千吨级架桥机的建设?。2016年,相关R&D建设计划正式提上日程。
但是没想到,我们打算自己建设设备,但是原来合作的国际同行都远远避开了。当汉江重工提出要看外国同行的设计图纸时,无一例外都被拒绝了。
看起来其他人都不能指望,于是企业与中铁第五勘察设计院联合组建了R&D团队,开始自己开发新设备。
最初的想法是看能否升级900吨级的设备。然而,经过论证,R&D人员很快发现,原来的架桥机体积巨大,原来的稳定性不够好。若再加重,整体性能必然会更差。
如果无法进行改造升级,架桥机只能重新设计,然后新建设备。可以重新设计架桥机,研发人员仍然非常不安。
虽然吊箱梁的长度增加了8米,但对于整个架桥机的结构来说,它的复杂性是几何量级增长。
为克服这个困难,有近30名专业人员参与前期的R&D设计。,中铁五院的一个会议室,已经成为前期设计团队的研发基地。
到2018年初,预设设计方案已经通过评审,如果没有问题,可以开始建设。然而,参与设计的梁志新心中总有一个疙瘩。
原来,虽然设计中的新产品提升能力已经达到了1000吨,但是如果建成了,它本身的重量就比原来规划的重量整整齐齐。多了400多吨。
身为副总工程师,梁志新非常清楚,架桥机一旦按此方案建成,完成起吊工作肯定是没有问题的。
可以是因为自己太重了,它的使用场景肯定会受到限制。特别是将来进入市场之后,过胖的身体在同类产品中,也会使其失去竞争优势。
之前的R&D设计用了一年多,光是设计用的A3图就堆了10多米。如果真的要推倒重新设计,不是故意找罪吗?
梁志新说出了自己的顾虑,没想到别人也支持更加精益求精。因此,新的设计又重新开始,这次的主要任务是“减肥”架桥机。
例如架桥机主梁的设计,相关团队先后完成了8次设计,最终比上一版减少了60吨。
经过团队三个多月的不眠不休,他们又提出了一个全新的设计方案。与上一个版本相比,新方案的重量从1450吨下降到975吨,而最终的重量是967吨。减肥成功,可谓挑战极限。
而且在施工过程中,为满足强度要求,主梁结构采用GT785钢。而且这种硬钢,常规焊接无法解决焊缝开裂等问题。
为此,设计团队与钢铁领域的专家合作,在汉江重工工作了6个月,最终找到了一种新的工艺方法,保证了桥梁机整体不会出现裂缝。
可以说,正是R&D和建筑工人的不眠之夜,保证了“昆仑”出来后既有强度又有韧性,还能承受很强的冲击率。
毫不客气地说,这位钢铁巨无霸,没有无法到达的架桥区域。
这是一个全能的玩家
什么是1000吨的概念?相当于3架空客A380的重量,把这么重的箱梁吊到高处,并准确地放在桥墩上,“昆仑号”做得游刃有余,身材灵活。
不仅起吊重量大,关键也能一机多用。以前架桥机在工作时,还需要起重机、运梁车、提梁机等其它设备的协助。
整个操作环节非常复杂繁琐。即使一个环节出现毫米级错误,也会产生连锁反应,导致整个项目无法进行。
与“昆仑号”不同的是,它既能架设,又能运输和起吊,一台设备完成了多台设备的工作。。不仅提高了效率,而且提高了架桥的精度。
“昆仑号”问世的背后,也包含了我国架桥机70年的发展历程。
从65吨到1000吨不等
1953年,我国最早的架桥机是在山海关桥厂建造的,其吊装重量为65吨,桥梁长度在16米至32米之间。
随后,R&D人员在原来的基础上,另外开发了130吨级的架桥机,但是因为技术有限,整体性能不够好。
20世纪60年代,国内R&D人员逐渐克服了130吨级产品性能不佳的问题。虽然后来整体性能有所提升,但吊装重量只有100多吨,架桥机在吊装过程中不能单独完成工作。中间还需要人工辅助。
自20世纪80年代以来,研究人员开始开发新产品。到了1994年,新的架桥机诞生了。与以前的设备相比,新设备不需要人工辅助就可以在空中移动横梁。
在京九铁路建设过程中,参与了4台全新的架桥机,总共有3000孔桥梁。
虽然设备性能良好,但随着箱梁越来越重,国内架桥机的起吊重量仍然受到很大限制。因此,自20世纪90年代以来,研究人员又开始研发600吨级上述产品。到了2000年,秦沈铁路的建设现场又出现了新的架桥机。
伴随着高速铁路时代的到来,我国的架桥设备从600吨升至600吨900吨级,而且最后还是来到了现在1000吨级。
吊装重量不断增加的背后,是我国半个多世纪以来技术的不断进步。
结语
时至今日,我们不仅拥有巨大的“昆仑号”,还拥有巨大的身材。太行号体型较小。。
“太行”体积小,还可以实现运输、架设、更换等一体化的架桥工作。而且,与“昆仑”相比,“太行”的主要任务是更换一些有线路的老桥。
过去在维修和更换旧线路时,需要多种设备一起工作,时间长了也会影响原铁路的运行。
太行号能够一次完成多种设备的工作,将单次作业时间缩短到4小时以内。因此,在线路维修过程中不需要调整铁路运行,直接更换后即可通车。
昆仑身体强壮,架起新桥,太行身材灵活运维。由于这一台台架桥利器,我国的铁路线可以越来越密集,延伸也越来越长。
这些事情的背后,是技术的进步,是国力的提升,是我们社会发展日新月异的变化。
参考资料:
“昆仑号”面世纪 人民日报 2022年2月9日
“奋进吧,中国架桥机!” 海外版人民日报 2022年5月27日
“奋进的春天 | 世界上第一台千吨级架桥机正在鄂制造 湖北日报 2023年2月20日
让现有的铁路线桥“即换即通车” 科技日报 2023年7月18日
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