架桥机横移轨道平行度控制方法

张文博

（中交四航局第二工程有限公司，广东 广州 510300）

摘  要：基于控制公路架桥机横移轨道平行度的目的，分析横移轨道平行度的控制原理，对比横移轨道不平行情况，计算确认横移轨道两端测量线的允许差值，提出使用潜望式激光测距仪控制横移轨道平行度的操作方法，保障架桥机架梁施工的安全性，为架桥机架梁施工横移轨道平行度控制提供参考。

关键词：公路架桥机;横移轨道平行度;潜望式激光测距仪 ;

1 前言

公路架桥机是一种应用较为常见的，使用在公路桥梁架设工程中的特种机械设备。可以快速将预制梁片吊运至桥墩部位，正确的使用公路架桥机可以有效的保障施工安全，并且提高施工效率。但公路桥梁施工现场环境较为复杂，架桥机操作流程繁琐，且设备自重较大，容易出现架桥机倾覆、脱轨等安全事故[1]。而架桥机前、中横移轨道不平行是造成倾覆、脱轨事故的主要原因，因此有效控制平行度的方法能大幅度提升架桥机使用的安全性，本文以QJ40-180型号步履式双导梁架桥机为例进行分析说明。

2 横移轨道平行度的控制原理

整个预制梁架设施工，大体分为三步进行，第一步是架桥机过孔作业，使架桥机处于待架梁跨具备预制梁架设条件；第二步是运梁车配合架桥机进行喂梁作业，运梁车将待架预制梁转运至待架梁处，与架桥机配合将预制梁转载至由架桥机吊运负载；第三步是架桥机架梁作业，包括架桥机提梁纵移、横移、落位和解梁复位等内容。架桥机横移轨道的平行度控制操作在架桥机过孔过程，发挥作用主要在架桥机架梁过程，是贯穿预制梁架设的重要环节。

2.1横移轨道与轮箱钢轮的配合方式

架桥机的使用过程中，横移轨道和轮箱钢轮的配合主要为两方面：一个配合是提供架桥机横移的动力，架桥机的横向移动是通过架桥机前、中横移轮箱与架桥机前中横移轨道配合实现的，配合方式为轮箱钢轮与横移轨道顶面滚动摩擦配合；另一个配合是维持架桥机在的横移过程移动方向的稳定，架桥机横移具备有一定的自校正功能，其自校正是通过轮箱钢轮的轮缘与轨道侧边接触提供反作用力，使架桥机横移保持在一条相对稳定的直线上。

2.2横移轨道与轮箱钢轮的配合间隙

架桥机作为一种大型的起重设备，在使用过程中所需的配合精度，相较于一些精密设备要低的多，横移轨道与轮箱钢轮存在较大的活动量，因此横移轨道的顶面宽度与轮箱钢轮的可接触面宽度的配合间隙，决定了前、中横移轨道所允许的不平行度，决定了轨道两端测量距离的允许差值。以QJ40-180型号步履式双导梁架桥机为例，横移轨道的顶面宽度均为75mm，轮箱钢轮的可接触面宽度为95mm，则两者存在的理论间隙a=20mm。

图1  中横移轨道截面示意图                    图2中横移轮箱截面示意图

2.3横移轨道的平行四边形性质定理

为控制横移轨道的平行度，可以采用简单的平行四边形性质定理，在四边形中对边的两条线平行且相等的情况下，另两条对边也必平行且相等，两组对边分别平行的四边形叫做平行四边形，因此应分别选定前、中横移轨道上等距离的两条对边线，与选定距离的边线两端分别连接的测量线形成一个平行四边形[2]。

为了实际施工作业中便于控制横移轨道的平行度，当两条横移轨道不平行时，选取的轨道段两端的测量线存在一个差值，将平行度控制两条轨道延长线形成的夹角，转化为控制两条测量线的差值，计算出这个差值允许值的大小，就能掌握架桥机过孔时两条横移轨道最大允许不平行度，两端测量线的差值越小则两条横移轨道越平行，在这个允许量内能最大程度的保障架桥机运行的安全性。

两条横移轨道不平行情况，以中横移轨道为基准分为以下两种：一种是两端测量线与中横移轨道垂直，即理论平行四边形为矩形；另一种是两端测量线与中横移轨道不垂直，即理论平行四边形为普通平行四边行。当测量同样的距离产生相同差值的情况下，理论平行四边形为矩形的轨道比理论平行四边形为普通平行四边行的轨道更不平行，因此计算差值最大允许值，应计算最差的情况即测量线与中横移轨道垂直的情况。

图3相同差值垂直与不垂直平行度示意图

（1）基于测量线与中横移轨道垂直的情况下，讨论两条轨道的不平行度和两端测量线的差值，此状态下前横移轨道不平行于中横移轨道，则前底部横移总成中横移轮箱在横移轨道上的姿态分为两种情况：

1）前支腿的两个轮箱外侧轮的对侧轮缘，分别接触到轨道顶两侧，则在两轮箱间距内产生的差值为2a，计算轨道两端测量线的差值。

式中：L2为轮箱两轮间距，mm；a为轮箱钢轮与横移轨道顶的间隙，mm；L为横移轨道总长，mm；b为轨道两个端测量线差值，mm。

图4架桥机前端示意图

以QJ40-180型架桥机为例，轨道两端测量线差值。

2）前支腿的单个轮箱内的主动轮与从动轮对侧轮缘，分别接触轨道顶两侧，则在轮箱内两轮间距内产生的差值为2a，计算轨道两端测量线的差值。

式中：L1为轮箱两轮间距，mm；a为轮箱钢轮与横移轨道顶的间隙，mm；L横移轨道总长，mm；为b为轨道两端测量线差值，mm。

图5前横移轮箱示意图

以QJ40-180型架桥机为例，轨道两端测量线差值。

（2）两个轨道处于不平行状态，在此状态下前、中横移轨道形成一个喇叭状的开口形状，则轨道的两端测量线分别处于喇叭的两端大口和小口处，并且测量线存在最大允许差值。设定前、中横移轨道理论间距为c，架桥机运行到喇叭大口处，前、中横移轮箱钢轮的外侧轮缘，分别接触横移轨道顶外侧，则此处测量线长度为c+2a，架桥机运行到喇叭小口处，前、中横移轮箱钢轮的内侧轮缘，分别接触横移轨道顶内侧，则此处测量线长度为c-2a，计算轨道两端测量线的差值。

式中：b为轨道两个端测量线差值，mm；c为轮箱理论间距，mm；a为轮箱钢轮与横移轨道顶的间隙，mm。

以QJ40-180型架桥机为例，轨道两端测量线差值。

比较三种情况下理论的测量线计算差值，取其中最小值是前、中横移轨道差值最大允许值为80mm，因此QJ40-180型架桥机，当前、中横移轨道两端测量线的差值大于80mm时，架桥机架梁横移过程中有较大可能发生安全事故。

3横移轨道平行度的控制工具

横移轨道两端的距离测量是控制架桥机横移轨道平行度的基础手段，在多年的架梁作业施工中也一直存在着测量控制要求。

（1）传统的做法是使用皮尺进行测量，在架桥机过孔中，中横移轨道落位后将皮尺的一头挂在前横移轨道上，随前支腿前移拉长皮尺，将皮尺尺头带至下一盖梁支垫前横移轨道处，再绷紧皮尺来反复调整前、中横移轨道位置，控制两轨道平行度。因为测量工具的自身局限性，整个操作过程复杂不稳定，且弹性皮尺的长距离使用存在较大的误差，严重影响到平行度的准确性，存在安全隐患。

（2）改进使用激光测距仪，激光测距仪可以在已架桥梁处，测量出待架梁跨间的距离，不需要将皮尺一端送到下一盖梁处，在中横移轨道落位前确定大致使用位置，在前横移轨道前移到位时，辅助测量前横移轨道落点，操作更加便捷。且激光测距仪的精确度可以达到毫米级使用，测量工具的误差值可忽略不计，更加有利于确认轨道两端的测量距离差值是否在允许的范围内。但架梁施工中单孔跨距较大，普通的激光测距仪激光落点在较远的距离时，肉眼远距离不利于观察，影响整个测量效率。

（3）提升使用潜望式激光测距仪，在激光测距仪的基础上增加了内置潜望式望远镜，在测距仪的侧边可以通过潜望镜用肉眼观测较远距离的标记点，在潜望镜内有激光的标记记号，激光标记记号与轨道标记点重合后，可使激光照射到标记位置测量出待测距离，整个过程简便、准确且高效率，能通过多次测量来调整轨道平行度。

4横移轨道平行度的控制步骤

架桥机横移轨道为使用平行四边形性质定理，应在架桥机安装之初对架桥机的前、中横移轨道上各选取一段等距离的轨道，并在取定段的两端用反射片进行标记，方便后续横移轨道平行度调整检测时进行测量，所选取轨道段应有足够长度，两端应尽量靠近轨道架桥时使用段的两端，同时应为便于测量的位置。

为控制架桥机横移轨道的平行度，操作要在架桥机过孔过程中完成，公路架桥机过孔动作主要流程为：过孔前准备，设备调试完毕解除固定骑马螺栓；主梁一次前移，主梁提辅助和后支腿前移；中支腿一次前移，使用钢丝绳和连接固定中支腿与下横移轨道同步前移；主梁二次前移，主梁再次前移至辅助支腿到下一盖梁处进行支撑；中支腿二次前移，中支腿固定横移轨道前移至接近已架梁前端处；前支腿前移，使用钢丝绳和手拉葫芦固定前支腿下横移轨道前移至下一盖梁；主梁三次前移，主梁前移适当位置平衡，固定骑马螺栓检查整机过孔状态。

潜望式激光测距仪主要使用在架桥机过孔过程中的其中三步，分别为过孔前准备，前支腿前移和过孔完成检查：

（1）在过孔前准备时，需要使用通过激光测距仪提前确定出，架桥机过孔时中支腿第二次前移，中支腿横移轨道的大致位置。根据所架桥梁跨度不同，所架桥梁弧度不同，中支腿与中横移轨道最终在架桥机架梁时使用的位置也不同，在所架桥梁确定的情况下，可在中支腿前移前使用激光测距仪确认中横移轨道两端与下一桥墩上盖梁的距离，在已架桥梁边梁梁面上用记号笔标注出，与下一桥墩上盖梁两端的等距离记号，则该记号处为架桥机中横移轨道架桥时的使用位置。

（2）前支腿前移时，架桥机的中横移轨道已落位支垫，因为中横移轨道落位点与下一桥墩上盖梁两端等距离，所以在架桥机前横移轨道初步落位时可参考下一桥墩上盖梁两端。盖梁的内侧面到前横移轨道落点量取固定值，将前横移轨道初步落位，再使用激光测距仪测量前、中横移轨道所取段两端的距离，根据偏差情况调整前横移轨道位置，将横移轨道两端的测量差值控制在允许范围内，最后对前横移轨道进行支垫并调整水平度。

（3）过孔完成检查，在各横移轨道支垫完成后，架桥机进行最后一次前移调整固定，在进行架桥作业前要对架桥机各部位进行最后检查，包括检查横移轨道的平行度。在中横移轨道选取段的两端分别测量其与前横移轨道的选取段的两端距离，计算两端测量线的差值确认最终差值是否满足，该架桥机横移轨道差值的最大允许值，如满足要求方可进行下一步架桥作业。

5结论与推广

公路架桥机在架梁作业中，因横移轨道的不平行会造成严重的生产事故，使用潜望式激光测距仪，应用简单的平行四边形性质定理，可以有效的控制横移轨道的平行度降低安全隐患。潜望式激光测距仪操作简便、测量距离长、测量精度高，可应用在很多施工生产场景中，如设备拼装测量，现场施工测量等，值得推广使用。

参考文献：

[1] 马小千. 公路桥梁架桥机安全管理初探[J]. 装备维修技术, 2020(13):132-133.

[2] 陈玉华. 平行四边形性质的灵活运用[J]. 中学生数理化(教与学),2009,(12):105-106.

作者简介：张文博（1995 - ），男，助理工程师，主要从事设备管理工作。