全球首台!大国重器昆仑号,让西方真正明白:这才是中国制造!

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1000吨重的桥体被稳稳抓起,而后又分毫不差的放在桥墩上时,望着这台能在桥墩上灵活“行走”的庞然大物,这一刻你就能明白基建狂魔不是董文化资讯网白叫的。

“昆仑”号出世,即可穿山渡海,让天堑变通途。下面,就来跟大家聊聊这台净重近1000吨的超级架桥设备究竟是怎么工作的。

湄洲湾跨海特大桥,正在作业的“昆仑号”

高空“跳舞”的钢铁巨兽

2020年夏天,名为“昆仑号”的架桥机,现身湄洲湾跨海特大桥的施工现场。

116米长的身躯,9.2米的身高,它的“脚”也就是供移动的巨型轮组一共有42对84个,身上所有的零部件加起来,超过了15000个。


由于身躯庞大,所以自身净重达到了惊人的967吨。它的力气很大,同类型的架桥机,只能起吊安放900吨的桥体,“昆仑号”将重量提升到了1000吨。

它还有一个孪生兄弟为“昆仑Ⅱ号”,两台设备都出自汉江重工,作为千吨级的架桥机,“昆仑号”是独一份,全世界目前只有这两台的起吊重量超过了千吨级别。


当代很多大桥的建设,跟常规桥梁的建设有所不同,桥墩和桥面桥体(也叫箱梁)是独立的两部分。

建设过程中,混凝土的桥墩和箱梁都是预先浇筑好的,箱梁要安放在桥墩上,桥梁主体才算是建成了。

听起来这不是什么复杂的工程,但是常规的起吊设备,不一定能把箱梁起吊起来。而且即便吊了起来,由于起吊设备和桥体角度的原因,在安放过程中可能会导致箱梁出现偏差。


这还不是最关键的,既然是架桥,那么所在地要么是沟壑,要么干脆就是江面甚至海面。试想在这种区域,传统的起吊设备该放在哪里,才能将箱梁吊起来安放在桥墩上呢?

正是因为这一点,架桥机才应运而生。它的工作确实不复杂,就是把箱梁起吊,而后放在桥墩上就行。


特别之处在于,架桥机是在桥墩上完成这一系列起吊和安放工作的。它在桥墩上不但要移动,而且还要尽可能的站稳。

远远的看起来,工作中的“昆仑号”,像极了横卧在桥墩上的“铁杠子”。不同的是,这铁杠子有脚(液压设备)有轱辘。


借助于液压设备,它能稳当的站在桥墩上,身躯还能升降。而借助于巨型的轮组轱辘,它可以在桥墩之间行走移动。

所以说,别看“昆仑号”身形庞大,它却能灵活的在高空走位跳舞。起吊箱梁的重量可达1000吨,长度可以达到40米。

自身的重量,再加上起吊箱梁的重量,加起来的总重量不下2000吨。而它在桥墩上的跨度更是超过了百米以上,可想而知,“昆仑号”自身必须得有极高的强度,才能保证不会被千钧之力整垮。


那么,“昆仑号”在研发建造的过程中,运用了哪些技术?又解决了哪些困难呢?

“昆仑号”的研发和建造历程

像这种搭积木式的建桥方式,主要用于高速铁路高架桥的建设。高架桥既能降低复杂地形对铁路的制约,同时也能减少对土地的占用,降低对铁路沿线居民的影响。


我国近20年来的高铁飞速发展,对架桥设备的需求也是越来越高。此前,国内高架桥所用的箱梁,整重在900吨左右,长度32米

也因此,之前建设所用架桥机,起吊的重量也都在900吨左右。建造“昆仑号”的汉江重工,此前的架桥设备也都是900吨级的。


15年前,企业先从德国引进了架桥设备,后来京广高速铁路的建设,所用架桥机就是该企业的。

不过,当高铁提速到350公里以上后,高架桥的建设标准也发生了改变。为了减少桥面拼接缝的共振节点,工程师在新的设计建造中,将箱梁的长度从原先的32米扩展至40米

单个的箱梁长了,桥墩的数量就能减少。像湄洲湾跨海特大桥,整体所用的桥墩减少了近90个。这样一来,占地面积减少不说,投资费用也降低了15%


可是在另一方面,随着单个箱梁长度的扩展,它的重量也从原先的900吨增加到了1000吨。如此一来就出现了很尴尬的情况,原先的架桥机起吊不动它了

怎么办?之前主要承接架桥业务的汉江重工,开始着手推动千吨级架桥机的建造。2016年时,相关的研发建造规划正式提上了日程。


可万万没想到,我们自己打算建造设备了,原先合作的国际同行却都远远躲开了。当汉江重工提出想看看国外同行的设计图时,无一例外都遭到了拒绝。

看来别人是指望不上了,于是企业就跟中铁第五勘察设计院联合组件了研发团队,开始自行研发新设备。


最初的设想是,看看能否将900吨级的设备改造升级。但经过论证后研发人员很快发现,原先的架桥机体型庞大,原本的稳定性就不够好,如果再给它加重,整体性能势必会更差。

在不能改造升级的情况下,只能重新设计架桥机,而后新建设备。可要重新设计架桥机,研发人员还是很忐忑的。


别看起吊箱梁的长度就增加了8米,可是对整个架桥机的结构而言,它的复杂程度却是几何量级增长。

为了攻克这一难关,有近30名专业人员参与了前期的研发设计,在中铁五院的一间会议室里,成了先期设计团队的研发基地。


到2018年初,先期的设计方案通过了评审,接下来如果没问题就能着手进行建造了。可是,参与设计的梁志新心里一直有个疙瘩。

原来,设计中的新产品,起吊能力虽然达到了1000吨,可如果建造出来,它自身的重量比原先规划的重量整整多了400多吨


身为副总工程师,梁志新很清楚,架桥机一旦按照这个方案建造出来,完成起吊工作肯定是没问题的。

可因为自身太重,它的使用场景肯定会受到制约。尤其是将来投入市场后,太胖的身躯在同类型的产品中,也会让其失去竞争优势。


此前的研发设计用了一年多,光是设计用的A3图纸堆叠起来就超过了10米,真要推倒重新设计,这不是故意找罪受嘛。

梁志新将自己的顾虑说了出来,没想到其他人也都支持更精益求精。于是,新的设计又重新开始,这次的主要任务就是为架桥机“减肥”。

比如架桥机主梁的设计,相关团队先后完成了8次设计,最终比上一版的设计方案减轻了60吨。


经过团队三个多月的不眠不休,他们又拿出了全新的设计方案。相比于上一版,新方案的重量从1450吨,降低到了975吨,而最终建造后的重量为967吨。它成功瘦身,可谓挑战了极限。

而在建造过程中,为了达到强度要求,主梁结构使用了GT785钢材。而这样的硬钢,常规焊接又不能解决焊缝开裂等问题。

为此,设计团队又联合钢铁领域的专家,一起到汉江重工驻场办公6个月,最终找到了新的工艺方法,保证了架桥机整体不会出现裂缝。


可以说,正是研发和建造人员的不眠不休,才保证了“昆仑号”问世后既有强度又有韧性,而且还能承受极强的冲击率。

毫不客气的说,这个钢铁巨无霸,就没有到达不了的架桥区域。

它是全能型选手

1000吨是什么概念呢?相当于3架空客A380的重量,将这么重的箱梁起吊到高空,并且精准无误地安放在桥墩上,“昆仑号”做起来游刃有余而且身形灵活。


它不但起吊重量大,关键还能够一机多用。之前架桥机在工作时,还需要起重机、运梁车、提梁机等其他设备的协助。

整个操作环节十分复杂又非常繁琐,一个环节哪怕出现毫米级的失误,就会产生连锁反应,导致整个工程不能进行下去。

而“昆仑号”则不一样,它既可以架,也可以运输和起吊,一台设备完成了多台设备的工作。效率不但提升了,架桥的精准度也有了。


“昆仑号”问世的背后,也包含了我国架桥机70年的发展历程。

从起吊65吨到1000吨

我国最早的架桥机,是1953年在山海关桥梁厂建造的,它的起吊重量为65吨,桥梁的长度在16米到32米之间。

后来,研发人员在原来的基础上,又研发出了130吨级的架桥机,但由于技术有限,整体性能并不够好。

到上世纪60年代,国内研发人员逐步攻克了130吨级产品性能不良的问题。虽然整体性能后来提升了,但是起吊的重量还是只有100多吨,而且在起吊过程中,架桥机无法单一完成工作,中间还需要人工辅助。

90年代的架桥机

从上世纪80年代开始,科研人员又开始研发新的产品。到1994年,新的架桥机诞生,相比于此前的设备,新设备能空中移梁无需人工辅助。

当年京九铁路建设时,4台全新的架桥机参与了建造,一共架设了3000孔桥梁。

虽说设备的性能好了,可随着箱梁越来越重,国内的架桥机起吊重量还是很大的制约。于是从90年代开始,科研人员又开始研发600吨级以上的产品。到2000年,新的架桥机又出现在了秦沈铁路的建设现场。


随着高铁时代的来临,我国的架桥设备,从600吨级又提升到了900吨级,并最终来到了眼下的1000吨级

起吊重量不断提升的背后,是我国在该领域半个多世纪以来技术的持续进步。

结语

时至今日,我们不但有身形庞大的“昆仑号”,还有身形较小的“太行号”

在朔黄铁路上作业的“太行号”架桥机

“太行号”身形较小,同样也能实现运、架、换等一体化的架桥工作。而且,相对于“昆仑号”,“太行号”的主要任务,是针对即有线路,对一些老旧的桥梁进行更换作业。

以往在对老旧线路进行维护更换时,需要多种设备一起工作,时间长还会影响到原有铁路的线路运行。


“太行号”可以一次性完成多种设备的工作,将单次的作业时间缩短到了4小时内。如此一来,线路维修期间不用调整铁路运行,直接更换后即可通车。

昆仑身强体壮架新桥,太行身形灵活运维忙。正是因为有这一台台架桥利器,我国的铁路线才能越来越密集,延伸越来越长。


这一切的背后,是技术在进步,是国力在提升,是我们的社会发展在日新月异的变化。


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