高架改造 篇1
除了新建高速公路和对原有高速公路进行拓宽这两种传统方式外, 在原有地方道路或者高速公路上以高架桥的形式增建新的高速公路, 是一种另辟蹊径的新颖思路。建设高架高速公路, 即能节省土地, 又可实现高速公路交通量的扩容, 从而实现双赢。
1 高架高速公路的改造方案
1.1 改造原则
在既有高速公路的基础上改造高架高速公路, 应遵循两个原则:一是尽量减少对既有高速公路路基和交通标志等现有构造的侵扰和改动;二是施工时尽量减少对既有高速公路上车辆交通的影响。这就要求高架高速公路与下层既有高速公路之间, 在垂直和水平方向都必须留有足够的空间和距离。此外, 既有高速公路上改造高架高速公路的具体结构形式, 则较为复杂多变, 需要针对不同的地形条件来区别分析。
1.2 平原区的改造
平原区既有高速公路的横断面的特点是:多为填方路段, 挖方路段较少。道路两侧基本没有高边坡, 地形比较宽阔平整, 高速公路中央分隔带的宽度一般较大, 多为2米及以上。
在平原区的既有高速公路上修建高架高速公路, 其结构形式主要根据下层既有高速公路的横断面来确定。根据具体情况可以分别采用整体门架式和分离式两种下部结构结构形式, 其中整体门架式又可分为三柱门架式和双柱门架式两种, 上部结构形式可以采用小箱梁或连续梁。
1) 分离式高架高速公路:适用于下层既有高速公路中央分隔带较窄, 无法在中间设墩的情况。这种建设方案在施工时对下层既有高速公路边坡的影响比较大, 因为需要在每侧的边坡各打至少2根桩, 承台尺寸比较大, 并且部分承台要侵入边坡, 施工时需要设置临时支挡以确保路基的安全。也可以将桥墩和承台向外侧再移动一些, 减少对原有路基边坡的影响, 但这样会多占用两侧的一些土地。此外, 上部箱梁的外侧翼缘可能会伸出用地范围。
2) 整体式高架高速公路 (三柱门架式) :这种形式的高架高速公路, 落地比较复杂, 必须将车道从中间逐步转移到两边, 然后落地, 因此在落地段需要加长门架的盖梁。并且落地段的上层高架桥因为要与下层既有高速公路斜交, 因此主梁跨径必须加大。这种建设方案还会对下层既有高速公路的采光产生影响。由于上层高架桥的遮挡, 下层既有高速公路的光线变的比较暗, 可能导致司机无法看清中远距离的交通标志, 并且导致司机下意识的减慢车速, 从而降低高速公路通行能力。
为了减少这种视觉效应, 可以将左右两幅桥的主梁各自减少一片, 从而使桥宽减小, 在中间出现一个宽达8.5m的空间。这将非常有利于下层既有高速公路的采光, 可以避免产生隧道式的视觉效应。但这样做法带来的缺点是, 中间空着的那段盖梁会严重影响整体结构的美观。
3) 整体式高架高速公路 (双柱门架式) :适用于下层既有高速公路中央分隔带较窄或者通信管线无法挪动, 不能在中间设立墩柱, 同时道路两边的空间受到限制, 不便修建分离式高架高速公路的情况, 这种情况比较特殊和极端。双柱门架式的盖梁受力非常不利, 需要专门设计和计算。并且这种形式的高架高速公路, 落地将更加复杂, 落地段的上层高架桥因与下层既有高速公路斜交, 因此主梁跨径必须加大。
1.3 丘陵区的改造
平原微丘区以填方为主的高速公路路段, 高架拓宽方案在技术上是可行的, 但是高架高速公路的功能与地面高速公路是有区别的。高架路与地面高速公路互通, 特别是枢纽互通的连接十分复杂, 交通标志很难设置完善, 对营运影响较大, 故方案适宜在局部路段分离布设;适宜中型以下车辆使用并通过连接现有服务区与地面高速公路沟通;适宜城际间点对点的直达快速客运专线, 分流中、长途的小客车。
考虑丘陵区高速公路的特点, 本文提出如下的高架结构建设方案:
1) 在高速公路两侧边坡至用地红线的范围内布置桩基承台, 柱式墩柱支撑起上部整体式箱梁结构。方案在技术上避免了重新征用土地, 同时利用预应力箱梁的长悬臂结构特点获得较大的拓宽空间, 但是由于箱梁结构自重较大, 限制了施工方案的选择, 常用的支架现浇工期较长, 施工时将不可避免的占用部分硬路肩范围, 并且支架会使司机视觉产生压迫感, 影响行车舒适性和安全性。
2) 在高速公路两侧边坡至用地红线的范围内布置桩基承台, 以柱式墩柱配盖梁的形式支撑上部预制梁、板结构。方案在技术上利用了已有征地范围, 同时预制梁、板结构的施工架设灵活方便、操作简易, 速度快、成本低, 对既有高速公路的营运影响较小。缺点是下部结构增加了浇筑盖梁的施工工序, 同时由于盖梁的影响造成高架设计标高有所增加, 下部结构尺寸增大, 可能造成部分征地。
2 高架高速公路的出入问题
当上下两层都是高速公路时, 需同时考虑上下两层主线与被交路之间的交通转换, 匝道较多, 转换系统较为复杂。结合我国高速公路现状, 主要研究“门架式”高架高速进入互通区时交通组织方法。
1) 上层高架4车道降坡落地, 与地面4车道汇合成双向8车道高速, 按照主线8车道进行互通匝道设计。由于高速主线线形要求很高, 分叉渐变段的渐变率为1∶40, 合流渐变段的渐变率为1∶80。经估算, 从高架上横向偏移出来需要700米左右, 高架桥降坡坡度控制在3%以内, 从高架标高降到地面标高需要500~600米, 落地后渐变合流到地面主线需要1300米左右, 这样就需要2.5公里。合流成地面单向4车道后交织段至少1公里, 就相当于整个过程涉及到互通区前后3.5公里。
2) 互通区里上层主线不落地, 高架通过互通区, 高架匝道降坡落地与地面匝道连接, 汇合后共用现状匝道完成各方向交通转换。
3) 在既有互通区里新建一个上层主线与被交路的互通, 完成各方向交通转换, 新建互通匝道与现状互通匝道不进行连接、互不影响。
4) 双层高速进入互通区时, 部分设置互通, 部分不再设置互通。沿线供小乡镇出入的互通不再增设互通匝道, 直接高架跨过既有互通区, 只在沿线重要的城市、工业或商业中心、旅游胜地等交通出入需求较大的地方增设互通匝道, 完成各方向交通转换。
3 小结
高架改造 篇2
随着城市规模拓展的快速推进, 城市交通出行距离及出行结构发生了巨大变化, 在大发展大建设的环境政策支持下, 作为快速出行载体之一的高架道路系统已初具规模, 为提高高架桥通行效率, 保障桥体安全及交通安全, 另一方面杜绝超载超限车辆驶入高架桥, 避免对桥体造成致命的破坏及安全隐患或事故的发生。
二、概述
城市高架桥限高架系统主要用于城市高架桥匝道口及城市下穿桥等道路建设服务。城市高架桥限高架系统特点:与过去的常规固定道路限高架相比较, 其设备组成及结构设计, 更具智能化、先进性、复杂性, 分别可以前端手动控制、前端遥控控制、远程后台控制等;其次, 具有系统的过载保护装置, 当限高架受到外力碰撞时, 系统程序会发出报警信号, 程序自动停止, 从而保护限高横杆。
三、结构总体设计
3.1环境条件
1、工作温度 室外-20℃~+50℃
室内0℃~+40℃
贮存温度 室外-20℃~+55℃
相对湿度 室外95~98% (+30℃时)
室内90~96% (+30℃时)
2、风载荷 24.5m/s保精度
32m/s 不破坏
3、可靠性及维修性
平均无故障工作时间MTBF>12h
平均修复时间MTTR<0.5h
4、海拔高度≤2000m
3.2前端伺服控制设计
1、伺服系统采用高精度马达和减速机, 通过设备PLC、驱动器等电气设备作为控制单元, 所需设备载荷为120kg, 限高架的总行程为3m, 查机械设计手册传动机构总效率在0.9以上, 且安全系数按照1.5设计, 选用400W规格马达。2、以解决现场突发情况, 快速响应限高设计要求, 根据机械设计原理, 设计带有自锁功能的减速箱, 通过速比配合, 使限高系统发挥最大效果。如果伺服系统无法工作或远程控制出现网络故障无法工作时, 利用减速箱的手摇机构可以使限高杆上升至最高点5.5m。
3.3升降横杆结构设计
1、升降横杆主要功能: (a) 作为匝道控制限高杆 (b) 提醒过往驾驶人员, 前方有限高警示; (c) 在车辆冲击下, 横杆能及时断裂。2、升降上横杆采用150mmx100mmx2.5mm方型铝管, 为了减小摩擦, 在横杆的末端安装橡胶轮, 防止其摩擦过大导致马达卡死或手摇力过大, 橡胶轮直径60, 利用螺栓与连接轴紧固。升降下横杆采用60mmx60mmx2mm工程塑料材质, 当被车辆撞击时, 工程塑料杆可以断裂, 从而减少车辆损失, 保护驾驶人员的安全。3、由于控制属于室外道路环境中使用, 外观效果必须具有警示颜色, 包括:警示灯、警示牌、反光膜等, 根据国家道路照明及反光膜规范要求, 横杆上部颜色为黄黑相间色, 下部为红白色, 横杆安装2.5m限高牌及频闪灯, 起到警示作用, 从而提醒驾驶人员, 安全行驶。
四、关键技术的解决方法
1、力学模拟与试验分析设计。 (a) 减速箱体是设计重中之中, 犹如一个大心脏, 是结构设计的重点, 也是难点。因此设计时采用计算机仿真设计及先进的分析软件, 对减速箱体进行了优化设计, 保证了其在静、动载荷下的刚度、强度和稳定的要求。 (b) 通过建立三维模型, 再利用ANSYS对限高架体进行软件模拟分析, 使其在不同工况下的结构进行分析, 得到其在受力工况下, 会产生变形情况和应力分布。 (c) 通过对应力的分析, 使其在在满足限定载荷条件下, 把所得数据, 与工程试验所得数据相互结合, 从而验证该结构的合理性与正确性, 最终确认产品的可靠性。2、传动机构设计。减速箱主要采用自锁式结构设计, 产品成熟, 运行可靠, 其特点如下: (a) 承载力大。传动壳体采用模具一次成型结构, 模具壁厚大大满足设计的要求, 强度优良。采用双滚珠轴承, 加大其刚性连接, 增加受力面积, 并能承受一定的碰撞冲击力, 而不损坏整个控制系统。 (b) 稳定性好, 配合精确。采用比较成熟的减速结构设计, 增加产品的可靠性, 运行更稳定;设计配合公差精确, 轴向和径向扭矩好, 满足设计更能要求。
五、结束语
对限高架结构总体设计, 采用已有的理论技术、新的技术和创新设计, 同时兼具工程实施验证, 达到对道路建设的基础服务设施, 加强交通管理水平, 降低事故的发生率。通过对限高架的整体结构设计, 并且产品也很好的应用于实际的城市高架桥道路环境中, 产品运行相对稳定, 并且得到客户的认可, 希望同在交通领域对限高架感兴趣的设计人员有一定的参考。
摘要：介绍了城市高架桥限高架结构总体设计综述, 以及关键设备部分技术解决方法。
关键词：城市高架桥,限高架,结构总体,解决方法
参考文献
[1]机械工程师手册.机械工业出版社, 2010
高架改造 篇3
摘要：以顺河高架系杆拱桥维修加固桥下接触网改造为实例，介绍了上跨桥现状及桥下既有接触网设备情况。根据桥梁施工方案，提出了接触网改造可能方案并分析，为类似既有上跨电气化铁路桥改造引起桥下复杂接触网改造提供参考。
关键词：电气化铁路；上跨桥下接触网；复杂接触网改造
1.工程概况
济南市顺河高架系杆拱桥（以下简称“该桥”）为连接济南市主城区南北交通枢纽，从济南东站西咽喉区上跨跨越，建成通车至今年已15年多，目前已到大修期，根据桥梁监测评估，该桥已出现严重病害，需进行维修加固[1]，引起桥下铁路接触网设施相应过渡改造。
2.接触网改造主要技术难点
桥梁利用检修作业小车施工，要求梁底距接触网带电体最高点不小于1m。桥下既有接触网已采用降低结构高度通过。接触网现场施工条件差、干扰大、难度高，主要技术难点如下：
（1）桥下既有净空低。据实测，既有梁底距轨面最低仅7.73m，系杆拱吊杆锚盒距轨面最低仅7.49m。
（2）地形复杂。上跨桥下既有2-12m框架桥下穿铁路；线路两侧为挡土墙路基型式，路基边上既有大量通信、信号等胶济线、胶济客专干线光电缆，新立支柱条件困难。
（3）既有接触网复杂。桥下既有4股正线、5股站线、2组渡线均已电化挂网。
（4）运输影响大。该桥所处济南东站南西咽喉，济南东站是连接济南站与胶济线、胶济客专的枢纽，客货运量大，运输繁忙，通行双层集装箱，接触网天窗点少且短。
3.接触网改造方案分析
充分考虑桥下净空、周边地形、铁路运输组织、既有接触网等条件，结合桥梁、站场、行车要求，提出接触网改造方案，为上跨桥施工预留空间。
3.1降低桥下接触网导高和结构高度方案
1）设计思路
根据桥梁施工净空要求，结合既有接触网现状，根据济南铁路局“接触网支柱距上跨桥、天桥侧面需大于5m”[5]的要求，考虑铁路运输影响、施工过渡、工程投资等进行接触网改造。
2）方案概述
采用降低导高及结构高度方式，待桥梁施工完毕，恢复相应接触网导高和结构高度。
新设D01#-D02#-D04#等5组软横跨，迁改既有079#-084#-086#软横跨，降低既有接触网导高和结构高度。过渡期间导高为5.8m，禁止通行双层集装箱列车。待桥梁施工完毕，接触网恢复为与济南东站既有标准一致，承力索、接触线均利旧。考虑到济南东站属枢纽内胶济线、济南东至北园联络线等重要线路，一次降低导高所需时间较长，由于停电要点极为困难，因此采取分步降低导高方式，减少每次停电要点时间，降低施工难度。恢复时与降低施工步骤一样，分多次升高。
图1 方案一接触网迁改平面布置图
3）方案分析
a）桥下接触网导高、结构高度、接触导线坡度变化在满足规范[7]要求下，改造前后桥下接触网净空对照见下表1。表1中数据以轨面标高为参考，单位为m。
由表1可以看出，改造前桥下既有承力索距桥梁锚盒最小0.19m，距梁底最小0.4m，不能满足规范要求及桥梁施工要求。改造后桥下承力索距桥梁锚盒均大于1.27m，距梁底均大于1.51m，满足桥梁施工要求。接触网改造分步降低、抬升导高和结构高度，每次调整量较小，施工难度低，符合接触网施工天窗少且短的实际情况；
b）新设支柱确定位置时和通信、信号、电力专业配合，现场勘测，与设备管理单位沟通、现场确认等方式可避开或减少既有电缆管线迁改。为减少对既有线路的干扰，不破坏既有路基挡土墙结构，新设D03#、D05#支柱立于挡土墙外的路面上，由于路基与路面相差约2.1m，支柱基础需进行特殊设计。该处可采用桩基础或者加高基础，考虑到该工点距上跨桥墩基础较近，且附近建筑物较多，地下情况复杂，不宜深挖，所以采用加高基础较合适。
表1 方案一桥下净空接触网改造前后对照表
桥下悬挂点1股Ⅱ股3股Ⅴ股Ⅵ股7股8股Ⅸ股
既有迁改既有迁改既有迁改既有迁改既有迁改既有迁改既有迁改既有迁改
接触线6.495.806.355.806.295.806.435.806.425.806.485.806.575.806.445.80
承力索7.476.307.146.307.036.307.306.307.266.307.396.307.426.307.386.30
承力索-锚盒0.251.420.421.260.591.320.361.360.341.300.231.320.241.360.191.27
承力索-粱底0.451.620.621.460.781.510.571.570.551.510.461.550.451.570.401.48
图2 钢柱加高基础图
c）过渡期间接触网导高降低至6.33m以下，禁止通行双层集装箱列车，其它列车可通过运输调整通行。
综上，该方案具有施工过渡少，施工难度低，施工工期短，恢复后接触网平面布置优化，消除了既有接触网与上跨桥距离不足的安全隐患，接触网改造综合投资较少，易于实施等优点；但是施工期间需禁行双层集装箱列车，限车限速，对铁路运输影响较大。
3.2桥下接触网改绝缘承力索方案
1）设计思路
桥下接触网受净空限制时，常见的方式除降低导高和结构高度外，桥下接触网还可以采用简单悬挂方式，但是考虑到该处接触网较复杂、支柱跨距较大，不适合采用简单悬挂方式。结合上述方案设计思路及简单悬挂方式的特点对桥下接触网改造。
2）方案概述
图3 方案二接触网迁改平面布置图
关于高架库改造的技术调研报告 篇4
高架库是集团公司“七五”规划项目，建筑面积2972㎡，其中高库2046㎡、平库926㎡，一期建设四个巷道。1991年开工建设，1992年初步建成投产使用，2004年进行改造，一直沿用至今，目前存在问题是，因管理系统先天的设计开发有缺陷和监控系统与PLC控制系统的实时通讯系统模块，经常出现业务数据及其状态的不一致，造成一些不能出库、入库问题。另一方面是高架库硬件设备的堆垛机、输送机等设备运行至今6年多，使得其中的一些零部件磨损、电器元件老化，频繁出现运行故障。这对日常的使用带来了很多问题，例如通讯不畅，定位不准，经常性报故障，死机等。使原本为了高效率管理物资而建立的立体仓库效率大大降低，远远不能适应现代化的高速发展模式，严重影响了整个企业的效率和经济利益。同时随着现代物流仓储管理理念的更新，原有的物流管理思路已经不能跟上当前现代化物流管理的需求；采购中心在使用高架库的同时根据集团公司自身物料管理特性、操作便捷性习惯提出了符合一拖公司立体仓库的需求，而这些需求与当初的设计又无法得到调和。
为提高高架库的物流效率和准确性，满足采购中心的发展要求，针对立体仓库现状进行改造，实现有效地利用空间和高效的存取货物，实现最佳的社会效益和经济效益。其改造范围：高架库巷道堆垛机、输送机、自动化传输系统、操作软件的物流网络系统升级改造和硬件设备的堆垛机、输送机机械、电器线路的配套工程完善。目的是通过对高架库巷道堆垛机、输送机、自动化传输系统、操作软件的物流网络系统升级改造和对巷道堆垛机、输送机的部分零部件磨损、电器元件老化更换，从根本上实现到达目的地址时的制动停准和根据运行距离实现的平稳换速、适时调整变频器的运行控制频率，以实现最佳平稳运行速度的要求，并能缩短作业周期，提高作业安全性能。采用STL方式编程，可实现堆垛机的手动、自动、整线联机等基本功能。结合具体的上位机的仓库管理软件或资源管理系统ERP等，配臵相应的接口电路与系统可实现立体仓库的高效动态管理。
2011年采购中心已将高库架改造项目列入2012年度固定资产投资计划。今年5月份由机动科和中心办公室组成项目技术调研小组，负责对高库架改造项目进行前期方案制定工作。为掌握国内现代物流管理现状，2012年5月8日至10日项目技术调研小组一行四人，对山西东杰智能物流装备股份有限公司进行技术调研。
据了解，山西东杰智能物流装备股份有限公司现有员工2000人其中工程技术人员300人，资产规模近3亿元，年产值近十亿元，有企业技术中心和生产车间其中生产厂房面积40000㎡，装备有13米长大型激光切割机、抛丸机、数控剪板机、自动通过式喷粉线，主要产品智能仓储及物流配送系统获得国家级优秀新产品的称号，自主开发的立体仓库及物流配送系统是通过智能控制和仓库管理系统WMS，可以对货物进行跟踪、选择、组配，为企业提供准确的信息和数据，形成更加科学、先进、集成化的物联网系统。该公司运用现代物流发展的理念，以物流信息技术为核心，采用先进的仿真系统和有限元计算理论，为客户提供最优的物流规划，精心设计。欧洲标准技术、并提供全方位的交钥匙工程。尤其是在双鹤药业、徐工集团、秦皇岛港股份有限公司、中船重工北京现代等企业得到应用。
自动化立体仓库是现代物流的重要组成部分，是一种多层储存物品的高架仓库系统，主要有自动控制系统，监控系统，仓库管理系统（WMS），高位货架，巷道堆垛机、自动出入库系统，机器人码垛系统，结合采购中
心高架库改造项目内容，项目技术调研小组通过对该公司的生产场地考察并与主管技术人员座谈、交流，双方就自动控制系统，监控系统，仓库管理系统（WMS），巷道堆垛机、自动出入库系统进行了深入探讨，基于该公司在智能仓储及物流装备业的研发及应用能力，并具有设计、制造、安装、调试、服务于一身的综合能力，初步达成合作意向：
1、按照高架库改造方案，除货架外对自动控制系统，监控系统，仓库管理系统（WMS），道堆垛机、自动出入库系统进行重新设计并给出投资概算，要求是一次设计，分期实施（按照投资额度道堆垛机为二期）。
2、提供进出货物量、时间节拍、电器技术性能等资料，以供软件设计时用。