Máquina de construcción de puentes de 140 toneladas

En resumen, unMáquina de construcción de puentes de 140 toneladasno es sólo una grúa; es unsistema de construcción sofisticado y autónomo-eso revolucionó la forma en que construimos grandes puentes, haciendo que el proceso sea más rápido, seguro y preciso.

El proceso es cíclico:

Posicionamiento:El pórtico avanza sobre sus raíles a lo largo de los tramos del puente ya terminados.

Levantamiento:Sus potentes polipastos descienden hasta el nivel del suelo, recogen un segmento nuevo (que pesa hasta 140 toneladas) y lo elevan hasta la altura de la plataforma.

Colocación:El segmento se maniobra cuidadosamente hasta su posición exacta, junto al segmento colocado previamente.

Estrés Temporal:Se aplica resina epoxi a las superficies de contacto y el segmento se post{0}}temporalmente con respecto al anterior para mantenerlo en su lugar.

Repetición:El proceso se repite para el siguiente segmento en el otro lado para mantener el equilibrio hasta que se ensambla un tramo de puente completo.

Tensado final:Una vez que se ha colocado un tramo completo, se pasan tendones de postensado permanentes internos y/o externos-y se tensan para crear una plataforma de puente monolítica y continua.

Avanzando:Luego, todo el pórtico avanza sobre el tramo recién terminado para comenzar a construir el siguiente.

1. Especificaciones generales

Capacidad de elevación nominal:140 toneladas métricas (por punto de elevación)

Alcance (máx.):Adaptable, típicamente40 - 55 metros(el diseño modular permite la personalización según la extensión del proyecto)

Altura de elevación (desde el riel):Ajustable, normalmente8 - 12 metros

Tipos de vigas aplicables:Vigas I-de hormigón pre-fabricado, vigas U-, vigas tipo cajón segmentadas y vigas de acero.

Longitud de la viga:Adaptable a los requisitos del proyecto (p. ej., 30 m, 40 m, 50 m).

Longitud total de la máquina:Aproximadamente1,5 x tramo(p. ej., ~75 m para un tramo de 50 m)

Velocidad autopropulsada:0 - 5 m/min (ajustable)

Sistema de control:PLC + variador de conversión de frecuencia para un funcionamiento suave y preciso.

Fuente de alimentación:380V / 50Hz / Trifásico (o según requerimiento del proyecto). Opción de generador de respaldo.

Modo de operación:Control Remoto (Radio) + Control de Cabina (Local).

1. Componentes de elevación y elevación

Estos son los músculos centrales de la operación, responsables del movimiento vertical de las cargas.

Grúas sobre orugas (200+ toneladas de capacidad):Los caballos de batalla de la construcción de puentes importantes. Sus componentes incluyen:

Pluma y foque:Los brazos largos y con estructura de celosía-que proporcionan alcance y altura. Hecho de acero de alta-resistencia (a menudo ASTM A514).

Cabrestante de elevación:Un potente tambor envuelto con cable de acero, impulsado por motores hidráulicos o eléctricos con un par inmenso y un sistema de frenado-a prueba de fallos.

Bloque de carga y gancho:El conjunto que se conecta a la carga. Para 140 toneladas, se trata de un enorme bloque de acero forjado con poleas y un gancho de acero de alta-calidad con un pestillo de seguridad.

Superestructura (Unidad de giro):La parte que gira 360 grados y que contiene el motor, los cabrestantes y la cabina del operador.

Pistas de orugas:Proporciona estabilidad y movilidad en terrenos accidentados. Distribuyen el inmenso peso de la grúa y la carga sobre una gran superficie para evitar que se hunda.

Grúas Pórtico:A menudo se utiliza en patios prefabricados o para colocar segmentos en una línea específica.

Viga Principal/Puente:La viga horizontal que abarca el área de trabajo.

Carro y polipasto:La unidad que se desplaza a lo largo de la viga principal, portando el mecanismo de elevación.

Piernas/Soportes:Las columnas verticales que transfieren la carga al suelo o a una base, a menudo sobre rieles para su movimiento.

2. Sistemas de soporte temporal y encofrado

Estos componentes crean una plataforma estable y un molde para construir el puente.

Cimbra y Torres de Apuntalamiento:Estructuras de acero modulares-de alta resistencia (por ejemplo, Kwikstage, Cup-lok o caballetes de acero personalizados) que soportan el encofrado y el hormigón fresco hasta que la estructura del puente sea autoportante. Están diseñados con cálculos precisos de carga-.

Sistemas de encofrado:Los moldes que dan forma a pilares, estribos y plataformas de hormigón.

Pórtico de lanzamiento de vigas (GLG):Una máquina especializada que viaja a lo largo de segmentos de puentes ya construidos para colocar el siguiente segmento pre-prefabricado. Maneja el levantamiento pesado y el posicionamiento preciso.

Transportadores modulares autopropulsados ​​(SPMT):Remolques de varios-ejes con sistemas hidráulicos independientes-controlados por computadora. Se pueden configurar para transportar yelevartramos enteros de puentes que pesan miles de toneladas, haciendo que un levantamiento de 140 toneladas sea una operación estándar para ellos.

3. Equipos de cimentación y pilotes

Se utiliza para crear los cimientos profundos y estables necesarios para soportar el peso del puente.

Martillo/Martillo:Un gran martillo diésel, hidráulico o vibratorio que hunde pilotes de acero u hormigón profundamente en el suelo.

Plataforma de perforación rotativa:Para perforar pozos-de gran diámetro para cimientos de cajones. Los componentes clave incluyen:

Barra Kelly:El tubo de perforación telescópico largo y cuadrado que transmite torque.

Herramienta de perforación (barrena o cucharón):El cabezal de corte que elimina la tierra.

Unidad de energía hidráulica:Proporciona alto torque para perforación y potencia para extracción.

4. Componentes de posicionamiento y alineación

La precisión es fundamental. Estos componentes garantizan que todo se coloque dentro de las tolerancias milimétricas.

Gatos hidráulicos (planos y de hilo):

Gatos de elevación:Sistemas sincronizados utilizados para levantar plataformas enteras de puentes para reemplazo de rodamientos o lanzamiento incremental.

Gatos estresantes:Se utiliza en el pos-tensado para tensar los tendones (cordones) de acero de alta-resistencia dentro de los segmentos de concreto, comprimiendo el concreto.

Rodamientos (temporales y permanentes):Permitir el movimiento (expansión, contracción, rotación) entre la superestructura y la subestructura del puente.

Rodamientos elastoméricos:Fabricado con capas de acero y caucho.

Rodamientos de olla:Manejar cargas elevadas y rotación.

Rodamientos esféricos:Para rotación multi-direccional.

Equipos de topografía y monitoreo:Se utilizan GPS de alta-precisión, estaciones totales robóticas y escáneres láser para guiar y verificar la posición de cada componente en tiempo-real.

5. Manejo y procesamiento de materiales

Planta dosificadora de hormigón:No en-el sitio, pero produce el concreto-de alta resistencia que se entrega en el sitio.

Bombas de hormigón (bombas de pluma):Con brazos largos y articulados para colocar el hormigón con precisión en el encofrado, especialmente en pilares altos.

Pernos y tensores de alta-resistencia:Se utiliza para conexiones estructurales de acero. Están tensados ​​con una precarga específica para crear conexiones de agarre por fricción-.

1. Ventajas de seguridad

Mano de obra-in situ reducida:Minimiza la cantidad de trabajadores necesarios en posiciones elevadas y potencialmente peligrosas sobre agua, caminos o barrancos.

Ambiente de Construcción Controlado:El proceso de elevación y colocación está altamente mecanizado y controlado desde una cabina central, lo que reduce los errores humanos y los accidentes asociados con las operaciones de grúa tradicionales.

Eliminación de Cimbra Extensa:A diferencia de los métodos tradicionales que requieren la construcción de enormes estructuras de soporte temporales (cimbra) debajo del puente, la máquina se apoya en los pilares y la plataforma del puente ya-construidos. Esto es mucho más seguro para los trabajadores que se encuentran debajo y para el tráfico que pasa por debajo.

Estabilidad:Estas máquinas están diseñadas para brindar una estabilidad excepcional durante el levantamiento y movimiento de cargas pesadas, lo que reduce en gran medida el riesgo de vuelco o caída de carga en comparación con las grúas móviles que operan en terrenos temporales.

2. Ventajas de eficiencia y velocidad

Ciclo de construcción rápido y repetitivo:La máquina está diseñada para un ciclo repetitivo de "lanzamiento, elevación, colocación y avance". Esto permite la construcción de un segmento (por ejemplo, de 30 a 50 metros) cada2-4 días, acelerando drásticamente los plazos de los proyectos.

Todo-Operación climática:La máquina proporciona una plataforma de trabajo protegida para las cuadrillas, lo que permite continuar el trabajo en condiciones climáticas (lluvia ligera, viento) que detendrían las operaciones de grúa tradicionales.

Actividades Laborales Paralelas:Mientras la máquina coloca los segmentos en la parte delantera, otros equipos pueden trabajar simultáneamente en tareas de acabado (por ejemplo, post-tensado, drenaje, barandillas) en las secciones de plataforma ya-completas detrás de ella.

Preparación mínima del sitio:Requiere menos preparación y limpieza del sitio-a nivel del suelo en comparación con los métodos que requieren grandes plataformas para grúas y caminos de acceso para transporte pesado.

3. Ventajas económicas y de gestión de proyectos

Programación predecible:La naturaleza repetitiva del proceso hace que la programación del proyecto sea altamente predecible, lo que reduce el riesgo de costosas demoras.

Menor costo general del proyecto: While the initial investment or rental cost of the machine is high, the savings from reduced labor, faster completion times, and eliminated falsework often lead to a lower total project cost, especially for long or repetitive bridges (>500 metros).

Flota de alquiler reducida:Reemplaza la necesidad de múltiples grúas móviles-de gran capacidad y sus costos asociados de transporte, configuración y operador.

Accesibilidad en terrenos difíciles:Este es unventaja principal. es elúnico método factiblepara construir puentes sobre valles profundos, ríos anchos, carreteras muy transitadas, vías férreas activas o áreas ambientalmente sensibles donde la construcción de soportes terrestres temporales es imposible, prohibitivamente costosa o demasiado disruptiva.

4. Ventajas técnicas y de calidad

Precisión extrema:Las máquinas están equipadas con colocadores hidráulicos de precisión y sofisticados sistemas de alineación guiados por láser-o asistidos por GPS-. Esto garantiza que cada segmento o viga se coloque con una precisión milimétrica-, lo cual es fundamental para la alineación final y la suavidad de la plataforma del puente.

Manipulación de componentes grandes y pesados:La capacidad de 140-toneladas permite el uso de grandes segmentos pre-prefabricados. Los segmentos más grandes significan menos juntas en la plataforma final, lo que da como resultado un puente más fuerte, más duradero y más suave.

Rendimiento estructural superior:El método de lanzamiento incremental garantiza que la estructura se construya de forma continua y estáticamente determinada, lo que permite a los ingenieros controlar con precisión las tensiones durante toda la construcción.

Huella mínima del suelo:Los puntos de apoyo de la máquina se encuentran en los pilares, dejando el suelo prácticamente intacto. Esto es crucial para proyectos sobre ecosistemas protegidos o corredores de transporte operativos.

5. Ventajas ambientales y sociales

Perturbación ecológica mínima:Evita la necesidad de despejar grandes extensiones de terreno para la instalación de grúas y caminos de acceso, protegiendo el medio ambiente circundante.

Reducción de la interrupción del tráfico:Cuando se construye sobre carreteras o vías férreas existentes, el funcionamiento de la máquina provoca una interrupción mínima del tráfico que se encuentra debajo. No es necesario cerrar carriles con frecuencia para instalar grúas o cimbras.

Menor contaminación acústica:El funcionamiento es generalmente más silencioso que el constante ir y venir de camiones grúa pesados ​​y vehículos de apoyo asociados con otros métodos.

Mejora de la seguridad de los trabajadores:Como se mencionó anteriormente, esto también se traduce en un proceso de construcción más socialmente responsable y con un menor riesgo de incidentes laborales.

1. Colocación de vigas (aplicación más común):

Qué hace:Este es el uso clásico. La máquina eleva y posiciona con precisión vigas pre-de hormigón o acero sobre pilares (columnas) y estribos. Estas vigas forman la estructura de soporte principal del tablero del puente.

Tipos de proyectos:Pasos elevados de carreteras, viaductos, puentes ferroviarios y cruces de ríos. Una máquina de 140- toneladas manejaría vigas de hormigón pretensado muy largas (p. ej., 40-50 metros / 130-160 pies) o grandes vigas tipo I de acero y vigas cajón.

2. Construcción de puentes segmentarios:

Qué hace:Para puentes complejos (como puentes atirantados- o puentes voladizos equilibrados), el tablero se construye en segmentos. La máquina levanta estos segmentos pre-prefabricados (que pesan hasta 140 toneladas cada uno) y los mantiene en perfecta alineación mientras se les aplica epoxi permanentemente y se post-a la estructura existente.

Tipos de proyectos:Puentes-de tramos largos, puentes sobre valles profundos, cuerpos de agua o infraestructura existente donde la cimbra (soportes temporales desde el suelo) es imposible o insegura.

3. Lanzamiento de sistemas de pórtico:

Qué hace:Se trata de una grúa pórtico con plataforma autopropulsada-que se "lanza" hacia adelante sobre las vigas recién colocadas. Recoge las vigas de la parte trasera (donde las entregan los transportadores), las mueve a lo largo de su propia plataforma y las coloca en los pilares delanteros. Luego avanza para repetir el proceso en el siguiente lapso.

Ventaja:Funciona completamente desde la parte superior de la estructura, minimizando la alteración del terreno debajo (por ejemplo, sobre carreteras transitadas, ríos o terreno accidentado). Un pórtico de lanzamiento de 140 toneladas es un tamaño común para proyectos importantes.

4. Pórtico con patas cortantes o torre de perforación con patas rígidas:

Qué hace:Se trata de sistemas de elevación más estacionarios pero increíblemente estables que se utilizan a menudo en los patios de puentes o en el sitio del proyecto para descargar y ensamblar componentes. Pueden realizar levantamientos controlados y muy pesados ​​con un gran radio.

Fase 1: Pre-Producción (Ingeniería y Planificación)

Esta es la fase más crítica, ya que garantiza que el producto final cumpla con todos los requisitos técnicos y de seguridad.

Diseño e ingeniería:

Diseño conceptual y detallado:Mediante el software CAD (diseño asistido por computadora), los ingenieros crean modelos 3D y dibujos detallados 2D de cada componente. Esto incluye miembros estructurales, sistemas mecánicos (hidráulicos, cabrestantes) y sistemas de control eléctrico.

Análisis Estructural (FEA):Se realiza un análisis de elementos finitos (FEA) en el modelo para simular tensiones, deflexiones y fatiga bajo carga máxima (140 toneladas + factor de seguridad). Esto garantiza la integridad estructural e identifica posibles puntos débiles.

Diseño de sistemas hidráulicos y eléctricos:Se diseñan esquemas de circuitos hidráulicos (cilindros, bombas, válvulas, mangueras) y sistemas de control eléctrico (PLC, sensores, cableado).

Revisión de diseño:Un equipo multidisciplinario (ingenieros estructurales, mecánicos y eléctricos) revisa todos los diseños en busca de errores, capacidad de fabricación y cumplimiento de las normas.

Planificación de adquisiciones:

Lista de materiales (BOM):A partir del diseño se genera una lista completa de todas las materias primas (placas de acero, perfiles, etc.) y componentes adquiridos (cilindros hidráulicos, motores, PLC, rodamientos, cables metálicos).

Selección de proveedores:Los proveedores calificados se seleccionan en función de su capacidad para proporcionar materiales certificados (p. ej., acero de alto límite elástico S355, S460) y componentes confiables y de alta-calidad.

Pedido de materiales:Las materias primas (placas de acero, perfiles) se solicitan con los certificados de fábrica necesarios. Los artículos-con plazos de entrega largos (cilindros hidráulicos personalizados, motores especializados) se solicitan con anticipación.

Planificación de procesos:

Instrucciones de trabajo:Se escriben procedimientos detallados para corte, soldadura, mecanizado y ensamblaje. Esto incluye Especificaciones de Procedimientos de Soldadura (WPS).

Plan de Control de Calidad:Se establece un plan que define todos los puntos de inspección, métodos (visuales, END) y criterios de aceptación a lo largo del proceso productivo.

Fase 2: Fabricación y Manufactura

Esta fase implica transformar las materias primas en componentes terminados.

Preparación de materiales:

Almacenamiento e inspección:El acero entrante se verifica con los certificados de la fábrica y se inspecciona en busca de defectos.

Marcado y corte:Las máquinas de corte CNC (plasma, láser u oxi-combustible) se utilizan para cortar placas y perfiles de acero en dimensiones precisas basadas en dibujos CAD. Las piezas están marcadas con identificadores únicos.

Fabricación de componentes:

Doblado y conformado:Las placas se doblan en las formas requeridas (por ejemplo, para vigas, cajas) utilizando grandes prensas plegadoras o máquinas laminadoras.

Mecanizado:Los componentes críticos que requieren superficies de contacto de alta-precisión (p. ej., puntos de pivote, interfaces de conexión) se mecanizan en fresadoras, tornos o mandrinadoras CNC.

Sub-Soldadura de ensamblaje:Los componentes más pequeños son soldados en sub-conjuntos (por ejemplo, refuerzos soldados a una placa principal) por soldadores certificados siguiendo el WPS.

Alivio del estrés:Las estructuras soldadas críticas pueden someterse a un tratamiento térmico para aliviar tensiones en un horno grande para eliminar las tensiones internas de la soldadura.

Tratamiento superficial:

Voladura y pintura:Los componentes de acero fabricados se granallan-al estándar de limpieza SA 2.5 (casi-metal blanco) para eliminar el óxido y las incrustaciones de laminación.

Cebado:Se aplica inmediatamente una imprimación epoxi de alto-rendimiento para evitar la corrosión.

Capa Intermedia/Final:Las capas intermedias y superiores (a menudo de poliuretano) se aplican según lo especificado, tomándose medidas precisas del espesor de la película seca (DFT).

Fase 3: Montaje e integración (planta)

Los componentes se juntan para construir la máquina completa.

Montaje Estructural:

Las vigas/armaduras principales se colocan sobre soportes o soportes de montaje grandes y nivelados.

Las vigas transversales-, los marcos de soporte y el marco principal del carro elevador están alineados y atornillados o soldados en su lugar. La alineación precisa con herramientas láser es crucial.

Instalación del sistema mecánico:

Sistema hidráulico:Se instalan bombas, depósitos, válvulas y colectores. Se conectan paquetes de mangueras hidráulicas pre-ensamblados y probados.

Cabrestantes y polipastos:Se montan los cabrestantes del polipasto principal (clasificados para 140T+) y se enrollan los cables metálicos.

Sistema de viaje:Se instalan bogies, ruedas y unidades motrices para mover la máquina a lo largo del puente.

Instalación del sistema eléctrico:

Bandejas y conductos de cables:Se instalan a lo largo de la estructura.

Alambrado:Los electricistas tienden y terminan cables de alimentación y control a motores, sensores, interruptores de límite y paneles de control.

Cabina de control:La cabina del operador, que alberga el PLC principal, la HMI (interfaz hombre-máquina) y los joysticks de control, está instalada y conectada.

Fase 4: Pruebas, Inspección y Envío

La máquina completa se prueba rigurosamente antes de salir de fábrica.

Comprobaciones previas-a la puesta en servicio:

Inspección visual:Revisión final de todos los pernos para verificar que el torque, las soldaduras y la instalación sean adecuados.

Lavado del sistema hidráulico:El sistema hidráulico se lava con aceite limpio para eliminar cualquier contaminante antes del llenado final.

Comprobaciones eléctricas:Se realizan pruebas de continuidad, resistencia de aislamiento y puesta a tierra en todos los circuitos eléctricos.

Pruebas funcionales (sin-carga):

La máquina está encendida.

Todas las funciones se prueban sin carga: avance/retroceso, desplazamiento del carro, elevación/descenso y todos los interruptores de límite de seguridad.

Se registran las presiones del sistema, las corrientes del motor y los tiempos de respuesta.

Prueba de carga (prueba de carga de prueba):

Prueba de carga estática:El polipasto principal está equipado con pesas de prueba (a menudo bloques de hormigón calibrados). La máquina levanta una carga.25% mayor que su capacidad nominal (140T * 1.25 = 175 toneladas). Se mantiene durante un período prolongado (por ejemplo, de 10 a 15 minutos) mientras los ingenieros miden las deflexiones con respecto a las predicciones de FEA e inspeccionan si hay deformaciones o problemas.

Prueba de carga dinámica:La carga de 140T se levanta y se mueve en todo el rango de movimiento para probar todos los sistemas en condiciones dinámicas.

Preparación final y envío:

Proceso de dar un título:Todos los resultados de las pruebas y los informes de inspección se compilan en un expediente de prueba de aceptación en fábrica (FAT). Un inspector externo-puede presenciar las pruebas y emitir un certificado de cumplimiento.

Desmontaje y Conservación:Para el envío, la máquina suele estar parcialmente desmontada en módulos. Las superficies mecanizadas expuestas están recubiertas con grasa protectora.

Embalaje y envío:Los componentes se empaquetan y cargan de forma segura en camiones o remolques de plataforma. Los puntos de elevación están claramente marcados. Se proporcionan listas de embalaje detalladas y manuales de montaje.

La empresa ha instalado una plataforma inteligente de gestión de equipos, y ha instalado 310 conjuntos (sets) de robots de manipulación y soldadura. Una vez finalizado el plan, habrá más de 500 conjuntos (conjuntos) y la tasa de conexión en red de equipos alcanzará el 95%.. 32 se han puesto en uso líneas de soldadura, se planea instalar 50 y la tasa de automatización de toda la línea de productos ha alcanzado el 85%.

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