淺談DF900D架橋機450米小曲線半徑箱梁架設(shè)

熊偉華

摘要：介紹了DF900D架橋機小曲線半徑箱梁架設(shè)關(guān)鍵點的性能改造、設(shè)備關(guān)鍵點的受力分析、小曲線半徑箱梁架設(shè)的技術(shù)特點、小曲線半徑橋梁架設(shè)。

關(guān)鍵詞：DF900D架橋機 450米小曲線半徑 設(shè)備改造 架設(shè)工藝 數(shù)據(jù)分析

受城市建筑物的影響，小曲線半徑箱梁架設(shè)將在城際鐵路建設(shè)上廣泛應(yīng)用，鐵路整孔箱梁架設(shè)曲線半徑越來越小，甚至在500m以下，鄭開城際鐵路DK2+050處位于R=450m的小半徑曲線上的箱梁架設(shè)，原來客運專線的運架設(shè)備一般只能架設(shè)2000米以上的曲線半徑，難以滿足小曲線半徑箱梁架設(shè)，給現(xiàn)場施工提出了嚴(yán)峻的考驗，必須對原設(shè)備進(jìn)行性能拓展或制造性能更完善的設(shè)備才能滿足目前高速發(fā)展的鐵路建設(shè)要求，結(jié)合鄭開城際鐵路450米小曲線半徑箱梁架設(shè)，提出了影響小曲線半徑箱梁架設(shè)的幾個關(guān)鍵因素及現(xiàn)場控制要點。

1 DF900D導(dǎo)梁式定點起吊架橋機簡介

DF900D型導(dǎo)梁式定點起吊架橋機主要由提梁機、導(dǎo)梁機、導(dǎo)梁吊機、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、集控室、駕駛室、吊具和發(fā)電機組等組成。DF900D架橋機主要技術(shù)參數(shù)：

額定起重能力：900t；梁體吊裝方式：四點起升、三點平衡；架設(shè)方式：單跨簡支定點起吊；過孔方式：提梁機自身簡支移位過孔；控制方式：駕駛室和無線遙控；適應(yīng)縱坡：30‰；外形尺寸：59.3m×17.3m×13.7m；裝機容量：300kW。

2 DF900D導(dǎo)梁式定點起吊架橋機小曲線架設(shè)技術(shù)特點

2.1 對于DF900D架橋機架設(shè)小曲線橋梁的技術(shù)難點：①曲線上連續(xù)兩孔梁中心存在偏角；②由于偏角的存在，導(dǎo)致前端梁頭相對于后片梁產(chǎn)生橫移量；③運梁車喂梁時前后馱梁小車走行軌道間存在夾角；④架橋機過孔時，架梁機與導(dǎo)梁機間存在夾角。

2.2 DF900D架橋機架設(shè)小曲線箱梁梁的關(guān)鍵技術(shù)：①架梁機過孔，保證架梁機后走行于輔助支腿走行在存在夾角的情況下順利過孔，各走行輪不發(fā)生啃軌現(xiàn)象，從而避免產(chǎn)生橫向力；②導(dǎo)梁機過孔，需要保證導(dǎo)梁天車具有足夠的橫移量；③運梁車喂梁時前后馱梁小車在存在夾角的不同軌道上同步前進(jìn)，不啃軌；④由于架設(shè)橋梁曲線小，運梁車與架橋機間在喂梁時的配合即各自站位至關(guān)重要。

3 DF900D架橋機關(guān)鍵點的改造

DF900D架橋機在架設(shè)施工過程中需與DCY900型運梁車配合使用。為了能夠滿足鄭開城際鐵路（R≥450m）小曲線半徑箱梁架設(shè)需要，對架橋機進(jìn)行了針對性的技術(shù)改進(jìn)。

3.1 后支腿走行機構(gòu)增加了豎軸 450米曲線半徑設(shè)備過孔時，后支腿會產(chǎn)生較大的橫向偏移量。為了能夠?qū)崿F(xiàn)較大的橫移量和降低撥軌道的施工難度，在后支腿走行輪與后支腿橫梁之間設(shè)置了豎軸，使輪箱可以繞豎軸微量平轉(zhuǎn)；當(dāng)軌道通過撥軌實現(xiàn)一定偏移量后，輪箱沿著軌道走行時會同時繞豎軸平轉(zhuǎn)，最終使后支腿沿軌道到正確位置就位，回轉(zhuǎn)面設(shè)有減磨板，能使后支腿走行輪與后支腿橫梁之間轉(zhuǎn)動靈活。

3.2 輔助支腿增加了豎軸 提梁機過孔前提梁機主梁和導(dǎo)梁機主梁之間有一定的夾角，為了使輔助支腿能沿導(dǎo)梁機正常走行，在輔助支腿走行機構(gòu)上設(shè)置了豎軸，其作用機理與后支腿豎軸類似：使設(shè)備在走行時輔助腿走行機構(gòu)可以繞豎軸微量平轉(zhuǎn)。

3.3 增加前支腿安裝位 在曲線段兩相鄰橋墩之間的中心距會加大，這樣就導(dǎo)致了提梁機前后腿之間的有效跨距需增大。由于前后腿之間的有效跨距增大，而在直線段施工時由于橋墩墊石尺寸的有限性將會導(dǎo)致架橋機前支腿的站位超出墊石的范圍，為了解決這一矛盾故而在主梁上設(shè)置了3個前支腿安裝位：當(dāng)施工小曲線時將前支腿向跨外平移、當(dāng)施工直線和大曲線時前支腿向跨內(nèi)平移。

3.4 過渡軌橋增加了長度 后支腿是在前一跨的梁面站位的，相對于前支腿在墩頂墊石站位而言，站位尺寸的限制性會寬松的多，因此為了施工的便利將后支腿向跨外平移并只設(shè)置一處安裝位。這樣就導(dǎo)致了原來過渡軌橋的長度需加長一個后支腿向跨外的平移量，同時曲線外側(cè)過渡軌橋比內(nèi)側(cè)100mm。

3.5 導(dǎo)梁天車橫移量加大 導(dǎo)梁機過孔時是沿著后跨橋梁的理論方向前移的，當(dāng)導(dǎo)梁機縱向過孔到位時，由于曲線因素的影響，導(dǎo)梁機在橫向并沒有就位。曲線半徑越小、縱移到位后的橫向偏差量越大，因此需要增加導(dǎo)梁天車的橫移量才能使導(dǎo)梁機在前方墩頂中心就位。

4 DF900D架橋機小曲線架設(shè)關(guān)鍵工況分析及關(guān)鍵理論數(shù)據(jù)

由于架橋機過孔后，導(dǎo)梁無法支立到橋墩上，需將導(dǎo)梁前端橫移1.2米才能支立在橋墩上，架橋機主梁在導(dǎo)梁天車橫移過程中受偏載，直接影響到架橋機的支立的穩(wěn)定性。

4.1 架梁機最不利荷載工況I：架24米梁，導(dǎo)梁機前行到位，導(dǎo)梁天車荷載120t，前端橫移1.2米，單側(cè)主梁最大荷載為88t，距前支腿19.3米；主梁前端聯(lián)系梁自重2t，距前支腿29米；輔助支腿自重13t，距前支腿9.3米；主梁自重1.3t/m，前端懸臂長度為29.3米；此時前支腿處主梁最大彎矩Mmax為（圖4）：

Mmax=88×19.3+6.5×9.3+1×29+ ×1.1×29.32=

2260t·m

σ= = =218MPa<[σ]=240MPa

導(dǎo)梁天車位置主梁下?lián)?98mm，主梁前端下?lián)?50mm。

4.2 架梁機最不利荷載工況II：架32米梁，導(dǎo)梁機前行到位，導(dǎo)梁天車荷載120t，前端橫移1.2米，單側(cè)主梁最大荷載為88t，距前支腿19.3米；主梁前端聯(lián)系梁自重2t，距前支腿29米；輔助支腿自重13t，距前支腿1.3米；主梁自重1.3t/m，前端懸臂長度為21米；此時前支腿處主梁最大彎矩Mmax為（圖5）：

Mmax=88×19.3+6.5×1.3+1×29+ ×1.1×212=

1978t·m

σ= = =190.6MPa<[σ]=240MPa

主梁前端下?lián)?77mm，導(dǎo)梁天車不橫移時主梁前端下?lián)?78mm。

4.3 架設(shè)曲線時過渡軌橋加長后受力分析及校核 運梁車馱梁小車輪壓：60t，軌節(jié)及新增立板材質(zhì)均為Q345C

①軌節(jié)受力校核計算：最大彎矩為：M= ×60×0.12=1.8t·m，最大剪力為：Q=30t，σ= = =375MPa>[σ]=250MPa，不滿足！τ=1.5× =1.5× =62.5MPaMPa<τ=140MPa，滿足！由以上計算可知，軌節(jié)強度不夠，故采取以下措施，如下圖所示：

②軌節(jié)重新受力校核計算：

最大彎矩為：M= ×60×0.04=0.6t·m

σ= = =125MPa<[σ]=250MPa，滿足！

③新增立板截面特性：

④新增立板受力校核：長細(xì)比λ = = =46受壓穩(wěn)定系數(shù)φ=0.828

σ= = 100.6MPa<[σ]=250MPa

4.4 架設(shè)現(xiàn)場其他數(shù)據(jù)分析（圖9） ①架橋機O腿內(nèi)凈寬13.9米，架設(shè)橋梁寬12.2米，根據(jù)駝梁臺車的軌道間距1.7米，32米跨450米架設(shè)時，混凝土梁相對架梁機后支腿向曲線外側(cè)橫移670mm，即：6.1+0.67=6.77米<6.95米，滿足梁體通過，要求梁場裝梁偏差不能太多。②由于梁縫設(shè)計為10cm，曲線梁設(shè)計梁體曲線內(nèi)側(cè)比外側(cè)短，架橋機為直線支立，梁體和架橋機導(dǎo)梁吊尺位置產(chǎn)生沖突，現(xiàn)場架設(shè)是將導(dǎo)梁吊起，調(diào)整導(dǎo)梁吊機、導(dǎo)梁天車橫移油缸，將梁體就位后再支立下導(dǎo)梁。③架設(shè)小曲線半徑梁時，建議提前在通過現(xiàn)澆梁時將架橋機模擬小曲線半徑工況，試架橋機走行機構(gòu)、導(dǎo)梁天車、導(dǎo)梁吊機性能是否滿足架設(shè)要求，我們在架設(shè)32米梁時，由于材料、制造等因素，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)梁偏移最大時架橋機主梁前端下?lián)媳壤碚撚嬎愦?00mm，非正常工況架設(shè)應(yīng)提前檢測設(shè)備機械性能是否滿足架設(shè)要求。

5 450米曲線半徑架梁工藝流程

5.1 24米小曲線半徑梁架設(shè)工藝（圖10） 步驟一：①導(dǎo)梁吊機配合導(dǎo)梁天車提起導(dǎo)梁機；②導(dǎo)梁機準(zhǔn)備過孔；（圖11）步驟二：①導(dǎo)梁吊機配合導(dǎo)梁天車提起導(dǎo)梁機縱移8米；②利用扁擔(dān)梁提住導(dǎo)梁機（此吊點新制）；③導(dǎo)梁天車回退重新提起導(dǎo)梁機；（圖12）步驟三：①導(dǎo)梁吊機配合導(dǎo)梁天車提起導(dǎo)梁機再次縱移8米；②利用扁擔(dān)梁提住導(dǎo)梁機；③導(dǎo)梁天車回退重新提起導(dǎo)梁機；步驟四：①導(dǎo)梁吊機配合導(dǎo)梁天車提起導(dǎo)梁機再次縱移8.7米，導(dǎo)梁機過孔到位（圖13）。

5.2 32米梁小曲線半徑架設(shè)施工工藝流程（圖14） 步驟一：①導(dǎo)梁天車卷揚機下落至導(dǎo)梁用墊片與螺帽連接，導(dǎo)梁吊機與吊翅用銷子連接，此時導(dǎo)梁天車與卷揚機提升，導(dǎo)梁吊機油缸回縮，使導(dǎo)梁機離至橋墩，②導(dǎo)梁機準(zhǔn)備過孔。（圖15）步驟二：①導(dǎo)梁天車吊機配合提起導(dǎo)梁行走8米，暫停止前進(jìn)。②為了滿足導(dǎo)梁機在小曲線中行走到位，特此增加新吊點，在大臂34.5米處。此時用新吊點螺帽墊片連接導(dǎo)梁受力，同時導(dǎo)梁吊機受力，使導(dǎo)梁機處于水平位置。③導(dǎo)梁天車拆卸后，后退到吊裝孔處，再次連接導(dǎo)梁機使之提升，此時拆卸扁擔(dān)梁。（圖16）步驟三：①導(dǎo)梁天車與吊機配合提升導(dǎo)梁再次行走8米，暫時停止前移。②再次利用新吊點扁擔(dān)梁與導(dǎo)梁用螺帽墊片連接，此時吊機吊起吊翅，使導(dǎo)梁水平或者略高，同時拆卸導(dǎo)梁天車連接裝置并退回。③導(dǎo)梁天車拆卸后退回導(dǎo)梁吊裝孔處，再次連接導(dǎo)梁并提升，同時拆卸吊點扁擔(dān)梁。（圖17）步驟四：導(dǎo)梁天車與吊機配合提升導(dǎo)梁行走8.7米，此時行走到位，過孔完畢。

6 結(jié)束語

鄭開城際鐵路450米小曲線半徑箱梁架設(shè)施工中，不斷優(yōu)化架設(shè)施工工藝，嚴(yán)格技術(shù)規(guī)程作業(yè)，圓滿完成架設(shè)任務(wù)，得到了河南城際公司、監(jiān)理等單位的認(rèn)可和贊同，各項指標(biāo)均達(dá)到驗收要求，相關(guān)觀點、經(jīng)驗可供類似工程借鑒。

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