鐵路橋梁懸臂澆筑掛籃新型行走裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王 磊

（中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司，天津 300451）

1 工程概況

某鐵路橋梁工程全線為直線，設(shè)計(jì)路面寬30.5m，設(shè)計(jì)行車速度60km/h。全線設(shè)大橋1座，中心樁號(hào)K1+129.00，起點(diǎn)K0+481.88，終點(diǎn)K1+631.88，路線總長(zhǎng)為1150m，橋梁全長(zhǎng)828.1m，兩側(cè)引道總長(zhǎng)321.9m。其中施工重點(diǎn)為（68+116+118）m雙轉(zhuǎn)體現(xiàn)澆梁，轉(zhuǎn)體重量為14000t，是由55m連續(xù)鋼構(gòu)主墩樁基74根、18m連續(xù)鋼構(gòu)防護(hù)樁基132根、主墩承臺(tái)2個(gè)、轉(zhuǎn)體系統(tǒng)安裝2套、主墩墩身2肢、（68+116+68）m連續(xù)轉(zhuǎn)體現(xiàn)澆梁、40m連續(xù)鋼構(gòu)邊墩樁基32根、承臺(tái)4個(gè)、墩身4個(gè)、蓋梁4片組成，為國(guó)內(nèi)至今為止第二大噸位轉(zhuǎn)體橋。為保證既有鐵路的安全運(yùn)行不受影響，（68+116+68）m連續(xù)梁采用掛籃施工。

2 研發(fā)目的

該鐵路高架橋工程（68+116+68）m連續(xù)梁，該橋橋面寬30.5m，梁段最長(zhǎng)節(jié)段4.1m，最大節(jié)段重量310t。在以往傳統(tǒng)懸臂梁掛籃施工中，掛籃行走多采用導(dǎo)鏈人工拖拽的方式。行走時(shí)掛籃1個(gè)主桁架需配2個(gè)10t以上導(dǎo)鏈，每個(gè)導(dǎo)鏈需4人配合，因此每片掛籃主桁架最少需要8人配合。該橋橋體為4箱結(jié)構(gòu)，因此掛籃主桁架為5片，每次僅掛籃行走導(dǎo)鏈配合就需要40人。掛籃行走時(shí)必須保證5套掛籃對(duì)稱同步行走前移，因此在掛籃行走前移過(guò)程中需要80人配合施工才能實(shí)施，勞動(dòng)力成本較高。

此外，導(dǎo)鏈人工拖拽掛籃行走最少需要4h才能行走到位，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于導(dǎo)鏈牽引需要對(duì)受力點(diǎn)進(jìn)行加固，勢(shì)必造成掛籃結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提高的同時(shí)掛籃重量也會(huì)增加，增加掛籃的采購(gòu)成本，從而增加施工成本。另外，掛籃行走前移時(shí)，因人工拖拽無(wú)法保證掛籃行走的同步性和穩(wěn)定性，由此可能引發(fā)掛籃結(jié)構(gòu)的扭曲變形、卡機(jī)、開裂，甚至脫落等一系列危險(xiǎn)，成為掛籃施工中最重要的安全隱患。

為避免以上問(wèn)題的發(fā)生，經(jīng)過(guò)不斷研究和改進(jìn)，利用液壓推進(jìn)力大、推進(jìn)速度可控、安全可靠的性能，研制出了一套用于橋梁懸臂澆筑掛籃行走的裝置，其主要部件包括：千斤頂油缸、泵站系統(tǒng)、后反力座、銷軸、行走軌、滑動(dòng)鉸座。其特征在于：由泵站系統(tǒng)提供動(dòng)力與千斤頂，由千斤頂推動(dòng)掛籃前行。此掛籃行走利用千斤頂省時(shí)省力，不僅保證掛籃同步穩(wěn)定行走，而且有效保證了掛籃行走安全，從而節(jié)省了勞動(dòng)力成本，提高了工作效率，為項(xiàng)目施工創(chuàng)造更多效益［1］。

3 工作原理

該橋梁懸臂澆筑掛籃行走裝置的工作原理：通過(guò)采用張拉用油泵推動(dòng)千斤頂，使千斤頂頂進(jìn)掛籃，從而推動(dòng)掛籃行走，油泵回油，前移千斤頂和后反力座，再推動(dòng)掛籃繼續(xù)行走。如此循環(huán)使用，從而達(dá)到掛籃前移到位的目的［1］。

該裝置是由千斤頂頂進(jìn)掛籃，只需1人控制油泵即可推動(dòng)掛籃行走，大大節(jié)省了人工，采用掛籃行走千斤頂只需2h就能前移到位，節(jié)省了施工時(shí)間。由于采用千斤頂前移增強(qiáng)了掛籃行走過(guò)程中的同步性和穩(wěn)定性，保證了掛籃施工安全［2］。

4 掛籃傾覆計(jì)算

掛籃的傾覆不同于模架的傾覆，模架的各支柱下端無(wú)負(fù)Z方向約束，在荷載、風(fēng)載和制造及安裝誤差造成誘發(fā)荷載的作用下有傾覆的可能。掛籃無(wú)論是在混凝土灌注狀態(tài)或走行狀態(tài)，桁架下部均有錨固措施（混凝土灌注狀態(tài)下為精軋螺紋鋼將桁片錨固在橋面；走行狀態(tài)下除有保險(xiǎn)錨點(diǎn)將桁片錨固在滑軌上，還有后吊輪將桁片承吊在滑軌上，而滑軌是通過(guò)螺紋鋼錨固在橋面上）。如果按規(guī)范操作及錨固掛籃，一般情況下不會(huì)發(fā)生傾覆。掛籃傾覆主要是前傾覆，即在走行過(guò)程中發(fā)生的掛籃前墜現(xiàn)象，排除因違規(guī)造成的傾覆，則掛籃的前傾覆為后吊輪軸或銷發(fā)生斷裂。以下僅就掛籃走行過(guò)程中后吊輪的計(jì)算確定掛籃傾覆［3］。

荷載參數(shù)包括：掛籃自重114t和掛籃底模沖擊系數(shù)1.1。每組后吊輪最大吊力94kN，每組后吊輪由12只銷軸承力，每支銷軸承力7.8kN?？紤]到偏載現(xiàn)象，取1.2偏載系數(shù)，取荷載7.8×1.2=9.4kN。銷軸最大彎距：9.4×0.039=0.3666kNm；銷軸材料40Cr，許用應(yīng)力410MPa；直徑φ45mm，抗變截面模量：8.9416×10-6m3；σ=0.3666×10-3/8.9416×10-6=41MPa＜410MPa，滿足要求?？箖A覆安全系數(shù)：410/41=10。

5 工作方式

5.1 制作與拼裝

由千斤頂廠家根據(jù)油缸設(shè)計(jì)圖紙加工千斤頂油缸，將千斤頂油缸用銷軸與后反力座、行走軌道和滑動(dòng)鉸座銷接，連接泵站及油管（見圖1）。

圖1 油缸圖

5.2 掛籃行走前移

梁懸臂澆筑掛籃行走裝置組裝好后，由泵站供油2——行走千斤頂伸長(zhǎng)1——推動(dòng)滑動(dòng)鉸座6，從而推動(dòng)掛籃前移，達(dá)到千斤頂最大行程后，取下反力座3與行走軌道5和銷軸4——行走千斤頂回油1——反力座3前移再與軌道5銷接——伸長(zhǎng)行走千斤頂推動(dòng)掛籃1，循環(huán)進(jìn)行直到掛籃前移到位［4］（見圖2）。

圖2 梁懸臂澆筑掛籃行走裝置圖

5.3 施工中走行系統(tǒng)的配合方式

行走系統(tǒng)包括：主梁與滑梁的滑道、導(dǎo)向、錨固、頂推裝置；側(cè)模與底模的走行牽引裝置；內(nèi)模的滑行裝置共3部分［5］。

第1步：主梁走行。

（1）首先檢查掛籃及側(cè)模板與已成梁段是否還有聯(lián)接，阻礙處，檢查滑軌連接處是否平順，縱向垂直，水平高度一致，梁段張拉完成后，松開并抽出斜吊桿，抽出內(nèi)外滑梁后吊桿，滑梁后端落在內(nèi)外側(cè)模桁架下滾筒上。

（2）松開壓緊器取掉限位銷，將后上限位器與主梁脫離，把支撐墊梁換成支撐軸。加設(shè)油缸頂座，利用油缸頂推活動(dòng)支座逐漸將掛藍(lán)前移，見梁懸臂澆筑掛籃行走裝置圖。前移時(shí)要盡量保證5片桁片同步進(jìn)行并且要緩慢避免沖擊，可在滑軌面上涂些黃油方便滑動(dòng)。每前行1個(gè)行程后要對(duì)桁片前行距離進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整方法如下：用尺子測(cè)量滑軌頂座立面至滑動(dòng)較座后立面距離，如有誤差可單獨(dú)調(diào)整前行不夠的桁片。

（3）主梁及內(nèi)外滑梁走行用液壓千斤頂向前推移，直至主梁行走到位，安裝后上限位器。前移過(guò)程中要始終保證后結(jié)點(diǎn)有1個(gè)保險(xiǎn)錨點(diǎn)。掛藍(lán)到位后進(jìn)行調(diào)整錨固。

第2步：側(cè)模和底模走行。

（1）旋緊壓緊器豎向預(yù)應(yīng)力筋的連結(jié)螺母（在之前應(yīng)把支承軸換成支撐墊梁），旋緊后限位器的連接螺栓用限位銷定位。

（2）穿上后上吊桿并旋緊螺絲栓，拆除下限位器、后下吊桿，并用10t倒鏈把底、側(cè)模固定支承在外?；荷希从赏鈧?cè)模橋桁架的上排滾筒把側(cè)模和底模都掛在外滑模上緣）。

（3）在拆除下限位器、后下吊桿之前，用倒鏈把前下橫梁與已澆注梁段連接。

第3步：底、側(cè)模板定位及內(nèi)模前移。

（1）提升底板，安外側(cè)斜吊桿和后桿等。

（2）提升側(cè)模至設(shè)計(jì)標(biāo)高并予以固定。

（3）用斜吊桿精細(xì)調(diào)整底模標(biāo)高。

（4）綁扎底板鋼筋，安裝預(yù)應(yīng)力鋼束管道，綁腹板鋼筋，安裝豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋。

（5）通過(guò)吊桿與主梁、上橫梁連結(jié)；內(nèi)模下落至內(nèi)滑梁上并前移到位

（6）安裝內(nèi)斜吊桿。調(diào)整內(nèi)模頂標(biāo)高，綁扎頂板及翼板鋼筋，安裝預(yù)應(yīng)力鋼束及管道。

（7）調(diào)整標(biāo)高，檢查無(wú)誤后灌注新梁段混凝土。

（8）待混凝土達(dá)到100%強(qiáng)度后張拉、壓漿。

（9）滑移掛籃，重復(fù)以上步驟。

6 安全注意事項(xiàng)

（1）施工前要收集、查看天氣預(yù)報(bào)資料。暴風(fēng)雨天氣要固定好設(shè)備，做好防風(fēng)、防雨的工作準(zhǔn)備，檢查用電安全，停止室外作業(yè)。

（2）設(shè)置安全警示牌，作業(yè)人員必須佩戴安全帽和安全帶，設(shè)置安全網(wǎng)，并禁止上下作業(yè)區(qū)同時(shí)作業(yè)。高空作業(yè)嚴(yán)禁在同一個(gè)物件上掛幾根安全帶或1根安全繩上栓幾個(gè)人。臨邊作業(yè)要設(shè)置防護(hù)圍欄和安全網(wǎng)，高空作業(yè)應(yīng)有可靠的安全防護(hù)設(shè)施。

（3）起重設(shè)備要堅(jiān)持“十不吊”原則，要有專人指揮起重吊裝工作。

（4）要逐級(jí)進(jìn)行安全技術(shù)教育及交底，對(duì)用于高處作業(yè)的設(shè)施、設(shè)備和安全標(biāo)志，檢查確認(rèn)完好后方可使用。如遇惡劣天氣不得進(jìn)行露天與高空作業(yè)。用于高空作業(yè)的防護(hù)設(shè)施不得擅自拆除。如因作業(yè)需要，臨時(shí)拆除必須經(jīng)項(xiàng)目部施工負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，并采取相應(yīng)的防護(hù)措施，作業(yè)后應(yīng)立即回復(fù)。

（5）施工人員不得疲勞作業(yè)，夏季要避開高溫時(shí)段作業(yè)。高空作業(yè)人員要按規(guī)定著裝，穿軟底防滑鞋，嚴(yán)禁穿短衣短褲、穿拖鞋、硬底鞋和帶釘易滑的鞋、靴。

（6）高空作業(yè)中所用的物料均應(yīng)堆放整齊、平穩(wěn)，不得置放在臨邊或洞口附近，更不得妨礙通行和裝卸。對(duì)于有墜落的任何物料、工具，均應(yīng)先行撤除或加以固定。對(duì)苫蓋物要固定好，避免被風(fēng)掀起或落到營(yíng)運(yùn)線路上造成事故。