大跨徑架橋分段過孔技術(shù)

李沖 彭浩 張士旭 曹吉祥 程笑

摘要：懸臂施工大跨度剛構(gòu)連續(xù)橋，常采用架橋機(jī)作為安裝設(shè)備。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)施工條件限制需進(jìn)行架橋機(jī)分段過孔時(shí)，通過架橋機(jī)的支承結(jié)構(gòu)提供水平外 力驅(qū)使架橋機(jī)主梁結(jié)構(gòu)前移動(dòng)完成過孔，若分段過孔過程控制不當(dāng)有可能導(dǎo)致架橋機(jī)支承結(jié)構(gòu)傾覆引起架橋機(jī)的垮塌事故，也有可能導(dǎo)致支撐墩身發(fā)生位 移及變形影響橋梁的架設(shè)精度。因此，架橋機(jī)過孔過程控制至關(guān)重要。本文依托工程實(shí)例，闡述了大跨徑架橋機(jī)分段過孔的詳細(xì)安裝過程，并對(duì)各安裝階 段進(jìn)行驗(yàn)算，過程控制嚴(yán)格，保證過孔順利完成。

關(guān)鍵詞：架橋機(jī);分段過孔;過程控制

1 工程概況

1.1 工程概況

上港濱江城2#連廊，順橋向采用連續(xù)鋼桁架結(jié)構(gòu)體系。連廊呈弧形布 置，雙層，主橋梁長(zhǎng)度為190.1m，通行寬度為19m，整個(gè)結(jié)構(gòu)分為北邊跨、 中跨、南邊跨，跨徑布置為56.7+82.3+51.1m，最大吊重72噸。南、北邊跨 緊鄰已有建筑，高度遠(yuǎn)超連廊，且施工場(chǎng)地附近有大片禁用面積，施工場(chǎng) 地及其狹小，采用支架法安裝。中間主跨坡度為2%，橫過長(zhǎng)江口，護(hù)岸及 河中無法打樁，采用懸臂施工法安裝，施工場(chǎng)地情況如下。

1.2 架橋機(jī)參數(shù)介紹

考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工條件限制，中間主跨施工采用地面拼裝為桁架分段再 懸臂吊裝的安裝方法，最終設(shè)置架橋機(jī)支撐在懸挑第一分段上，該分段利 用履帶吊散拼安裝，架橋機(jī)跨徑68m，起重采用68m-200t架橋機(jī)進(jìn)行安裝，架橋機(jī)自北向南過孔。

架橋機(jī)由主梁、導(dǎo)梁、橫移系統(tǒng)及反拖系統(tǒng)、天車及吊重系統(tǒng)、液壓 系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)組成。

1、主梁

主梁結(jié)構(gòu)為三角桁架形式，上弦桿由2根40b工字鋼焊接而成，中間夾 20*400mm*12m鋼板一塊，另兩工字鋼外側(cè)粘10*400mm*12m鋼板2塊，頂 面鋪30*80mm*12m鋼帶作為軌道，總承力面積373cm2;

下弦桿 由4根28b槽鋼、 中間夾20*280mm*12m鋼板2塊，底面墊 30*130mm*12m鋼板2塊，總承力面積370cm2;

腹桿為14b槽鋼對(duì)扣焊接而成，每組腹桿共計(jì)4根，共16組;

主梁上下弦中心高2.6m，下弦中心寬1.35m; 材質(zhì)均為Q235，其容許應(yīng) 力 [ σ ]=170MPa ，根 據(jù) 以 上 數(shù) 據(jù) 計(jì) 算 可 得 ，該 主 梁 容 許 彎 矩 [M]=370*1.7*2.6=1635.4tm，容許剪力[T]=4*21.3*1.7*/1.1.=131t; 主梁每延 米自重q=1t/m，單根主梁標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度12m，每列共計(jì)9根，共計(jì)2列。

2、前導(dǎo)梁

導(dǎo)梁結(jié)構(gòu)為三角桁架形式，上弦桿由2根20b工字鋼焊接而成，頂面粘 14*80mm*9m鋼板一塊，其材料橫截面積A上=90cm2.

下弦桿由2根20b工字鋼焊接而成，底面墊14*80mm*9m鋼板2塊，其材 料橫截面積A下=100cm2。

腹桿材料為10#工鋼。

導(dǎo)梁上下弦中心距2.75m，導(dǎo)梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)度9m，每列4根，共計(jì)2列; 根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算可得，該導(dǎo)梁容許彎矩[M]=90*1.7*2.75=420.75tm，容許 剪力[T]=2*14.3*1.7/1.1=44t; 每延米自重q=0.3t/m，單根導(dǎo)梁標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度9m，每列共計(jì)4根，共計(jì)2列。

2 架橋機(jī)分段自平衡過孔

2.1 安裝順序及施工組織

架橋機(jī)的安裝按照橫移軌道、托輪的安裝→主梁及導(dǎo)梁安裝→提升小 車安裝→電器系統(tǒng)安裝的順序完成，各安裝步驟組織情況見架橋機(jī)安裝人 員機(jī)械配備表。

2.2 施工工藝步驟及驗(yàn)算

考慮到組拼場(chǎng)地狹小且遠(yuǎn)小于過孔需跨越距離，采用分段自平衡的方 法完成過孔。

1、在已架設(shè)好的北岸邊跨和主跨第一節(jié)間懸挑端安裝橫移軌道和反托 輪組，中、后支點(diǎn)距離約30m。

2、在地面上組拼好一節(jié)主梁12m和前導(dǎo)梁36m共計(jì)48m長(zhǎng)，用汽車吊整

體吊裝放在后支和中支反拖輪箱上，此節(jié)段最大吊重22.8t;

④接1根主梁并將起重天車自重20t放置在距主梁尾部2m處做配重。

4、然后橋機(jī)整體前移到導(dǎo)梁前端距離中托62m（其中主梁長(zhǎng)26m+導(dǎo)梁 長(zhǎng)36m） 和中支后部主梁長(zhǎng)46m，此時(shí)，橋機(jī)的抗傾覆力矩和傾覆力矩分別 為：

抗?20?44?1?462?1?1498tm?傾?1?262?1 0.3 36?44?813.2tm

抗傾覆系數(shù)K?抗?1.842?1.3安全

傾

5、在主梁尾部再接長(zhǎng) 12m，中支之后主梁總長(zhǎng)度達(dá)到 58m，并將天車 配重開至距離梁尾 2m 處。

6、橋機(jī)主梁繼續(xù)整體向前過孔6m，使總過孔長(zhǎng)度達(dá)到68m，導(dǎo)梁前端 頭過孔到前支反拖輪箱，此時(shí)橋機(jī)懸臂最大并為最不利工況，其抗傾覆力 矩和傾覆力矩分別為：

架橋機(jī)主梁的最大懸臂彎矩為M=1052tm≤[M]=1635.4tm，架橋機(jī)主梁 強(qiáng)度滿足要求。

2.3 吊裝時(shí)主梁強(qiáng)度復(fù)核

當(dāng)天車吊重縱移喂梁時(shí)，雙橫移小車同時(shí)起吊梁段，并在兩列主梁間 距中行走，此時(shí)吊重和小車的自重將平均分配到兩側(cè)主梁上;

當(dāng)天車的吊重橫移擺梁時(shí)，單小車起吊，架橋機(jī)和天車吊重橫移到落 梁位置，此時(shí)小車起吊重量Q的7.5/9的重量壓在安裝一側(cè)的主梁上;

當(dāng)天車吊重74.5t縱移喂梁從北岸到南岸走到跨中時(shí)，主梁跨中的受力

最大，其單側(cè)主梁最大彎矩為：

當(dāng)天車吊重 74.5t，縱移喂梁 5m 和 63m，橫移擺梁到位時(shí)，被安裝一 側(cè)的主梁承受的天車的輪壓為：

由橋機(jī)主梁自重和該力在橋機(jī)主梁中產(chǎn)生彎矩和剪力為：

當(dāng)天車吊重66.1t時(shí)，縱移喂梁15m和53m，橫移擺梁到位時(shí)，被安裝一 側(cè)的主梁承受的天車的輪壓為：

由橋機(jī)主梁自重和天車輪壓產(chǎn)生彎矩和剪力為：

8、當(dāng)天車吊重59.5t時(shí)，縱移喂梁25m和43m橫移擺梁到位時(shí)，被安裝 一側(cè)的主梁承受的天車的輪壓為：

P=59.5*7.5/9.5+10=56.97t，

由橋機(jī)主梁自重和天車輪壓產(chǎn)生彎矩和剪力為：

該 橋 機(jī) 主 梁 容 許 承 受 的 最 大 彎 矩 和 剪 力 分 別 為?1635.4tm和T?135t ，而該主梁在架橋機(jī)架梁過程中所產(chǎn)生的最大 工作彎矩和最大剪力分別為 工m作ax?1045 .5tm和 T工ma作x?T1?97.74t?，均 小于容許值?1635.4tm和T?135t ，結(jié)論安全。跨中位置該橋機(jī)主梁 容許承受的最大彎矩為1635.4tm ，經(jīng)計(jì)算最小額定載荷81.58t.

2.4 吊裝時(shí)橫移軌道強(qiáng)度復(fù)核

1、橫移軌道梁的強(qiáng)度計(jì)算

最不利工況：架橋機(jī)吊重75t和縱移喂梁5m和63m并橫移擺梁到位時(shí)，中橫移軌道梁懸挑端2m處所受的壓力為：P1?74.5 7.5?10?2?- 2?-?.?130.48t軌道梁固端彎矩和剪力分別為：134.44 2?260.95tm和T?130.48t架橋機(jī)前中橫移軌道梁采用的是6根H582*300*12*17型鋼并列焊接而成，每根軌道梁容許彎矩和剪力分別為：6 64?382tm和T?432t ，實(shí)際值均小于容許值，結(jié)論安全。

2.5 試運(yùn)行檢查

上述檢查確認(rèn)正常后方可試運(yùn)行架橋機(jī)，并做如下檢查：

1、空載試驗(yàn)

1） 提升小車空載沿主梁軌道來回行走數(shù)次，車輪無明顯打滑現(xiàn)象，啟 動(dòng)、制動(dòng)正?？煽?。

2）開動(dòng)提升機(jī)構(gòu)，空鉤升降次數(shù)，開關(guān)動(dòng)作靈敏準(zhǔn)確。

3） 把兩臺(tái)提升小車開至跨中，整機(jī)在前后5米范圍內(nèi)行走數(shù)次，啟動(dòng)、 制動(dòng)正?？煽?，車輪無明顯打滑現(xiàn)象。

2、靜載試驗(yàn)

為驗(yàn)架橋機(jī)起吊安全性，采用即將吊裝的桁架分片靜載試驗(yàn)對(duì)象，在 就位點(diǎn)進(jìn)行試吊，再在桁架分片上增加配重，達(dá)到桁架重兩1.25倍，提升 至距離地面（河面） 100毫米處，懸停10分鐘后卸去負(fù)荷，檢查架橋機(jī)主梁 是否有殘余變形，反復(fù)數(shù)次后，主梁不再有殘余變形。

3、動(dòng)載試驗(yàn)

在桁架分片上增加配重，達(dá)到原桁架分片重量的1.1倍，起升機(jī)構(gòu)和提升 小車在5米范圍內(nèi)慢速反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，各制動(dòng)機(jī)構(gòu)及電器控制應(yīng)靈敏、準(zhǔn)確可靠，主梁震動(dòng)正常，機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。卸載后各機(jī)構(gòu)和主梁無損傷和永久變形。

3 結(jié)語

本文以上港濱江城連廊68m-200t架橋機(jī)實(shí)例來研究架橋機(jī)分段自平衡 過孔技術(shù)，詳細(xì)介紹了各分段過孔過程，并做了抗傾覆驗(yàn)算和各構(gòu)件強(qiáng)度 驗(yàn)算，解決了因架橋機(jī)組拼場(chǎng)地長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于過孔需跨越長(zhǎng)度問題。此類大 型設(shè)備的安拆是其在正式架梁施工前后的非常關(guān)鍵的一環(huán)，本文的過孔工 藝可為類似工程提供參考。

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