HZQ550型架橋機(jī)架設(shè)33 m非標(biāo)梁施工技術(shù)

平栓玲

(中鐵七局集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450016)

HZQ550型架橋機(jī)主要結(jié)構(gòu)形式為一跨支承式簡(jiǎn)支架設(shè)、下導(dǎo)梁輔助移位過(guò)孔。前、后支腿簡(jiǎn)支支撐主梁，主機(jī)移位過(guò)孔依靠下導(dǎo)梁、輔助支腿和前起重天車。架橋機(jī)額定起重量550 t，架橋機(jī)主梁長(zhǎng)度35.25 m，前后支腿凈間距33.6 m，下導(dǎo)梁長(zhǎng)度36.25 m，滿足高速鐵路20.6 m、24.6 m、32.6 m單線箱梁架設(shè)要求。架設(shè)最小曲線半徑為800 m，適應(yīng)坡度為縱坡3%。

1 工程概況

新建鐵路鄭州南至登封至洛陽(yáng)城際鐵路引入鄭州南站應(yīng)急工程動(dòng)車走行線運(yùn)架梁施工,包含D4雙線橋雙線箱梁47片、D4單線橋單線箱梁57片、D5單線橋單線箱梁59片,其中D5線設(shè)置1孔32.97 m非標(biāo)梁(以下簡(jiǎn)稱33 m非標(biāo)梁)。該孔單線箱梁所處位置為D4雙線3#墩與2#墩(即D4線從此處由雙線變單線，分離設(shè)置D4單線和D5單線)，為D5單線橋首片箱梁。工況為兩片單線箱梁切翅后并置為雙線箱梁，位于平坡直線段。單線梁截面類型為單箱單室等高度箱梁，全寬7.1 m，底板寬3.4 m，梁體中心線處高度2.542 m，重360 t，橫向支座中心線間距2.6 m。受橋墩高度限制采用預(yù)制架設(shè)的方法施工。

2 架設(shè)33 m非標(biāo)箱梁特殊工況分析

2.1 落梁凈空要求及主臂受力工況分析

擬架箱梁長(zhǎng)度為32.97 m，較32.6 m箱梁長(zhǎng)0.37 m。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際量測(cè)和查驗(yàn)架橋機(jī)設(shè)計(jì)總裝圖，架橋機(jī)主梁長(zhǎng)度35.25 m，前后支腿凈間距33.6 m>(32.97+0.2)m，滿足落梁凈空要求；33 m非標(biāo)梁起吊點(diǎn)間距30.3 m，和32.6 m梁起吊點(diǎn)間距30.2 m基本一致，橋機(jī)大臂最不利受力工況是前起重天車拖梁行至其1/2處，因梁重360 t<550 t，橋機(jī)主臂受力滿足要求。

2.2 橋機(jī)、導(dǎo)梁前、后支腿位置分析[1]

HZQ550架橋機(jī)設(shè)計(jì)架設(shè)梁型為標(biāo)準(zhǔn)32.6 m箱梁，橋墩中心間距32.7 m。架橋機(jī)過(guò)孔完畢，導(dǎo)梁前、后支腿位置分別距離橋墩中心線800 mm，橋機(jī)前、后支腿距離橋墩中心線距離分別為550 mm、2 000 mm，如圖1所示。擬架設(shè)箱梁長(zhǎng)度32.97 m，橋墩中心線間距33.15 m，橋機(jī)按正常程序過(guò)孔后，導(dǎo)梁前、后支腿位置距離橋墩中心線距離為358 mm，架橋機(jī)前、后支腿距離橋墩中心線分別為 100 mm(支腿寬500 mm)、2 000 mm，如圖2所示。此時(shí)橋機(jī)前支腿侵入了梁體安裝空間，無(wú)法滿足箱梁落梁要求，需采取措施使橋機(jī)二次前移，即在第1次過(guò)孔基礎(chǔ)上，使橋機(jī)與導(dǎo)梁再向前縱移0.4 m，滿足箱梁下落安裝位置要求后，按常規(guī)架梁工藝進(jìn)行架梁施工。

圖1 架設(shè)32.6 m梁架橋機(jī)過(guò)孔后位置(單位：mm)

圖2 架設(shè)33 m非標(biāo)梁架橋機(jī)第1次過(guò)孔后位置(單位：mm)

2.3 橋機(jī)二次過(guò)孔穩(wěn)定性分析

架橋機(jī)沿導(dǎo)梁第二次過(guò)孔時(shí)，導(dǎo)梁后支腿無(wú)法錨固在橋墩(已架梁片)上。過(guò)孔過(guò)程中停車時(shí)，前輔助支腿會(huì)對(duì)導(dǎo)梁產(chǎn)生向前的水平力，該水平力使橋機(jī)存在傾覆的可能。為確保架梁作業(yè)安全，需采取措施抵消該水平力。

架橋機(jī)或小車沿直線滿載運(yùn)行時(shí)的最大摩擦阻力Fm，主要包括車輪踏面的滾動(dòng)摩擦阻力、車輪軸承的摩擦阻力以及附加摩擦阻力三部分。通過(guò)分析可知，前輔助支腿對(duì)導(dǎo)梁產(chǎn)生的水平力主要為車輪摩擦力Fm=Gω。在圖2所示狀態(tài)下，前輔助支腿所受最大正壓力G=1 800 kN，摩擦系數(shù)ω=0.015，坡度為0.00(不考慮縱坡帶來(lái)的水平力)，F(xiàn)m=27 kN；同時(shí)考慮風(fēng)荷載PW=27.5 kN，最大水平推力F總=54.5 kN。擬設(shè)置斜拉索/斜撐桿來(lái)抵消此水平力，保證架橋機(jī)的穩(wěn)定，受力分析如圖3所示。

圖3 斜拉索/斜撐桿受力分析(單位：mm)

斜拉索/斜撐桿所受拉力F=54.5 kN/sin26.26°=123.2 kN。

設(shè)置2個(gè)10 t導(dǎo)鏈/斜撐桿來(lái)抵消此力。墩身預(yù)埋35#鋼材質(zhì)的?25 mm圓鋼，制作成U型，單側(cè)導(dǎo)梁支腿處U型圓鋼地錨所受豎直拉力為：F豎直=123.2 kN×cos26.26°/2=55 kN，每側(cè)設(shè)置2個(gè)?25 mmU型圓鋼,兩側(cè)共4個(gè)。

?25 mmU型圓鋼允許抗拉力為138 kN, 抗拉安全系數(shù)n=5.01>4，滿足要求。

2.4 橋機(jī)后支腿對(duì)已架梁體受力影響分析

架橋機(jī)二次過(guò)孔后，后支腿在已架設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)梁梁端支撐位置發(fā)生前移(由距離橋墩中心線2 000 mm調(diào)整為1 600 mm)，后支腿集中荷載作用位置更靠近已架梁體支座位置，經(jīng)定性分析，已架梁體受力較正常工況更為有利。在方案實(shí)施前，設(shè)計(jì)院根據(jù)架橋機(jī)的結(jié)構(gòu)原理、過(guò)孔方式、提梁方式，支腿位置及運(yùn)梁車荷載分布等情況，對(duì)已架梁體按最不利工況(如圖4所示)進(jìn)行了受力檢算。計(jì)算結(jié)果顯示梁體抗裂安全系數(shù)大于1.1，強(qiáng)度安全系數(shù)大于1.8，梁體承載力滿足要求[1-2]。

圖4 架橋機(jī)架33 m非標(biāo)梁最大支反力工況

2.5 導(dǎo)梁二次過(guò)孔穩(wěn)定性分析

在前吊梁小車(后吊點(diǎn))、輔助支腿下走行和輔助天車(前吊點(diǎn))的配合下，導(dǎo)梁二次過(guò)孔，輔助天車走行距離比正常過(guò)孔長(zhǎng)0.442 m。為保證導(dǎo)梁過(guò)孔安全，吊點(diǎn)位置前移0.5 m，如圖5所示。此時(shí)前吊點(diǎn)起重力40.8 t<50 t(額定起重量)，后吊點(diǎn)起重力9.2 t<275 t(額定起重量)，滿足要求。

圖5 導(dǎo)梁二次過(guò)孔工況

3 架設(shè)33 m非標(biāo)箱梁關(guān)鍵技術(shù)

3.1 施工工藝流程

架設(shè)33 m非標(biāo)梁工藝流程：施工準(zhǔn)備→支座安裝→運(yùn)梁車運(yùn)梁→架橋機(jī)過(guò)孔→運(yùn)梁車喂梁→架橋機(jī)架梁→質(zhì)量檢查→收尾作業(yè)。

3.2 二次過(guò)孔技術(shù)

前一孔32.6 m梁架設(shè)完畢，導(dǎo)梁過(guò)孔到33 m跨就位。此時(shí)導(dǎo)梁后支腿距離橋墩中心線800 mm，前支腿距離橋墩中心線358 mm。

3.2.1 架橋機(jī)第1次過(guò)孔

(1)將導(dǎo)梁與已架設(shè)的梁片用2個(gè)10 t倒鏈連接。

(2)架橋機(jī)沿導(dǎo)梁過(guò)孔，向前行走32.7 m，架橋機(jī)前支腿距離橋墩中心線100 mm，后支腿距離橋墩中心線2 000 mm，導(dǎo)梁后支腿距離橋墩中心線800 mm，前支腿距離橋墩中心線358 mm。調(diào)整架橋機(jī)前后支腿油缸，支平架橋機(jī)主梁。

(3)在前吊梁小車、輔助支腿下走行和輔助天車的配合下導(dǎo)梁過(guò)孔，向前走行32.7 m。導(dǎo)梁前、后支腿距離橋墩中心線均為358 mm，橋機(jī)位置如圖2所示，支平、調(diào)整、放穩(wěn)導(dǎo)梁。

3.2.2 架橋機(jī)第2次過(guò)孔

(1)在D4雙線橋2#墩墊石處施作HZQ550架橋機(jī)導(dǎo)梁后支腿臨時(shí)錨固裝置，將導(dǎo)梁與橋墩錨固。具體做法為：在對(duì)應(yīng)導(dǎo)梁后支腿兩處支腳位置，每處預(yù)埋兩根長(zhǎng)850 mm的?25 mm精軋螺紋鋼，其在墩身內(nèi)預(yù)埋長(zhǎng)度450 mm，在墩身上部緊挨墊石支模澆筑C40混凝土將其埋置280 mm，如圖6所示。

圖6 導(dǎo)梁與橋墩錨固(單位：mm)

(2)再次啟動(dòng)架橋機(jī)向前行走0.4 m，此時(shí)架橋機(jī)前支腿距離橋墩中心線為500 mm，后支腿距離橋墩中心線1 600 mm，導(dǎo)梁前、后支腿距離橋墩中心線均為358 mm。

(3)導(dǎo)梁在前吊梁小車、輔助支腿下走行和輔助天車的配合下再次過(guò)孔，向前走行0.442 m，此時(shí)導(dǎo)梁前、后支腿距離橋墩中心線均為800 mm，如圖7所示。

圖7 導(dǎo)梁第2次過(guò)孔(單位：mm)

(4)全面檢查架橋機(jī)、導(dǎo)梁狀態(tài)，架設(shè)長(zhǎng)度為32.97 m、質(zhì)量為360 t的單線箱梁。

3.3 施工安全注意事項(xiàng)[3-4]

(1)架梁施工前要編制專項(xiàng)施工方案并通過(guò)相關(guān)主管部門審核批準(zhǔn)。

(2)導(dǎo)梁后支腿錨固用精軋螺紋鋼應(yīng)在施工前進(jìn)行原材復(fù)試，合格后方能投入使用；支撐拉桿由廠家加工檢測(cè)，確保質(zhì)量合格?；炷凉嘧⑶埃鑼⒍枕旈_鑿部位清理干凈，模板內(nèi)部灑水濕潤(rùn)，復(fù)核精軋螺紋鋼垂直度；混凝土澆筑后按要求覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，確保錨固質(zhì)量。

(3)施工過(guò)程中，嚴(yán)格執(zhí)行HZQ550 t架橋機(jī)安全操作規(guī)程，做好過(guò)孔前、過(guò)孔作業(yè)、喂梁作業(yè)、起落梁施工過(guò)程控制與安全檢查。

(4)導(dǎo)梁二次過(guò)孔走行的總距離較一次長(zhǎng)，第2次過(guò)孔時(shí)輔助天車吊點(diǎn)的位置前移0.5 m，仍應(yīng)保證吊點(diǎn)位置在導(dǎo)梁的重心外側(cè)，避免引起導(dǎo)梁傾覆。實(shí)際施工時(shí)，采取在導(dǎo)梁前端設(shè)置3 t鋼錠配重的措施，使導(dǎo)梁重心前移。

(5)做好導(dǎo)梁二次過(guò)孔時(shí)的限位措施。

(6)編制應(yīng)急預(yù)案，施工前做好相關(guān)應(yīng)急響應(yīng)準(zhǔn)備。

4 結(jié)束語(yǔ)

在不進(jìn)行設(shè)備改造的前提下，采用橋機(jī)二次過(guò)孔并輔以在導(dǎo)梁后支腿設(shè)置斜拉索/斜撐拉桿的措施，通過(guò)對(duì)架梁過(guò)程中橋機(jī)、導(dǎo)梁及已架梁片在安全穩(wěn)定性方面的科學(xué)論證、分析、計(jì)算，成功完成了33 m標(biāo)箱梁的架設(shè)，節(jié)約了成本，保證了工期，對(duì)今后同類工程施工具有一定的借鑒意義。