高位拼裝移動支架造橋機大噸位吊裝施工裝備研究

雷朝兵

（京唐城際鐵路有限公司，河北 唐山063000）

1 概述

預(yù)制節(jié)段拼裝法在我國鐵路施工中應(yīng)用越來越廣泛，其施工方法是沿橋梁的縱向?qū)⒘后w分割成若干節(jié)段單元進行工廠化預(yù)制生產(chǎn)，再逐段運至橋位利用移動支架造橋機或移動掛藍進行節(jié)段拼裝[1]。目前國內(nèi)施工的鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁首孔多為橋臺后路基段部分，線路中建設(shè)節(jié)段預(yù)制場較少，其中大于10m 墩高的尚無施工經(jīng)驗。新建京唐鐵路潮白新河特大橋起止里程DK101+167.09（T501 墩）～DK102+173.94（T523 墩），正線長度1.01km，首孔架設(shè)位置為10m 高橋墩。針對該高位拼裝，本課題提出吊裝解決方案。

針對京唐鐵路潮白新河特大橋節(jié)段預(yù)制膠接拼裝箱梁現(xiàn)場拼裝場地情況，提出了移動支架造橋機高位拼裝的解決方案，包含了大噸位移動龍門吊設(shè)計、臨時支撐設(shè)計、分段吊裝方案以及大噸位運輸裝備的研究等解決方案。通過現(xiàn)有的設(shè)計理論初步驗算，該方案很好的解決了高位拼裝節(jié)段拼裝造橋機大噸位吊裝施工難題，不但節(jié)省工期、降低成本，同時該工藝又適用于眾多橋型，在國內(nèi)尚屬首次[2]。

2 工程概況

新建京唐鐵路潮白新河特大橋起止里程DK101+167.09（T501 墩）～DK102+173.94（T523 墩），正線長度1.01km?？缭娇绯卑仔潞哟蟮?，潮白新河河道寬度800m?？卓绮贾脼?-（48+80+48）m 雙線連續(xù)箱梁+16-40m 雙線簡支箱梁+1-（48+80+48）m 雙線連續(xù)箱梁。其中T503#～T521#墩在河道內(nèi)，其它橋墩在河堤外側(cè)，T522#墩身9m，T523#墩身高13m。此處連續(xù)梁及簡支梁采用新工藝節(jié)段預(yù)制膠拼法施工。采用TPZ80/2500 型移動支架移動支架架設(shè)施工，該移動支架之前使用于新建鄭阜鐵路周淮河特大橋（40m+56m+40m 連續(xù)梁）。

圖1 潮白新河特大橋總體布置圖

（48+80+48）m 連續(xù)梁設(shè)計預(yù)分為43 個節(jié)段。原設(shè)計最大節(jié)塊0#塊最大高度6.65m。其余節(jié)段最大長度小于5m，最大重量190 噸。連續(xù)梁總重：6900 噸左右。設(shè)計圖計劃吊裝三個節(jié)段張拉一次，中跨合攏段采用現(xiàn)澆施工。

3 節(jié)段拼裝造橋機簡介

移動支架結(jié)構(gòu)采用了新型分層分節(jié)的三角形桁架結(jié)構(gòu)，節(jié)段之間連接采用對拉式雙頭螺柱連接型式，保證了接頭的剛度，徹底消除了接頭非常有害的空隙撓度；同時，移動支架結(jié)構(gòu)采用高強度低合金結(jié)構(gòu)鋼Q460C 制造，減輕了結(jié)構(gòu)自重，使移動支架主桁架在大懸臂的狀態(tài)下，保證前支腿撓度小于1m，因而能夠成功登上前方墩頂。采用上行懸掛、兩跨邁步縱移式總體方案，主要由主桁框架系統(tǒng)、支承體系、吊梁天車、懸掛體系、縱移過孔裝置、操作平臺和附屬結(jié)構(gòu)等部分組成。采用MIDAS 軟件進行計算簡支結(jié)構(gòu)、各節(jié)點間固結(jié)。模型節(jié)點合計863 個，梁單元1560 個，模型見圖2。結(jié)構(gòu)為實際桿件截面和尺寸建立模型，全部采用梁單元模擬，桿件間節(jié)點板螺栓群連接處采用固結(jié)。移動支架主梁為靜定簡支結(jié)構(gòu)，邊界約束直接施加在主梁上，移動支架及附屬重量以節(jié)點荷載施加。

圖2 移動支架midas 模型圖

經(jīng)對移動支架拼裝各步驟最不利位置荷載、各架梁工況進行分析計算，架橋機的強度、剛度、穩(wěn)定性均滿足相關(guān)規(guī)范要求，可用于工程施工。

4 主要施工方法

節(jié)段拼裝法施工工藝原理就是把整孔箱梁順橋向分割成梁段，在節(jié)段預(yù)制構(gòu)件場進行梁段預(yù)制，達到齡期后運至移動支架上，按一定的順序擺放拼裝成符合設(shè)計要求的橋梁形狀，然后涂膠、臨時張拉、穿鋼鉸線、張拉壓漿，完成整孔箱梁的拼裝架設(shè)，移動支架通過過孔程序移至下一孔作業(yè)。

本項目節(jié)段預(yù)制場位于潮白新河特大橋T523#墩至T531#臺之間，梁段從存梁區(qū)喂梁平臺上進行運輸，架梁從潮白新河特大橋T523#墩開始，向T501#墩方向架設(shè)。

移動支架在膠拼梁場小里程端進行預(yù)拼，通過250t 大龍門吊整體吊至T522#墩至T523#墩上，然后進行后續(xù)邊拼邊拖工序，至移動支架拼裝完成，詳見移動支架移動支架拼裝方案。節(jié)段梁采用250t 大門吊從預(yù)制場提升到T523#墩和T524#墩的喂梁平臺，用輪胎式運梁車裝載，運至移動支架尾部喂梁。

該工程的架設(shè)方案整體分為80m 連續(xù)梁左半聯(lián)架設(shè)、右半聯(lián)架設(shè)、40m 簡支梁的架設(shè)、80m 連續(xù)梁移動支架移動支架過孔和40m 簡支梁移動支架過孔合計五大部分。其中80m 梁的架設(shè)及移動支架移動支架過孔工況復(fù)雜，難度較大。

5 高位拼裝大噸位吊裝施工裝備研究

5.1 節(jié)段拼裝造橋機總體拼裝方案研究

通過原位吊裝、整體分段、大型吊裝、空中對接等方案解決了高位拼裝節(jié)段拼裝造橋機施工的技術(shù)難點。第一步：地面拼裝8 個節(jié)間共38.4m，使用龍門吊進行整體吊裝放置于中支腿與臨時墩之間。整體吊裝共分2 吊，每吊重191 噸，2 吊吊裝完成后雙桁間安裝平面連接系，使其成為一個整體。第二步：地面拼裝大小9 個節(jié)間共39.88m，使用龍門吊進行整體吊裝放置于臨時墩與后支腿之間并與第一吊拼接一起。整體吊裝共分2吊，每吊重217 噸，2 吊吊裝完成后雙桁間安裝平面連接系，使其成為一個整體。整體吊裝完成后，頂升中后支腿及臨時墩，脫空臨時墩并拆除完成。第三步：地面拼裝大小2 個節(jié)間共9.6m，使用龍門吊進行整體吊裝懸拼接于中支腿大里程側(cè)。整體吊裝共分2 吊，每吊重36 噸，2 吊吊裝完成后雙桁間安裝平面連接系，使其成為一個整體。第四步：地面拼裝大小3 個節(jié)間共7.6m，使用龍門吊進行整體吊裝懸拼接于后支腿小里程側(cè)。整體吊裝共分2 吊，每吊重41 噸，2 吊吊裝完成后雙桁間安裝平面連接系，使其成為一個整體。第五步：地面拼裝大小5 個節(jié)間共21.6m，使用龍門吊進行整體吊裝懸拼接于中支腿大里程側(cè)。整體吊裝共分2 吊，每吊重66 噸，2 吊吊裝完成后雙桁間安裝平面連接系，使成為一個整體。第六步：地面拼裝大小8 個節(jié)間共32.8m，使用龍門吊進行整體吊裝懸拼接于中支腿大里程側(cè)。整體吊裝1 吊共重90 噸，完成后對連接處螺栓進行緊固并全面檢查造橋機各個部位，做好架梁準備。

圖3

5.2 大型移動龍門吊研究

研究了大跨度、起升高度、大吊裝承載能力的移動門式起重設(shè)備。該龍門吊凈跨度26m，凈空43m，由具有特種設(shè)備資質(zhì)的廠家進行制作。250t 龍門吊的主要功能：（1）提梁、喂梁；（2）起吊其他機具及材料。

表1 龍門吊主要參數(shù)表

5.3 大型運輸設(shè)備研究

研究了大型起重能力的節(jié)段梁運輸設(shè)備。

由合肥正浩生產(chǎn)的橋梁節(jié)段運梁車，型號為ZH250-3，發(fā)動機功率100kw，載重量250t，自重13.5t。運梁車平臺高度空載時為1480mm、滿載時為1450 mm(考慮輪胎壓縮)，即懸掛油缸行程接近0 mm。運梁車行駛時適用縱坡：≤5%、橫坡：≤4%；空載平地行駛速度應(yīng)控制在10km/h 以內(nèi)，滿載平地行駛速度應(yīng)控制在3km/h 以內(nèi)，正常行駛時平臺離地間隙≤150 mm。如圖4，該運梁車能夠滿足72m RPC 混凝土節(jié)段箱梁的運輸。

圖4

5.4 節(jié)段拼裝造橋機吊裝設(shè)備改造研究

研究節(jié)段拼裝造橋機的吊裝設(shè)備改造設(shè)計。

6 結(jié)論

本課題針對該項目提出吊裝解決方案:

6.1 高位整體吊裝拼裝節(jié)段拼裝架橋機施工方法在國內(nèi)尚屬首次。

6.2 通過本課題研究，解決了京唐項目現(xiàn)場施工相關(guān)問題。

采用節(jié)段拼裝施工工法原位建造箱梁，操作方法簡單、機械化程度高、適應(yīng)范圍廣、節(jié)省圬工多，因而能比較大的節(jié)省工程投資，尤其在橋跨較多、橋墩較高的地區(qū)更為明顯。隨著時代的進步[3]，工程施工技術(shù)的標準化、工廠化、機械化、專業(yè)化已經(jīng)成為國際發(fā)展趨勢，對施工產(chǎn)品質(zhì)量、外觀等綜合效益的要求進一步提高[4]。該課題的成功實施，為高山峽谷地區(qū)等地勢險要地區(qū)提供了一種施工方法，為今后此型造橋機的應(yīng)用施工提供了技術(shù)支持，也拓展了節(jié)段拼裝施工的施工適用范圍[5]。