小半徑T梁架設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究

楊昭慶，魏國(guó)濤

中交一公局集團(tuán)有限公司，北京 100024

高速公路小曲線半徑橋梁由于地形起伏較大和支架搭設(shè)較難而采用預(yù)制結(jié)構(gòu)，增加了梁片架設(shè)的難度。小半徑T梁架設(shè)時(shí)架橋機(jī)過(guò)孔旋轉(zhuǎn)角度較大，可改裝伸縮式或可旋轉(zhuǎn)中支腿實(shí)現(xiàn)大角度旋轉(zhuǎn)；過(guò)孔時(shí)前支腿無(wú)法同時(shí)落于蓋梁上，可通過(guò)加寬蓋梁、搭設(shè)牛腿托架、鋼管支架等作為臨時(shí)支撐，但是增加了工程成本。因此，有必要研究如何突破采用常規(guī)架橋機(jī)進(jìn)行小半徑T梁架設(shè)時(shí)無(wú)法大角度旋轉(zhuǎn)過(guò)孔和邊梁難以落梁到位的技術(shù)瓶頸。

1 小半徑T梁架設(shè)工程概況

某山區(qū)高速公路樞紐互通包含6座匝道橋，橋梁最大縱坡為4%，最大橫坡為5%，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制T梁。其中，5座匝道橋涉及小半徑40m預(yù)制T梁架設(shè)，最小平曲線半徑包含155m、175m、200m、230m四種不利工況，架橋機(jī)過(guò)孔時(shí)需旋轉(zhuǎn)7°～15°。

2 架橋機(jī)過(guò)孔和邊梁落梁方案

2.1 架橋機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)孔

雙導(dǎo)梁架橋機(jī)旋轉(zhuǎn)通過(guò)以下兩種方式。

（1）主梁前移后，利用中支腿、后托輪支撐架橋機(jī)，后托輪位置固定，橫移中支腿時(shí)，架橋機(jī)以后托輪為轉(zhuǎn)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，如圖1所示。

圖1 橫移中支腿旋轉(zhuǎn)（單位：m）

（2）以中支腿為支點(diǎn)，后端天車(chē)鋼絲繩配重拉力提供抗傾覆力矩，一側(cè)主梁固定在中支腿位置，另一側(cè)前進(jìn)或后退也可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，天車(chē)同步移動(dòng)保持配重拉力處于豎直受力狀態(tài)。單側(cè)主梁前進(jìn)與另一側(cè)主梁后退交替進(jìn)行，以此釋放擠壓應(yīng)力和消除彈性變形，確保架橋機(jī)穩(wěn)定性，如圖2所示。

圖2 單側(cè)主梁移動(dòng)旋轉(zhuǎn)

當(dāng)?shù)谝环N旋轉(zhuǎn)方式中支腿橫移至極限位置或限位板間隙較小無(wú)法繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，可采用第二種旋轉(zhuǎn)方式。但是，第二種旋轉(zhuǎn)方式的旋轉(zhuǎn)角度會(huì)受主梁與限位板間隙限制。為了保證架橋機(jī)的穩(wěn)定性，主梁與驅(qū)動(dòng)輪滑槽間隙不宜過(guò)大，超出角度限值將造成滑槽切削主梁甚至擠壓破壞。單次旋轉(zhuǎn)總角度超出10°時(shí)，需要調(diào)整中支腿或滑槽角度再次旋轉(zhuǎn)到位。

2.2 旋轉(zhuǎn)過(guò)孔方案

（1）旋轉(zhuǎn)過(guò)孔思路。該工程與常規(guī)架梁過(guò)孔的主要差異在于配重和旋轉(zhuǎn)。由于采用鋼絲繩兜住已架設(shè)T梁作為配重，為了防止兜梁拉力對(duì)T梁產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞，需要在兜梁吊點(diǎn)附近施加相應(yīng)荷載。

通過(guò)分析架橋機(jī)旋轉(zhuǎn)機(jī)理可知，第一種旋轉(zhuǎn)方式受橋梁寬度和滑槽間隙影響，中支腿橫移距離較小，當(dāng)中支腿與后托輪距離過(guò)小時(shí)容易造成架橋機(jī)失穩(wěn)。因此，設(shè)定中支腿與后托輪間距18m，參照大車(chē)轉(zhuǎn)小彎時(shí)先靠外側(cè)再向內(nèi)側(cè)切彎的原理，將架橋機(jī)盡量靠近外邊梁，以增大中支腿橫移距離，從而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度最大約6°。此時(shí)需要采用第二種旋轉(zhuǎn)方式繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)提前預(yù)設(shè)中支腿或滑槽角度，循環(huán)往復(fù)前移或后退單側(cè)主梁，旋轉(zhuǎn)4°～5°使累計(jì)旋轉(zhuǎn)角度達(dá)到10°。前支腿內(nèi)外兩側(cè)可落于前方蓋梁上，利用前支腿、后托輪支撐架橋機(jī)，調(diào)整中支腿角度。最后，再次將架橋機(jī)翹起，繼續(xù)運(yùn)用第二種旋轉(zhuǎn)方式將架橋機(jī)旋轉(zhuǎn)至與待架梁片平行。

（2）旋轉(zhuǎn)過(guò)孔步驟。以155m小曲線半徑架設(shè)40m預(yù)制T梁，架橋機(jī)過(guò)孔旋轉(zhuǎn)角度達(dá)到15°的最不利工況為例進(jìn)行分析，過(guò)孔旋轉(zhuǎn)采取6°+4°+5°的方式，具體步驟如下。

第一，架橋機(jī)靠邊。架橋機(jī)靠近外邊梁，目的是增大旋轉(zhuǎn)時(shí)中支腿橫移距離和架橋機(jī)旋轉(zhuǎn)角度。上一跨小半徑架梁時(shí)，架橋機(jī)喂梁貼近內(nèi)側(cè)，可通過(guò)外移架橋機(jī)→前移后托輪→前移中支腿、后托輪→外移架橋機(jī)→中支腿前移，使架橋機(jī)貼近外邊梁，同時(shí)具備后托輪支撐空間。

第二，架橋機(jī)前移30m。架橋機(jī)長(zhǎng)度68m，主梁前移18m，起重天車(chē)后移，再次前移主梁12m，后端配重不致傾覆。

第三，旋轉(zhuǎn)6°。主梁前移30m時(shí)天車(chē)、后托輪等均在架橋機(jī)尾端，此時(shí)后托輪距中支腿距離過(guò)大，橫移相同距離旋轉(zhuǎn)角度偏小，因此需要將后托輪和天車(chē)前移至距離中支腿18m左右。將中支腿向內(nèi)橫移1.86m，架橋機(jī)以后托輪為轉(zhuǎn)角點(diǎn)旋轉(zhuǎn)6°。

第四，過(guò)孔10m至橋臺(tái)。天車(chē)鋼絲繩提供拉力防止架橋機(jī)傾覆，放置壓梁配重防止梁片產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞。架橋機(jī)主梁前移10m至前方橋臺(tái)，內(nèi)側(cè)前支腿位于蓋梁上方，外側(cè)前支腿仍處于懸空狀態(tài)，距離橋臺(tái)側(cè)墻3.7m。

第五，旋轉(zhuǎn)4°。后續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)逐步調(diào)整天車(chē)位置和鋼絲繩拉力保持豎直受力和主梁平衡。關(guān)閉內(nèi)側(cè)導(dǎo)梁電機(jī)，外側(cè)主梁前移旋轉(zhuǎn)1°后，關(guān)閉外側(cè)導(dǎo)梁電機(jī)，內(nèi)側(cè)主梁后退旋轉(zhuǎn)1°，如此循環(huán)往復(fù)。架橋機(jī)旋轉(zhuǎn)4°，主梁與限位板已無(wú)間隙用于旋轉(zhuǎn)，前支腿兩側(cè)均可支墊在前方橋臺(tái)上。

第六，調(diào)整中支腿角度旋轉(zhuǎn)5°到位。前支腿軌道和后托輪就位，緩慢松開(kāi)天車(chē)鋼絲繩，利用前支腿、后托輪支撐架橋機(jī)，調(diào)整中支腿角度與待架梁片垂直。去掉后托輪，加大天車(chē)鋼絲繩兜梁拉力使前支腿高出橫移軌道20～30cm，此時(shí)架橋機(jī)由中支腿支撐，天車(chē)鋼絲繩提供抗傾覆拉力保持平衡。采用第二種旋轉(zhuǎn)方式繼續(xù)旋轉(zhuǎn)5°，與待架梁片平行。旋轉(zhuǎn)過(guò)程中需要變換鋼絲繩兜梁的梁片時(shí)，可放下前支腿進(jìn)行臨時(shí)支撐再調(diào)整。旋轉(zhuǎn)結(jié)束后調(diào)整架橋機(jī)姿態(tài)以便喂梁。

2.3 邊梁落梁

小轉(zhuǎn)彎半徑施工點(diǎn)，將T梁架設(shè)順序調(diào)整為外邊梁→外次中梁→內(nèi)邊梁→內(nèi)側(cè)中梁→中梁。落梁時(shí)內(nèi)側(cè)邊梁就位較為簡(jiǎn)單，不再贅述。外側(cè)邊梁落梁時(shí)，前支腿需超出蓋梁邊緣，中支腿需超出邊梁肋板。通過(guò)計(jì)算前支腿和中支腿支點(diǎn)的受力情況，進(jìn)而計(jì)算其抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)，確保外邊梁落梁時(shí)架橋機(jī)結(jié)構(gòu)安全。經(jīng)受力驗(yàn)算，外邊梁落梁時(shí)架橋機(jī)抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)滿足要求。路面有橫坡時(shí)，高邊支墊需確保外邊梁邊緣不致被壓壞。

2.4 特殊工況受力驗(yàn)算

過(guò)孔至橋臺(tái)后需要旋轉(zhuǎn)時(shí)，天車(chē)?yán)ζd情況不明顯。旋轉(zhuǎn)結(jié)束后，受兜梁吊點(diǎn)限制，鋼絲繩拉力存在偏載，需要2臺(tái)天車(chē)同時(shí)不均勻受力使主梁保持平衡。首先計(jì)算旋轉(zhuǎn)前不存在偏載時(shí)鋼絲繩受力情況，然后分析旋轉(zhuǎn)后偏載情況，再通過(guò)前后天車(chē)分別施加拉力，并根據(jù)拉力作用點(diǎn)偏移情況，以?xún)?nèi)外兩側(cè)主梁力矩平衡計(jì)算前后天車(chē)?yán)χ?。最后，?jì)算滿足1.3倍抗傾覆安全系數(shù)時(shí)的鋼絲繩拉力或配重值。經(jīng)計(jì)算可知，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，逐漸增加前天車(chē)?yán)?，同時(shí)釋放后天車(chē)?yán)Γ纯杀３旨軜驒C(jī)平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。

3 小半徑過(guò)孔實(shí)施及效果

該項(xiàng)目小曲線半徑橋梁旋轉(zhuǎn)過(guò)孔按照架橋機(jī)靠邊→過(guò)孔30m→橫移中支腿旋轉(zhuǎn)5°～6°→循環(huán)移動(dòng)單側(cè)主梁旋轉(zhuǎn)3°～5°→過(guò)孔至前方蓋梁→調(diào)整中支腿角度再循環(huán)移動(dòng)單側(cè)主梁旋轉(zhuǎn)4°～5°到位→部分拆除后端主梁七大步驟進(jìn)行，需要注意以下方面。

（1）當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度＜13°時(shí)，架橋機(jī)累計(jì)旋轉(zhuǎn)8°以下可實(shí)現(xiàn)前支腿兩側(cè)均到達(dá)前方蓋梁。因此，中支腿前移可一次到位。部分橋跨無(wú)須拆除最后一節(jié)主梁即可喂梁。

（2）針對(duì)旋轉(zhuǎn)過(guò)孔偏載問(wèn)題，需要進(jìn)行梯度支墊，確保架橋機(jī)水平。若在旋轉(zhuǎn)時(shí)主梁上翹并離開(kāi)后托輪上任意接觸點(diǎn)，天車(chē)鋼絲繩必須再一次收緊。通過(guò)計(jì)算可知，為了防止鋼絲繩兜梁對(duì)梁片產(chǎn)生結(jié)構(gòu)損壞，增加的配重最重約為20t。

（3）當(dāng)T梁運(yùn)輸時(shí)橫坡較大時(shí)，運(yùn)梁車(chē)低邊可采取鋪墊措施。喂梁時(shí)需要橫跨梁片，除橫隔板、濕接縫鋼筋連接外，需要采用厚度3cm鋼板鋪墊濕接縫，防止運(yùn)梁車(chē)側(cè)或已架T梁側(cè)翻。

通過(guò)工效統(tǒng)計(jì)，常規(guī)橋梁過(guò)孔4～5h，小半徑過(guò)孔10～15h。該項(xiàng)目共完成15跨小曲線半徑橋梁旋轉(zhuǎn)過(guò)孔和T梁架設(shè)，旋轉(zhuǎn)角度7°～15°，再一次印證了該方案的安全性和可操作性。

4 結(jié)束語(yǔ)

在面對(duì)小半徑T梁架設(shè)時(shí)，該項(xiàng)目并未采取增加牛腿托架、加寬蓋梁、設(shè)置鋼管支架等輔助措施。主要通過(guò)對(duì)過(guò)孔實(shí)施步驟的研究，充分發(fā)掘和利用雙導(dǎo)梁公路架橋機(jī)的潛能，采用分步旋轉(zhuǎn)過(guò)孔法完成15跨小曲線半徑T梁架設(shè)，實(shí)現(xiàn)了常規(guī)雙導(dǎo)梁公路架橋機(jī)架設(shè)155m曲線半徑上40m預(yù)制T梁的突破，為小半徑T梁架設(shè)提供參考經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，為類(lèi)似工程施工提供了理論依據(jù)和實(shí)踐數(shù)據(jù)。