貝雷梁在客運(yùn)專線 900 t架橋機(jī)架梁施工中的應(yīng)用

黃志華

(中鐵九局集團(tuán)有限公司,沈陽 110013)

1 工程概況

福廈客運(yùn)專線木蘭溪特大橋 78-1～86號墩間為24m預(yù)制梁 +32m非標(biāo)現(xiàn)澆梁 +80m鋼桁梁 +32m非標(biāo)現(xiàn)澆梁 +128m系桿拱 +32 m現(xiàn)澆梁。如圖1所示。

根據(jù)施工標(biāo)段劃分及施工組織,其 80m鋼桁梁、128m系桿拱及 3孔現(xiàn)澆梁及橋梁下部結(jié)構(gòu)由重點(diǎn)標(biāo)中鐵十七局實(shí)施,該橋其余的箱梁均由梁場集中預(yù)制,采用 JQ900型下導(dǎo)梁架橋機(jī)自大里程側(cè)向小里程側(cè)架設(shè),Ⅱ標(biāo)段由中鐵九局負(fù)責(zé)施工。

根據(jù)架橋機(jī)性能要求,在通過 128 m系桿拱及 80 m鋼桁梁時需要進(jìn)行拆解降低高度,用運(yùn)梁車馱運(yùn)過鋼桁梁后再進(jìn)行組拼起升。而由于在通過鋼桁梁后只有 1孔 32m跨現(xiàn)澆箱梁,此空間無法滿足 JQ900型下導(dǎo)梁架橋機(jī)的拼裝要求,正常情況下至少還需要增加1孔現(xiàn)澆箱梁才能滿足架橋機(jī)作業(yè)空間要求,即 78-1號墩 ～79-1號墩之間過鋼桁梁往小里程側(cè)的第 2孔24m箱梁應(yīng)為現(xiàn)澆施工。

實(shí)際由于受場地作業(yè)限制及涉及到標(biāo)段間施工作業(yè)組織等原因,預(yù)制變更現(xiàn)澆梁方案無法實(shí)施,為解決此問題,采取搭設(shè)貝雷梁代替現(xiàn)澆梁的方案解決架橋機(jī)作業(yè)空間的要求,此孔箱梁仍采用梁場預(yù)制架設(shè)的施工方案。

圖1 木蘭溪特大橋 78-1～86號墩間梁型布置示意

2 JQ900架橋機(jī)架梁作業(yè)方案

(1)架橋機(jī)降落,運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)通過鋼桁梁,到達(dá)貝雷梁上方(圖2)。

圖2 JQ 900架橋機(jī)架梁作業(yè)示意(1)

(2)利用運(yùn)梁車液壓頂升系統(tǒng)等將架橋機(jī)在 32m梁及貝雷片梁上升起,架橋機(jī)前支腿支在貝雷梁上,中支腿、后支腿支在 32m梁上(圖3)。

圖3 JQ 900架橋機(jī)架梁作業(yè)示意(2)

(3)梁場提梁機(jī)裝下導(dǎo)梁,架橋機(jī)前后支腿支承,中支腿展開,運(yùn)梁車馱運(yùn)下導(dǎo)梁進(jìn)入架橋機(jī)腹腔內(nèi),中支腿收攏承載,后支腿卸載,利用架橋機(jī)前縱移天車安裝下導(dǎo)梁臨時支架(圖4)。

圖4 JQ 900架橋機(jī)架梁作業(yè)示意(3)

(4)架梁機(jī)將導(dǎo)梁提起,運(yùn)梁車退出,下導(dǎo)梁落放橋頭(圖5)。

圖5 JQ 900架橋機(jī)架梁作業(yè)示意(4)

(5)運(yùn)架梁機(jī)臺車分別支承前、中支腿,馱運(yùn)架梁機(jī)前移一段距離進(jìn)入架梁工位。安裝前支腿底節(jié),架橋機(jī)就位(圖6)。

圖6 JQ 900架橋機(jī)架梁作業(yè)示意(5)

(6)主梁由前支腿,中支腿支承,前后起重天車將下導(dǎo)梁吊起,采用橋下吊車配合,拆除貝雷梁。拆除貝雷梁后將下導(dǎo)梁擱置在臨時支墩及 32m梁上(圖7)。

圖7 JQ 900架橋機(jī)架梁作業(yè)示意(6)

(7)前后縱移天車將下導(dǎo)梁縱移到位,主梁由前支腿、后支腿支承,縱移天車將中支腿提升縱移安裝到需變跨的位置,進(jìn)入架梁程序(圖8)。

圖8 JQ 900架橋機(jī)架梁作業(yè)示意(7)

3 貝雷梁搭設(shè)方案

從上到下依次為 10mm厚鋼板(運(yùn)梁車走行通道),12 cm×12 cm方木(車輪處雙層),雙層貝雷片,每端 2I36a型鋼橫梁。貝雷梁之間除標(biāo)準(zhǔn)連接件外,采用-100×10角鋼將每組梁交叉聯(lián)結(jié),并用[10型鋼橫向聯(lián)結(jié)。

由于架橋機(jī)作業(yè)過程 2中架橋機(jī)橋頂升支腿需要作用在貝雷梁上,橫向距離 7m,產(chǎn)生集中荷載,因此在距離 78-1號墩端 5m左右架橋機(jī)前支腿位置設(shè) 4根 I24橫向型鋼,作為集中荷載的橫向分配梁,且支腿作用處周圍再采用加強(qiáng)片進(jìn)行橫向聯(lián)結(jié)加強(qiáng),用于分散前支腿集中受力。

貝雷梁下部 2I36a型鋼間采用槽鋼與橋墩支承墊石聯(lián)結(jié),且貝雷梁與工字鋼間采用 U形螺栓適當(dāng)聯(lián)結(jié),防止貝雷梁產(chǎn)生平面滑動。

貝雷梁搭設(shè)后,頂平面與相鄰的現(xiàn)澆混凝土梁有一定的水平高差,采用方木沿 2m鋼板范圍再加一層(運(yùn)梁車車輪走向線)找平。貝雷梁搭設(shè)布置見圖9。

圖9 貝雷梁搭設(shè)布置(單位:cm)

吊車材料等進(jìn)場利用重點(diǎn)標(biāo)中鐵十七局進(jìn)場便道,由于橋下為軟基,吊車站位采用鋪設(shè)碎石墊層及搭設(shè)枕木垛解決。

4 貝雷梁受力檢算

4.1 荷載(表1)

4.2 貝雷桁片技術(shù)參數(shù)

桁片幾何特性:

單排單層 W0=3570 cm3,I0=250 500 cm4

3排雙層 W=22 226.8 cm3,I=3222 883.2 cm4

雙排雙層 W=14817.9 cm3,I=2 148 588.8 cm4

桁片容許內(nèi)力:

單層單排[M]=788.2 kN?m,[Q]=245.2 kN

3排雙層[M]=4653.2 kN?m,[Q]=698.9 kN

雙排雙層[M]=3 265.4 kN?m,[Q]=490.5 kN

弦桿特性:A=25.48 cm2,W=79.4 cm3,I=396.6 cm4,[σ]=273MPa,[τ]=208MPa

桁架鋼銷雙剪狀態(tài)的容許剪力[Q]=550 kN

弦桿螺栓的容許剪力[Q]=150 kN

表1 架橋機(jī)荷載

4.3 主要工況檢算

工況 1:運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)

根據(jù)架橋機(jī)、運(yùn)梁車自重,運(yùn)梁車輪載取檢算值為

1.1×(305+200)×9.8=5 444 kN

運(yùn)梁車共有 17組車輪,軸距 2.3m,則每組輪壓為

5 444/17=320 kN

貝雷梁計算跨度按 23.4m計算,最不利位置為架橋機(jī)荷載全部進(jìn)入貝雷梁,1組集中荷載作用于跨中截面彎矩影響線系數(shù)最大的部位(圖10)。

圖10 架橋機(jī)最不利位置貝雷梁受力圖(單位:m)

由此,運(yùn)梁車馱運(yùn)架橋機(jī)在貝雷梁跨中最大彎矩

按每組 1排的輪重主要由其下方中間的 3排貝雷片承擔(dān)考慮,則其

因此 3排貝雷梁(6片 3排雙層)可滿足要求,其余部分根據(jù)作業(yè)空間要求及對整體結(jié)構(gòu)加強(qiáng)考慮進(jìn)行布置。

工況 2:架橋機(jī)前支腿支撐于貝雷梁上,運(yùn)梁車馱運(yùn)下導(dǎo)梁

根據(jù)下導(dǎo)梁、運(yùn)梁車自重,運(yùn)梁車輪載取檢算值為1.1×(132+200)×9.8=3 579 kN

運(yùn)梁車每組輪壓為 3 579/17=211 kN

架橋機(jī)前支腿取檢算值為 1.1×305×9.8/2=1 495 kN

按架橋機(jī)前支腿距貝雷梁端支點(diǎn) 3 m考慮,需要共同受力的貝雷梁數(shù)為 2464/[Q]=2 464/245.2=10片,根據(jù)貝雷梁布置方式實(shí)際貝雷架為 18排,中間車輪下及支腿下每側(cè)能保證各有 5排共同受力,滿足要求。其最大彎矩小于工況 1的最大彎矩,滿足要求(如圖11～圖13所示)。

圖11 貝雷梁最不利荷載組合(單位:m)

圖12 貝雷梁剪力圖(單位:m)

圖13 貝雷梁彎矩圖(單位:m)

5 結(jié)語

木蘭溪特大橋采用搭設(shè)貝雷支架,解決了架橋機(jī)過鋼桁梁后組裝作業(yè)空間問題,經(jīng)實(shí)踐證明方案安全可行,在施工中得到了順利實(shí)施,該方案對于客運(yùn)專線900 t架橋機(jī)架梁方法進(jìn)行了拓展,可為架橋機(jī)過隧道等類似特殊條件下的客運(yùn)專線箱梁架設(shè)施工提供有益的參考。

[1] 杜永昌.高速與客運(yùn)專線鐵路施工手冊[M].北京:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,2006.

[2] 李國豪.中國橋梁工程[M].北京:高等教育出版社,1998.

[3] 周水興,何兆益,鄒毅松.路橋施工計算手冊[M].北京:人民交通出版社,2001.

[4] 吳信然,楊啟兵.秦沈客運(yùn)專線箱梁和軌道工程施工新技術(shù)[M].北京:中國鐵道出版社,2003.