HZP 1 6 0 0節段拼裝架橋機簡介及施工研究

王 亮,周 恒,張 強

(鄭州市華中建機有限公司,鄭州 450041)

HZP 1 6 0 0節段拼裝架橋機簡介及施工研究

王 亮,周 恒,張 強

(鄭州市華中建機有限公司,鄭州 450041)

以桃花峪黃河大橋土建五標節段箱梁的架設施工為例,介紹HZP1600型架橋機的設計及樣機使用情況,重點介紹該節段拼裝式架橋機的結構特點,同時闡述節段箱梁的架設作業工況及施工流程,并對節段拼裝工藝特點進行探討。

公路橋;節段拼裝法;架橋機;節段箱梁

1 概述

1.1 工況簡介

正在修建的武陟至西峽高速公路桃花峪黃河大橋位于鄭州市西北,鄭州與焦作跨黃河交界處,北接線連接河南省干線公路鄭新高速公路,南接線連接國道主干線連霍高速公路,是繼京廣鐵路黃河大橋、鄭州黃河公路大橋、劉江黃河大橋、新鄭黃河大橋之后又一跨越黃河天塹、溝通黃河兩岸的重要通道。

全橋長2 116m,分為7聯,每聯6跨,合計42跨,主要采用跨度為50、51 m的預應力混凝土簡支梁;跨徑布置為:3×(6 -50)m+4×(50+4 -51+50)m,最大跨徑為302m,橫向為雙幅布置,單幅梁寬16.05 m,主梁為單箱單室斜腹板斷面形式。安裝時采用短線匹配預制,現場拼裝,先簡支后連續。預制單塊最大質量不超過130 t,單跨最大質量為1 554 t。邊跨及中跨節段參數見表1、表2。

針對桃花峪黃河大橋土建五標的大跨度預應力連續箱梁架設,鄭州市華中建機有限公司研制開發了大型橋梁施工設備HZP1600型節段拼裝式架橋機,該機型結構簡單,使用方便,可大幅度提高施工效率。

表1 邊跨預制梁節段參數

表2 中跨預制梁節段參數

1.2 HZP1600型節段拼裝架橋機的技術參數及總體組成

1.2.1 主要技術參數

(1)架設跨度:50、51m

(2)起重天車起升高度:56m

(3)額定起吊能力:1 400 kN

(4)最大懸掛質量:1 554 t

(5)作業最大坡度:20‰,工作最大橫坡:20‰

(6)適應最小曲線半徑:5 500m

(7)過孔運行速度:0～1m/min

(8)架梁速度:12 d/孔

(9)整機裝機容量:180 kW

(10)整機質量:750 t

1.2.2 總體組成

HZP1600型架橋機是一種節段箱梁移動吊裝及安裝的架梁設備,主要由主梁、導梁、前支腿、中支腿、后支腿、起重天車、輔助小車、梯道平臺、液壓系統、電氣系統等組成。

架橋機可以滿足橋下喂梁及尾部喂梁2種喂梁方式。其結構組成見圖1。

圖1 HZP1600型架橋機結構組成(單位:mm)

1.2.2.1 主梁

主梁為雙箱梁結構形式,每根主梁由5節組成,主梁采用疊梁設計,在工程施工完成后可以重復利用,提高設備的利用率。主梁腹板設置若干不同位置的牛腿連接位,以滿足架設不同跨度時支腿位置調整的要求。主梁斷面尺寸為5 130mm(高)×2 100mm(寬),主材質為Q235B,主梁下部設有中支腿縱移軌道,上部設有起重天車通行軌道,主梁內側設置節段吊掛梁。

1.2.2.2 導梁

導梁采用矩形桁架梁構造形式,由6節桁架梁及連接橫梁組成,導梁斷面尺寸為5 130mm(高)× 2 100mm(寬),導梁由上下兩層連接而成,方便轉場運輸。導梁主材質為Q345B,導梁與主梁之間通過高強螺栓連接。導梁下部設有中支腿縱移軌道,上部設有起重天車通行軌道。導梁主要用于節段梁架設完成后縱移過孔工況。

1.2.2.3 前支腿

前支腿為箱形、內外導柱式結構形式,在2個箱形柱之間配置有液壓油缸,以調節支腿高度適應橋梁縱坡變化的要求;前支腿通過橫梁與架橋機主梁連接,前支腿由橫梁、固定節、伸縮節、頂升油缸組成;前支腿架梁工況時懸空,過孔時支撐在前方橋墩上用來作為架橋機的前支點。

1.2.2.4 中支腿

中支腿是整個架橋機的關鍵部件之一。它的主要功能有:支承和頂升整個架橋機、驅動架橋機前移過孔和橫移,自行前后移動。中支腿從上至下分別由滑動橫梁、托輥輪箱、支撐橫梁、橫移機構、調整墊塊、縱移機構、頂升裝置、立柱組成,中支腿滑動橫梁與主框架連接,主框架下軌道直接置于滑移橫梁上面的托輥輪箱上,有利于主框架的縱向滑行。

2個中支腿可以互換,在過孔時,前中支腿固定不動,只移動后中支腿。

1.2.2.5 后支腿

后支腿與前支腿結構形式大致相同。后支腿由橫梁、伸縮節、頂升油缸組成。后支腿架梁工況時懸空,過孔時支撐在已架橋梁上用來作為架橋機的后支點。

1.2.2.6 起重天車

起重天車由大車走行機構、金屬結構、起升系統、液壓系統、供電系統、電控系統組成。在起重小車一側裝有液壓油缸,用來完成起升系統及吊具的橫向移動。

起重天車吊具能實現360°回轉和雙向4%的坡度調整。吊具回轉采用減速機作為驅動裝置,變頻控制,動作平穩。坡度調整采用液壓油缸驅動完成。

起重天車起吊節段箱梁后,使用精軋螺紋鋼將節段塊吊裝在主梁內側吊掛梁軌道上,使用墊片、螺母將精軋螺紋鋼固定。

1.2.2.7 輔助小車

輔助小車是架橋機的輔助起吊設備,起吊一些橋面的小型物件,同時又是左、右幅主框架之間的走臺,可以在主框架全長范圍內運行。

2 節段箱梁特點及施工流程

2.1 施工流程

以桃花峪黃河大橋為例,架橋機架梁作業的步驟見圖2。

(1)運梁車首先將墩頂基準預制梁塊運至橋下,起重天車起吊預制梁到位后,使用起重天車吊具調整預制梁的坐標,調整完成后吊掛于主梁內側吊掛梁上,并與橋墩錨固,然后解除起重天車與吊掛間的連接,準備起吊下一節段梁。

(2)運梁車繼續運梁至橋下,起重天車起吊到位后,調整預制梁的坐標,調整完成后吊掛于主梁內側吊掛梁上,并將第2個節段塊與第1個節段塊預留涂膠空間,然后解除起重天車與吊掛間的連接,準備起吊下一階段梁。

(3)重復以上過程,直到節段塊全部吊掛在主梁內側(最后起吊倒數第3塊節段梁)。

(4)使用起重天車將第2塊節段梁與墩頂基準梁塊試拼裝后拉開,在連接面涂環氧樹脂膠后,將第2塊節段梁與墩頂基準塊拼接,安裝臨時預應力張拉索,將2個節段塊粘接成型。

(5)按照上一步驟將節段塊依次膠拼并張拉臨時預應力索,完成梁段拼裝后張拉體內預應力索,梁體整體成型后為簡支狀態,收縮中支腿的頂升油缸將梁體放置在墩頂上,完成本跨作業。

圖2 HZP1600型架橋機作業步驟

2.2 過孔流程

架橋機過孔步驟見圖3。

(1)使用中支腿頂推油缸作為動力,架橋機上部結構整體向前縱移,前支腿支撐在前方墩頂并錨固。

(2)后支腿支撐在已經架好的梁面上,使用起重天車將后中支腿吊起,跨過前中支腿后,在前支腿后方墩頂安裝完成并錨固。

(3)后支腿脫空后,使用2個中支腿頂推油缸作為動力,架橋機上部結構整體向前縱移到位,進行下一跨橋的架設。

2.3 節段箱梁施工特點

圖3 HZP1600型架橋機過孔步驟

節段箱梁施工一般適用于大跨度的公路及鐵路橋梁,優點有:節段塊在梁場采用短線匹配預制成型,質量容易控制,對成形后的橋梁質量有很大的提高;預制構件在架設之前要在存放場地保養一段時間,達到一定齡期,有利于減少在拼裝架設后混凝土的收縮徐變量,滿足架設后整個橋梁的線形要求;保護環境,非常少的現場模板及現場現澆,將設備對現場的破壞盡量降低;架空施工,可以避免交通堵塞,這主要在擁擠的市區及環境敏感地區有特別的意義;橋梁施工遠離主要的道路,對大跨度混凝土結構非常有效。

該架橋機正在桃花峪黃河五標工地使用,架橋機在122號墩和121號墩墩頂站位,圖4為架橋機起重天車提吊梁塊工況。

圖4 HZP1600型架橋機架梁現場

4 結語

采用HZP1600型節段拼裝架橋機進行施工,以桃花峪土建五標為例,每跨節段橋梁的施工時間需要7 d,過孔時間需要3 d。在現場操作工人使用熟練的條件下,使用架橋機還可進一步提高施工效率。預制節段梁采用高效材料、機具、預應力體系,施工機械化、自動化提高,大跨度橋梁的自重輕,橋跨加大,式樣翻新,施工方便,節約時間,可取得巨大經濟效益和社會效益。

[1] 中國國家標準化管理委員會.GB/T3811—2008 起重機設計規范[S].北京:中國標準出版社,2008.

[2] 中華人民共和國鐵道部.TBJ2—96 鐵路橋涵設計規范[S].北京:中國鐵道出版社,1996.

[3] 中華人民共和國建設部.GB50010—2002 混凝土結構設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2002.

[4] 中華人民共和國建設部,中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB50017—2003鋼結構設計規范[S].北京:中國計劃出版社,2003.

[5] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中華人民共和國建設部.GB50205—2001鋼結構工程施工質量驗收規范[S].北京:中國計劃出版社,2001.

[6] 國家技術監督局,中華人民共和國建設部.GB50278—98 起重設備安裝工程施工及驗收規范[S].北京:中國計劃出版社,1998.

[7] 中華人民共和國交通部.JTG D62—2004 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[8] 中華人民共和國鐵道部.TB10002.3—2005 鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范[S].北京:中國鐵道出版社,2005.

[9] 郭子俊,肖海珠.鄭州黃河公鐵兩用橋主橋鋼梁結構設計[J].鐵道標準設計,2010(9).

[10]徐岳,王亞君.預應力混凝土連續梁橋設計[M].北京:人民交通出版社,2000.

Introduction and Construction Research on HZP1600 Bridge Girder Launcher under Segmental Assembly M ethod

WANG Liang,ZHOU Heng,ZHANG Qiang
(Zhengzhou Huazhong Construction Machinery Co.,Ltd.,Zhengzhou 450041,China)

The paper takes segmental box girder erection and construction in 5-bid-section civil engineering project of Yellow River Bridge in Taohuayu as an example,introduces HZP1600 bridge girder launcher design condition and service condition of sample machine,and especially focuses on the describing of structure features of the segmental-assembly bridge girder launcher.At the same time,the paper states the working condition and construction process of segmental box girder erection and makes a discussion on segmental-assembly process features.

highway bridges;segmental assemblymethod;bridge girder launcher;segmental box girder

U445.36

A

1004 -2954(2012)10 -0050 -04

2012-03-28

王 亮(1982—),男,工程師,2005年畢業于洛陽工學院機械設計制造及其自動化專業,E-mail:247297862@qq.com。