大跨度連續剛構橋懸拼吊機的研制與應用

蘇年就

(廣東省長大公路工程有限公司，廣東廣州 511430)

大跨度連續剛構橋懸拼吊機的研制與應用

蘇年就

(廣東省長大公路工程有限公司，廣東廣州 511430)

以某擴建大跨度連續剛構橋懸拼施工為例，介紹了懸拼吊機的設計原則及預制懸拼施工工藝，并采用ANSYS建模，對機架結構進行了驗算，實踐證明，該懸拼吊機具有自重輕、加工簡單、行走方便、綜合指標較高的特點。

連續剛構，懸拼吊機，設計，施工

在大跨度連續剛構橋梁的懸臂施工法中，懸拼和懸澆均利用懸臂原理逐段完成全聯梁體的施工。與以掛籃為支撐的懸澆施工相比，采用吊機懸拼更有如下特點：1)在施工工序安排上，梁體的預制可與橋梁下部構造施工同時進行，節省工期。2)梁段在預制場標準化、精細化生產，施工質量能得到較好控制。3)預制梁段由于混凝土養護齡期較長，可以顯著減少懸拼成梁后混凝土的收縮和徐變。佛開高速公路改擴建工程新建北江特大橋主橋為(60+2×100+60)m連續剛構，采用節段預制懸拼吊機拼裝的施工方法。主橋箱梁采用C60混凝土，箱梁頂寬10．728 m，底寬5．7 m，均設2%結構橫坡。箱梁根部梁高為5．8 m，跨中及邊跨現澆段中心梁高H=2．5 m。梁高按2．0次拋物線變化。全橋共分144個節段，除0號塊支架現澆外，其余梁段均采用節段預制懸拼施工。在橋位附近設置梁段預制場，為保證梁體的線性控制，設置長線預制臺座，梁段場內運輸由龍門吊機承擔，在河邊設置棧橋及起重天車將梁塊吊至水中的運梁船，使用運梁船將各梁段運至墩下逐塊吊裝。

1 懸拼吊機設計

1．1 吊機設計原則

1)滿足梁段設計的要求，即滿足梁體結構、形體、質量及設計對吊機質量的要求。2)自重輕、結構簡單、堅固穩定、前移和裝拆方便，具有較強的可重復利用性。3)滿足施工安全、高質量、低成本、短工期和操作簡便的要求。

1．2 吊機設計參數

該大橋待架梁段長度分為2．5 m，3 m，3．5 m，4 m四種。懸拼吊機主要技術參數見表1。

表1 懸拼吊機主要技術參數

1．3 吊機構造形式

該起重機主要由機架結構、吊具、吊具縱移機構、錨固機構、起升系統、液壓系統、走行軌道系統、前支點等組成(見圖1)。金屬結構的主材料采用Q345B。

圖1 懸拼吊機結構圖

1)機架結構。機架主要由頂梁、前斜撐、立柱、后拉桿、底縱梁、底橫梁以及若干橫聯組成，所有桿件均采用12 mm以及16 mm鋼板焊接而成，其中最重桿件為頂梁，約為1．45 t，長約7 m。2)吊具縱移機構。吊具縱移機構落于機架的頂梁上，主要由縱移支座、定滑輪組、縱移油缸、油缸支座等組成。縱移支座采用箱形結構，截面為360 mm×400 mm，其底部設置有聚四氟乙烯滑塊，以減少摩擦力;縱移支座通過銷軸與定滑輪組連成整體，定滑輪組采用φ560的焊接滑輪。縱移油缸一端通過銷軸與縱移支座相連，另一端與油缸支座相連，通過油缸的伸縮，實現縱移支座與定滑輪組縱移，最大縱移距離為1 000 mm。3)吊具。吊具由動滑輪組、扁擔梁、分配梁、連接座等組成。扁擔梁上部通過銷軸與動滑輪組相連，下部通過銷軸與連接座相連動，連接座通過銷軸與分配梁相連。滑輪組采用φ560的焊接滑輪;在扁擔梁上設置有距離為3 760 mm以及3 320 mm的兩個孔位，以保證不同寬度梁的架設。分配梁通吊桿與預制混凝土梁相連。4)后錨機構。錨固系統主要用于起重機架梁時將起重機固定于預制箱梁上，保證起重機的架梁安全。錨固系統主要由錨梁、精軋螺紋鋼筋等組成。后錨機構在非架梁狀態時可以在機架底梁上滑動，以便適應預制梁錨點位置。在架梁前應將后錨機構的精軋螺紋鋼筋施加一定的預緊力，保證起重機的使用安全。5)起升系統。起升系統主要由卷揚機、動、滑輪組、轉向滑輪等組成。采用2臺電控卷揚機，位于機架底盤上，每臺電機功率為22 kW，卷筒直徑420 mm;鋼絲繩直徑為26 mm，容繩梁為300 m，倍率 m=10，單繩拉力80 kN，起升速度約為0 m/min～1 m/min。2臺卷揚機采用手動控制，架梁時要求2臺卷揚機同步、同速作業，保證左右兩側吊具同步提升。

1．4 設計驗算

對機架結構進行驗算，利用ANSYS建模(見圖2，圖3)。

機架結構最大應力：

撓度驗算：

fmax=34 mm(滿足要求)。

2 懸拼施工

2．1 吊裝前準備

對預制好的梁塊，在吊裝前對梁段進行檢查和修補，檢查的內容包括：預應力管道是否通順、拼接面多余的混凝土是否鑿除徹底、拼接面是否洗刷干凈、梁體是否干凈完整、濕接縫處拼接面鑿毛是否滿足要求。在梁段脫模之前，測量組在每片梁的頂板放出其中線，在拼裝時用中線控制其線性。在梁塊上布置六個控制點，移梁前復核其標高，便于懸拼時控制。

圖2 應力計算模型圖

圖3 位移計算模型圖

2．2 梁塊起吊

在梁塊浮運過程中，吊機上卷揚機開動，動滑車放置水面上一定高度，梁塊定位后，將動滑車下連接的鋼板吊環與梁塊上預埋的吊桿通過螺母緊固在一起，再分別開動上下游主桁上的卷揚機收緊鋼絲繩，最后同時起吊。施工中，一個T構的兩端梁塊應同時起吊。在實際施工中，一般一個T構的兩端梁塊并非同時起吊的，但盡量縮短其時間差，一般不超過2 h～4 h。

2．3 梁塊試拼

試拼工藝：梁片對位→測量調整→分離30 cm→涂膠→將兩片梁拉緊。

首先，利用固定在懸拼吊機主梁上的手拉葫蘆將梁塊斷面合龍，在基本合龍后，拉緊接縫兩邊梁塊頂板、底板預埋鋼筋上的手拉葫蘆，將梁塊合龍初步收緊。

合龍后測量復測。試拼前先用全站儀控制其中線，通過交叉布置手拉葫蘆微調，然后通過箱內的騎縫線精確對準。最后利用水準儀控制其標高，標高的微調通過卷揚機操作手相互配合，手拉葫蘆輔助，保證拼接的精度。

在試拼成功后，將兩片梁分離30 cm，留出涂膠空間，再進行下一步穿束涂膠工作。

2．4 預應力張拉

懸拼預應力張拉分為臨時預應力束張拉和永久預應力束張拉兩部分。

首先按圖紙設計要求，為抵消拼裝過程中張拉腹、頂板后底板出現的拉應力、防止底板接縫開裂，并且使兩片梁之間的膠壓實均勻，在底板每道接縫上設置2根由φ32精軋螺紋鋼構成的臨時預應力束，使用1 000 kN的張拉千斤頂張拉并錨固。拉錨器布置于箱梁中線，用工字鋼及預埋鋼板焊成。

在臨時預應力張拉完成后，即張拉永久預應力鋼束。張拉的順序為先張拉腹板束，再張拉頂板束，張拉工藝：安裝錨具、千斤頂→拉至初應力(設計應力10%)→作量測伸長量起始記號→張拉至設計應力→量測伸長量→持荷5 min→補油壓至設計應力時油壓(在持荷時有可能油壓下降)→量測伸長量→回油錨固→量測實際伸長量并計算回縮值→檢查是否有滑絲、斷絲。永久預應力張拉完成后，即可對預應力孔道進行壓漿封錨。

3 結語

從北江特大大橋采用該吊機懸拼施工方案的效果看，具有較強的可操作性和經濟性，施工方便、工期短，一個梁端的施工僅需2 d～3 d，節約了工期。此外，線性控制和膠接縫控制是懸拼施工的工藝重點，需要引起重視。

［1］交通部第一公路工程總公司．公路施工手冊橋涵手冊［M］．北京：人民交通出版社，1999．

［2］JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術規范［S］．

［3］徐道立，劉紅勝．佛開高速擴建工程北江大橋懸拼施工工藝［J］．公路，2012(2)：89-92．

The research and application of long-span continuous rigid frame bridge cantilever crane

SU Nian-jiu

(Guangdong Highway Engineering Limited Company，Guangzhou 511430，China)

Taking an extension long-span continuous rigid frame bridge cantilever construction as an example，this paper introduced the design principle and pre-casting cantilever construction process of cantilever crane，and used ANSYS modeling，checked the rack frame，the practice proved that，the cantilever crane had the characteristics of light weight，simple processing，convenient walking，comprehensive index higher．

continuous rigid frame，cantilever crane，design，construction

U448．23

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2013.10.048

1009-6825(2013)10-0142-03

2013-01-11

蘇年就(1974-)，男，高級工程師