淺談DF900D架橋機450米小曲線半徑箱梁架設

熊偉華

摘要：介紹了DF900D架橋機小曲線半徑箱梁架設關鍵點的性能改造、設備關鍵點的受力分析、小曲線半徑箱梁架設的技術特點、小曲線半徑橋梁架設。

關鍵詞：DF900D架橋機 450米小曲線半徑 設備改造 架設工藝 數據分析

受城市建筑物的影響，小曲線半徑箱梁架設將在城際鐵路建設上廣泛應用，鐵路整孔箱梁架設曲線半徑越來越小，甚至在500m以下，鄭開城際鐵路DK2+050處位于R=450m的小半徑曲線上的箱梁架設，原來客運專線的運架設備一般只能架設2000米以上的曲線半徑，難以滿足小曲線半徑箱梁架設，給現場施工提出了嚴峻的考驗，必須對原設備進行性能拓展或制造性能更完善的設備才能滿足目前高速發展的鐵路建設要求，結合鄭開城際鐵路450米小曲線半徑箱梁架設，提出了影響小曲線半徑箱梁架設的幾個關鍵因素及現場控制要點。

1 DF900D導梁式定點起吊架橋機簡介

DF900D型導梁式定點起吊架橋機主要由提梁機、導梁機、導梁吊機、液壓系統、電氣系統、集控室、駕駛室、吊具和發電機組等組成。DF900D架橋機主要技術參數：

額定起重能力：900t；梁體吊裝方式：四點起升、三點平衡；架設方式：單跨簡支定點起吊；過孔方式：提梁機自身簡支移位過孔；控制方式：駕駛室和無線遙控；適應縱坡：30‰；外形尺寸：59.3m×17.3m×13.7m；裝機容量：300kW。

2 DF900D導梁式定點起吊架橋機小曲線架設技術特點

2.1 對于DF900D架橋機架設小曲線橋梁的技術難點：①曲線上連續兩孔梁中心存在偏角；②由于偏角的存在，導致前端梁頭相對于后片梁產生橫移量；③運梁車喂梁時前后馱梁小車走行軌道間存在夾角；④架橋機過孔時，架梁機與導梁機間存在夾角。

2.2 DF900D架橋機架設小曲線箱梁梁的關鍵技術：①架梁機過孔，保證架梁機后走行于輔助支腿走行在存在夾角的情況下順利過孔，各走行輪不發生啃軌現象，從而避免產生橫向力；②導梁機過孔，需要保證導梁天車具有足夠的橫移量；③運梁車喂梁時前后馱梁小車在存在夾角的不同軌道上同步前進，不啃軌；④由于架設橋梁曲線小，運梁車與架橋機間在喂梁時的配合即各自站位至關重要。

3 DF900D架橋機關鍵點的改造

DF900D架橋機在架設施工過程中需與DCY900型運梁車配合使用。為了能夠滿足鄭開城際鐵路（R≥450m）小曲線半徑箱梁架設需要，對架橋機進行了針對性的技術改進。

3.1 后支腿走行機構增加了豎軸 450米曲線半徑設備過孔時，后支腿會產生較大的橫向偏移量。為了能夠實現較大的橫移量和降低撥軌道的施工難度，在后支腿走行輪與后支腿橫梁之間設置了豎軸，使輪箱可以繞豎軸微量平轉；當軌道通過撥軌實現一定偏移量后，輪箱沿著軌道走行時會同時繞豎軸平轉，最終使后支腿沿軌道到正確位置就位，回轉面設有減磨板，能使后支腿走行輪與后支腿橫梁之間轉動靈活。

3.2 輔助支腿增加了豎軸 提梁機過孔前提梁機主梁和導梁機主梁之間有一定的夾角，為了使輔助支腿能沿導梁機正常走行，在輔助支腿走行機構上設置了豎軸，其作用機理與后支腿豎軸類似：使設備在走行時輔助腿走行機構可以繞豎軸微量平轉。

3.3 增加前支腿安裝位 在曲線段兩相鄰橋墩之間的中心距會加大，這樣就導致了提梁機前后腿之間的有效跨距需增大。由于前后腿之間的有效跨距增大，而在直線段施工時由于橋墩墊石尺寸的有限性將會導致架橋機前支腿的站位超出墊石的范圍，為了解決這一矛盾故而在主梁上設置了3個前支腿安裝位：當施工小曲線時將前支腿向跨外平移、當施工直線和大曲線時前支腿向跨內平移。

3.4 過渡軌橋增加了長度 后支腿是在前一跨的梁面站位的，相對于前支腿在墩頂墊石站位而言，站位尺寸的限制性會寬松的多，因此為了施工的便利將后支腿向跨外平移并只設置一處安裝位。這樣就導致了原來過渡軌橋的長度需加長一個后支腿向跨外的平移量，同時曲線外側過渡軌橋比內側100mm。

3.5 導梁天車橫移量加大 導梁機過孔時是沿著后跨橋梁的理論方向前移的，當導梁機縱向過孔到位時，由于曲線因素的影響，導梁機在橫向并沒有就位。曲線半徑越小、縱移到位后的橫向偏差量越大，因此需要增加導梁天車的橫移量才能使導梁機在前方墩頂中心就位。

4 DF900D架橋機小曲線架設關鍵工況分析及關鍵理論數據

由于架橋機過孔后，導梁無法支立到橋墩上，需將導梁前端橫移1.2米才能支立在橋墩上，架橋機主梁在導梁天車橫移過程中受偏載，直接影響到架橋機的支立的穩定性。

4.1 架梁機最不利荷載工況I：架24米梁，導梁機前行到位，導梁天車荷載120t，前端橫移1.2米，單側主梁最大荷載為88t，距前支腿19.3米；主梁前端聯系梁自重2t，距前支腿29米；輔助支腿自重13t，距前支腿9.3米；主梁自重1.3t/m，前端懸臂長度為29.3米；此時前支腿處主梁最大彎矩Mmax為（圖4）：

Mmax=88×19.3+6.5×9.3+1×29+ ×1.1×29.32=

2260t·m

σ= = =218MPa<[σ]=240MPa

導梁天車位置主梁下撓198mm，主梁前端下撓450mm。

4.2 架梁機最不利荷載工況II：架32米梁，導梁機前行到位，導梁天車荷載120t，前端橫移1.2米，單側主梁最大荷載為88t，距前支腿19.3米；主梁前端聯系梁自重2t，距前支腿29米；輔助支腿自重13t，距前支腿1.3米；主梁自重1.3t/m，前端懸臂長度為21米；此時前支腿處主梁最大彎矩Mmax為（圖5）：

Mmax=88×19.3+6.5×1.3+1×29+ ×1.1×212=

1978t·m

σ= = =190.6MPa<[σ]=240MPa

主梁前端下撓277mm，導梁天車不橫移時主梁前端下撓178mm。

4.3 架設曲線時過渡軌橋加長后受力分析及校核 運梁車馱梁小車輪壓：60t，軌節及新增立板材質均為Q345C

①軌節受力校核計算：最大彎矩為：M= ×60×0.12=1.8t·m，最大剪力為：Q=30t，σ= = =375MPa>[σ]=250MPa，不滿足！τ=1.5× =1.5× =62.5MPaMPa<τ=140MPa，滿足！由以上計算可知，軌節強度不夠，故采取以下措施，如下圖所示：

②軌節重新受力校核計算：

最大彎矩為：M= ×60×0.04=0.6t·m

σ= = =125MPa<[σ]=250MPa，滿足！

③新增立板截面特性：

④新增立板受力校核：長細比λ = = =46受壓穩定系數φ=0.828

σ= = 100.6MPa<[σ]=250MPa

4.4 架設現場其他數據分析（圖9） ①架橋機O腿內凈寬13.9米，架設橋梁寬12.2米，根據駝梁臺車的軌道間距1.7米，32米跨450米架設時，混凝土梁相對架梁機后支腿向曲線外側橫移670mm，即：6.1+0.67=6.77米<6.95米，滿足梁體通過，要求梁場裝梁偏差不能太多。②由于梁縫設計為10cm，曲線梁設計梁體曲線內側比外側短，架橋機為直線支立，梁體和架橋機導梁吊尺位置產生沖突，現場架設是將導梁吊起，調整導梁吊機、導梁天車橫移油缸，將梁體就位后再支立下導梁。③架設小曲線半徑梁時，建議提前在通過現澆梁時將架橋機模擬小曲線半徑工況，試架橋機走行機構、導梁天車、導梁吊機性能是否滿足架設要求，我們在架設32米梁時，由于材料、制造等因素，發現導梁偏移最大時架橋機主梁前端下撓比理論計算大100mm，非正常工況架設應提前檢測設備機械性能是否滿足架設要求。

5 450米曲線半徑架梁工藝流程

5.1 24米小曲線半徑梁架設工藝（圖10） 步驟一：①導梁吊機配合導梁天車提起導梁機；②導梁機準備過孔；（圖11）步驟二：①導梁吊機配合導梁天車提起導梁機縱移8米；②利用扁擔梁提住導梁機（此吊點新制）；③導梁天車回退重新提起導梁機；（圖12）步驟三：①導梁吊機配合導梁天車提起導梁機再次縱移8米；②利用扁擔梁提住導梁機；③導梁天車回退重新提起導梁機；步驟四：①導梁吊機配合導梁天車提起導梁機再次縱移8.7米，導梁機過孔到位（圖13）。

5.2 32米梁小曲線半徑架設施工工藝流程（圖14） 步驟一：①導梁天車卷揚機下落至導梁用墊片與螺帽連接，導梁吊機與吊翅用銷子連接，此時導梁天車與卷揚機提升，導梁吊機油缸回縮，使導梁機離至橋墩，②導梁機準備過孔。（圖15）步驟二：①導梁天車吊機配合提起導梁行走8米，暫停止前進。②為了滿足導梁機在小曲線中行走到位，特此增加新吊點，在大臂34.5米處。此時用新吊點螺帽墊片連接導梁受力，同時導梁吊機受力，使導梁機處于水平位置。③導梁天車拆卸后，后退到吊裝孔處，再次連接導梁機使之提升，此時拆卸扁擔梁。（圖16）步驟三：①導梁天車與吊機配合提升導梁再次行走8米，暫時停止前移。②再次利用新吊點扁擔梁與導梁用螺帽墊片連接，此時吊機吊起吊翅，使導梁水平或者略高，同時拆卸導梁天車連接裝置并退回。③導梁天車拆卸后退回導梁吊裝孔處，再次連接導梁并提升，同時拆卸吊點扁擔梁。（圖17）步驟四：導梁天車與吊機配合提升導梁行走8.7米，此時行走到位，過孔完畢。

6 結束語

鄭開城際鐵路450米小曲線半徑箱梁架設施工中，不斷優化架設施工工藝，嚴格技術規程作業，圓滿完成架設任務，得到了河南城際公司、監理等單位的認可和贊同，各項指標均達到驗收要求，相關觀點、經驗可供類似工程借鑒。

參考文獻：

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