重物移運器在架設跨鐵路連續鋼箱梁中的應用

王國委

摘 要：介紹了重物移運器在上跨京滬鐵路和滬寧城際鐵路的連續鋼箱梁拖運中的應用，解決了橋墩抗剪能力弱等不足，順利完成鋼箱梁拖拉過孔。

關鍵詞：重物移運器；鋼箱梁；拖拉；卷揚機

近年來，隨著我國連續鋼箱梁橋梁技術的不斷發展，連續鋼箱梁吊裝、拖運施工技術逐漸成為施工單位研究課題。重物移運器作為新型的拖運設備，具有“載重量大、高度低、摩擦阻力小、穩定性好”等優點，在連續鋼箱梁吊運施工中得到廣泛應用，取得較好的實用效果。

1 重物移運器的結構和工作原理

重物移運器俗稱小坦克，是短距離拖運重物安裝就位的一種新型的有效工具。其基本型式主要由支撐板、滾道板、滾柱、鉚銷及鏈片組成，如圖1所示。工作原理是：在拖運重物時能保持滾柱從前至后連續自行移動，從而使重物能連續移運。重物移運時，由于滾柱與滾道板為鋼-鋼摩擦，摩擦系數極小，從而降低了移運牽引力。

2 重物移運器的優點

（1）由于重物在重物移運器表面作連續運動，在重物移運中，重物移運器與底座固定后，既可移運到位又免除了滾棒移運中大量的頻繁的搬移滾棒的工作，從而大大減輕了勞動強度和提高了工效，同時避免了操作人員手被滾棒壓傷的危險性。

（2）由于重物移運器滾動磨擦系數很小，所以移運重物所需的牽引力也很小，從而可以減少部分牽引設備，從而降低了成本。

（3）重物移運器特別適宜于狹窄場地或有限制范圍的場地內使用，而在這種工況上使用滾棒是十分困難的。

（4）重物移運器對移運重物的寬度沒有限止。而用滾棒時重物寬度一定要不與滾棒長度。

（5）重物移運器具有體積小，承載能力大。

3 工程實例

3.1 工程概況

某鋼結構橋梁工程為跨越滬寧城際和京滬鐵路的16#～19#墩30+35+35m連續鋼箱梁，如圖2所示。鋼箱梁頂寬21.2m，底寬16.88m，梁體位于豎曲線上，鋼箱梁底設計為水平，采用單箱四室變高截面使梁頂適應豎曲線線型。連續鋼箱梁分為76m直線段和24m曲線段，直線段鋼箱梁跨鐵路架設完成后拼裝剩余曲線段鋼箱梁。這次拖拉的鋼箱梁長度為（35m+35m+6m）76m的直線段+16m導梁，總長度為92m，鋼箱梁重量為1080t（鋼箱梁950t+16m導梁50t+附屬設備80t）。

3.2 工況分析

連續鋼箱梁在14#～17#橋跨內的鋼支架上拼裝好76m鋼箱梁和16m導梁，在14、15、16#蓋梁上設置兩臺ZWY400t重物移運器，在17、18#蓋梁上設置兩組重物移運器，每組由2臺ZWY400t重物移運器組成。在地面混凝土基礎上固定兩臺JM8B（80KN）卷揚機作為動力輸出源，通過地面的導向滑輪、17#墩蓋梁頂的定滑輪組和鋼箱梁底的動滑輪組組成反向拖拉動力系統，連續鋼箱梁在重物移運器上滾動。鋼箱梁拖拉過京滬鐵路導梁前端到達19#橋墩時，18#橋墩的支點反力最大，如圖3所示。

采用MIDAS建模進行受力分析如下，如圖4和圖5所示。

由圖形分析可知，鋼箱梁處于懸臂35m時，鋼箱梁導梁撓度值最大，此時在17#或18#墩處鋼箱梁底板支點受力最大，最大反力值約為6650kN，對橋墩產生水平推力也最大，但18#橋墩的允許水平推力為360KN，所以鋼箱梁被拖拉時摩擦系數不能大于0.054，類似工程大多采用聚乙烯四氟板作為摩擦媒介，但它的滑動摩擦一般在0.05-0.1范圍之內，無法滿足施工要求。

3.3 重物移運器選型

由上面分析可知，17#、18#墩處鋼箱梁底板支點最大反力值為6650kN，按照支點部位2組重物移運器受力，平均每臺最少須承受1662.5kN荷載，綜合考慮重物移運器結構安全性、加工條件因素，取安全系數不小于2倍受力荷載滿足要求，所以選型ZWY400t重物移運器，它的滾動摩擦一般在0.02-0.04范圍之內，減少了18#橋墩的水平推力，符合本工程施工技術要求。

ZWY400t重物移運器設計由11個寬300mm，直徑98mm的鋼制滾輪與鋼箱梁底板接觸受力，鋼箱梁底板接觸受力滿足承載力要求，如圖6所示。

3.4 擺動支架設計

鋼箱梁反向拖拉時兩個階段都有最大懸臂35m工況，此時鋼箱梁導梁端頭最大撓度值16.2cm，在17#或18#墩頂的重物移運器的布置既要滿足最大承載力6650kN，還要保證與豎曲線的鋼箱梁底面全接觸受力，保證鋼箱梁底板結構安全。在17#和18#橋墩頂面分別設置兩套擺動支撐架，擺動支撐架由受力鋼槽外框和擺動承墊梁組成，擺動承墊梁由鋼槽外框內中心半圓弧受力軸限制并承受荷載，承墊梁前后端留有上下2cm的擺動量，既能保證重物移運器在承受荷載時運轉正常，同時解決了鋼箱梁懸臂35m時梁底與部分滾輪脫空，造成部分滾輪過載而破壞的問題，使2臺400t重物移運器始終能與鋼箱梁底全接觸來承受荷載作用，從而保證鋼箱梁結構安全，如圖7所示。

3.5 鋼箱梁結構加固

17#、18#墩頂分別布置4臺400t重物移運器，每2臺為一組縱向安裝在擺動支架上，正對應鋼箱梁中腹板位置。由于底板板厚方向的受壓不對結構造成明顯影響，不進行考查，僅考慮其對于腹板受力的擴散作用。

腹板與底板接觸位置的局部應力：

偏安全的考慮14mm腹板（板厚最小）與14mm底板（擴散最?。┫嘟晃恢玫母拱鍛Α?/p>

17#、18#墩最大反力6650kN，平均每個支點處最大反力=6650kN/2=3325kN，每個支點位置放置2臺400t重物移運器安裝在擺動支架上，每個重物移運器有11個滾軸，單個滾軸接觸力：P=3325/22=151.1kN

由于接觸點按45°擴散至底板與腹板交接位置的腹板處受力長度為，如圖8所示。

l=2×tan45°×0.014=0.028m

由于接觸點按45°擴散至底板與腹板交接位置的腹板處應力為：

σ=P/（l×t）=151.1/0.028/0.014=385MPa<σs=400MPa。

為使局部受力擴散能有效保證鋼箱梁底板和中腹板不變形，增加結構強度，采取在鋼箱梁2條滑行軌道底板與中腹板焊接位置兩側進行加強，具體沿鋼箱梁中腹板在兩側焊接三角板進行橫向加強，三角板尺寸為-16mmX（100mm、500mm、300mm），沿鋼箱梁中腹板在兩側縱向焊接加勁板進行縱向加強，加勁板尺寸-16mmX250mm，由此將之前簡單的Ⅰ型受力結構優化成田框結構，更利于受力的擴散，保證結構更安全，如圖9所示。

4 結束語

隨著國家對基礎建設的不斷投資，在各種工程項目施工中，經常碰到由于現場施工條件限制，鋼箱梁、砼箱梁等各種形式的重物需要在狹小的場地內拖移，利用重物移運器作為新型拖運設備具有“載重量大、高度低、摩擦阻力小、穩定性好”等優點，改變利用滾棒作為拖移工具的傳統施工工藝，從而大大減輕了勞動強度和提高了工效，保證了現場施工安全。在以后類似重物拖移施工工程中，具有一定的參考價值。

參考文獻

[1]GB50017-2014.鋼結構設計規范[S].

[2]JTGD60-2004.公路橋涵設計通用規范[S].

[3]周水興，何兆益，等.路橋施工設計手冊[M].北京：人民交通出版社，2006.

[4]曹振剛，劉旭.重物移運器在大型設備托運中的應用[J].湖南電力，2010，30（2）：40-42.