大噸位橋梁預制構件運輸技術

許豐偉　李　江

(1.長沙市城規工程建設監理有限公司，湖南 長沙　410007;　2.中鐵大橋局集團第五工程有限公司，江西 九江　332001)

1　工程概況

湘府路位于長沙市城市南部，為一條東西走向的城市快速路，全長約11.85 km。湘府路快速化改造工程采用全預制拼裝結構，立柱和蓋梁均在預制場內集中預制，采用運輸車輛將立柱和蓋梁運輸至施工現場進行安裝。本文重點介紹的運輸方案主要是針對預制蓋梁的運輸。本標段范圍預制蓋梁橫橋向寬度為24.6 m，高度為2.6 m，順橋向為2 m，由于整個蓋梁的總重量達到260 t，現場吊裝困難，蓋梁為采用分段預制工藝，梁段蓋梁對稱結構，蓋梁中間留2 m的濕接縫采取現場后澆的方式，將預制蓋梁運輸到現場后，采用大噸位吊機進行節段架設，待兩段安裝到位后再進行濕接縫施工。由于單側蓋梁的長度達到11.3 m，重量達到12 t，而城市道路和橋梁均按照城市A級荷載設計，預制蓋梁的運輸屬于大件運輸，需要采取合理的運輸方案對荷載進行分配，才能避免構件運輸對城市道路及橋梁造成破壞(如圖1所示)。

2　場內運輸

2.1　場內運輸路線

本工程的蓋梁預制全部在預制場內完成，在花侯路段設置入口與出口，場內主要運輸道路寬度為8 m，局部區域道路寬度為6 m。

2.2　場內吊裝設備

本工程蓋梁預制過程中采用150 t龍門吊進行構件的吊裝作業。每段預制蓋梁共4個吊點，吊點縱橋向間距為1.5 m，橫橋向間距為6 m。每個吊點在預制蓋梁內預埋P型錨具，將3根直徑15.2 mm鋼鉸線穿過鍍鋅鋼管后，在鋼絞線中點處將鋼管冷彎處

理，再將鋼絞線穿設至蓋梁內預埋P型錨具上，通過蓋梁混凝土澆筑，外露的鋼管作為蓋梁吊裝的吊點。

預制蓋梁吊具采用分配梁及吊耳焊接而成。上、下層分配梁均采用雙拼HM588×300。上層分配梁上焊接兩個吊耳，通過120 t卸扣及鋼絲繩連接于履帶吊機吊鉤；上、下層分配梁間通過銷軸及吊耳連接。

2.3　場內運輸設備

蓋梁運輸擬采用13軸液壓平板運輸車由于液壓掛車的懸掛和轉向系統采用液壓系統，液壓提升貨臺，當路面高低不平，車輛行駛過程中貨臺能保持水平，增加軸線數有利于道路和橋梁的減載(見圖2)。

3　場外運輸

由于預制構件預制場地址位于長沙市湘府東路與花侯路交叉口西北角，本標段施工現場位于長沙市湘府路段，運輸最遠距離約7.6 km，全部采用13軸液壓平板運輸車進行運輸。

3.1　場外運輸路線選擇

為實現貨物安全、及時、經濟、高質量的運至目的地，實地勘察選擇了符合運輸要求的路線。構件運輸主要以湘府路主干道為主，在無法利用既有道路的情況下，采取在圍擋內新建臨時便道，作為構件運輸道路。主干道路面寬度不小于7 m；轉彎路口寬敞，車輛在彎口通行無障礙；同時道路高空條件通行狀況良好，凈空高度都不小于5 m，由此無論從寬度和高度方面完全均可滿足此次運輸的通行要求。

3.2　運輸設備

根據現有道路橋梁情況,從動力性和對車組運行要求進行研究，確定運梁車滿足現場的運輸所具備的性能。

牽引車：驅動形式6×6，6×4，牽引功率450-550PS。

運梁車:前掛車=動力鵝頸+13軸液壓平板。

液壓掛車的懸掛和轉向系統采用液壓系統，液壓提升貨臺，當路面高低不平，車輛行駛過程中貨臺能保持水平，增加軸線數有利于道路和橋梁的減載。轉向系統采用液壓—機械平面連桿機構，全輪轉向機動靈活，輪胎采用全鋼絲子午線，負載能力大。

3.2.1車組的動力性

本項目采用牽引車+液壓平板掛車組，為保證動力性，分析如下：

根據汽車理論：車輛行駛必須滿足兩個條件。

車輛行駛必要條件(牽引平衡方程)：牽引力≥行駛阻力。

車輛行駛充分條件(驅動條件)：驅動力F1=滾動阻力+上坡阻力+加速阻力。

牽引車的驅動力=(扭矩×傳動比×機械效率)/輪胎半徑=(2 500×8.9×6.0×0.95)/0.55=23.5 t(輪邊驅動力)。

牽引車的附著力=驅動輪反力×輪胎與路面間的附著系數=G×μ。

6×6牽引車的附著力=33×0.6=19.8 t。

6×4牽引車的附著力=28×0.6=16.8 t。

根據《汽車理論》車輛行駛的充分條件：驅動力F1≤G×μ。

牽引車附著力確定牽引力：6×6牽引車附著力=19.8 t，6×4牽引車附著力=16.8 t。

車組總重量=橋梁重+平板掛車重+鵝頸重+牽引車重=165.5 t。

道路阻力1=車組總重×(滾動摩擦系數×起步阻力系數)=165.5×(0.021×2.5)=8.69 t。

道路阻力2=車組總重×(滾動摩擦系數+坡度阻力)=165.5×(0.021+0.07)=15.06 t。

計算顯示1臺全驅動牽引車，有能力在道路上連續行駛。

3.2.2車組穩定性

液壓平板車的懸掛系統按3支點編制，形成的裝載穩定區域△ABC，車組通過橫坡時，只要貨物的重力作用線落在△ABC區域內，車組就處于穩定狀態；若重力作用線越過D點，則車組處于臨界傾翻狀態，此時的坡度稱為最大傾翻穩定角。裝車時,貨物重心對準△ABC形心O點,可確保平板車的三個承載點受載均勻。對于設備公路運輸，縱向穩定性一般影響不大，在運輸路線上出現縱向坡度大于7%時，需要校對運輸車輛主承重梁中心點與設備的重心點位置。運輸現場沒有大于7%的橫坡，橫向穩性極好，配車安全。

3.2.3運梁車對橋梁及運行道路的要求

針對最重件120 t的蓋梁，采用液壓板車裝載會遇到如下問題：軸線數少，車輛靈活，但軸荷大，對通過橋梁會造成危害；軸線數過多、貨臺長，又會造成液壓平板車縱梁(車架大梁)的內應力過大。考慮到液壓平板車自身的強度和剛度，運梁車選擇12軸～14軸裝載比較合理。

液壓平板自重=3.5 t/軸×軸線數+液壓動力鵝頸+運輸支座。

動力鵝頸油缸可轉移10 t～30 t的掛車負載,按轉移重量=10 t計:掛車軸線負荷:Q=(貨物重量-動力鵝頸油缸可以轉移重量)+液壓平板車自重/軸線數。

主要參數見表1。

表1　主要參數

根據以上分析數據，在確保運輸安全的前提下，結合經濟性分析，最終確定采用13軸液壓平板車進行運輸。

3.3　既有跨線橋的等代荷驗算分析

根據圭塘河橋的設計圖紙，橋梁按城—A級荷載設計，按照橋梁等代荷載的原理，將實際運梁車的活荷載與設計荷載的活荷載產生的內力進行比較，即實際運梁車的荷載不超過設計荷載，運梁車通過橋梁就是安全。

采取根據13軸液壓平板車，液壓鵝頸不轉移掛車部分負載，軸荷=12.31 t，用Midas Civil橋梁設計軟件，對圭塘河跨線橋建立模型計算，結果見表2。

表2　計算結果表

表2計算顯示,采用13軸平板車，內力不超過三車道設計活荷載。湘府路實際為三車道，在構件運輸通行時，橋梁需要進行臨時封閉，運梁車應走中間幅的中間車道，不得偏離。

4　結語

隨著科學技術的發展，各種建筑的形式都向著多樣化的方向發展，今后施工中涉及的技術更加復雜，所采用的預制構件也更大、更重。值得注意的是，一旦這些大型構件在吊裝運輸過程中發生損壞，將會嚴重耽誤工期，并且會造成大量的經濟損失，由此可見大型預制構件的吊裝和運輸工作必須科學合理。在此介紹了大噸位預制蓋梁在城市道路運輸中存在的問題，分析了相應的解決途徑，相信在以后的發展中，我國的道路環境、運輸設備、吊裝運輸技術都會更加完善，大型預制構件的裝運工作會更加高質高效。

參考文獻：

[1]DL/T 1071—2014，電力大件運輸規范[S].

[2]道路大型物件運輸管理辦法交公路發(1995)1154號文[Z].

[3]湘府路快速化改造工程I標實施性施工組織設計[Z].