大噸位橋梁預(yù)制構(gòu)件運輸技術(shù)

許豐偉　李　江

(1.長沙市城規(guī)工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，湖南 長沙　410007;　2.中鐵大橋局集團(tuán)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(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)，立柱和蓋梁均在預(yù)制場內(nèi)集中預(yù)制，采用運輸車輛將立柱和蓋梁運輸至施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝。本文重點介紹的運輸方案主要是針對預(yù)制蓋梁的運輸。本標(biāo)段范圍預(yù)制蓋梁橫橋向?qū)挾葹?4.6 m，高度為2.6 m，順橋向為2 m，由于整個蓋梁的總重量達(dá)到260 t，現(xiàn)場吊裝困難，蓋梁為采用分段預(yù)制工藝，梁段蓋梁對稱結(jié)構(gòu)，蓋梁中間留2 m的濕接縫采取現(xiàn)場后澆的方式，將預(yù)制蓋梁運輸?shù)浆F(xiàn)場后，采用大噸位吊機(jī)進(jìn)行節(jié)段架設(shè)，待兩段安裝到位后再進(jìn)行濕接縫施工。由于單側(cè)蓋梁的長度達(dá)到11.3 m，重量達(dá)到12 t，而城市道路和橋梁均按照城市A級荷載設(shè)計，預(yù)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(jìn)行分配，才能避免構(gòu)件運輸對城市道路及橋梁造成破壞(如圖1所示)。

2　場內(nèi)運輸

2.1　場內(nèi)運輸路線

本工程的蓋梁預(yù)制全部在預(yù)制場內(nèi)完成，在花侯路段設(shè)置入口與出口，場內(nèi)主要運輸?shù)缆穼挾葹? m，局部區(qū)域道路寬度為6 m。

2.2　場內(nèi)吊裝設(shè)備

本工程蓋梁預(yù)制過程中采用150 t龍門吊進(jìn)行構(gòu)件的吊裝作業(yè)。每段預(yù)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(yù)制蓋梁內(nèi)預(yù)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(shè)至蓋梁內(nèi)預(yù)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(yù)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(jī)吊鉤；上、下層分配梁間通過銷軸及吊耳連接。

2.3　場內(nèi)運輸設(shè)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(zhuǎn)向系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)，液壓提升貨臺，當(dāng)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(shù)有利于道路和橋梁的減載(見圖2)。

3　場外運輸

由于預(yù)制構(gòu)件預(yù)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(biāo)段施工現(xiàn)場位于長沙市湘府路段，運輸最遠(yuǎn)距離約7.6 km，全部采用13軸液壓平板運輸車進(jìn)行運輸。

3.1　場外運輸路線選擇

為實現(xiàn)貨物安全、及時、經(jīng)濟(jì)、高質(zhì)量的運至目的地，實地勘察選擇了符合運輸要求的路線。構(gòu)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(nèi)新建臨時便道，作為構(gòu)件運輸?shù)缆贰Ｖ鞲傻缆访鎸挾炔恍∮? m；轉(zhuǎn)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?shù)耐ㄐ幸蟆?/p>

3.2　運輸設(shè)備

根據(jù)現(xiàn)有道路橋梁情況,從動力性和對車組運行要求進(jìn)行研究，確定運梁車滿足現(xiàn)場的運輸所具備的性能。

牽引車：驅(qū)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(zhuǎn)向系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)，液壓提升貨臺，當(dāng)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(shù)有利于道路和橋梁的減載。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用液壓—機(jī)械平面連桿機(jī)構(gòu)，全輪轉(zhuǎn)向機(jī)動靈活，輪胎采用全鋼絲子午線，負(fù)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(jù)汽車?yán)碚摚很囕v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(qū)動條件)：驅(qū)動力F1=滾動阻力+上坡阻力+加速阻力。

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

牽引車的附著力=驅(qū)動輪反力×輪胎與路面間的附著系數(shù)=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(jù)《汽車?yán)碚摗奋囕v行駛的充分條件：驅(qū)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(shù)×起步阻力系數(shù))=165.5×(0.021×2.5)=8.69 t。

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

計算顯示1臺全驅(qū)動牽引車，有能力在道路上連續(xù)行駛。

3.2.2車組穩(wěn)定性

液壓平板車的懸掛系統(tǒng)按3支點編制，形成的裝載穩(wěn)定區(qū)域△ABC，車組通過橫坡時，只要貨物的重力作用線落在△ABC區(qū)域內(nèi)，車組就處于穩(wěn)定狀態(tài)；若重力作用線越過D點，則車組處于臨界傾翻狀態(tài)，此時的坡度稱為最大傾翻穩(wěn)定角。裝車時,貨物重心對準(zhǔn)△ABC形心O點,可確保平板車的三個承載點受載均勻。對于設(shè)備公路運輸，縱向穩(wěn)定性一般影響不大，在運輸路線上出現(xiàn)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(shè)備的重心點位置。運輸現(xiàn)場沒有大于7%的橫坡，橫向穩(wěn)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(shù)少，車輛靈活，但軸荷大，對通過橋梁會造成危害；軸線數(shù)過多、貨臺長，又會造成液壓平板車縱梁(車架大梁)的內(nèi)應(yīng)力過大。考慮到液壓平板車自身的強(qiáng)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(shù)+液壓動力鵝頸+運輸支座。

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

主要參數(shù)見表1。

表1　主要參數(shù)

根據(jù)以上分析數(shù)據(jù)，在確保運輸安全的前提下，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性分析，最終確定采用13軸液壓平板車進(jìn)行運輸。

3.3　既有跨線橋的等代荷驗算分析

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

采取根據(jù)13軸液壓平板車，液壓鵝頸不轉(zhuǎn)移掛車部分負(fù)載，軸荷=12.31 t，用Midas Civil橋梁設(shè)計軟件，對圭塘河跨線橋建立模型計算，結(jié)果見表2。

表2　計算結(jié)果表

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

4　結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種建筑的形式都向著多樣化的方向發(fā)展，今后施工中涉及的技術(shù)更加復(fù)雜，所采用的預(yù)制構(gòu)件也更大、更重。值得注意的是，一旦這些大型構(gòu)件在吊裝運輸過程中發(fā)生損壞，將會嚴(yán)重耽誤工期，并且會造成大量的經(jīng)濟(jì)損失，由此可見大型預(yù)制構(gòu)件的吊裝和運輸工作必須科學(xué)合理。在此介紹了大噸位預(yù)制蓋梁在城市道路運輸中存在的問題，分析了相應(yīng)的解決途徑，相信在以后的發(fā)展中，我國的道路環(huán)境、運輸設(shè)備、吊裝運輸技術(shù)都會更加完善，大型預(yù)制構(gòu)件的裝運工作會更加高質(zhì)高效。

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