鋼箱梁拖拉施工專用設備及其控制技術

摘 要：鋼箱梁拖拉設備包括液壓連續千斤頂、滾輪小車支承系統，糾偏系統控制系統等組成，各設備通過PLC電控柜控制實現同步牽引，保證鋼箱梁拖拉過程的平穩。

關鍵詞：鋼箱梁；拖拉設備；控制

一、鋼梁拖拉施工概述

目前國內在建跨度較大的橋梁大多采用鋼結構橋梁，對上跨高速公路、高速鐵路、普通鐵路既有線施工的鋼結構橋梁，普通安裝方法會影響行車安全，一般采用頂推或者拖拉工法進行安裝。鋼梁在高速公路（鐵路）兩側原位安裝完成，通過頂推或拖拉方式跨越高速公路（鐵路）。

1、鋼箱梁拖拉工作程序

鋼箱梁拼裝焊接完成后，安裝拖拉支架系統及拖拉設備，然后進行鋼箱梁試拖拉工作，鋼箱梁經過試拖拉后，依據試拖拉過程采集的相關數據，分若干次將鋼箱梁拖拉過公路或鐵路既有線，調整位置，落梁至設計標高，拆除拖拉支架系統。

2、鋼箱梁拖拉準備工作

1）.試拖拉前再次檢查支架系統，看有無漏焊虛焊，如有，馬上安排焊工加固。

2）.提前委托成都鐵路局大修段安排實施鐵路施工監管計劃。

3）.檢查拖拉系統是否正常。

4）.安排巡查人員檢查每個滾輪小車是否與鋼梁密貼。

5）.施工機具、材料到位，根據現場變壓器位置布置好主電源線和標準配電柜并接好電源。

6）.夜間施工時布置好現場照明。現場照明需配備22V/30kW的用電，施工需配380V/140KW的用電。

7）、對安裝的臨時墩和臨時支撐，在吊裝前進行復測，確保高程、里程及支墩狀態滿足吊裝要求。

8）.現場監管人員到位。

二、鋼箱梁拖拉專用設備

鋼箱梁拖拉施工所需設備主要有：200噸滾輪小車支承系統、液壓連續千斤頂、糾偏系統、控制系統組成。鋼箱梁在臨時墩位置原位拼裝焊接完成后進行落梁至滾輪小車上，具備拖拉條件和準備工作完成后，分若干次拖拉過跨。

（一）拖拉所需設備

1、千斤頂、泵站

千斤頂采用KTTL200-200型自動連續頂推千斤頂，配用液壓泵站和PLC主控制系統。

2、拉錨器鋼鉸線及反力架裝置

錨具與鋼箱梁連接要保證強度，錨具采用夾片式錨盤，錨具是鋼絞線束的固定裝置，錨具采用KT15-7型錨具，鋼絞線采用抗拉強度為1860Mpa的7φ15.2鋼絞線，一端同頂推千斤頂連接，另一端固定在錨具上。錨具和鋼絞線安裝好后，要用中空千斤頂進行預緊，以保證頂推過程中鋼絞線受力均勻。

反力架設置在主墩上。反力架與主墩側面預埋件及頂部預埋件焊接牢固

2.1反力架驗算

1）每組反力架上的荷載值

滾輪車摩租系數理論應該為0.06，取0.1進行計算

鋼梁整重850噸（含導梁）即 8500000N

整體摩擦力F=8500000*0.1=85000N

共設置兩組反力架，每組反力架的荷載應為85000N/2=425000N

2）反力架結構形式為組合結構，連續頂反力座為箱形結構，反力架豎桿為HM390X300型鋼。

采用邁達斯civel建模，計算結果如下

應力及變形驗算

經驗算，反力架最大組合應力為102.4MPa，發生在預埋鋼筋處。Q235鋼材應力設計值為215MPa，滿足要求。

經驗算，最大組合變形為1.34mm，剛度滿足要求。

綜上，反力架應力及變形滿足規范要求。

3、滾輪小車支承系統裝置

在主墩、臨時墩和輔助墩頂布置拖拉用的滾輪支撐裝置，滾輪支撐由滾輪小車和小箱體剛性連接組合，滾輪支撐裝置與分配梁采用焊接連接。橫向每片主鋼箱體下布置一臺滾輪支撐裝置，縱向按每個支撐點布置。

4、限位糾偏裝置

在拖拉過程中為防止箱梁在頂推過程中橫向出現較大的偏位，在各臨時墩上布置8個限位糾偏裝置。糾偏裝置為導向滾輪式。限位糾偏工作均在箱梁頂進過程中進行。

在拖拉過程中，每個墩派一名施工人員進行觀察，如出現橫向偏移，在導向裝置與鋼梁之間塞進楔形鋼墊片、鋼板進行橫向糾偏。偏位過大時設置側向千斤頂進行糾偏。

（二）拖拉施工過程控制

1、拖拉速度控制在8～12m/h。

2、拖拉作業時對鋼箱梁、臨時墩、導梁、橋墩實施監控，確保結構安全。

3、拖拉過程中，如出現橫向偏移，在導向裝置與鋼梁之間塞進鋼楔、鋼板進行橫向限位或者設置側向千斤頂進行糾偏。

4、拖拉箱梁中線精度控制

在每段鋼箱梁的頂板和底板上各做3個中線標記點，拖拉時，觀測點上架設全站儀對梁體中線進行觀測，當出現較大偏斜時，進行糾偏。階段拖拉箱梁差2m就要就位時，開始不間斷地觀測和精確地糾偏，使箱梁首尾中線偏差控制在4mm范圍內。最后就位時箱梁首尾中線偏差控制在10mm之內。每次拖拉結束時，畫出箱梁的中線狀態圖，將箱梁的實際中線與箱梁的設計中線相比較，分析鋼箱梁中線的偏差情況，確定下一步施工箱梁中線的控制方案，使箱梁的實際中線繞設計中線左右擺動，避免出現大弧形，以免影響拖拉施工的正常進行。

5、箱梁截面位置的控制

階段拖拉就位前，在箱梁的頂板上作明顯標記，并設專人觀察。

每拼三段梁，測量一次橫向、縱向位置，偏差過大時進行調整，以保證箱梁截面位置正確和梁底支座預埋件位置正確。

6、保證走行順暢，防局部失穩和控制梁體豎向線形措施

a、提高滾輪小車的制作精度，嚴格控制滾輪小車標高，每次拖拉施工前，均檢查各墩頂滾輪小車標高。

b、以高標準嚴格控制鋼箱梁梁段拼裝質量，確保提高鋼箱梁梁底平整度。新拼裝鋼箱梁段頂離拼裝平臺后，設專人負責檢查梁底，若發現梁底面不平度大于5mm，應及時采取措施處理修整、打平鋼箱梁底面；

c、監控測量，嚴格控制梁體的撓度，每一梁段完工后及時修正拼裝臺座標高。

三、拖拉專用設備同步控制技術

同步控制以位移控制為主，壓力控制為輔。連續千斤頂上安裝有位移傳感器，壓力傳感器，用于設備監測。

連續千斤頂將梁拖拉前移，此過程需進行位移同步控制、壓力均衡控制。主控臺除了控制所有千斤頂的統一動作之外，還必須保證所有頂推千斤頂每行程的同步。其控制策略為：同一橋墩上的連續頂以1#頂為主動點，以一定速度伸缸，其余連續頂為隨動點并與1#頂比較，每臺頂與1#頂的位移量差控制在設定值以內，若哪臺頂伸缸較快，則減小相應的比例閥的流量，反之，則增大相應比例閥的流量。

1、本系統采用智能數字步進控制方式。

2、系統最大誤差不會超過步長+力均載偏移值。

3、網絡間采用回訪應答機制。斷網、網絡通信受到干擾這些情況都不會使同步精度超過允許誤差，網絡中任何一臺泵站或者千斤頂出現故障，整個系統的工作都會在步進下一步前暫停工作，直到故障排除。

4、每臺連續千斤頂上均有安裝用于監視載荷變化壓力變送器，通過現場控制器或主控臺上的面板可設定每臺連續頂的最高壓力及同一橋墩上幾臺頂的最大壓差，計算機通過監測每臺頂的載荷變化情況，準確地協調整個系統的載荷分配。如果某臺頂的載荷達到設定的最高壓力或同一橋墩上幾臺頂的最大壓差大于設定值時，系統會自動停機，并報警示意。

四、鋼箱梁拖拉監控措施

拖拉過程的施工監控，將采取理論計算模擬與現場實時數據監測相結合的控制方法。根據以往監控經驗，以下幾點為本次監控的重點：

1、監控拖拉過程兩個千斤頂同步性。千斤頂不同步可引起梁在平面扭轉與傾斜，導致支架受力不均勻，錨具受彎，鋼絞線斷裂等安全隱患。

2、監控拖拉過程中鋼箱梁縱向軸線是否偏位。

3、監測導梁變形，防止出現異常狀態，造成導梁與支架碰撞引起橋梁整體振動。

4、監測拖拉過程中鋼箱梁的豎向撓度及應力值。

5、監測永久橋墩墩頂水平位移與傾斜，橋墩水平位移監測采取分級預警機制，確保橋墩處于彈性變形范圍，防止其混凝土開裂。

五、結束語

通過該套拖拉專用設備可將鋼箱梁拖拉并落梁至設計位置，本套裝置已成功應用于鎮江五鳳口大橋鋼箱梁及遵義鳳新快線跨川黔鐵路鋼箱梁的拖拉施工工作。

參考文獻

[1]《鋼結構設計規范》（GB50017-2014）

[2]《公路鋼結構橋梁設計規范》（JTG D64-2015）

[3]《公路橋涵施工技術規范》（JGJ/T F50-2011）

作者簡介

郜周東，1981-現在，供職于武橋重工集團股份有限公司，從事橋梁機械及鋼結構安裝工作。

（作者單位：武橋重工集團股份有限公司）