架橋機在32 mT梁上面的撥道量

黃丹峰

(中鐵二十四局集團福建鐵路建設有限公司, 福建福州 350205)

1 工程概況

銅九增建二線工程西起江西省九江市，東至浙江省衢州市，是既有銅九鐵路的擴建工程。九江至湖口增建二線多次跨越既有高速公路、地方道路，鋪架工程中的6座橋臨近既有線架梁施工。32 m預應力混凝土梁分采用《專橋9753-Ⅰ》標準圖，每片邊梁重117.9 t。由湖口鋪架基地向九江方向進行架設，其中的130孔T梁為原銅九線預留線，線間距4.2～4.5 m之間，該段T梁架設、濕接縫及橋面系，安全風險高、施工難度大、施工條件困難。鋪架線路長，且九江方向鋪架臨近營業線。因此，運梁車、線上料運輸防護及運輸組織成為本工程的難點。

2 架梁施工工藝簡介

本工程結合市場選擇技術成熟、操作簡易的TJ165架橋機作為主要架梁工具。架橋機作業過程圖示如下：

(1)龍門吊將梁片從運梁列車上吊起后，運梁列車退出龍門吊(圖1)。

(2)機動平車進入龍門吊，梁片在機動平車上，機動平車運梁(圖2)。

(3)機動平車將梁片運送到架橋工地與主機對位(圖3)。

圖1 架橋機作用步驟(一)

圖2 架橋機作用步驟(二)

圖3 架橋機作用步驟(三)

(4)拖梁小車將梁片向前運送，到前吊梁小車下方時前吊梁小車吊梁(圖4)。

(5)前吊梁小車與拖梁小車同時前行，梁片后吊點到位后，后吊梁小車吊梁(圖5)。

(6)兩臺吊梁小車共同前進，梁片到位后橫移落梁就位，重復架第二片梁(圖6)。

(7)橋梁架設完畢，收0號柱，機臂回縮到鋪軌位，主機后退，拆換短軌(圖7)。

(8)機動平車將軌排送到主機上(圖8)。

(9)架橋機鋪設橋面軌、接短軌后前行就位，準備架下一孔(圖9)。

圖4 架橋機作用步驟(四)

圖5 架橋機作用步驟(五)

圖6 架橋機作用步驟(六)

圖7 架橋機作用步驟(七)

圖8 架橋機作用步驟(八)

圖9 架橋機作用步驟(九)

圖10 T梁前端附近支腿受力最大時的布置(單位：mm)

3 計算概況

3.1 架梁時的受力分析

如上述架梁工藝所示，架橋機的后面兩個支腿落在已架設的T梁上，在喂梁和起吊T梁過程中，后面兩個支腿的反力在不斷變化。橫橋向，2片T梁形成一孔，橋面寬4.2 m，兩片T梁腹板中心為2 m。經過對施工工況的分析，得出在以下工況時，T梁前端附近支腿的受力最大(圖10)。最大的反力為231.7 t。

由于既有線的影響，架橋機的橫向對稱中心線與線路中心線不能重合，相對之間的距離即為撥道量，架梁橫向布置圖詳見圖11。

圖11 架橋機架梁時T梁前端附近支腿布置(單位：mm)

已架設的第二片梁就位后，按設計要求焊接梁兩端及中間的三道橫隔板(連接鋼板)，使兩片梁形成一個整體。

3.2 撥道量控制條件

如要滿足正常架梁時既有結構的安全性，則對撥道量進行控制。針對本工程中出現的TJ165架橋機型號，架橋過程中架橋機支腿在既有T梁上的布置方式。經過比較計算，提出三種控制撥道量的控制條件。

既有結構中，已將兩片T梁端部和中間的橫隔板用連接鋼板焊牢，但未澆筑橫隔板之間的濕接縫。形成整體的梁在架橋機支腿力的作用下，保證連接鋼板首先不發生破壞，以便整體梁能夠正常作業。

在針對輪軌落在T梁翼緣部分，會在翼緣根部產生短暫狀態下的彎矩，保證既有梁結構不發生破壞的條件是，在彎矩作用下翼緣板不出現裂縫。

既有T梁上的風荷載、架橋機上的風荷載作用下的T梁橫橋向能滿足整體穩定性要求。

3.3 橫隔板控制下撥道量的有關計算

為更好模擬既有T梁在架梁時的受力情況，用有限元軟件建立32mT梁的整體模型。模型的2片T梁、橫隔板及臨時連接板，均用實體單元建立。在梁上表面加上局部面荷載，荷載大小見3.1節的最大反力。

模型如圖12所示，計算結果見表1。

圖12 T梁受力模型

經過計算比較得出，撥道量a為350 mm時，橫隔板處上、下兩塊連接板(10 mm厚Q235B鋼板)受力接近最大容許值。

3.4 T梁翼緣結構安全控制下撥道量的有關計算

此工況下，既有T梁處于短暫受力狀態。根據TB 10002.3-2005《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范》規定,裂縫寬度應小于0.2 mm。最大裂縫寬度計算公式為：

表1 不同撥道量下橫隔板處連接板組合應力 MPa

不同撥道量下T梁懸臂板根部裂縫寬度計算結果見表2。

表2 不同撥道量下T梁懸臂板根部裂縫寬度 mm

通過表2可知，撥道量引起的懸臂段根部的裂縫寬度，均滿足規范要求。

3.5 滿足整體穩定性控制下撥道量的有關計算

由上述兩種情況計算下的撥道量，由橫隔板處連接板控制的撥道量控制，在撥道量a為350 mm時,橋跨結構的橫向傾覆穩定系數不應小于1.3。對于短暫施工狀態，傾覆力矩是由風荷載作用在T型梁和架橋機的橫向面上產生的。抗傾覆力矩是由T梁的自重、架橋機輪軌作用產生的。對于兩片T梁組成的橋跨結構橫向傾覆穩定分析如圖13所示。

抗傾覆穩定性用以下公式計算:

基本風速取當地的最大風速，經過風載體型系數、風壓高度及地形地理條件修正，得出架梁階段最大風壓w=0.624kPa。經過檢算，抗傾覆力矩Mk=1179kN·m, 傾覆力矩Mf=196kN·m。當架橋機的撥道量為350 mm，T梁的抗傾覆穩定系數滿足要求。

圖13 架橋機架梁時T梁整體穩定性計算簡圖(單位：mm)

6 結束語

綜上所述，TJ165架橋機在32 mT梁施工時具有如下結論：

(1)本方案結合施工實際，為《專橋9753-Ⅰ》圖集中的32 mT梁架設提供撥道量的補充，為以后類型的工程提供施工依據。

(2)在結構設計時，采用有限元對架橋機施工工況進行細化分析，對控制施工風險起到一定作用。

(3)采用多種分析條件綜合分析，得出最不利的控制條件，為現場施工提供了依據。

本文分析結合現場實際施工，并得到有關專家的技術支持。已在銅九增建二線工程架梁作業中得到很好運用。