貝雷梁組裝架橋機架設大跨度、大噸位梁體技術探索

譚國美

摘 要：在馬坡至陸川一級公路改造上跨黎湛鐵路工程中，采用貝雷梁組裝雙導梁架橋機進行44m大跨度、大噸位箱梁的架設。解決了采用汽吊吊裝，或是大型專業(yè)架橋機架設的技術難題及成本過高問題。本文對雷梁組裝架橋機的結(jié)構(gòu)設計、施工關鍵技術、導梁強度檢算方法等進行了詳細闡述。

關鍵詞：公路箱梁;大跨度;大噸位;貝雷梁架橋機;結(jié)構(gòu)設計;強度檢

1 工程簡介

本工程為馬坡至陸川公路一級改造上跨黎湛鐵路的橋梁工程，橋梁中心線與黎湛線斜交，交角45°，公路在 K20+023處上跨現(xiàn)狀黎湛線鐵路（鐵路里程K163+750）;黎湛鐵路為雙線，國鐵Ⅰ級干線，P60軌無縫線路，電氣化鐵路。

本橋上部構(gòu)造采用1-44m預應力混凝土簡支小箱梁;下部構(gòu)造為鉆孔灌注樁基礎，肋板式橋臺。橋?qū)?4m，橋梁左幅長55.114m，右幅長53.114m。橋梁根據(jù)路基橫斷面布置型式分成兩幅獨立橋梁設計，左幅橋?qū)?2m，右幅橋?qū)?2m，兩幅橋體緊密相鄰。

本橋簡支箱梁需預制、架設共8片，每片梁長44m，重約180t。

2 架梁方案比選

2.1 汽吊吊裝

對于T梁、小箱梁及空心板梁，采用汽吊直接吊裝是較為常用，并簡便快捷的方法。但本項目的箱梁長達44m，吊裝重量達180t。且本橋跨越黎湛雙線電氣化鐵路，汽吊擺放位置受限，經(jīng)方案評估，目前在廣西能夠租賃，可在現(xiàn)場使用的最大噸位的汽吊均不能滿足施工要求，故無法采用汽吊吊梁的施工方法。

2.2 專業(yè)架橋機架梁

鑒于箱梁長度及重量，須采用跨度50m，最大架梁重量200t以上的大型專業(yè)架橋機，適用于本項目梁體架設的架橋機類型雖然還是較多，但是大型架橋機購買價格高，利用率低，新購架橋機成本太高，不予考慮。

擬采取租用架橋機的方式架梁，經(jīng)與有大型架橋機的相關企業(yè)進行了溝通、咨詢，大型架橋機進場及架設時間超工期，成本上也遠超預算，故大型專業(yè)架橋機架梁也僅能作為次要選項。

2.3 自行組架橋機架梁

研究成功案例，考察其他企業(yè)的類似項目，結(jié)合本公司以往經(jīng)驗。并經(jīng)全面的技術、安全、經(jīng)濟各因素優(yōu)劣比較后，本項目將采用貝雷梁自行組拼雙導梁架橋機列為本項目首選架梁方案。

貝雷梁為國內(nèi)使用非常廣泛的施工器材，其構(gòu)造合理，承載能力出色，可靈活拼裝成所需的承載立柱、梁體等。在建筑施工材料市場有充足的購買，或租賃貨源。且價格較為便宜。拆散的各梁片及其他構(gòu)件占用空間少，運輸成本低。

3 架橋機設計、拼裝施工關鍵技術及工作原理

3.1 貝雷雙導梁架橋機設計方案

3.1.1 雙導梁架橋機設計總體方案

采用貝雷桁架組件，拼裝成雙導梁架橋機。組拼完成后的架橋機總寬6.4m，凈寬為4.2m。為了確保安全，導梁設計成無坡度的水平狀態(tài)。架橋機全長需超過跨徑的2倍，本項目架橋機設計長度采用96m，斷面構(gòu)造為加強型六排雙層，即每側(cè)導梁由上、下兩排共12組貝雷梁構(gòu)成，因單個貝雷片長為3m，該架橋機共需768塊貝雷片。

貝雷導梁上鋪設P43軌道，以供吊梁天車縱移，軌道中心需與導梁的中心線重合。軌道上安放2臺天車以吊起、移動箱梁。天車橫梁由型鋼制作，上設軌道，以能使天車的絞車帶箱梁橫向移位。

架橋機構(gòu)造如圖1、圖2所示。

3.1.2 架橋機支墩及前推結(jié)構(gòu)

架橋機的拼裝場地僅完成路基土石方填筑，路面結(jié)構(gòu)尚未施工，場地標高為設計道路的路床底標高，為了使架梁時箱梁底部能高于橋臺臺帽，需在導梁下加墊枕木提高箱梁梁底標高，同時，進行導梁拼裝時也需要設置拼裝墩。故在導梁下設置采用枕木堆垛的支墩，拼裝導梁時，在每條導梁下設7處（其中4處在架梁時作為導梁后段支墩），支墩間距為15～18m。線路設計有縱坡，各支墩高度不同，以確保架橋機導梁設置成水平，支墩高度在1.1～1.85m之間。因?qū)Я翰扇∏巴七^孔的就位模式，故在支墩上設置平滑，減少過孔推力，確保導梁順利推出。

3.1.3 架橋機的前支腿

前支腿采用矩形雙套管結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外矩形管上均鉆設有定位銷孔，通過內(nèi)矩形孔相對于外矩形管伸出或插入調(diào)整高度，并采用穿過銷孔的銷子定位高度。在架橋機前推過孔時前支腳預先吊放在1號臺臺帽上，完成過孔后立即安裝，并支立在前端臺帽上。

3.1.4 吊梁天車

吊梁天車為2臺，在箱梁兩端起吊位置上方按兩點法將箱梁吊起，然后在卷揚機的牽引下，行走在導梁軌道上將箱梁縱移至安裝位置，天車也可帶梁在一定范圍內(nèi)橫向移動。依靠天車的移、橫向移動，以調(diào)整箱梁水平面位置。天車配置20t慢速卷揚機+6輪50t滑輪提梁。并采取齒輪減速、滑輪組減速方法降低提梁及行走速度，從而確保架橋機能夠慢速、平穩(wěn)的運行。

3.1.5 架橋機過孔卷揚機

設置1臺10t卷揚機在0號臺端的路基上，并在0號臺臺帽上設置轉(zhuǎn)向輪，以提供推動架橋機前推過孔的動力。提供前推動力的鋼絲繩端頭系在架橋機導梁的尾部。

3.1.6 天車行走軌道

導梁上的天車走行軌間距為5.25m，采用P43軌。尺寸105 cm×25 cm×20 cm的油枕作軌枕，按60cm一根布設。軌枕與鋼軌間墊P43軌專用的標準墊板，每塊墊板上的道釘不得低于3顆（即內(nèi)側(cè)2顆，外側(cè)1顆）。

3.2 工作原理

在0號臺端的路基上拼裝好雙導梁架橋后，前推過孔。安裝前支腳，支立在前端臺帽上，架橋機兩側(cè)導梁作為架橋時承載的主要構(gòu)件，通過2臺天車將箱梁吊起，箱梁在架橋機的空腹內(nèi)縱、橫向移動至落梁位置后，落梁直接就位或是再經(jīng)過橋上人工橫移就位，即架設完成1片箱梁。

4 架梁施工方法

4.1 架橋機拼裝

拼裝場地設在橋梁0號橋臺端路基上，占用路基全寬。因架橋機總長度為96m，拼裝場長度為110m。

嚴格按設計方案進行架橋機的拼裝。

4.2 過孔、架梁前的準備工作

4.2.1 對操作人員進行架梁培訓

由技術人員對操作人員及現(xiàn)場架梁指揮人員進行培訓及交底，確保上述人員熟悉架橋機的工作原理、結(jié)構(gòu)組成、操作規(guī)程、安全及質(zhì)量控制要點等。

4.2.2 孔跨復測及支座測量畫線

架梁前，復核兩橋臺間的孔跨長度，如與設計長度不符，則采取措施調(diào)整誤差。

檢查、復核支承墊石的位置、標高，如誤差超過《規(guī)范》和設計規(guī)定，視誤差大小分別采取墊鋼板（高度不足且誤差較大）、表面鑿毛后用環(huán)氧樹脂砂漿填補（高度不足，但誤差較小）、鑿除高出部分后用環(huán)氧樹脂砂漿抹平等處理措施。

按設計位置進行支座的安裝，要求在支承墊石上畫出支座邊緣線，以準確安裝支座。同時，將箱梁端頭輪廓線準確彈在臺帽砼面上，作為落梁位置控制的基準，保障準確就位。

4.3 架橋機過孔

經(jīng)對架橋機過孔不利工況進行承載檢算，架橋機需設置5格（15m）4排單層鼻架以確保安全、順利過孔。

架橋機在路基上拼裝完成，且進行尺寸調(diào)整，確保標高、水平度、天車行走軌間距等符合要求，并安裝好前端鼻架及兩側(cè)導梁之間必要的橫聯(lián)，確保架橋整體安全穩(wěn)定后方可將架橋機前推過孔。

過孔前，將前、后天車移位至導梁的末端做壓重（必要時，可將后天車吊起1片箱梁的一端作為配重，且箱梁與架橋機同步前移），以增加架橋機前推過孔懸臂時的抗傾覆安全性。在卷揚機的推動下，架橋機順著導梁下的平滑向前緩緩前移，當架橋機前推到位后，拆除鼻架，吊裝前支腿，調(diào)整高度并支撐牢固，完成架橋機的過孔作業(yè)。架橋機過孔如圖3所示。

再次對架橋機進行全面的檢查和調(diào)整，確保全部指標合格后，固定架橋機的各支點。

4.4 架橋機正式架梁前的試運行

為了確保箱梁架設施工的安全、順利進行。架橋機在正式工作前的試運行是非常必要的。先空載試吊，即吊梁天車等走行機構(gòu)先空載動作，縱、橫向移動幾次，狀態(tài)良好后，再重載試吊;空載試吊合格后，將梁體吊離平板車20cm左右，使天車短距離往返行車數(shù)次。檢查導梁和天車橫梁的穩(wěn)定性、卷揚機提升、剎車等性能，及各走行部位有無阻卡等現(xiàn)象。當架橋機試吊檢查無異常后方可正式架梁。

4.5 架梁施工

本項目箱梁在馬坡梁場預制，采用平板車拉運箱梁至工地，并將箱梁喂進架橋機后部空腹內(nèi)。用吊梁天車將箱梁吊起縱移至落梁上方，通過天車縱、橫移調(diào)整位置后落梁至支座上。對于不能直接就位的箱梁，采取在臺帽上鋪設鋼板，鋼板與箱梁間放置NGE滑板（NGE滑板具有很好的自潤滑性能，摩阻系數(shù)僅在0.02～0.06之間。），采用人工配合倒鏈葫蘆、千斤頂?shù)裙ぞ邫M移箱梁就位，箱梁就位后采用扁平千斤頂起、落箱梁以抽出滑板和鋼板。

5 架橋機強度檢算

5.1? 荷載取值

采用貝雷桁架組拼的架橋機導梁（含導梁上的走行軌道及配件）自重荷載經(jīng)計算得：q=32.9 KN/m。

4排單層鼻架重量荷載q=6 KN/m：

每臺吊梁天車的重量荷載：P2=55 KN。

箱梁重量荷載：P3=1800 KN。

5.2 架橋機導梁容許內(nèi)力

架橋機采用六排雙層構(gòu)造，查貝雷梁的使用說明書得：

容許彎矩[M]：19237.6 KN·m。

容許剪力[Q]：2796KN。

5.3 架橋機過孔強度檢算

5.3.1 架橋機過孔工況分析

過孔前，將前、后天車移位到導梁的最末端做壓重，為了確保主梁承受彎矩后安全，在雙導梁前端設置了5格（15m）4排單層鼻架，過孔時導梁及鼻架的最大懸臂長度為45m，其受力分析如圖4所示。

5.3.2 承載驗算

Mmax=15×987+37.5×90=18180 KN·m<[M]=19237.6 KN·m

Qmax=987+90=1077<[Q]=2796 KN

架橋機過孔時，導梁承載檢算滿足要求！

5.4 架橋機架梁過程強度檢算

5.4.1 架梁導梁最不利工況分析

吊起箱梁的天車縱移至孔跨跨中位置時，導梁承受的彎矩為最大，將導梁簡化成簡支梁（跨度45m）進行承載驗算，受力分析如圖5所示。

圖5? 架梁時導梁最不利工況受力分析

5.4.2 受力檢算

Mmax=ql2/8+Pl/4=32.9×452/8+955×45/4=19071.6KN·m<[M]= 19237.6 KN·m

Qmax=（P+ql）/2=（955+32.9×45）/2=1217.8 KN<[Q]=2796 KN

架橋機架梁時，導梁承載檢算滿足要求！

6 結(jié)語

本項目采用貝雷梁組裝自制雙導梁架橋機進行馬坡至陸川一級公路改造上跨黎湛鐵路工程的44m大跨度、大噸位箱梁的架設，大幅降低了的施工成本，與租用200t以上大型專業(yè)架橋機架梁相比，節(jié)約施工費用約22.6萬元。

本項目為上跨黎湛鐵路架梁，架梁方案、防護方案需經(jīng)過鐵路相關部門的審核同意，并嚴格按涉及鐵路既有線施工的相關規(guī)定進行施工，以確保黎湛鐵路的行車安全。

參考文獻：

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