大跨徑架橋分段過孔技術

李沖 彭浩 張士旭 曹吉祥 程笑

摘要：懸臂施工大跨度剛構連續橋，常采用架橋機作為安裝設備。當現場施工條件限制需進行架橋機分段過孔時，通過架橋機的支承結構提供水平外 力驅使架橋機主梁結構前移動完成過孔，若分段過孔過程控制不當有可能導致架橋機支承結構傾覆引起架橋機的垮塌事故，也有可能導致支撐墩身發生位 移及變形影響橋梁的架設精度。因此，架橋機過孔過程控制至關重要。本文依托工程實例，闡述了大跨徑架橋機分段過孔的詳細安裝過程，并對各安裝階 段進行驗算，過程控制嚴格，保證過孔順利完成。

關鍵詞：架橋機;分段過孔;過程控制

1 工程概況

1.1 工程概況

上港濱江城2#連廊，順橋向采用連續鋼桁架結構體系。連廊呈弧形布 置，雙層，主橋梁長度為190.1m，通行寬度為19m，整個結構分為北邊跨、 中跨、南邊跨，跨徑布置為56.7+82.3+51.1m，最大吊重72噸。南、北邊跨 緊鄰已有建筑，高度遠超連廊，且施工場地附近有大片禁用面積，施工場 地及其狹小，采用支架法安裝。中間主跨坡度為2%，橫過長江口，護岸及 河中無法打樁，采用懸臂施工法安裝，施工場地情況如下。

1.2 架橋機參數介紹

考慮到現場施工條件限制，中間主跨施工采用地面拼裝為桁架分段再 懸臂吊裝的安裝方法，最終設置架橋機支撐在懸挑第一分段上，該分段利 用履帶吊散拼安裝，架橋機跨徑68m，起重采用68m-200t架橋機進行安裝，架橋機自北向南過孔。

架橋機由主梁、導梁、橫移系統及反拖系統、天車及吊重系統、液壓 系統、電氣控制系統組成。

1、主梁

主梁結構為三角桁架形式，上弦桿由2根40b工字鋼焊接而成，中間夾 20*400mm*12m鋼板一塊，另兩工字鋼外側粘10*400mm*12m鋼板2塊，頂 面鋪30*80mm*12m鋼帶作為軌道，總承力面積373cm2;

下弦桿 由4根28b槽鋼、 中間夾20*280mm*12m鋼板2塊，底面墊 30*130mm*12m鋼板2塊，總承力面積370cm2;

腹桿為14b槽鋼對扣焊接而成，每組腹桿共計4根，共16組;

主梁上下弦中心高2.6m，下弦中心寬1.35m; 材質均為Q235，其容許應 力 [ σ ]=170MPa ，根 據 以 上 數 據 計 算 可 得 ，該 主 梁 容 許 彎 矩 [M]=370*1.7*2.6=1635.4tm，容許剪力[T]=4*21.3*1.7*/1.1.=131t; 主梁每延 米自重q=1t/m，單根主梁標準長度12m，每列共計9根，共計2列。

2、前導梁

導梁結構為三角桁架形式，上弦桿由2根20b工字鋼焊接而成，頂面粘 14*80mm*9m鋼板一塊，其材料橫截面積A上=90cm2.

下弦桿由2根20b工字鋼焊接而成，底面墊14*80mm*9m鋼板2塊，其材 料橫截面積A下=100cm2。

腹桿材料為10#工鋼。

導梁上下弦中心距2.75m，導梁標準節段長度9m，每列4根，共計2列; 根據以上數據計算可得，該導梁容許彎矩[M]=90*1.7*2.75=420.75tm，容許 剪力[T]=2*14.3*1.7/1.1=44t; 每延米自重q=0.3t/m，單根導梁標準長度9m，每列共計4根，共計2列。

2 架橋機分段自平衡過孔

2.1 安裝順序及施工組織

架橋機的安裝按照橫移軌道、托輪的安裝→主梁及導梁安裝→提升小 車安裝→電器系統安裝的順序完成，各安裝步驟組織情況見架橋機安裝人 員機械配備表。

2.2 施工工藝步驟及驗算

考慮到組拼場地狹小且遠小于過孔需跨越距離，采用分段自平衡的方 法完成過孔。

1、在已架設好的北岸邊跨和主跨第一節間懸挑端安裝橫移軌道和反托 輪組，中、后支點距離約30m。

2、在地面上組拼好一節主梁12m和前導梁36m共計48m長，用汽車吊整

體吊裝放在后支和中支反拖輪箱上，此節段最大吊重22.8t;

④接1根主梁并將起重天車自重20t放置在距主梁尾部2m處做配重。

4、然后橋機整體前移到導梁前端距離中托62m（其中主梁長26m+導梁 長36m） 和中支后部主梁長46m，此時，橋機的抗傾覆力矩和傾覆力矩分別 為：

抗?20?44?1?462?1?1498tm?傾?1?262?1 0.3 36?44?813.2tm

抗傾覆系數K?抗?1.842?1.3安全

傾

5、在主梁尾部再接長 12m，中支之后主梁總長度達到 58m，并將天車 配重開至距離梁尾 2m 處。

6、橋機主梁繼續整體向前過孔6m，使總過孔長度達到68m，導梁前端 頭過孔到前支反拖輪箱，此時橋機懸臂最大并為最不利工況，其抗傾覆力 矩和傾覆力矩分別為：

架橋機主梁的最大懸臂彎矩為M=1052tm≤[M]=1635.4tm，架橋機主梁 強度滿足要求。

2.3 吊裝時主梁強度復核

當天車吊重縱移喂梁時，雙橫移小車同時起吊梁段，并在兩列主梁間 距中行走，此時吊重和小車的自重將平均分配到兩側主梁上;

當天車的吊重橫移擺梁時，單小車起吊，架橋機和天車吊重橫移到落 梁位置，此時小車起吊重量Q的7.5/9的重量壓在安裝一側的主梁上;

當天車吊重74.5t縱移喂梁從北岸到南岸走到跨中時，主梁跨中的受力

最大，其單側主梁最大彎矩為：

當天車吊重 74.5t，縱移喂梁 5m 和 63m，橫移擺梁到位時，被安裝一 側的主梁承受的天車的輪壓為：

由橋機主梁自重和該力在橋機主梁中產生彎矩和剪力為：

當天車吊重66.1t時，縱移喂梁15m和53m，橫移擺梁到位時，被安裝一 側的主梁承受的天車的輪壓為：

由橋機主梁自重和天車輪壓產生彎矩和剪力為：

8、當天車吊重59.5t時，縱移喂梁25m和43m橫移擺梁到位時，被安裝 一側的主梁承受的天車的輪壓為：

P=59.5*7.5/9.5+10=56.97t，

由橋機主梁自重和天車輪壓產生彎矩和剪力為：

該 橋 機 主 梁 容 許 承 受 的 最 大 彎 矩 和 剪 力 分 別 為?1635.4tm和T?135t ，而該主梁在架橋機架梁過程中所產生的最大 工作彎矩和最大剪力分別為 工m作ax?1045 .5tm和 T工ma作x?T1?97.74t?，均 小于容許值?1635.4tm和T?135t ，結論安全。跨中位置該橋機主梁 容許承受的最大彎矩為1635.4tm ，經計算最小額定載荷81.58t.

2.4 吊裝時橫移軌道強度復核

1、橫移軌道梁的強度計算

最不利工況：架橋機吊重75t和縱移喂梁5m和63m并橫移擺梁到位時，中橫移軌道梁懸挑端2m處所受的壓力為：P1?74.5 7.5?10?2?- 2?-?.?130.48t軌道梁固端彎矩和剪力分別為：134.44 2?260.95tm和T?130.48t架橋機前中橫移軌道梁采用的是6根H582*300*12*17型鋼并列焊接而成，每根軌道梁容許彎矩和剪力分別為：6 64?382tm和T?432t ，實際值均小于容許值，結論安全。

2.5 試運行檢查

上述檢查確認正常后方可試運行架橋機，并做如下檢查：

1、空載試驗

1） 提升小車空載沿主梁軌道來回行走數次，車輪無明顯打滑現象，啟 動、制動正常可靠。

2）開動提升機構，空鉤升降次數，開關動作靈敏準確。

3） 把兩臺提升小車開至跨中，整機在前后5米范圍內行走數次，啟動、 制動正常可靠，車輪無明顯打滑現象。

2、靜載試驗

為驗架橋機起吊安全性，采用即將吊裝的桁架分片靜載試驗對象，在 就位點進行試吊，再在桁架分片上增加配重，達到桁架重兩1.25倍，提升 至距離地面（河面） 100毫米處，懸停10分鐘后卸去負荷，檢查架橋機主梁 是否有殘余變形，反復數次后，主梁不再有殘余變形。

3、動載試驗

在桁架分片上增加配重，達到原桁架分片重量的1.1倍，起升機構和提升 小車在5米范圍內慢速反復運轉，各制動機構及電器控制應靈敏、準確可靠，主梁震動正常，機構運轉平穩。卸載后各機構和主梁無損傷和永久變形。

3 結語

本文以上港濱江城連廊68m-200t架橋機實例來研究架橋機分段自平衡 過孔技術，詳細介紹了各分段過孔過程，并做了抗傾覆驗算和各構件強度 驗算，解決了因架橋機組拼場地長度遠小于過孔需跨越長度問題。此類大 型設備的安拆是其在正式架梁施工前后的非常關鍵的一環，本文的過孔工 藝可為類似工程提供參考。

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