復雜地形山區旅游環線公路橋梁架設技術研究

摘要：山區鄉村及新興旅游公路建設中，公路設計等級低，具有時速低、曲線半徑小、橋面凈寬小、坡度大、施工風險大及施工困難等特點，大跨度橋梁的運輸及架設的施工技術難題更為突出，針對性提出了橋機拼裝及轉場、線路大坡度處理、橋機拼裝后利用軌道過隧、小半徑曲線喂梁等橋梁架設方案技術措施，適應復雜地形山區公路橋梁建設要求。

關鍵詞：山區公路 ?坡度大 ?小曲線半徑 ?預制梁架設

一 前言

隨著國家脫貧攻堅戰略及國內旅游業的迅速發展，作為其配套設施的交通工程發展較為迅猛，此類工程其公路設計等級低，具有時速低、曲線半徑小、坡度大、施工風險大等特點，對公路施工建造技術提出更高的要求，特別是大型橋梁施工及架設更需解決其技術難題和安全保證措施。

二 工程概況及特點

成都龍泉山城市森林公園旅游環線公路五標段，位于金堂縣行政區劃范圍。屬于城市次干路，設計速度為30～50km/h，雙向四車道，瀝青混凝土路面。

本標段橋梁共12座/3186.5延米，共計780片預制小箱梁或T梁。其中40mT梁重117.2t、高2.5m，30m小箱梁重102.82t、高1.7m。

架橋區間線路最大坡度5.9%，橋梁最小曲線半徑251m、最小橋面凈寬9.5m、900雙彎，且橋梁兩端緊臨隧道，無橋機拼裝場地，架橋機需拼裝完成穿過隧道方能進行預制梁的架設。

三 施工組織

本標段共需架設預制梁11座，計劃架設順序為炳靈村一號大橋→炳靈村二號大橋（標尾）和牛角沖大橋，再架設白馬村大橋→玉鳳村一號大橋（標首）8座橋，牛角沖大橋為由于曲線半徑?。?51m），橋面凈寬窄（凈寬9.5m），采用40m/180t架橋機架設。

根據施工組織安排，40m/180t架橋機拼裝場地均在橋臺前路基上，架橋機在轉移場地時，因道路運輸及縱坡影響，需進行2次拆拼。由炳靈村一號大橋→炳靈村二號大橋方向架設后，需對架橋機拆除、轉場至白馬村大橋大里程路基處再進行安裝后，從白馬村大橋→玉鳳村一號大橋方向架設，完成后拆除橋機。

其中白花村大橋至玉鳳村四號大橋路基線路長度194.5m，線路縱坡為5.49%，大于架橋機極限運行坡度5%，線路高差約0.95m，擬找取中間平衡點，首先完成下坡側路面基層結構施工，調節線路縱向坡度，架橋機通過前完成路基填筑、平整，調整路基高度后使壓實度要求和線路縱坡小于5%;

牛角沖大橋設計為小半徑曲線分離式橋梁，橋端無橋機拼裝場，橋機需陳家溝隧道出口路基完成拼裝，利用軌道將架橋機通過陳家溝隧道運輸至橋頭后，將橋機轉換成架梁狀態。先架左幅（14#→0#），完成后在0#臺前路基場坪拆除、拼裝橋機完成掉頭，架右幅 （0#→14#），完成后利用軌道將橋機通過隧道運輸至路基上拆解。

四 架橋機結構安全驗算

1計算荷載

（1）工作級別：A3

（2）計算荷載：雙主梁長66m，單梁自重q =5.3 kN/m ;天車（含小車）：7t;單個前支腿： 5.1t;后支腿：2.4 t（單個支腿1.2t）;前橫移軌道2.8t;

2架橋機的結構計算

（1）計算架橋機主梁承載力，分別考慮架橋機在過孔、架中梁、架邊梁三個最不利工況下主梁產生的最大彎矩、腹桿強度及穩定性。

（2）主梁上下弦桿的強度計算

過孔時橋機前支腿到達墩臺，尚未支撐時懸臂端根部的最大彎矩，橋機工況如下圖：

架中梁時，當提升小車位于主梁41m跨中時，前小車吊滿載90t，梁中的最大彎矩。橋機工況及受力模型如下圖：

Mmax=68x41+5.3x41.52/2=7352 kN·m

P=90x10x1.1=990 kN（1.1為系數）

R=（99+15）x10/2=570 kN

Mmax=570x41/4+5.6x412/8=7020 kN·m

由此可知過孔時的彎矩是主梁承受的最大彎矩，也是控制彎矩，按此彎矩來校核主梁上、下弦的強度。

Mmax=7352 kN·m

主梁：上弦兩根工字鋼32b，中間加焊10mm芯板。下弦四根槽鋼25a，中間加焊12mm芯板。其圖及截面幾何參數如下：

過孔時主梁的正應力：

σmax=Mmax/WX=7352×103/55772328×10-9

=132MPa<[σ]=170MPa

主梁上、下弦采用Q235B鋼材其許用應力為170MPa， 所以過孔時主梁是安全的。

架中梁時，最不利位置在跨中，其最大彎矩Mmax =7020 kN·m

主梁的正應力：

σmax=Mmax/WX=7020×103/55772328×10-9

=126MPa<[σ]=170MPa

主梁上、下弦采用Q235B鋼材其許用應力為170MPa，工作應力小于Q235B的許用應力，滿足強度條件，所以架中梁時，弦桿是安全的。

（3）腹桿的強度計算

架邊梁時，提升小車偏移架橋機主梁一側，該側主梁承擔剪力最大，故在設計腹桿時，將它放在最不利位置。

取卷揚小車偏移側主梁為研究對象，由平衡方程可求解，前支及中托處反力

N中 =1210 kN ? N前 =950 kN

主梁中的最大剪力位于在中托及前支處，選用4根100方管對腹桿進行加強。

主梁中的最大剪力為N中 =1210 kN

腹桿所受的軸力可根據平衡方程求出，

F腹桿 =1280 kN

腹桿的截面面積為A腹桿=2195×4=8780 mm2

腹桿的工作應力：

σ腹桿 = =

=145.8MPa<[σ]=170 MPa（不含花撐）。

腹桿滿足強度條件。

（4）主梁剛度

fc=Pl3/48EIx=53.5×413/（48×210×8.36）

=43.8<[4100/400]=102.5mm，

主梁的剛度滿足要求。

3結構驗算結論

從主梁弦桿及腹桿的強度、剛度及穩定分析計算結果可知，架橋機在不同的工況下均可安全工作。

五 架梁工藝

1架橋施工工藝流程見下圖：

2架橋機縱向空載前移就位

架橋機縱向位移時，2臺起吊天車運行到架橋機后部作配重，用木楔塞行走輪，同時用鋼絲繩與主梁聯結，以防止架橋機縱向運行時起吊天車失穩。

將兩臺運梁車行至架橋機尾部，前起吊天車把前運梁車吊起作為配重，另后運梁車和主梁連接牢固。利用中支腿驅動機構及后運梁車動力前移架橋機主梁，將導梁前支腿就位于前墩帽上，調整導梁和主梁水平后，通過吊掛裝置移動主梁前支腿至前墩帽預定位置，下落行走箱及鋼軌，調整高度后將前支腿與墩帽聯結牢固。

收起導梁前支腿，依靠前、中支腿上驅動及運梁車動力繼續將主梁前移至工作位置后，將前支腿上部與主梁下弦聯結牢固;中支腿上部與主梁下弦聯結牢固;此時架橋機完成了主梁的空載前移。

架橋機縱向運行就位后，必須進行一次全面的安全檢查。架橋機運轉情況正常后，才能進行梁體的安裝作業。

3 喂梁

（1）直線段或曲線半徑滿足梁片直接進入架橋機時，先檢查架橋機上有無影響梁片通行的障礙物，并標記梁片停車位置，安放止輪器。梁片在預定位置停車后，前后兩個吊點同時掛好吊具和底梁，檢查無誤后，啟動卷揚機組，至吊架底梁受力。當架橋機已帶梁工作時，嚴禁梁片進入架橋機。

（2）當運輸車上已架設好橋跨時，除去橫隔梁鋼筋焊接外，在已架好梁的橫隔梁處用枕木做臨時支撐，穩固梁板。運輸車喂橋機時，車輪壓在兩片梁腹板位置，有效保證受力均勻。

（3）小半徑曲線地段喂梁，需拆除一側12m主梁，梁車載梁至架橋機尾部后支腿附近時，指揮人員要密切注意梁車前移，防止碰到后支架。

橋機的尾部橫移對準橫移軌道，1#天車垂直起吊梁體脫離臺車面，臨時支撐后支腿，同時檢查卷筒排繩、制動。1#天車和梁平車配合前移梁體，當1#天車載梁前移至前、后支架1/2跨時，應密切注意導梁變形。當2#天車可吊梁時停車制動，用2#天車起吊梁體運送到架梁位置。

在喂梁路徑上，鋪設1500×5000×20mm鋼板并與預埋鋼筋焊接牢固，間距根據現場實際需求進行，鋼板焊接牢固及方木支墊完畢后，方可通行梁車，須緩慢勻速通行，時刻聽從指揮人員調整方向，行走中線盡量與濕接縫中心線保持一致。

4 試吊

起吊作業前，需試吊一次。吊梁時要上好護梁鐵瓦或橡膠墊，采用兜底吊裝。起鉤需緩慢，鋼繩略為受力后停止起鉤，觀察吊鉤是否垂直。卷場機組需做制動試驗2～3次，梁吊起少許后，檢查鋼繩有無跳槽、吊架插銷有無竄動等情況，確認可靠后方可正式作業。

5架設

（1）安裝邊梁

架橋機帶梁橫移安裝相鄰的邊梁時，先安一片中梁，以保證后吊裝邊梁的穩定性。兩起吊小車將邊梁吊運已安裝中梁位置，整機帶梁橫移到邊梁安裝位置，并下落距支座15cm時暫停，檢查位置的準確性后平穩下落。并將橋機橫移至提梁區，準備下一片梁的架設。梁頂標高復核無誤后，馬上完成鋼筋橫向焊接，形成穩定體系。

（2）中梁架設

提梁后2臺天車將梁縱移至前跨，再橫移到架設位置落梁。為防止梁體沖擊已架設的邊梁，需用2cm薄木板作緩沖墊。每跨首片中梁需采用支撐臨時固定，其余梁把梁兩端的橫隔板鋼筋主筋與前一梁橫隔板及濕接縫鋼筋焊接成整體。架設后梁間空隙，用安全網進行臨時防護。

（3）首跨架設

架設時，中支腿位于橋臺上，其橫移方梁下的基礎必須壓實，以防止架橋機在架梁過程中出現下沉，造成事故;前支腿縱向移動前，應調整好支腿高度，使前支腿能夠順利就位。

并確保梁車軌道中心與橋機主梁中心線重合。

（4）尾跨架設

面對橋臺，橋機前支腿在橋臺上運行，必須降低高度，配備在橋臺上使用的前支腿專用聯結架，架設時，可把前支腿框架整體拆除，再將聯結架、 行走箱及前支腿托梁聯結起來。

六 架梁施工注意要點

1場內運輸通道應暢通，吊裝場地平整、堅實，在電力架空線路附近作業時，必須采取相應的安全技術措施。風力6級（含）以上時，不得進行吊裝作業。

2各種起吊設備在每次組裝后，使用前應先進行試吊。試吊時，將梁吊離支撐面約2～3cm后暫停，對各主要受力部位（鋼絲繩、卷揚機及起吊點等）的作用情況細致檢查，確認受力良好，方可撤除支墊繼續起吊。

3吊梁時，捆綁吊點及起吊方法應能使梁體的中心在吊裝過程中保持穩定，以保證吊裝安全。

4專人指揮梁體同向移動，靠近安裝位置，兩端同時下降到距離蓋梁30cm左右高度后，分別調整至安裝位置，控制兩端高差，保證兩端同時就位。

5邊跨孔的安裝應控制伸縮縫間距，伸縮縫預留寬度不得過小或過大。梁板端頭和臺背背墻間不得夾有混凝土塊、石塊、木頭等雜物，影響自由伸縮。

6不得在未進行橫向聯系的梁體上運梁。

七 結束語

成都龍泉山旅游環線公路第五標段于2021年4月開始架梁工作，2021年10月完成全部780片架梁任務。公司針對龍泉山旅游環線公路設計時速低、線路坡度大、曲線半徑小、橋面寬度窄、橋隧相連（橋機拼裝場地少）施工難題，研究制定了適應復雜環境的公路大跨度橋梁的架設技術方案，得到設計和監理單位的大力支持，在滿足設計要求的基礎上，保證質量的同時，加快了施工進度，為建設山區公路總結一套快速架梁的方法。

參考文獻：

1《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T 3650-2020 ）;

2《架橋機安全規程》GB26469-2011;

3《架橋機通用技術條件》GB/T 26470-2011;

4《市政架橋機安全使用技術規程》JGJ 266-2011;

5《架橋機安裝驗收規范》DB50/298-2008;

作者簡介：羅杰，（1966-5），男，漢族，高級工程師，1988年畢業于西南交通大學，起重運輸機械，大學本科，研究方向：工程機械設備與制造。

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