鋼混組合梁下穿高速公路低凈空新型架橋機的應用研究

蔡強

（甘肅博睿交通重型裝備制造有限公司，甘肅蘭州 730300）

0 引言

隨著我國交通運輸行業的飛速發展，立體交通井噴式出現，特別是鋼結構橋梁得到大量推廣應用。在確保既有線安全穩定的前提下，進行下穿既有線架設橋梁或穿越高壓輸電線路架設橋梁，是目前高速公路施工面臨的一大難題之一。依托蘭臨高速公路長下坡路段改造處治工程（新建路段LLGZSG-1 合同段）西溝特大橋第八跨下穿原蘭海高速，低凈空50m 連續波形腹板鋼混組合梁架設工程（見圖1），通過改造架橋機的方式安全、高效地完成該項工程。改造架橋機關鍵技術為國內首創，架設工藝方法先進，值得在橋梁施工領域（大跨徑和凈空低的吊裝）中廣泛推廣應用。

圖1 鋼混組合梁架設照片

1 工程概況

蘭臨高速公路長下坡路段改造處治工程（新建路段LLGZSG-1 合同段）西溝特大橋，采用50m 連續波形腹板鋼混組合梁，曲線半徑710m，橋梁主要受地形控制，橋梁墩柱均較高，最高墩柱高70m，單片梁重210t，采用50m-300t 步履式架橋機架設，第八跨下穿原蘭海高速。由于原蘭海高速連續剛構橋梁底部距新建西溝特大橋橋面凈空只有5.3m，傳統的高位架橋機無法采取正常的工藝架設施工，且限高路段地貌形態為黃土山梁溝谷，溝壑縱橫，址區地面起伏變化較大，橋梁主要受地形控制，橋梁墩高均較高，達62m之高，不能用大噸位汽車吊架設，唯一可行的方案是對架橋機相關部件進行改造，新設計生產相關部件，將架橋機整體高度降至5.3m 以下。最終通過方案優化，提出了對原架橋機極限改造的方案，將原8.5m 高的架橋機改造為4.9m，并采用新型寬輪距下沉結構輪胎式運梁車，最終安全、可靠、順利地完成特殊條件下架設任務，解決了凈空不足情況下的50m 波形腹板鋼混組合梁架設施工難題。

2 架橋機介紹

2.1 架橋機改造方案

50m-300t 架橋機總圖（中支腿位置）見圖2。從圖2 中可知，普通架橋機整體高度8.5m，這個高度在限高5.3m 路段架設施工是完全不可能的，唯一可行的方案是對架橋機相關部件進行改造，重新設計生產相關部件，將架橋機整體高度降至5.3m 以下。為了滿足第八跨的限高架設工作，通過對普通架橋機整體結構進行分析發現，除主桁架不能降低、前支腿不需要降低外，其余相關構件可以通過更改結構形式，或在保證滿足設計要求前提下減小相關部件的高度尺寸，實現降低架橋機整體高度。需要改造的部件有天車部分（含天車主梁和縱移輪箱、小車）、后支腿部分、反托部分、中支腿部分、吊具（含動滑輪組）。改造后的反托部分、后支腿部分，其結構形式和普通架橋機相關部件相同，只是高度尺寸減小以滿足限高施工。剩下的天車部分（含天車主梁和縱移輪箱、小車）、中支腿部分、吊具（含動滑輪組）都需要改造。改造后的架橋機結構如圖3 所示（僅給出中支腿位置剖視圖，其他部分視圖省略）[1]。

圖2 普通架橋機結構（中支腿位置剖視圖）

圖3 改造后架橋機結構（中支腿位置剖視圖）

第一，天車主梁和天車縱移輪箱。

架橋機天車主梁和縱移輪箱之間的連接形式，常規架橋機天車橫梁和走行輪箱之間有平移座和旋轉座，整體高度為1610mm，為最大限度地降低整機高度，改造后架橋機將天車主梁和縱移輪箱直接連接，省去了平移座和旋轉座，改造后高度550mm，減小了1060mm。改造前后對比，如圖4 所示。

圖4 架橋機天車主梁和縱移輪箱改造前后對比

第二，小車靜滑輪組及橫移裝置。

從圖5 中可知，普通架橋機2 套靜滑輪組是固定在橫移輪箱上，其上再固定2 臺卷揚機，組成一套小車部件，通過橫移輪箱、靜滑輪組、卷揚機3 個構件，上下疊加組裝起來的小車部件高度尺寸很高，如圖5中標出的高度尺寸1580mm，根本無法滿足限高5.3m路段架設的需要。因此，設計了由靜滑輪組、卷揚機、橫移裝置組成的新型小車系統，如圖6 所示，用來完成小車的橫移和起吊工作[2]。

圖5 普通架橋機的小車靜滑輪組和橫移裝置

圖6 改造后架橋機的小車靜滑輪組和橫移裝置

從圖6 可知，改進后的結構，小車總高度（天車主梁以上高度）由1580mm，減小到170mm，高度大大降低。改進后，每個天車上的靜滑輪組仍然由2 套靜滑輪組組成，滑輪直徑350mm，每個靜滑輪組由7 片滑輪，比普通架橋機多1 片，多出的這1 片用于鋼絲繩的導向作用（稱之為第3 導向輪）。每套靜滑輪組最大承載是84t，2 套滑輪組承載84×2=168t，整套架橋有2套天車，最大承載為168×2=336t。由圖3 可知，2 臺卷揚機在天車的兩端對稱布置，掛在天車主梁兩端下部，位于主桁架外側，分別對應1 套靜滑輪組。卷揚機仍然選用普通架橋機使用的6t 卷揚機，鋼絲繩通過第1 導向輪至第2 導向輪后，引向靜滑輪組中的第3導向輪，然后引向吊具上的動滑輪組，其余與普通滑輪組繞繩技術相同。如圖2 所示，2 套靜滑輪組通過銷軸、連接板與橫移滾軸連接，橫移滾軸兩端裝有滾輪，滾輪在天車的2 個主梁平面上滾動。由于滾輪直徑較小，為170mm，為保證滾輪與天車主梁之間的接觸應力不大于許用應力，采用了多數量結構，每套滑輪組設計有5 根橫移滾軸，即有10 個滾輪、20 個軸承。靜滑輪組在天車上橫向移動，是由電機、擺線針輪減速機、小齒輪、大齒輪、箱體等組裝成的齒輪箱完成的（注：電機、擺線針輪減速機、小齒輪、大齒輪均借用原架橋機的零部件），齒輪箱與2 套靜滑輪組上的滾軸連接在一起，天車主梁的外側裝有齒條，與大齒輪嚙合從而帶動2 套靜滑輪組實現左右橫移[3]。

第三，中支腿縱移輪箱和橫移輪箱。

中支腿縱移輪箱和橫移輪箱結構，改造前后對比如圖7 所示。

從圖7 改造前后對比，高度由1500mm 減少到470mm，高度減少了1030mm，且改造后的結構完全滿足架橋機過跨、架梁等施工要求。

第四，吊具和動滑輪組。

吊具和動滑輪組改造前后對比，見圖8。

圖8 吊具和動滑輪組改造前后對比

改造前的普通吊具和動滑輪組中，動滑輪組是外購的，由動滑輪組和連接板組成，連接板上有銷軸孔，通過銷軸與自制的吊具相連，從而組成一個總成，再通過2 根鋼絲繩與箱梁上的吊耳連接。該結構高度方向尺寸非常高，不適合限高路段的架梁工作。

改造后的新型吊具和動滑輪組中，動滑輪也是外購的，僅將動滑輪組裝配在了自制吊具內部（注：外購靜滑輪組，當動滑輪組用），吊具上的8 字形吊耳直接與鋼混箱梁上的吊耳連接。該新型結構的吊具總高度，大大減小了高度方向上的結構尺寸，為架橋機整體降低貢獻了較大空間，且在吊裝施工過程中，仍具備受力均勻、自動找平衡功能，完全可替代普通吊具和動滑輪組組成的吊具總成。

3 結語

采用改進后的50m-300t 架橋機順利完成了第八跨限高5.3m 鋼混組合梁的架設任務，由此可以證明，改造后的架橋機結構，完全滿足設計和施工要求，安全可靠，施工效率也達到了普通架橋機相同的指標。改造架橋機關鍵技術為國內首創，架設工藝方法先進，值得在橋梁施工領域（大跨徑和凈空低的吊裝）中廣泛推廣應用。