架桥机架设钢箱梁技术.docx

施 工 技 术架桥机架设钢箱梁技术 刘 召 宁（中铁宝桥天元实业发展有限公司 ，陕 西 宝 鸡）摘要 ：西安至铜川高速公路车流量非常大 ，新 增 第二通道在渭河特大桥设置有 座 钢 箱 梁 ，跨越既有高速公路 ，桥 墩 高 、跨径大是钢箱梁桥安装架设的最大难点 。 通过合理设计吊装块段 、吊 装顺序和临时支墩 ，采用架桥机架设 钢 箱 梁 ，利用高空施工防护一体挂篮等技术 ，保 障 施工人员和桥下行车的安全 ，顺利实现钢箱梁架设 ，为 钢 箱 梁 安 装架设开辟了新思路 。关 键 词 ：钢 箱 梁 ；架 桥 机 ；炮 车 ；临 时 墩 （，）： ， ， ， ， ：；工 程 简 介西 安 至 铜 川 高 速 公 路 （改 扩 建 ）工程四标设计有 跨 现 有 高 速 公 路 钢 箱 梁 三 联 ，三 联 钢 箱 梁 为 ：正 线 左右 两 幅 各 一 联 ， 匝 道 单 幅 一 联 ；每 联钢箱梁均为三 孔连续，各孔的跨 径 为：正 线 左 幅 （），正 线 右 幅（）； 匝 道 （）； 该三 联钢 箱梁桥在 线路中的位置如图 所 示 。 匝道三孔连续钢 箱 梁桥 安 装 后 全景如图 所 示 。该 钢箱梁桥的线型 及 跨径 参 数 见 表 。图 匝道钢梁安装全景示意 钢 箱 梁 安 装 难 点 分 析）三 联 钢 箱 梁 均 跨 既 有 西 铜 一 级 公 路 ，鹰 架 法 要占用通车道路 ，顶 推 法在 小半径曲线上无法实施 。）桥 梁 墩 身 高 度 ，跨 度 ，高 度 大 ，对 吊装设备提出 了 更高 的 要 求 。）全 部 为 高 空 作 业 ，架 梁不能中断交通 ，跨 线 施 组 拼 场 地 ； 既有西铜一级公路 ； 匝道三孔钢箱梁桥 线 路 位 置 ； 正线左右幅各三孔钢箱梁桥线路位置 注 ：图中数字为桥墩编号 。作者 ：刘 召 宁 ，男 ，年 出 生 ，工 程 师 。：收 稿 日 期 ： 图 钢箱梁桥位置平面 钢 结 构 年 第 期 第 卷 总 第 期刘 召 宁 ：架桥机架设钢箱梁技术 表 三联钢箱梁参数 位 置跨 越 路 线孔 跨 式 样总 长曲 线 半 径重 量 匝 道三 跨 连 续 左 幅 三 跨 连 续 右 幅既 有 西 铜 高 速既 有 西 铜 高 速 既 有 西 铜 高 速工 高 空 安 全 防 护 不 易 保 证 。）采 用 公 路 运 输 钢 箱 梁 段 ，箱 梁段的宽度和长 度 受 到 运 输 条 件 的 限 制 。主 要 由 以 下 部 分 组 成 ：动 力 系 统 ；钢 结 构 承力 系 统 ；轮 轴 承 压 及 转 向 系 统 。 跑 车 外 形 尺 寸 见 图 。）主 要 性 能 参 数 。 慢 速 ；快 速 ；载 重 量 。钢 梁 架 设由 于 匝 道 半 径 小 ，桥 梁 曲 率 大 ，施 工 难 点 多 ，介 绍 该 联 钢 箱 梁 桥 机 架 设 方 法 。施 工 方 案 的 确 定 及 实 施由 于 匝道曲线半径小 ，不 能 采 用 顶 推 法 架 设 ，经 过 充 分 调 研 和 论 证 后 ，决定采用桥机架设钢箱 梁 ，但 本 方 案 在 国 内 很 少 采 用 ，没有成功的方法和经 验 可 以 借 鉴 ，存 在 一 定 的 施 工 风 险 。钢 箱 梁 工 厂 加 工 及 吊 装 分 段根 据 钢箱梁架设的要求 ，工厂 将箱梁段横向分 为 块 ，宽 度 ，长 度 左 右 ，具 体 长 度 要 满 足 规 范 要 求的焊缝错开 尺 寸 ，钢 箱 梁 分 块 如 图 所 示 。图 运梁炮车结构示意 ）炮 车 运 梁 要 满 足 以 下 要 求 。重 心 线 要 与 炮车的中心线重合 ，保 证 炮 车 的 轮 压 平 衡 ，炮 车 运 梁 形式 如 图所 示 。钢 箱 梁 带 翼缘板的一侧要进 行 支 撑 加 固 。运 弯 曲 梁 时 要 保 证 整 体 梁 段 的 抗 扭 平衡 。图 钢箱梁加工横向分块示意 钢 梁 运 到 工 地 后 ，横 向 组 拼 成 个 吊 装 单 元 ，具体 为 ：第 单 元 和 第 单 元 组 成 第 一 吊 装 段 ；第 单 元 和 第 单 元 组 成 第 三 吊 装 段 ；第 单 元 为 第 二 吊 装 单 元 ；吊 装 段 长 度 控 制 在 左 右 ，最 大 吊 装 重 量 为 。图 炮 车 运 梁 示 意拼 装 场 地 钢 箱 梁 块 单 元 的 吊 装受 到 施 工 场 地 制 约 ，钢箱 梁拼 装场地选在了已 经 浇 筑 的 混 凝 土 桥 面 。工厂加工的梁段从地面吊装 到 混 凝 土 桥 面 采 用 高 度 为 ，宽 度 为 ，起 吊的 龙 门 吊 ，跨 在已经浇筑的混 凝土梁面上进行 钢 梁 段 提 升 。钢 箱 梁 桥 面 拼 装拼 装 纵 向 长 度 确 定 为 ：（）。 钢 箱 梁在已经浇筑 的 混 凝 土 桥 面 进 行 拼 装 ，由 于 混 凝 土梁桥面的宽度 和 要 拼 装 的 钢 梁 宽 度 一 致 ，安 全 保 证 措 施 尤 为 重 要 。在混 凝 土 桥 面上设置与钢梁底 面 宽 度一致的支撑 胎 架 ，并 要 求 混 凝 土 桥 面 中 心 线 与 钢 梁 中 心 线 重 合 ，防 止 偏 位 ，因 为钢梁一端距混凝 土 梁翼 缘 过 小 ，将 形 成 不 安 全 因 素 。 每 段 梁 下 设 置 个 支 撑 胎 架 ，保 证 钢 梁 能 够 平 稳 落 实 。拼 装 时 ，在 已 设钢 梁 桥 面 运 输钢 梁 在 桥 面 拼 装 好 后 ，采 用 炮 车 进 行 转 运 ，炮 车构 造 如 图 所 示 。）运 梁 炮 车 结 构 及 基 本 参 数 。运梁炮车的结构 （），施 工 技 术置 好 的 胎 型 上 只 拼装钢梁主箱段 ，两边的翼缘部分 在 主 梁 接 长 完 成 下 胎 后 再 安 装 ，实 现了在高空条件 下 的 钢 梁 段 顺 利 拼 装 。而 成 ，墩 基 础 先 挖 深 ，采用三七灰土回填 ，并 进行 夯 实 ，单 位 承 载 力 达 到 以 上 ；其 次 设 置 钢 筋 网 ，制 作 厚 度 混 凝 土 承 台 ，承 台 上 设 置 法兰 ，临 时 墩 采 用 螺 栓 固 定 在 承 台 上 。）架桥机 架 设 钢 梁。为 了 不 影 响 既 有 线 路 的 交 通，采用台架桥机架设钢箱梁的吊装单 元段，架桥机的基本结构如图所示。架 桥 机 架 设 钢 箱 梁）临 时 墩 的 设 置 。根据架设方案在跨西铜线的 号 和 号 桥墩间设立临时排架 ，用 于 支 撑 钢 梁 和 桥 机 的 前 支 腿 。 临 时 墩 采 用 钢 管 制 作 架 桥 机 ； 后 支 腿 ； 中 托 ； 前 支 腿 后 支 腿 ； 中 托 ； 天 车 ； 前 支 腿图 架桥机构造示意 架桥 机的基本 结构包括主承重梁 、前 支 腿 、中 支腿 、后 支 腿 、起 重 天 车 、纵 移 及 横 移 轨 道 系 统 等 ，其 各 部 分 的 构 成 为 ：主 承 重 梁 为 两 片 三 角 桁 架 梁 ，每 片 桁 架 由 上 、下 弦 杆 ，斜腹杆及水平 拉 杆等组成 ，总 长 度 ，每 延 米 重 量 为 ；主 要 作 用 是 提 供 天 车 行 走 轨 道 ，承 受 荷 载 。前 支 腿 由 前 框 架 、前 支 伸 缩筒 、前 支 轮 箱 、前支 液压千斤顶和前支横移轨道等组 成 ，能 够 横 向 移 动 ，主要作用是支撑主梁 。中 支 腿 由中 托 支 撑 架 、正 反 支 撑 轮 箱 、中 横 移 轨 道 等 组 成 ，能够 横 向 移 动 ，主 要 作 用 是 支 撑 主 梁 。后 支 腿 由 后 支 行 走 轮 箱 、后 下 横 梁 、伸 缩 筒 、反 托 架 以 及 液 压 千 斤 顶 等 组 成 ，设 置 电 力 推 动 系 统 ，推动桥机纵向移动 。 起 重 天 车 由 天 车 梁 、纵 移 横 移 轮 箱 、横 移 小 车 架 、卷 扬 机 、吊 具 等 组 成 ，是 主 要 的 起 吊 设 备 。架 桥 机 主 要技 术 参 数 见 表 。表 架桥机主要参数 结 构 尺 寸纵 移 及 过 孔天 车 横 移 速 度天 车 纵 移 速 度（）重 量总 功 率长宽高速 度（） （）钢 结 构 年 第 期 第 卷 总 第 期刘 召 宁 ：架桥机架设钢箱梁技术 ）架 桥机过孔 及小半径曲线问题处理 。架 桥 机过 孔 需 以 下 三 步 骤 。步 骤 一 ：准 备 过 孔 阶 段 。 反 托 轮 箱 支 撑 在 架 桥 机 主 梁 的 最 前 头 ；后支腿支撑在架 桥机后部的纵移 轨 道 上 。步 骤 二 ：自 平 衡 过 孔 阶 段 。 在 反 托 轮 箱 和 后 支 轮箱 的共 同驱动下 架桥机主梁在自平衡状态下向前 外 伸 。步 骤 三 ：配 重 过 孔 阶 段 。 用 后 天 车 吊 挂 配 重 物后 ，架 桥 机 带 配 重 继 续 外 伸 ，使 桥 机 主 梁 总 外 悬 长 度 正 好 到 达 前临时支撑架 或 桥墩顶面处 ，然 后将 前 支 腿 落 在 前 横 移 轨 道 上 ，过 孔 完 成 。 匝 道 钢 梁 分 三 段 吊 装 ，中 间 段 曲 线 半 径 最 小 ，桥 机 过 孔 后 前 支 腿 无 法 准 确 地 落 位 到 横 移 轨 道 上 。 本 桥 安 装 中 采 取 调整中托角度 的 方法 ，很 好 地 解 决 了 难 题 。具 体 方 法 如 下 ：在桥 机过孔前中托向前移 动 摆 放 时 ，中 托 与 已 经 架 设 的 钢 梁 轴 线 设 置 一 定 的角 度 ；桥 机 过 孔 后 根 据 前 支 腿 的 落 位 情 况 再 次 调 整 中 托 的 角 度 直 至 前 支 腿 精 确 地 落 位 到 前 横 移 轨 道 上 。）架 桥 机 的 架 梁 步 骤 。架桥机架梁过程分 以 下 四 个 步 骤 。步 骤 一 ：将 吊 装 单 元 块 的 一 头 移 到 架 桥 机 尾 部 的 前 天 车 下 ，由前 天 车 吊起 该单元块的一头 ，另 一 头 仍然支承在主 动 炮车 上 。步 骤 二 ：前天 车 和 主动 炮车同步行进喂梁 ，直 到 该梁段的另一 头 走到 后 天 车 下 。步 骤 三 ：由 后 天 车 吊 起 单 元 块 的 另 一 头 后 ， 台 天车同步将该 单 元块 运 输 到 待架桥梁的位置 。步 骤 四 ：通 过 架桥机和起重天车的 起 升 、下 降 、横移和纵移将 箱 梁块 摆 放 到 位 。架梁横断面步 骤 如图 所 示 。桥 机 架 设 钢 梁 过 程 如 图 所 示 。 步 骤 一 ：安 装 中 梁 段 ； 步 骤 二 ：天车偏移安装左梁段 ； 步 骤 三 ：天车偏移安装右梁段 ； 步 骤 四 ：安 装 结 束图 钢箱梁横向架设示意 架 桥 机 过 孔 ； 架 桥 机 喂 梁 ； 架 桥 机 运 梁 ； 架 桥 机 落 梁图 钢箱梁架设过程 ）钢 箱梁的测 量控制和调整措施 。钢 箱 梁 横 向 吊 装 顺 序 为 ：中 边 边 ，中 梁 是 边 梁 安 装 的 基 准 。 中 梁 吊 装 到 位 后 测 量 标 高 和 轴 线 ， 在 满 足 规 范 要 求 后 ，将 中 梁 固 定 。 边梁以中梁为基 准 进 行 就 位 安 装 。钢梁 安装后局 部出现的过大间隙可采用倒链进 行 调 整 ；错 台 采 用 千 斤 顶 和 临 时 构 件 进 行 调 整 ，用 千斤 顶 和 钢 构 件 调 整 钢 梁 如 图 所 示 。图 钢箱梁错台调整示意 （下 转 第 页） （），工 程 设 计遇地震作用 下 的 高 强 度 螺 栓 连 接 的 极 限 承 载 力。由于在罕遇地震下节点已进入塑性，板件间已发生相对 滑移，此时连接已转变为承压型连接，根 据 式 （）和 式（），采用螺 栓 极 限 抗 剪 强 度 和 连 接 板件的极限承压 强度代入即可计算出连接的极限抗剪承载力。即：结 论）高强度螺 栓摩 擦 型 连 接和螺栓承压型连 接 是 同一个连接的 两 个不 同 阶 段 。对同一个高强度 螺 栓连 接 ，承压型连接 是 摩 擦型 连接发展的下一个阶段 ， 其抗剪承载力 不 应 低 于 摩 擦 型 连 接 ，设 计 时 应 考 虑 连接板厚度与 螺 栓直 径 的 匹 配关系 。（） ）对 于 柔 性 连 接，在按 摩擦型连接设计时 ，不 应（）为 一一味地加大直 径 来 提 高 摩 擦 型 连 接 抗 剪 承 载 力 ，应根 据 本 文 公 式 （）选 择 合 适 的 螺 栓 直 径 与 连 接 板 厚 度 ，以 免 出 现 螺 栓 摩 擦 面 滑 动 后 承 载 力 由 连 接 板 承压 控 制 ，其 承 载 力 反 而 低 于 摩 擦 型 连 接 抗 剪 承 载 力的 不 合 理 情 况 。从 表 中 的 数 据 可 以 看 出 ，柔 性 连 接中采用双剪 形 式 时 ，常 用 规 格 的 螺 栓 需 要 的 连 接板 件 较 厚 ，一 般 较 难 满 足 式 （）的 要 求 ，所 以 钢 结 构 主次梁铰接时 更 宜选 用 单 剪 形式 。 为一 个 螺 栓的极限受剪 承 载力 ；个 螺 栓 对 应 板 件 的 极 限 承 压 力 ； 为 高 强 度 螺 栓的 极 限 抗 剪 强 度 ，取 ， 为 高强度螺栓极限 抗 拉 强 度 ； 为 连 接 板 件 的 极 限 承 压 强 度 ，取， 为 连 接 板 件 的 极 限 抗 拉 强 度 。当要 求连接板 的极限承压承载力不小于螺栓极 限 抗 剪 承 载 力 时 ：）对 于 刚 性 连 接 ，罕 遇 地 震 下 螺 栓 连 接 会 进 入（） 塑 性 状 态 ，板 件 间 发 生 相 对 滑 移 。 当 要 求 连 接 板 的极限承压承载 力 不 小 于 螺 栓 极 限 抗 剪 承 载 力 时 ，应根 据 本 文 式 （）选择合 适的螺栓直径与 连 接 板 厚 度 。但 从 表 中 可 以 看 出 ，对 于 双 剪 连 接 ，所 需 要 的连接板件板厚 度 较 大 ，当 连 接 板 件 厚 度 不 能 满 足 式（）要 求 时 ，应 将 连 接 板 件 的 极 限 承 压 承 载 力 作 为 螺栓连接的极 限 承载 力 进 行 验算 。同 理 可 以 得 出 ：（） 在 刚 性 连 接 中 ，当 连 接 板 强 度 为 和 而 螺 栓 强 度 为级 和级 螺 栓 时 ，对 应 的 与 的 关 系 分 别 如 表 所 示 。表 刚性连接中螺栓直径与连接板厚度之比 参 考 文 献 钢结构设计规范 王 国 周 ，瞿 履 谦 钢结构原理与设计 北 京 ：清 华 大 学 出 版 社 ， 建筑抗震设计规范 钢 （ ） 钢 （ ） 级 螺 栓级 螺 栓 级 螺 栓级 螺 栓 ） （） （ ） （）单 剪 双 剪单 剪 双 剪 单 剪 双 剪单 剪 双 剪 （上 接 第 页）小 结桥 机法架设钢箱梁在 国 内 很 少采用 ，在 西 铜 改 扩建工程项目 上 使 用 本 方 法 ，成 功 实 现 了 在 小 曲 线 半径和不