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(dǎo)梁架橋機(jī)進(jìn)行44m大跨度、大噸位箱梁的架設(shè)。解決了采用汽吊吊裝，或是大型專業(yè)架橋機(jī)架設(shè)的技術(shù)難題及成本過高問題。本文對雷梁組裝架橋機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工關(guān)鍵技術(shù)、導(dǎo)梁強(qiáng)度檢算方法等進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：公路箱梁;大跨度;大噸位;貝雷梁架橋機(jī);結(jié)構(gòu)設(shè)計;強(qiáng)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(yù)應(yīng)力混凝土簡支小箱梁;下部構(gòu)造為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，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(shè)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(yù)制、架設(shè)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(dá)44m，吊裝重量達(dá)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(jī)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(jī)，適用于本項目梁體架設(shè)的架橋機(jī)類型雖然還是較多，但是大型架橋機(jī)購買價格高，利用率低，新購架橋機(jī)成本太高，不予考慮。

擬采取租用架橋機(jī)的方式架梁，經(jīng)與有大型架橋機(jī)的相關(guān)企業(yè)進(jìn)行了溝通、咨詢，大型架橋機(jī)進(jìn)場及架設(shè)時間超工期，成本上也遠(yuǎn)超預(yù)算，故大型專業(yè)架橋機(jī)架梁也僅能作為次要選項。

2.3 自行組架橋機(jī)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(shù)、安全、經(jīng)濟(jì)各因素優(yōu)劣比較后，本項目將采用貝雷梁自行組拼雙導(dǎo)梁架橋機(jī)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(jī)設(shè)計、拼裝施工關(guān)鍵技術(shù)及工作原理

3.1 貝雷雙導(dǎo)梁架橋機(jī)設(shè)計方案

3.1.1 雙導(dǎo)梁架橋機(jī)設(shè)計總體方案

采用貝雷桁架組件，拼裝成雙導(dǎo)梁架橋機(jī)。組拼完成后的架橋機(jī)總寬6.4m，凈寬為4.2m。為了確保安全，導(dǎo)梁設(shè)計成無坡度的水平狀態(tài)。架橋機(jī)全長需超過跨徑的2倍，本項目架橋機(jī)設(shè)計長度采用96m，斷面構(gòu)造為加強(qiáng)型六排雙層，即每側(cè)導(dǎo)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(jī)共需768塊貝雷片。

貝雷導(dǎo)梁上鋪設(shè)P43軌道，以供吊梁天車縱移，軌道中心需與導(dǎo)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(shè)軌道，以能使天車的絞車帶箱梁橫向移位。

架橋機(jī)構(gòu)造如圖1、圖2所示。

3.1.2 架橋機(jī)支墩及前推結(jié)構(gòu)

架橋機(jī)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(biāo)高為設(shè)計道路的路床底標(biāo)高，為了使架梁時箱梁底部能高于橋臺臺帽，需在導(dǎo)梁下加墊枕木提高箱梁梁底標(biāo)高，同時，進(jìn)行導(dǎo)梁拼裝時也需要設(shè)置拼裝墩。故在導(dǎo)梁下設(shè)置采用枕木堆垛的支墩，拼裝導(dǎo)梁時，在每條導(dǎo)梁下設(shè)7處（其中4處在架梁時作為導(dǎo)梁后段支墩），支墩間距為15～18m。線路設(shè)計有縱坡，各支墩高度不同，以確保架橋機(jī)導(dǎo)梁設(shè)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(shè)置平滑，減少過孔推力，確保導(dǎo)梁順利推出。

3.1.3 架橋機(jī)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(shè)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(jī)前推過孔時前支腳預(yù)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(jī)的牽引下，行走在導(dǎo)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(jī)+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(jī)能夠慢速、平穩(wěn)的運行。

3.1.5 架橋機(jī)過孔卷揚機(jī)

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

3.1.6 天車行走軌道

導(dǎo)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(shè)。軌枕與鋼軌間墊P43軌專用的標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)梁架橋后，前推過孔。安裝前支腳，支立在前端臺帽上，架橋機(jī)兩側(cè)導(dǎo)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(jī)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(shè)完成1片箱梁。

4 架梁施工方法

4.1 架橋機(jī)拼裝

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

嚴(yán)格按設(shè)計方案進(jìn)行架橋機(jī)的拼裝。

4.2 過孔、架梁前的準(zhǔn)備工作

4.2.1 對操作人員進(jìn)行架梁培訓(xùn)

由技術(shù)人員對操作人員及現(xiàn)場架梁指揮人員進(jìn)行培訓(xùn)及交底，確保上述人員熟悉架橋機(jī)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(fù)測及支座測量畫線

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

檢查、復(fù)核支承墊石的位置、標(biāo)高，如誤差超過《規(guī)范》和設(shè)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(bǔ)（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(shè)計位置進(jìn)行支座的安裝，要求在支承墊石上畫出支座邊緣線，以準(zhǔn)確安裝支座。同時，將箱梁端頭輪廓線準(zhǔn)確彈在臺帽砼面上，作為落梁位置控制的基準(zhǔn)，保障準(zhǔn)確就位。

4.3 架橋機(jī)過孔

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

架橋機(jī)在路基上拼裝完成，且進(jìn)行尺寸調(diào)整，確保標(biāo)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(dǎo)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(jī)前推過孔。

過孔前，將前、后天車移位至導(dǎo)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(jī)同步前移），以增加架橋機(jī)前推過孔懸臂時的抗傾覆安全性。在卷揚機(jī)的推動下，架橋機(jī)順著導(dǎo)梁下的平滑向前緩緩前移，當(dāng)架橋機(jī)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(jī)的過孔作業(yè)。架橋機(jī)過孔如圖3所示。

再次對架橋機(jī)進(jìn)行全面的檢查和調(diào)整，確保全部指標(biāo)合格后，固定架橋機(jī)的各支點。

4.4 架橋機(jī)正式架梁前的試運行

為了確保箱梁架設(shè)施工的安全、順利進(jìn)行。架橋機(jī)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(jī)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(dǎo)梁和天車橫梁的穩(wěn)定性、卷揚機(jī)提升、剎車等性能，及各走行部位有無阻卡等現(xiàn)象。當(dāng)架橋機(jī)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(yù)制，采用平板車?yán)\箱梁至工地，并將箱梁喂進(jìn)架橋機(jī)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(shè)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(jī)強(qiáng)度檢算

5.1? 荷載取值

采用貝雷桁架組拼的架橋機(jī)導(dǎo)梁（含導(dǎo)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(jī)導(dǎo)梁容許內(nèi)力

架橋機(jī)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(jī)過孔強(qiáng)度檢算

5.3.1 架橋機(jī)過孔工況分析

過孔前，將前、后天車移位到導(dǎo)梁的最末端做壓重，為了確保主梁承受彎矩后安全，在雙導(dǎo)梁前端設(shè)置了5格（15m）4排單層鼻架，過孔時導(dǎo)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(jī)過孔時，導(dǎo)梁承載檢算滿足要求！

5.4 架橋機(jī)架梁過程強(qiáng)度檢算

5.4.1 架梁導(dǎo)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(dǎo)梁承受的彎矩為最大，將導(dǎo)梁簡化成簡支梁（跨度45m）進(jìn)行承載驗算，受力分析如圖5所示。

圖5? 架梁時導(dǎo)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(jī)架梁時，導(dǎo)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(dǎo)梁架橋機(jī)進(jìn)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(shè)，大幅降低了的施工成本，與租用200t以上大型專業(yè)架橋機(jī)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(hù)方案需經(jīng)過鐵路相關(guān)部門的審核同意，并嚴(yán)格按涉及鐵路既有線施工的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行施工，以確保黎湛鐵路的行車安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]喻忠權(quán).裝配式公路鋼橋使用手冊[M].北京：交通部交通戰(zhàn)備辦公室，1998。

[2]張文清.貝雷梁架橋機(jī)在立交橋施工中的應(yīng)用[J]. 橋梁工程，2010年第5期。

[3]宋學(xué)英.公路裝配式鋼梁在集通鐵路沙力河大橋搶修中的應(yīng)用[J]. 內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2009年第2期。