滬通鐵路單雙線并行大噸位箱梁架設技術

薛澤民

(中鐵三局集團有限公司，山西 太原 030001)

1 工程概況

滬通鐵路常熟高架站特大橋位于江蘇省常熟市境內，因常熟站在橋上而得名，橋梁全長 1 687.215 m。該橋設有62孔32 m單線箱梁，布置于正線橋墩13#,44#與兩側站線3線、4線之間的橋墩之間，具體平面布置如圖1所示，900 t雙線箱梁位于線路中心，兩邊布置有500 t單線箱梁。

圖1 單、雙線箱梁平面布置

2 施工方案

單、雙線大噸位箱梁的架設按“一運一架”配置設備，同一跨內先施工第3,4線單線箱梁，再施工中間跨雙線箱梁。由于需要架設雙線大噸位箱梁，設備統一采用現有的900 t提、運、架設備。運架設備通行于已架設的900 t雙線箱梁上，首先架設兩側單線500 t箱梁，將500 t箱梁落到提前安放于3個橋墩上的橫移裝置上，通過采用墩上橫移梁的方式將500 t箱梁移到相應位置，再架設中間孔跨900 t箱梁，重復操作直至完成常熟高架站單雙線箱梁架設。

3 900 t提、運、架設備適應性改進

900 t提、運、架設備架設單線500 t箱梁需要在箱梁的吊運、輔助移梁裝置吊運、運梁支撐等方面進行適應性改進。

3.1 多功能吊具

該吊具包括墊塊、扁擔、吊桿[1](其中施工900 t箱梁時，使用原900 t橋機吊桿即可)。吊點按照900 t箱梁和500 t箱梁的吊點間距設置，橫向間距分別為 3 660，3 400，2 000 mm，實現 900 t 提梁機、架橋機同時滿足架設900 t和500 t箱梁的施工作業。

建立有限元梁單元模型并施加載荷(包括自重載荷)，2種最不利作業工況計算結果：①500 t梁片2.00 m吊點位加載，最大應力為104.0 MPa；②900 t梁片3.66 m吊點位加載，最大應力為205.4 MPa。

吊具的材質為低合金結構鋼345，根據GB 50017—2003《鋼結構設計規范》中的規定，對于板厚為16 mm(板厚≤35 mm)的Q345鋼的容許應力[σ]=230 MPa，因此吊具強度滿足要求。

3.2 輔助移梁裝置吊裝系統

采用工字鋼在現有的900 t架橋機起重天車車架上焊接橫移軌道，并安裝1臺20 t電葫蘆。電葫蘆可以沿著橫移軌道移動±200 mm，實現安拆輔助移梁裝置時橫向微調對位[2]。

利用CAD計算臺車走行梁慣性矩，然后加載20 t吊勾載荷，經計算走行梁在該載荷下的最大應力為25.6 MPa,最大變形量為0.55 mm。

架橋機結構材質為低合金結構鋼345。綜合各種作業工況可知，主結構最大應力均未超過容許應力，并且走行梁變形很小，對整個臺車不會造成影響。

3.3 固定支撐墊墩

通過在現有900 t運梁車的固定支撐墩內側加66 cm×38 cm×30 cm墊墩，活動支撐墊墩仍用運梁車原配墊墩，實現900 t運梁車同時滿足運輸900 t和500 t箱梁的要求。

由于支撐墊墩的尺寸和原900 t箱梁的墊墩尺寸保持一致，因此一定滿足500 t箱梁的支撐要求。

4 單線箱梁橫移臺車設計

單線箱梁橫移臺車由臥枕梁、移梁臺車、液壓油頂、泵站、平臺等組成，其中臥枕梁為整個裝置的承重結構，移梁臺車用于承載箱梁，液壓起落系統用于單線箱梁的落梁。

4.1 臥枕梁

4.1.1 臥枕梁結構

臥枕梁(見圖2)采用低合金結構鋼Q420制作成箱形結構，考慮了整體高度限制及強度的要求。根據單雙線橋墩及墊石間距，臥枕梁采用變截面設計。整個臥枕梁支墊在墊石上，并在其上設置軌道用于移梁臺車行走。

圖2 臥枕梁示意

4.1.2 臥枕梁強度計算

建立有限元梁單元模型并施加載荷(包括自重載荷)，各種作業工況計算結果：①臺車橫移至900 t墩臺的中線位置時，主結構最大應力為169.8 MPa；②臺車橫移至900 t墩臺與500 t墩臺間的跨中時，主結構最大應力為238.7 MPa；③臺車橫移至500 t墩臺中線位置時，主結構最大應力為195.8 MPa。綜上所述，主結構最大應力均未超過容許應力。

4.1.3 臥枕梁剛度計算

各種作業工況下撓度計算結果：①臺車橫移至900 t墩中線位置時,豎向最大撓度f=4.022 mm，豎向容許撓度[f]=700/L=5.714 mm，L為跨度。②臺車橫移至900 t墩臺與500 t墩臺間的跨中時，豎向最大撓度f=6.747 mm，豎向容許撓度[f]=700/L=8.143 mm。③臺車橫移至500 t墩臺的中線位置時，豎向最大撓度f=2.693 mm，豎向容許撓度[f]=700/L=3.714 mm。綜上所述，臥枕梁剛度滿足要求。

4.2 移梁臺車

移梁臺車共由2套200 t級的移運裝置連接組成，置于臥枕梁之上可以在臥枕梁上滑動。移梁臺車上放置承載墊箱及膠墊，確保單線箱梁在支座位置受力，并避免其在橫移臺車上滑動；移運臺車上設有導向滑輪，保證臺車在臥枕梁上平穩、準確地移梁。

4.3 動力系統

動力系統為移梁裝置提供橫移的動力，主要由泵站、橫移油缸、平臺、橫移連接座等部分組成。橫移采用油缸步進的方式，作業人員在平臺上通過插銷與臥枕梁連接，通過控制電磁閥實現油缸伸縮，最終實現梁片的橫移。左右兩側梁片通過調換泵站及平臺的方向分別實現兩側梁片的左右橫移。

4.4 液壓起落系統

移梁裝置通過步進方式將梁片移動到位，再通過液壓起落系統將梁片頂升，實現梁片與移梁裝置分離。待左右單線箱梁都移動到位并頂升后，將整個移梁裝置及臥枕梁吊下墩臺。此時，再通過液壓起落系統回收，實現左右單線箱梁的落梁到位。

4.5 橫移機構計算

1)運行阻力的計算。小車穩定運行的靜阻力Fj=Fm+Fw=136.25 kN。其中，Fm為小車穩定運行的摩擦阻力，Fw為小車穩定運行的風阻力。

2)橫移油缸的選擇計算。油缸型號為HSGK01-140/80-1400 mm，缸徑D=140 mm，桿徑d=80 mm，工作壓力P=16 MPa。有桿腔最大拉力FL=π(D2-d2)P=165.9 kN。

由此可見:Fj

5 單雙線箱梁架設施工工藝

單雙線箱梁架設采用“一運一架”配置設備，首先架設兩側單線500 t箱梁，將500 t箱梁落到提前安放于2個橋墩上的橫移裝置上，通過采用墩上移梁的方式將500 t箱梁移到相應位置，再架設中間孔跨900 t箱梁。具體施工步驟如下：

1)900 t架橋機過孔到位，準備架梁[3]。

2)將移梁臺車和臥枕梁運至橋下并組裝完成。

3)利用吊梁小車上20 t電葫蘆將移梁臺車和臥枕梁整體吊起，整體移動并放置于墩臺上，實現移梁臺車和臥枕梁的墩上安裝。

4)根據現場墊石、梁體位置，精確布置移梁裝置及千斤頂。

5)根據所施工箱梁跨度、長度、支撐墊石標高等測量數據，將移梁臺車放置于臥枕梁上相應位置。

6)架橋機按照箱梁中心線、梁端線位置將單線箱梁放置到移梁臺車。

7)移梁臺車操作人員按照臥枕梁刻度標線同步移動箱梁，將其橫移到位[4]。

8)利用4個液壓油頂同時頂升，將單線箱梁頂升到安全距離后，移除移梁臺車并在單線箱梁下安放墊塊用于支撐單線箱梁。

9)重復步驟6)～8),實現第2片單線箱梁的架設(見圖3)。

圖3 兩側單線梁就位

10)利用吊梁小車上的20 t電葫蘆將移梁臺車和臥枕梁整體吊放到墩臺附近地面上。

11)去除單線箱梁下方的墊塊，單線箱梁的4個油頂同時回縮(也可分別回縮)將單線箱梁落到支撐墊石上，并進行支座灌漿錨固[5]。

12)運梁車駝運雙線箱梁到架梁位置，用架橋機架設雙線箱梁[6]。

13)利用汽車吊將移梁臺車及臥枕梁吊運到下一孔跨橋下，準備下一孔箱梁架設。

14)架橋機正常過孔到位，準備下一孔箱梁架設。

6 結論

1)通過對900 t提運架設備的吊具、支撐墊墩、吊裝系統等方面的適應性改進，實現了1套900 t提運架

設備同時滿足500 t單線箱梁和900 t雙線箱梁的施工要求。

2)通過研制單線箱梁橫移臺車，實現500 t單線箱梁的墩頂移梁到位。

隨著現代鐵路的建設，鐵路橋梁建設將不可避免地出現多種復雜工況，原有的施工設備很可能無法滿足現場施工的需求。如果新購設備，不僅加工周期長，而且費用高。通過對原有設備的適應性改進并配合研制小型機具，既可滿足現場復雜工況下的施工需要，又有助于節約施工成本，提高施工效率，且符合國家的綠色發展要求。

[1]北戴河通聯重工有限公司.TLJ900型架橋機使用說明書[Z].秦皇島：北戴河通聯重工有限公司，2015.

[2]中華人民共和國鐵道部.鐵建設[2006]181號 鐵路架橋機架梁暫行規程[S].北京：中國鐵道出版社，2009.

[3]喬海紅.京津城際鐵路900 t箱梁運架施工技術[J].鐵道建筑,2008,48(5):16-18.

[4]范瑞芹.淺談墩頂移梁架設施工方法及安全控制[J].鐵道建設，2014(1):27-30.

[5]吳紅強.合武客運專線大噸位箱梁提運架施工方法[J].鐵道建筑,2008,48(8):25-27.

[6]李艾.滬杭高速鐵路箱梁安全高效架設施工技術[J].鐵道標準設計,2011，55(6):101-107.