一種應用在節段拼裝架橋機上的適應于簡支梁架設的假梁方案設計

程愛國

摘 要：本文主要介紹了節段拼裝架橋機在架設簡支梁時，設計一種假梁裝置，滿足架橋機的架設混凝土梁及過孔要求。

關鍵詞：節段拼裝架橋機;簡支箱梁;假梁

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）01-0133-02

0 引言

節段拼裝架橋機是一種廣泛應用于公路橋梁架設的一種施工設備，在一些大跨度或者不具備整孔箱梁運輸的工程，可以考慮在梁場預制節段箱梁，分段運輸至橋梁架設區，使用節段拼裝架橋機進行架設，這種類型的橋梁在設計初期根據不同的情況分為連續梁以及簡支梁兩種連接形式，其中在架設簡支梁工況時，由于橋墩墩頂空間小，以及架橋機支腿站位，混凝土梁鋼絞線張拉等工序，設計一種新形式的假梁裝置，來滿足這個工況的作業需求，同時也加快了施工效率和安全性。

1 假梁使用工況說明

節段拼裝架橋機在架設簡支梁工況時，經常會出現狹窄的橋墩，這樣的橋墩既不滿足架橋機過孔前輔助支腿的站位，以及倒運中支腿的站位，在架梁階段，同樣需要有足夠的中支腿站位空間，同時中支腿還不能和混凝土梁的鋼絞線張拉孔操作空間干涉，針對以上工況需要，設計一種假梁裝置，以圖1的某型號節段拼裝架橋機整機示意圖為例[1]。

在圖1所示的節拼架橋機中件7，即設計增加的假梁。假梁安裝橋墩頂部的前半部分，與預埋在橋墩頂部的螺紋鋼錨固。前中支腿支撐在假梁上。假梁的設計，需要避開張拉孔，對后期整體張拉帶來便利。過孔時，前支腿也將臨時支撐在假梁上。詳細示意圖見圖2假梁站位示意圖。

2 假梁設計計算

架橋機屬于特種作業設備，假梁的組成為鋼結構，需要預留復雜工況下載荷的安全系數，假梁的受力計算主要有兩種工況，一是在重載工況下，即中支腿站立在假梁上，重載掛載滿跨混凝土節段箱梁，此時假梁鋼結構所受的應力最大，一是在過孔工況下，前輔助支腿站立在假梁上，由于是懸臂支撐，所以假梁存在翻轉趨勢，需要將架梁與橋墩預埋的精軋螺紋鋼進行錨固，對假梁的結構應力以及精軋螺紋鋼受力進行計算[2]。

2.1 重載工況，假梁的結構應力計算

通過計算可得出在滿掛混凝土節段梁狀態，假梁所受的的載荷F，再根據假梁定義的截面，得出假梁各個截面的幾何參數，包括截面面積、截面慣性矩、x、y軸方向截面形心到邊緣的距離、受力件偏角角度，受力桿件長度，計算出桿件的長細比，得出穩定系數，再依次計算假梁的穩定性。重載工況假梁受力示意圖見圖3。

2.2 過孔工況，假梁的結構應力及螺紋鋼受力計算

將前輔助支腿支撐到假梁上以后，進行后中支腿及前中支腿的倒運作業，在天車吊運前中支腿到假梁上方時，前輔助支腿對假梁的載荷最大，此時，錨固的精軋螺紋鋼也受力最大。將假梁作為一個整體，計算假梁的各截面幾何參數，得出各截面的穩定性，確認在前輔助支腿支撐下，假梁的翻轉點，利用等彎矩公式，得出假梁穩定所需要的螺紋鋼拉力，再用得出的拉力驗證螺紋鋼的破斷拉力安全系數。如圖4過孔工況假梁的受力示意圖。

在架橋機縱移過孔中，同時由于施工線路的縱坡影響，假梁作為主承重部件，會受到水平力，也需要計算假梁在水平力作用下的穩定性[3]。

3 有限元受力分析復核

假梁的結構需要完全的讓出混凝土梁的張拉作業空間，橋墩的空間狹窄等因素決定了假梁的結構受力的復雜性。對于復雜的組成結構，目前的計算機有限元分析軟件技術已經相當成熟，在完成對結構整體的設計選型后，使用三維軟件solidworks做成三維化模型，使用軟件進行有限元受力分析，更加精確直觀的復核整體結構每個點的應力情況以及位移變形量。如圖5所示，假梁的三維模型在重載工況整體應力示意圖。

由圖5中，我們可直觀的看出假梁各個部位的應力值，最不利的應力位置點。保證結構整體的穩定性。

為了完整的適應連續簡支梁架設，每臺架橋機配備2套假梁，即可完成架橋機的循環作業，同時在架橋機上設置了一套輔助天車，專門用于安裝、拆除假梁，不需要再使用汽車吊輔助作業，極大地實現了設備的一體化，也為客戶節省了人員和機具的成本投入。

4 結語

我國的橋梁設計技術和橋梁施工水平已經處于國際領先地位，以前的施工設備已經不能滿足越來越多樣化的架梁設計，混凝土梁的樣式也越來越多樣化，客戶對于架橋設備一體性要求越來越高，架橋機需要具備架設不同的工況的功能，既能架設簡支梁工況，也能滿足連續梁的架設，橋梁的曲線、坡度等因素，對架橋機的設計和制作都是很大的考驗，在滿足施工要求的前提下，安全、高效的施工，最大化的優化架梁設備，是架橋機的設計者一直要走的路。

參考文獻

[1] 張質文，王金諾.起重機設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2000.

[2] GB/T3811-2008.起重機設計規范[S].

[3] GB/T5001.鋼結構設計規范[S].