HZQ550型架橋機架設33 m非標梁施工技術

平栓玲

(中鐵七局集團有限公司，河南 鄭州 450016)

HZQ550型架橋機主要結構形式為一跨支承式簡支架設、下導梁輔助移位過孔。前、后支腿簡支支撐主梁，主機移位過孔依靠下導梁、輔助支腿和前起重天車。架橋機額定起重量550 t，架橋機主梁長度35.25 m，前后支腿凈間距33.6 m，下導梁長度36.25 m，滿足高速鐵路20.6 m、24.6 m、32.6 m單線箱梁架設要求。架設最小曲線半徑為800 m，適應坡度為縱坡3%。

1 工程概況

新建鐵路鄭州南至登封至洛陽城際鐵路引入鄭州南站應急工程動車走行線運架梁施工,包含D4雙線橋雙線箱梁47片、D4單線橋單線箱梁57片、D5單線橋單線箱梁59片,其中D5線設置1孔32.97 m非標梁(以下簡稱33 m非標梁)。該孔單線箱梁所處位置為D4雙線3#墩與2#墩(即D4線從此處由雙線變單線，分離設置D4單線和D5單線)，為D5單線橋首片箱梁。工況為兩片單線箱梁切翅后并置為雙線箱梁，位于平坡直線段。單線梁截面類型為單箱單室等高度箱梁，全寬7.1 m，底板寬3.4 m，梁體中心線處高度2.542 m，重360 t，橫向支座中心線間距2.6 m。受橋墩高度限制采用預制架設的方法施工。

2 架設33 m非標箱梁特殊工況分析

2.1 落梁凈空要求及主臂受力工況分析

擬架箱梁長度為32.97 m，較32.6 m箱梁長0.37 m。經現場實際量測和查驗架橋機設計總裝圖，架橋機主梁長度35.25 m，前后支腿凈間距33.6 m>(32.97+0.2)m，滿足落梁凈空要求；33 m非標梁起吊點間距30.3 m，和32.6 m梁起吊點間距30.2 m基本一致，橋機大臂最不利受力工況是前起重天車拖梁行至其1/2處，因梁重360 t<550 t，橋機主臂受力滿足要求。

2.2 橋機、導梁前、后支腿位置分析[1]

HZQ550架橋機設計架設梁型為標準32.6 m箱梁，橋墩中心間距32.7 m。架橋機過孔完畢，導梁前、后支腿位置分別距離橋墩中心線800 mm，橋機前、后支腿距離橋墩中心線距離分別為550 mm、2 000 mm，如圖1所示。擬架設箱梁長度32.97 m，橋墩中心線間距33.15 m，橋機按正常程序過孔后，導梁前、后支腿位置距離橋墩中心線距離為358 mm，架橋機前、后支腿距離橋墩中心線分別為 100 mm(支腿寬500 mm)、2 000 mm，如圖2所示。此時橋機前支腿侵入了梁體安裝空間，無法滿足箱梁落梁要求，需采取措施使橋機二次前移，即在第1次過孔基礎上，使橋機與導梁再向前縱移0.4 m，滿足箱梁下落安裝位置要求后，按常規架梁工藝進行架梁施工。

圖1 架設32.6 m梁架橋機過孔后位置(單位：mm)

圖2 架設33 m非標梁架橋機第1次過孔后位置(單位：mm)

2.3 橋機二次過孔穩定性分析

架橋機沿導梁第二次過孔時，導梁后支腿無法錨固在橋墩(已架梁片)上。過孔過程中停車時，前輔助支腿會對導梁產生向前的水平力，該水平力使橋機存在傾覆的可能。為確保架梁作業安全，需采取措施抵消該水平力。

架橋機或小車沿直線滿載運行時的最大摩擦阻力Fm，主要包括車輪踏面的滾動摩擦阻力、車輪軸承的摩擦阻力以及附加摩擦阻力三部分。通過分析可知，前輔助支腿對導梁產生的水平力主要為車輪摩擦力Fm=Gω。在圖2所示狀態下，前輔助支腿所受最大正壓力G=1 800 kN，摩擦系數ω=0.015，坡度為0.00(不考慮縱坡帶來的水平力)，Fm=27 kN；同時考慮風荷載PW=27.5 kN，最大水平推力F總=54.5 kN。擬設置斜拉索/斜撐桿來抵消此水平力，保證架橋機的穩定，受力分析如圖3所示。

圖3 斜拉索/斜撐桿受力分析(單位：mm)

斜拉索/斜撐桿所受拉力F=54.5 kN/sin26.26°=123.2 kN。

設置2個10 t導鏈/斜撐桿來抵消此力。墩身預埋35#鋼材質的?25 mm圓鋼，制作成U型，單側導梁支腿處U型圓鋼地錨所受豎直拉力為：F豎直=123.2 kN×cos26.26°/2=55 kN，每側設置2個?25 mmU型圓鋼,兩側共4個。

?25 mmU型圓鋼允許抗拉力為138 kN, 抗拉安全系數n=5.01>4，滿足要求。

2.4 橋機后支腿對已架梁體受力影響分析

架橋機二次過孔后，后支腿在已架設的標準梁梁端支撐位置發生前移(由距離橋墩中心線2 000 mm調整為1 600 mm)，后支腿集中荷載作用位置更靠近已架梁體支座位置，經定性分析，已架梁體受力較正常工況更為有利。在方案實施前，設計院根據架橋機的結構原理、過孔方式、提梁方式，支腿位置及運梁車荷載分布等情況，對已架梁體按最不利工況(如圖4所示)進行了受力檢算。計算結果顯示梁體抗裂安全系數大于1.1，強度安全系數大于1.8，梁體承載力滿足要求[1-2]。

圖4 架橋機架33 m非標梁最大支反力工況

2.5 導梁二次過孔穩定性分析

在前吊梁小車(后吊點)、輔助支腿下走行和輔助天車(前吊點)的配合下，導梁二次過孔，輔助天車走行距離比正常過孔長0.442 m。為保證導梁過孔安全，吊點位置前移0.5 m，如圖5所示。此時前吊點起重力40.8 t<50 t(額定起重量)，后吊點起重力9.2 t<275 t(額定起重量)，滿足要求。

圖5 導梁二次過孔工況

3 架設33 m非標箱梁關鍵技術

3.1 施工工藝流程

架設33 m非標梁工藝流程：施工準備→支座安裝→運梁車運梁→架橋機過孔→運梁車喂梁→架橋機架梁→質量檢查→收尾作業。

3.2 二次過孔技術

前一孔32.6 m梁架設完畢，導梁過孔到33 m跨就位。此時導梁后支腿距離橋墩中心線800 mm，前支腿距離橋墩中心線358 mm。

3.2.1 架橋機第1次過孔

(1)將導梁與已架設的梁片用2個10 t倒鏈連接。

(2)架橋機沿導梁過孔，向前行走32.7 m，架橋機前支腿距離橋墩中心線100 mm，后支腿距離橋墩中心線2 000 mm，導梁后支腿距離橋墩中心線800 mm，前支腿距離橋墩中心線358 mm。調整架橋機前后支腿油缸，支平架橋機主梁。

(3)在前吊梁小車、輔助支腿下走行和輔助天車的配合下導梁過孔，向前走行32.7 m。導梁前、后支腿距離橋墩中心線均為358 mm，橋機位置如圖2所示，支平、調整、放穩導梁。

3.2.2 架橋機第2次過孔

(1)在D4雙線橋2#墩墊石處施作HZQ550架橋機導梁后支腿臨時錨固裝置，將導梁與橋墩錨固。具體做法為：在對應導梁后支腿兩處支腳位置，每處預埋兩根長850 mm的?25 mm精軋螺紋鋼，其在墩身內預埋長度450 mm，在墩身上部緊挨墊石支模澆筑C40混凝土將其埋置280 mm，如圖6所示。

圖6 導梁與橋墩錨固(單位：mm)

(2)再次啟動架橋機向前行走0.4 m，此時架橋機前支腿距離橋墩中心線為500 mm，后支腿距離橋墩中心線1 600 mm，導梁前、后支腿距離橋墩中心線均為358 mm。

(3)導梁在前吊梁小車、輔助支腿下走行和輔助天車的配合下再次過孔，向前走行0.442 m，此時導梁前、后支腿距離橋墩中心線均為800 mm，如圖7所示。

圖7 導梁第2次過孔(單位：mm)

(4)全面檢查架橋機、導梁狀態，架設長度為32.97 m、質量為360 t的單線箱梁。

3.3 施工安全注意事項[3-4]

(1)架梁施工前要編制專項施工方案并通過相關主管部門審核批準。

(2)導梁后支腿錨固用精軋螺紋鋼應在施工前進行原材復試，合格后方能投入使用；支撐拉桿由廠家加工檢測，確保質量合格。混凝土灌注前，需將墩頂開鑿部位清理干凈，模板內部灑水濕潤，復核精軋螺紋鋼垂直度；混凝土澆筑后按要求覆蓋灑水養護，確保錨固質量。

(3)施工過程中，嚴格執行HZQ550 t架橋機安全操作規程，做好過孔前、過孔作業、喂梁作業、起落梁施工過程控制與安全檢查。

(4)導梁二次過孔走行的總距離較一次長，第2次過孔時輔助天車吊點的位置前移0.5 m，仍應保證吊點位置在導梁的重心外側，避免引起導梁傾覆。實際施工時，采取在導梁前端設置3 t鋼錠配重的措施，使導梁重心前移。

(5)做好導梁二次過孔時的限位措施。

(6)編制應急預案，施工前做好相關應急響應準備。

4 結束語

在不進行設備改造的前提下，采用橋機二次過孔并輔以在導梁后支腿設置斜拉索/斜撐拉桿的措施，通過對架梁過程中橋機、導梁及已架梁片在安全穩定性方面的科學論證、分析、計算，成功完成了33 m標箱梁的架設，節約了成本，保證了工期，對今后同類工程施工具有一定的借鑒意義。