高位拼裝移動支架造橋機大噸位吊裝施工裝備研究

雷朝兵

（京唐城際鐵路有限公司，河北 唐山063000）

1 概述

預制節段拼裝法在我國鐵路施工中應用越來越廣泛，其施工方法是沿橋梁的縱向將梁體分割成若干節段單元進行工廠化預制生產，再逐段運至橋位利用移動支架造橋機或移動掛藍進行節段拼裝[1]。目前國內施工的鐵路預應力混凝土橋梁首孔多為橋臺后路基段部分，線路中建設節段預制場較少，其中大于10m 墩高的尚無施工經驗。新建京唐鐵路潮白新河特大橋起止里程DK101+167.09（T501 墩）～DK102+173.94（T523 墩），正線長度1.01km，首孔架設位置為10m 高橋墩。針對該高位拼裝，本課題提出吊裝解決方案。

針對京唐鐵路潮白新河特大橋節段預制膠接拼裝箱梁現場拼裝場地情況，提出了移動支架造橋機高位拼裝的解決方案，包含了大噸位移動龍門吊設計、臨時支撐設計、分段吊裝方案以及大噸位運輸裝備的研究等解決方案。通過現有的設計理論初步驗算，該方案很好的解決了高位拼裝節段拼裝造橋機大噸位吊裝施工難題，不但節省工期、降低成本，同時該工藝又適用于眾多橋型，在國內尚屬首次[2]。

2 工程概況

新建京唐鐵路潮白新河特大橋起止里程DK101+167.09（T501 墩）～DK102+173.94（T523 墩），正線長度1.01km?？缭娇绯卑仔潞哟蟮蹋卑仔潞雍拥缹挾?00m?？卓绮贾脼?-（48+80+48）m 雙線連續箱梁+16-40m 雙線簡支箱梁+1-（48+80+48）m 雙線連續箱梁。其中T503#～T521#墩在河道內，其它橋墩在河堤外側，T522#墩身9m，T523#墩身高13m。此處連續梁及簡支梁采用新工藝節段預制膠拼法施工。采用TPZ80/2500 型移動支架移動支架架設施工，該移動支架之前使用于新建鄭阜鐵路周淮河特大橋（40m+56m+40m 連續梁）。

圖1 潮白新河特大橋總體布置圖

（48+80+48）m 連續梁設計預分為43 個節段。原設計最大節塊0#塊最大高度6.65m。其余節段最大長度小于5m，最大重量190 噸。連續梁總重：6900 噸左右。設計圖計劃吊裝三個節段張拉一次，中跨合攏段采用現澆施工。

3 節段拼裝造橋機簡介

移動支架結構采用了新型分層分節的三角形桁架結構，節段之間連接采用對拉式雙頭螺柱連接型式，保證了接頭的剛度，徹底消除了接頭非常有害的空隙撓度；同時，移動支架結構采用高強度低合金結構鋼Q460C 制造，減輕了結構自重，使移動支架主桁架在大懸臂的狀態下，保證前支腿撓度小于1m，因而能夠成功登上前方墩頂。采用上行懸掛、兩跨邁步縱移式總體方案，主要由主桁框架系統、支承體系、吊梁天車、懸掛體系、縱移過孔裝置、操作平臺和附屬結構等部分組成。采用MIDAS 軟件進行計算簡支結構、各節點間固結。模型節點合計863 個，梁單元1560 個，模型見圖2。結構為實際桿件截面和尺寸建立模型，全部采用梁單元模擬，桿件間節點板螺栓群連接處采用固結。移動支架主梁為靜定簡支結構，邊界約束直接施加在主梁上，移動支架及附屬重量以節點荷載施加。

圖2 移動支架midas 模型圖

經對移動支架拼裝各步驟最不利位置荷載、各架梁工況進行分析計算，架橋機的強度、剛度、穩定性均滿足相關規范要求，可用于工程施工。

4 主要施工方法

節段拼裝法施工工藝原理就是把整孔箱梁順橋向分割成梁段，在節段預制構件場進行梁段預制，達到齡期后運至移動支架上，按一定的順序擺放拼裝成符合設計要求的橋梁形狀，然后涂膠、臨時張拉、穿鋼鉸線、張拉壓漿，完成整孔箱梁的拼裝架設，移動支架通過過孔程序移至下一孔作業。

本項目節段預制場位于潮白新河特大橋T523#墩至T531#臺之間，梁段從存梁區喂梁平臺上進行運輸，架梁從潮白新河特大橋T523#墩開始，向T501#墩方向架設。

移動支架在膠拼梁場小里程端進行預拼，通過250t 大龍門吊整體吊至T522#墩至T523#墩上，然后進行后續邊拼邊拖工序，至移動支架拼裝完成，詳見移動支架移動支架拼裝方案。節段梁采用250t 大門吊從預制場提升到T523#墩和T524#墩的喂梁平臺，用輪胎式運梁車裝載，運至移動支架尾部喂梁。

該工程的架設方案整體分為80m 連續梁左半聯架設、右半聯架設、40m 簡支梁的架設、80m 連續梁移動支架移動支架過孔和40m 簡支梁移動支架過孔合計五大部分。其中80m 梁的架設及移動支架移動支架過孔工況復雜，難度較大。

5 高位拼裝大噸位吊裝施工裝備研究

5.1 節段拼裝造橋機總體拼裝方案研究

通過原位吊裝、整體分段、大型吊裝、空中對接等方案解決了高位拼裝節段拼裝造橋機施工的技術難點。第一步：地面拼裝8 個節間共38.4m，使用龍門吊進行整體吊裝放置于中支腿與臨時墩之間。整體吊裝共分2 吊，每吊重191 噸，2 吊吊裝完成后雙桁間安裝平面連接系，使其成為一個整體。第二步：地面拼裝大小9 個節間共39.88m，使用龍門吊進行整體吊裝放置于臨時墩與后支腿之間并與第一吊拼接一起。整體吊裝共分2吊，每吊重217 噸，2 吊吊裝完成后雙桁間安裝平面連接系，使其成為一個整體。整體吊裝完成后，頂升中后支腿及臨時墩，脫空臨時墩并拆除完成。第三步：地面拼裝大小2 個節間共9.6m，使用龍門吊進行整體吊裝懸拼接于中支腿大里程側。整體吊裝共分2 吊，每吊重36 噸，2 吊吊裝完成后雙桁間安裝平面連接系，使其成為一個整體。第四步：地面拼裝大小3 個節間共7.6m，使用龍門吊進行整體吊裝懸拼接于后支腿小里程側。整體吊裝共分2 吊，每吊重41 噸，2 吊吊裝完成后雙桁間安裝平面連接系，使其成為一個整體。第五步：地面拼裝大小5 個節間共21.6m，使用龍門吊進行整體吊裝懸拼接于中支腿大里程側。整體吊裝共分2 吊，每吊重66 噸，2 吊吊裝完成后雙桁間安裝平面連接系，使成為一個整體。第六步：地面拼裝大小8 個節間共32.8m，使用龍門吊進行整體吊裝懸拼接于中支腿大里程側。整體吊裝1 吊共重90 噸，完成后對連接處螺栓進行緊固并全面檢查造橋機各個部位，做好架梁準備。

圖3

5.2 大型移動龍門吊研究

研究了大跨度、起升高度、大吊裝承載能力的移動門式起重設備。該龍門吊凈跨度26m，凈空43m，由具有特種設備資質的廠家進行制作。250t 龍門吊的主要功能：（1）提梁、喂梁；（2）起吊其他機具及材料。

表1 龍門吊主要參數表

5.3 大型運輸設備研究

研究了大型起重能力的節段梁運輸設備。

由合肥正浩生產的橋梁節段運梁車，型號為ZH250-3，發動機功率100kw，載重量250t，自重13.5t。運梁車平臺高度空載時為1480mm、滿載時為1450 mm(考慮輪胎壓縮)，即懸掛油缸行程接近0 mm。運梁車行駛時適用縱坡：≤5%、橫坡：≤4%；空載平地行駛速度應控制在10km/h 以內，滿載平地行駛速度應控制在3km/h 以內，正常行駛時平臺離地間隙≤150 mm。如圖4，該運梁車能夠滿足72m RPC 混凝土節段箱梁的運輸。

圖4

5.4 節段拼裝造橋機吊裝設備改造研究

研究節段拼裝造橋機的吊裝設備改造設計。

6 結論

本課題針對該項目提出吊裝解決方案:

6.1 高位整體吊裝拼裝節段拼裝架橋機施工方法在國內尚屬首次。

6.2 通過本課題研究，解決了京唐項目現場施工相關問題。

采用節段拼裝施工工法原位建造箱梁，操作方法簡單、機械化程度高、適應范圍廣、節省圬工多，因而能比較大的節省工程投資，尤其在橋跨較多、橋墩較高的地區更為明顯。隨著時代的進步[3]，工程施工技術的標準化、工廠化、機械化、專業化已經成為國際發展趨勢，對施工產品質量、外觀等綜合效益的要求進一步提高[4]。該課題的成功實施，為高山峽谷地區等地勢險要地區提供了一種施工方法，為今后此型造橋機的應用施工提供了技術支持，也拓展了節段拼裝施工的施工適用范圍[5]。