鋼混組合梁下穿高速公路低凈空新型架橋機(jī)的應(yīng)用研究

蔡強(qiáng)

（甘肅博睿交通重型裝備制造有限公司，甘肅蘭州 730300）

0 引言

隨著我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)的飛速發(fā)展，立體交通井噴式出現(xiàn)，特別是鋼結(jié)構(gòu)橋梁得到大量推廣應(yīng)用。在確保既有線(xiàn)安全穩(wěn)定的前提下，進(jìn)行下穿既有線(xiàn)架設(shè)橋梁或穿越高壓輸電線(xiàn)路架設(shè)橋梁，是目前高速公路施工面臨的一大難題之一。依托蘭臨高速公路長(zhǎng)下坡路段改造處治工程（新建路段LLGZSG-1 合同段）西溝特大橋第八跨下穿原蘭海高速，低凈空50m 連續(xù)波形腹板鋼混組合梁架設(shè)工程（見(jiàn)圖1），通過(guò)改造架橋機(jī)的方式安全、高效地完成該項(xiàng)工程。改造架橋機(jī)關(guān)鍵技術(shù)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，架設(shè)工藝方法先進(jìn)，值得在橋梁施工領(lǐng)域（大跨徑和凈空低的吊裝）中廣泛推廣應(yīng)用。

圖1 鋼混組合梁架設(shè)照片

1 工程概況

蘭臨高速公路長(zhǎng)下坡路段改造處治工程（新建路段LLGZSG-1 合同段）西溝特大橋，采用50m 連續(xù)波形腹板鋼混組合梁，曲線(xiàn)半徑710m，橋梁主要受地形控制，橋梁墩柱均較高，最高墩柱高70m，單片梁重210t，采用50m-300t 步履式架橋機(jī)架設(shè)，第八跨下穿原蘭海高速。由于原蘭海高速連續(xù)剛構(gòu)橋梁底部距新建西溝特大橋橋面凈空只有5.3m，傳統(tǒng)的高位架橋機(jī)無(wú)法采取正常的工藝架設(shè)施工，且限高路段地貌形態(tài)為黃土山梁溝谷，溝壑縱橫，址區(qū)地面起伏變化較大，橋梁主要受地形控制，橋梁墩高均較高，達(dá)62m之高，不能用大噸位汽車(chē)吊架設(shè)，唯一可行的方案是對(duì)架橋機(jī)相關(guān)部件進(jìn)行改造，新設(shè)計(jì)生產(chǎn)相關(guān)部件，將架橋機(jī)整體高度降至5.3m 以下。最終通過(guò)方案優(yōu)化，提出了對(duì)原架橋機(jī)極限改造的方案，將原8.5m 高的架橋機(jī)改造為4.9m，并采用新型寬輪距下沉結(jié)構(gòu)輪胎式運(yùn)梁車(chē)，最終安全、可靠、順利地完成特殊條件下架設(shè)任務(wù)，解決了凈空不足情況下的50m 波形腹板鋼混組合梁架設(shè)施工難題。

2 架橋機(jī)介紹

2.1 架橋機(jī)改造方案

50m-300t 架橋機(jī)總圖（中支腿位置）見(jiàn)圖2。從圖2 中可知，普通架橋機(jī)整體高度8.5m，這個(gè)高度在限高5.3m 路段架設(shè)施工是完全不可能的，唯一可行的方案是對(duì)架橋機(jī)相關(guān)部件進(jìn)行改造，重新設(shè)計(jì)生產(chǎn)相關(guān)部件，將架橋機(jī)整體高度降至5.3m 以下。為了滿(mǎn)足第八跨的限高架設(shè)工作，通過(guò)對(duì)普通架橋機(jī)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，除主桁架不能降低、前支腿不需要降低外，其余相關(guān)構(gòu)件可以通過(guò)更改結(jié)構(gòu)形式，或在保證滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求前提下減小相關(guān)部件的高度尺寸，實(shí)現(xiàn)降低架橋機(jī)整體高度。需要改造的部件有天車(chē)部分（含天車(chē)主梁和縱移輪箱、小車(chē)）、后支腿部分、反托部分、中支腿部分、吊具（含動(dòng)滑輪組）。改造后的反托部分、后支腿部分，其結(jié)構(gòu)形式和普通架橋機(jī)相關(guān)部件相同，只是高度尺寸減小以滿(mǎn)足限高施工。剩下的天車(chē)部分（含天車(chē)主梁和縱移輪箱、小車(chē)）、中支腿部分、吊具（含動(dòng)滑輪組）都需要改造。改造后的架橋機(jī)結(jié)構(gòu)如圖3 所示（僅給出中支腿位置剖視圖，其他部分視圖省略）[1]。

圖2 普通架橋機(jī)結(jié)構(gòu)（中支腿位置剖視圖）

圖3 改造后架橋機(jī)結(jié)構(gòu)（中支腿位置剖視圖）

第一，天車(chē)主梁和天車(chē)縱移輪箱。

架橋機(jī)天車(chē)主梁和縱移輪箱之間的連接形式，常規(guī)架橋機(jī)天車(chē)橫梁和走行輪箱之間有平移座和旋轉(zhuǎn)座，整體高度為1610mm，為最大限度地降低整機(jī)高度，改造后架橋機(jī)將天車(chē)主梁和縱移輪箱直接連接，省去了平移座和旋轉(zhuǎn)座，改造后高度550mm，減小了1060mm。改造前后對(duì)比，如圖4 所示。

圖4 架橋機(jī)天車(chē)主梁和縱移輪箱改造前后對(duì)比

第二，小車(chē)靜滑輪組及橫移裝置。

從圖5 中可知，普通架橋機(jī)2 套靜滑輪組是固定在橫移輪箱上，其上再固定2 臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)，組成一套小車(chē)部件，通過(guò)橫移輪箱、靜滑輪組、卷?yè)P(yáng)機(jī)3 個(gè)構(gòu)件，上下疊加組裝起來(lái)的小車(chē)部件高度尺寸很高，如圖5中標(biāo)出的高度尺寸1580mm，根本無(wú)法滿(mǎn)足限高5.3m路段架設(shè)的需要。因此，設(shè)計(jì)了由靜滑輪組、卷?yè)P(yáng)機(jī)、橫移裝置組成的新型小車(chē)系統(tǒng)，如圖6 所示，用來(lái)完成小車(chē)的橫移和起吊工作[2]。

圖5 普通架橋機(jī)的小車(chē)靜滑輪組和橫移裝置

圖6 改造后架橋機(jī)的小車(chē)靜滑輪組和橫移裝置

從圖6 可知，改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)，小車(chē)總高度（天車(chē)主梁以上高度）由1580mm，減小到170mm，高度大大降低。改進(jìn)后，每個(gè)天車(chē)上的靜滑輪組仍然由2 套靜滑輪組組成，滑輪直徑350mm，每個(gè)靜滑輪組由7 片滑輪，比普通架橋機(jī)多1 片，多出的這1 片用于鋼絲繩的導(dǎo)向作用（稱(chēng)之為第3 導(dǎo)向輪）。每套靜滑輪組最大承載是84t，2 套滑輪組承載84×2=168t，整套架橋有2套天車(chē)，最大承載為168×2=336t。由圖3 可知，2 臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)在天車(chē)的兩端對(duì)稱(chēng)布置，掛在天車(chē)主梁兩端下部，位于主桁架外側(cè)，分別對(duì)應(yīng)1 套靜滑輪組。卷?yè)P(yáng)機(jī)仍然選用普通架橋機(jī)使用的6t 卷?yè)P(yáng)機(jī)，鋼絲繩通過(guò)第1 導(dǎo)向輪至第2 導(dǎo)向輪后，引向靜滑輪組中的第3導(dǎo)向輪，然后引向吊具上的動(dòng)滑輪組，其余與普通滑輪組繞繩技術(shù)相同。如圖2 所示，2 套靜滑輪組通過(guò)銷(xiāo)軸、連接板與橫移滾軸連接，橫移滾軸兩端裝有滾輪，滾輪在天車(chē)的2 個(gè)主梁平面上滾動(dòng)。由于滾輪直徑較小，為170mm，為保證滾輪與天車(chē)主梁之間的接觸應(yīng)力不大于許用應(yīng)力，采用了多數(shù)量結(jié)構(gòu)，每套滑輪組設(shè)計(jì)有5 根橫移滾軸，即有10 個(gè)滾輪、20 個(gè)軸承。靜滑輪組在天車(chē)上橫向移動(dòng)，是由電機(jī)、擺線(xiàn)針輪減速機(jī)、小齒輪、大齒輪、箱體等組裝成的齒輪箱完成的（注：電機(jī)、擺線(xiàn)針輪減速機(jī)、小齒輪、大齒輪均借用原架橋機(jī)的零部件），齒輪箱與2 套靜滑輪組上的滾軸連接在一起，天車(chē)主梁的外側(cè)裝有齒條，與大齒輪嚙合從而帶動(dòng)2 套靜滑輪組實(shí)現(xiàn)左右橫移[3]。

第三，中支腿縱移輪箱和橫移輪箱。

中支腿縱移輪箱和橫移輪箱結(jié)構(gòu)，改造前后對(duì)比如圖7 所示。

從圖7 改造前后對(duì)比，高度由1500mm 減少到470mm，高度減少了1030mm，且改造后的結(jié)構(gòu)完全滿(mǎn)足架橋機(jī)過(guò)跨、架梁等施工要求。

第四，吊具和動(dòng)滑輪組。

吊具和動(dòng)滑輪組改造前后對(duì)比，見(jiàn)圖8。

圖8 吊具和動(dòng)滑輪組改造前后對(duì)比

改造前的普通吊具和動(dòng)滑輪組中，動(dòng)滑輪組是外購(gòu)的，由動(dòng)滑輪組和連接板組成，連接板上有銷(xiāo)軸孔，通過(guò)銷(xiāo)軸與自制的吊具相連，從而組成一個(gè)總成，再通過(guò)2 根鋼絲繩與箱梁上的吊耳連接。該結(jié)構(gòu)高度方向尺寸非常高，不適合限高路段的架梁工作。

改造后的新型吊具和動(dòng)滑輪組中，動(dòng)滑輪也是外購(gòu)的，僅將動(dòng)滑輪組裝配在了自制吊具內(nèi)部（注：外購(gòu)靜滑輪組，當(dāng)動(dòng)滑輪組用），吊具上的8 字形吊耳直接與鋼混箱梁上的吊耳連接。該新型結(jié)構(gòu)的吊具總高度，大大減小了高度方向上的結(jié)構(gòu)尺寸，為架橋機(jī)整體降低貢獻(xiàn)了較大空間，且在吊裝施工過(guò)程中，仍具備受力均勻、自動(dòng)找平衡功能，完全可替代普通吊具和動(dòng)滑輪組組成的吊具總成。

3 結(jié)語(yǔ)

采用改進(jìn)后的50m-300t 架橋機(jī)順利完成了第八跨限高5.3m 鋼混組合梁的架設(shè)任務(wù)，由此可以證明，改造后的架橋機(jī)結(jié)構(gòu)，完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和施工要求，安全可靠，施工效率也達(dá)到了普通架橋機(jī)相同的指標(biāo)。改造架橋機(jī)關(guān)鍵技術(shù)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，架設(shè)工藝方法先進(jìn)，值得在橋梁施工領(lǐng)域（大跨徑和凈空低的吊裝）中廣泛推廣應(yīng)用。