- 相关推荐
架桥机架设薄壁U型梁施工技术
摘要： 薄壁U型梁是一种引进国外先进理念设计的新型钢筋混凝土梁型，在南京至高淳城际轨道南京南站至禄口机场段工程成功运用，其具有抗压力强、减震、隔音、节约建筑材料、结构新颖、外形美观等特点，但其结构壁薄，底板最薄处厚度仅为260 mm，且为开口断面，抗扭刚度低，因此，U型梁的架设技术要求高，施工难度大。文章主要介绍了采用架桥机工艺架设薄壁U型梁的施工技术，为类似工程的施工提供参考。
关键词： 架桥机;架设工艺;薄壁U型梁
1、工程概况
南京至高淳城际轨道南京南站至禄口机场段工程，即南京地铁S1线，线路总体呈南北走向，土建TA02标主线高架起自禄口机场路基过渡段，止于禄口新城南站，高架线路全长约5.4km，由上海隧道工程有限公司承建。
上部结构标准梁主要采用预制30m长的U型简支梁(图1)。
该段桥梁直线段线间距为4.7m;曲线段半径为650m，线间距为5.1m。下部结构为单柱T型整体桥墩，预应力结构混凝土盖梁。该工程涉及的梁型较多，其标准U型梁的总高1.9m;宽度有3种：5.06m、5.205m、5.5m;跨度有4种：30m、28m、26m、25m。最重的U型梁的混凝土体积为73.1m3，理论梁重190t。
由于工程部分线路穿越横溪河和保税大道，如采用常规的履带吊或门式起重机吊装的施工方法，施工时需要对河道和道路进行封闭。为了减少对周边环境及居民的影响，最终决定采用架桥机的方式，架设其中的72片单墩双线U型梁，架桥机施工的线路总长为1km。
2、DF50/200Ⅲ型架桥机
2.1 DF50/200Ⅲ型架桥机主要构成
DF50/200Ⅲ型架桥机主要包含主梁、1号支腿、2号支腿、3号支腿、起重天车、专用吊具等构造，此外还有液压系统、电控及动力系统等部件。
① DF50/200Ⅲ型架桥机主梁为双三角桁架梁结构，主梁长70.2m、2.8m、宽1.47m、重约117t;2根主梁横向中心距为9m;主梁顶面铺设供起重天车行走的轨道，前端设有桁架连接梁，尾端设有门式连接架;每节之间用销轴连接，单节最大长度为10m，重约6.5t。
②架桥机架梁时的前支腿(1号支腿)为刚架结构，上部采用横梁与主梁连接，支腿立柱可伸缩调节，下节伸缩柱下端设箱型梁结构，以适应末跨架设及坡道施工。
③2号支腿为架桥机中支腿，自上至下依次为吊挂组件、托辊轮箱、转盘、伸缩调节机构、横梁、支承刚架及其横移机构等。利用伸缩调节机构可调节支承高度;利用支承刚架结构支承在U型梁底板部位，同时支承刚架可沿横梁横移，以满足曲线梁施工需要。
④3号支腿为DF50/200Ⅲ型架桥机后支腿，由吊挂机构、伸缩机构及支承机构等构成。架梁时3号支腿支承在桥墩隐形盖梁上，作为后支点。
⑤起重天车由2套额定起重量120t的机组组成，各自独立，2台天车可同步进行起吊或走行，也可单台工作，以满足各种工况使用的要求。起重天车大梁两端连接纵移小车，小车由减速机驱动，减速机电机变频启动，实现无冲击平稳启动;起重天车大梁顶面设横移小车，横移范围为±3m;起重天车在架桥机主梁顶方钢轨道上自行。
⑥DF50/200Ⅲ型架桥机共有2套专用吊具，前后起重天车各1套，通过吊具均衡机构实现对预制梁的“4点起吊、3点平衡”起升系统，以确保4个吊点间均衡受力，使预制梁不受任何不平衡荷载所产生的扭矩。
⑦3套液压系统分别提供1号、3号支腿的升降，以及2号支腿的升降和横移。
⑧采用柴油发电机组给架桥机和运梁车供电，主控电源由主接触器、主过流继电器、天车及各行走机构过流继电器组成;整机纵移由中支腿上2组(4台)电机和运梁车8台电机来执行;天车由2台纵移电机和2台横移电机驱动，并设有天车超程及过流保护装置;每台运梁车由8台电机驱动，变频调速。
图2为架桥机主要部件构造图。
2.2 架桥机技术参数
DF50/200Ⅲ型架桥机主要技术参数见表1。
3、架桥机架设工艺
3.1 提梁
由于该工程U型梁重达190t，提梁采用2台MG100-45门式起重机双机抬吊。
3.1.1 提梁流程
①轮胎式运梁车通过运梁便道将U型梁从梁场运至提梁站门式起重机下的卸梁区;
②解除U型梁与运梁车的锁定;将门式起重机吊具的吊杆放进U型梁的吊梁孔;安装固定螺母;
③2台门式起重机天车同步提梁，将U型梁吊至桥上的轮轨式运梁车上;
④解除天车吊具，轮轨式运梁车将U型梁运至架桥机处架设。
3.1.2 注意事项
①为避免U型梁在吊装过程中受扭、碰撞，2台起重机在吊装过程中必须保持同步。
②起重机小车和大车采用可无级调速的变频电机驱动，在落梁就位安装时可做到微动调节，避免梁体碰撞。
③为避免梁体受扭，在其中1台天车的吊具上架设平衡梁，通过销轴与吊具梁连接(见图3)，从而实现4点起吊，3点支撑，使U型梁始终处于静定支撑状态。
3.2 桥上运梁
图4为轮轨式运梁车桥上运梁图。
提梁站将U型梁装载至桥上的轮轨式运梁车上后，轮轨式运梁车携梁通过预先铺设好的运梁轨道将U型梁运至架桥机下给架桥机喂梁。
3.3 30m标准跨架梁流程
标准跨架梁流程为：
运梁车喂梁;前天车提梁，与后运梁车同步行走;后天车提梁，前后天车同步提梁行走;天车行走到位，横移、落梁。
待U型梁安装完毕后，进行2号支腿部位桥墩盖梁横向预应力束终张拉。
3.4 落梁工艺
工程采取目前国内高速铁路桥梁架设的通用落梁方法：将支座垫石的设计标高降低20～30mm，在落梁时采用液压千斤顶作为临时支点，U型梁首先支承在4个临时支点上，其中一端的2个液压千斤顶采用1台泵站控制，由1根主管路通过三通阀连通起来，形成理论上的1点支承布置，另一端的2个液压千斤顶分别由2台液压泵站控制，形成2点支承，从而实现U型梁整体的4点支承3点平衡(见图5)。
落梁时通过临时支点千斤顶调整至设计标高，采用快硬早强自流平灌浆材料在支承垫石与支座底面之间填实，当灌浆材料强度达到设计允许的强度后，临时支座千斤顶卸荷，U型梁重量支承转换至正式支座上，架桥机即可向前纵移过孔。
3.5 支座安装、灌浆及操作平台设置
①支座预埋钢板在预制U型梁时进行预埋，并预留锚固支座螺栓孔位;预制U型梁运至起梁点后将支座固定在预制U型梁上;待U型梁就位于落梁千斤顶上并调整后，安装注浆模板并注浆;支座注浆强度达到后，解除落梁千斤顶并移出，支座安装完毕。
②支座锚栓孔灌浆材料采用CISO RES无收缩砂浆，该砂浆具有实体膨胀、流动性佳、无泌水、早期及晚期强度高等特点。灌浆料通过漏斗软管伸入模板灌浆，直至浆体从支座底板四周流出，将导管拔出，浆体上表面要紧贴或略高于支座下表面。
③由于U型梁桥墩上没有操作平台，在架桥机2号支腿部位操作人员也无法从桥面下到桥墩盖梁处进行调梁及灌浆作业，U型梁吊具也无法拆除，因此，设置临时吊挂平台。该吊挂平台可沿U型梁外侧腹板纵移，中间部分可旋转打开以便通过圆柱形桥墩。对于无法通过的门式墩，可利用吊车将平台解除，然后在门式墩前方重新安装。
3.6 架桥机过孔步骤
①前一片U型梁架设完毕后，解除天车吊具，天车吊运横梁到前运梁车上方，与架桥机及运梁车连接;
②2辆天车行至前运梁车附近;2号支腿油缸收回悬空，解除2号支腿与主梁间连接，转换为吊挂状态;
③2号支腿吊挂至桥墩指定位置，油缸伸出顶紧桥面，1号、3号支腿油缸收回使其脱空;
④整机由运梁车驱动前移30m到位，1号支腿油缸伸出顶紧桥墩，用U形螺栓将2号支腿与主梁锁定;
⑤3号支腿油缸伸出与U型梁顶紧，驮运支架由天车吊至指定位置并固定，架桥机恢复至架梁状态，运梁车返回取梁。此时对2号支腿部位桥墩盖梁预应力束进行初张拉。
4、架桥机架设工艺的优点
笔者分别从工期、造价和维护保养成本、施工条件以及施工效益四个维度，对上文所述三种施工技术展开分析，发现薄壁U型梁施工技术工期最短，成本最低，对场地、天气的要求最低，施工效益最好。具体情况详见表2。
5、结语
该工程采用了架桥机架设薄壁U型梁的工艺，正常情况下每天可完成1跨(2片)的架设，因天气及机械等原因，最终在60d内完成了所有36跨(72片)梁的架设。采用该工艺，可大大降低因起重机械基础的不均匀沉降或其他人为因素而导致的梁体受扭，提高了施工质量。除起梁点外不需要过多的施工便道和基础处理，架设过程大部分处于已架设的U梁上，因而受外部环境的影响较小，提高了施工效率;总之，架桥机架梁工艺在工程质量、安全、施工成本等方面具有明显的优势。
参考文献：
[1]李善荣.引进架桥机技术参数修正的一点体会[J].建筑机械，2004(03).
[2]吕彭民，丁智.架桥机主梁结构瞬态动力学分析[J].长安大学学报(自然科学版)，2005(04).
[3]王建军，房会彬.关于900t铁路架桥机钢结构焊接工艺采用标准的探讨[J].铁道工程学报，2005(04).
【架桥机架设薄壁U型梁施工技术】相关文章：
公路施工建设技术管理的论文06-01
施工技术论文致谢（通用6篇）04-21
建立互补型团队06-04
水利施工中软土地基处理技术论文04-28
浅析环保节能建筑CL结构体系施工技术05-02
10kV配网线路施工技术的论文05-07
混凝土连续叠合梁中内力重分布探讨06-02
水利工程中挡土墙的设计与施工技术要点05-18
谈水利水电施工的关键工艺技术论文08-06