高墩架设曲线钢箱梁技术研究_袁文金.pdf

公路 年月第期 收稿日期：文章编号：（）中图分类号：文献标识码：高墩架设曲线钢箱梁技术研究袁文金，张潮忠（甘肃博睿交通重型装备制造有限公司兰州市 ）摘要：结合 线灵台至华亭高速公路石堡子互通立交钢箱梁架设施工，介绍地处墩柱高、地面落差大、圆曲线半径小的钢箱梁架设方案、支架的选择及受力计算，并总结了针对该类工况架桥机架设与汽车吊架设、顶推施工的优缺点，为同类型工况下钢箱梁施工架设提供借鉴。关键词：钢箱梁；架设；支架；架桥机随着我国城市化的推进，城市交通需求也越来越大，互通立交逐渐成为城市不可缺少的基础性设施。大型城市互通式立交线形复杂、层次繁多，且一般需要跨越现状道路，下部条件受到极其严格的限制，互通立交桥梁在有限的空间内布设时常采用小半径平曲线。立交匝道桥坡度大，其钢箱梁安装难度较大，传统方法使用顶推施工，安全性相对较差，且由于顶推设备的使用率较低还需增加导梁费用，施工成本过高 。本文介绍了使用架桥机架设 线灵台至华亭高速公路石堡子互通立交钢箱梁，采用架桥机架设，抗倾覆、横向稳定性等方面安全性高；通过架桥机及汽车吊可精准调整纵横向位置；相对于传统的顶推施工节省了导梁和顶推设备的费用，可大幅度减少施工费用。工程概况石堡子互通式立交匝道桥位处纵坡较大，路线与地面最大高差，匝道桥号墩为 连续钢箱梁，圆曲线半径 ；匝道桥连续钢箱梁共 联：（）（），圆曲线半径 ；匝道桥连续钢箱梁共联：（）（）（）（），圆 曲 线 半 径 ；匝道桥连续钢箱梁共联：，圆曲线半径 ；匝道桥连续钢箱梁共联：（），圆曲线半径 。施工方案 方案比选原设计考虑到墩高及地形影响，建议采用顶推施工的方式架设钢箱梁。经过现场实地察看论证，最终选用改造架桥机墩前支架的方式进行安装。安装方案比选见表。表安装方案比选序号对比项顶推安装架桥机墩前支架安装安全性能安全性相对较差一些。抗倾覆、横向稳定性方面等安全性高。安装精度顶推主要为纵向顶推，曲线横向定位难。通过架桥机及汽车吊可精准调整纵横向位置。施工成本（）增加导梁费用；（）顶推设备使用率较少，租金高、成本大。（）节省导梁费用；（）架桥机及汽车吊常规使用，租费等较低。优选安装方案匝道跨径为 连续钢箱梁，采用架桥机进行架设，主要考虑运输条件限制，钢箱梁纵向分个节段、横桥向分条，在组拼场地使用 龙门吊将钢箱梁纵向分段、横向分条拼装成架设单元；架桥机采用上坡架梁，以减少架桥机下坡架梁的风险，支架放置在前桥墩处，在架设过程中架桥机只承担架桥机自重及所架设梁段的重量，待架设梁段安装到位后支承力转移至桥墩支座。架桥机结构和钢箱梁纵向分段、横向分条（）钢箱梁节段架设采用 架桥机，主要有前框架、前支部分、中托部分、后支部分、天车部分、电控系统等组成。前支部分、中托部分、后支部分、天车部分均配有动力组用来满足桥机过孔，架桥机整体横移，天车带重横移等架梁中需要的工作，见图。图架桥机结构示意（）考虑起重运输等因素，将钢箱梁纵向分段、横桥向 分 条 组 拼 运 输 至 现 场，匝 道 钢 箱 梁 长 ，全桥共分 个节段。纵向分为节段，节段长度分别为 、，见图（）。横桥向宽 ，分为条，节段见图（），第跨的横桥向个节段，重量分别为第条 、第条 、第条 、第条 、第条 。单位：图钢箱梁分段、分条示意 公路 年第期 年第期袁文金张潮忠：高墩架设曲线钢箱梁技术研究在架设钢箱梁节段过程中，钢箱梁最大节段长 ，圆曲线半径 ，钢箱梁对角最大宽度为 ，钢箱梁一条节段最大重量 ，需保证架桥机内档距离大于 ，故将架桥机双主梁中心距定为 （架桥机设计出厂最大中心距为 ）；架桥机长度调整为 ，在架设钢箱梁节段时利用天车配重满足自平衡过孔要求。支架结构支架高度约为 ，采用 格构形式，立柱为 钢管，主横梁为 钢组合件，水平连接杆及斜杆为 钢管。支架钢管连接方式采用标准件法兰盘连接，局部采用钢管对接焊接方式处理，钢管对焊后外侧加钢板补强。支架和桥墩连接件采用 槽钢，为确保支架结构安全，将支架与主墩进行抱箍连接，使支架总体强度及稳定性得以提高。顶部分配梁采用 型钢支撑架桥机的前支腿。支架基础为 的 混凝土，其上预埋 钢板。支架结构示意见图。单位：图支架结构示意 钢箱梁节段架设钢箱梁按分段分条要求工厂加工成 个节段运输至现场，墩前支架搭设完成同时架桥机现场组装就位。考虑到架设过程的稳定性，从第跨开始逐跨横桥向先架设中间第条节段，然后架桥机横移依次架设条节段，架设完成后调整标高焊接形成整体，至此第跨钢箱梁架设完成。架桥机前移按照架设第跨方式架设剩余跨钢箱梁节段，具体工况如下。（）工况：搭设墩前支架及架桥机就位。架桥机前支腿移至号墩支架处。钢箱梁节段运输至桥头组拼装场，见图（）。（）工况：运送第跨横桥向第条节段。将钢箱梁节段前端运至架桥机前天车下，由前天车吊起该钢箱梁节段前端，后端仍然支撑在运梁车上，见图（）。为保证运梁车能顺利运梁，架桥机下弦净高约 （运梁车高 梁段高度）。上坡架梁时净高可适当调低；下坡架梁时净高适当加高，满足钢箱梁节段能从架桥机下弦下面穿过。（）工况：同步运送第跨横桥向第条节段。前天车与运梁车同步进行运梁，直到该钢箱梁节段的后端到达后天车下，见图（）。（）工况：第跨横桥向第条节段落梁。后天车吊起钢箱梁节段后端后，架桥机台天车同步向前移动将钢箱梁第条节段运输到待架位置后落梁，见图（）。第跨第条钢箱梁节段架设完成后，架桥机横移到恰当位置，依次逐片架设第跨钢箱梁横桥向条节段，架设完成后调整标高，焊接形成整体，至此第跨钢箱梁架设完成。（）工况：架设第 跨。架桥机移动至第 跨，前支腿支在号墩前支架上，安装第跨钢箱梁节段，同上述工况方式，见图（）。架设安装验算 钢箱梁支架顶部作用力计算架桥机在架设过程中，前支腿在支架上，支架承担的重量为架桥机重量及架桥机吊装一孔梁时的重量；中 支 腿 在 桥 墩 盖 梁 上 面，荷 载 全 部 由 永 久墩承担。架桥机总重为 ，在架钢箱梁节段时，前支腿考虑 倍安全系数，按照 计算，架桥机前支腿单个支点按照 计算。一孔钢箱梁节段最大重量为 ，计算时考虑 倍安全系数，按照 计算。支架整体分析支架 计 算 采 用 有 限 元 计 算 程 序 建立施工支架模型，并进行内力和位移计算，见图。由图（）可知，荷载组合作用下施工支架最大组合应力（轴向弯曲）为 ，小于 钢材的弯曲和轴向应力设计值（）；最大轴向应力 ，小于 钢材的轴向应力设计单位：图钢箱梁架设值（）。施工支架强度满足要求。由图（）可知，荷载组合作用下施工支架最大水平位移为 ，小于 公路钢结构桥梁设计规范（）容许的 ，支架横向刚度满足规范要求。由图（）可知，在架桥机及钢箱梁作用下，支架一阶屈曲稳定系数为 ，大于经验系数 ，则支架整体稳定性满足要求。结语本文以 线灵台至华亭高速公路石堡子互通立交钢箱梁的架桥机加支架架设施工为例，分析 公路 年第期 年第期袁文金张潮忠：高墩架设曲线钢箱梁技术研究了图墩前支架内力、位移、稳定计算该类工况架桥机架设与汽车吊架设、顶推施工的优缺点。（）墩柱较高，地面落差大，选用汽车吊架设的成本及安全风险系数要高于架桥机支架架设。（）墩柱较高，平曲线半径小，顶推施工成本及安全风险系数要高于架桥机支架施工。参考文献：汪芳进，张小川 鳊鱼洲长江大桥南汊航道桥主梁施工关键技术桥梁建设，（）：张子杰，张成，张文学，方自安 大跨度转体钢箱梁桥临时索塔优化设计施工技术：中英文，（）：郑超 既有铁路桥钢桁梁更换为钢箱梁施工关键技术世界桥梁，（）：赖用满 施工期波形钢腹板组合箱梁变形控制研究公路，（）：卜东平，赵振倒字形钢箱梁整体空中顶推施工创新技术铁道建筑，（）：易有淼，樊少彻港珠澳大桥青州航道桥钢箱梁施工关键技术桥梁建设，（）：王汁汁，张勇，王维悬索桥钢箱梁缆索吊装施工 技术 应 用 研 究 公 路，（）：朱小金，鲜亮，王博，杨敏，吴建军虎门二桥小半径平曲线钢箱梁安装施工技术中外公路，（）：莫志强，李海鸥跨既有高速公路连续钢箱梁滑移施工合龙 控 制技术研 究 公路，（）：刘霄苏州剑科路桥梁顶推施工关键技术分析与研究 东南大学，王森岭大跨度钢箱梁的制作与分段吊装技术研究与应用绿色环保建材，（）：陆庚高速公路建设中的钢箱梁制作与拼装施工工艺四川建材，（）：杨永奎，李浩，万志强 钢箱梁桥梁临时安装支架有限元分析 科技创新与应用，（）：