17大縱坡下坡架設(shè)40T梁施工技術(shù)研究田世寬

1、大縱坡下坡架設(shè)40mt梁施工技術(shù)研究四公司 田世寬摘 要： 提出在大縱坡和長下坡及高墩和曲線橋影響等不利工況下進(jìn)行40米t梁運(yùn)梁、架梁等施工技術(shù)難題，同時(shí)提出解決辦法及主要施工技術(shù)要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：大縱坡 長下坡 運(yùn)梁 架梁 施工技術(shù)研究1 前言隨著國家總體戰(zhàn)略目標(biāo)的逐步實(shí)施，在偏遠(yuǎn)山區(qū)、深山區(qū)等復(fù)雜地形條件下修筑高速公路也將越來越廣泛而必要。但由于在深山區(qū)進(jìn)行路線設(shè)計(jì)和施工，必然會(huì)受山區(qū)地形條件所限制，如長距離大縱坡路線的設(shè)計(jì)，橋梁結(jié)構(gòu)形式多采用30、40米t梁，最大縱坡可達(dá)4%等會(huì)導(dǎo)致橋梁梁片預(yù)制和安裝都會(huì)在大縱坡長下坡工況下進(jìn)行，而長下坡特別是在長距離大下坡如縱坡大于%以上的長下坡不利工況下

2、運(yùn)梁和架梁等均存在較大的安全作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。因此，對在長距離大下坡最不利工況下進(jìn)行運(yùn)梁和架梁安全作業(yè)是我們工程技術(shù)人員必須去面對和必須要解決的問題。2 工程概況渝湘高速公路重慶g3合同段主要為橋梁工程，全線只有三段路基可考慮進(jìn)行預(yù)制場設(shè)置，因受設(shè)計(jì)及地形條件限制以及施工工程變更原因影響等，導(dǎo)致井崗河特大橋310片、桐嶺大橋80片和兩河口大橋215片40米t梁全部為長下坡運(yùn)梁和架梁。3 大縱坡架梁需研究的主要技術(shù)成果采用有軌道或無軌道兩種運(yùn)輸方式。通過技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)對于運(yùn)距大于500米的橋梁，應(yīng)優(yōu)先選用采用效率更高的無軌道方式運(yùn)梁拖車進(jìn)行長距離運(yùn)梁。 根據(jù)本工程特點(diǎn)，與運(yùn)梁拖車生產(chǎn)制造廠家進(jìn)行聯(lián)系和溝通

3、，將車架橫向?qū)挾燃訉?0cm后，使得在運(yùn)梁過程中對t梁的八字斜撐角度由加大到，可提高運(yùn)梁過程中的橫向穩(wěn)定性和安全性；另在運(yùn)梁過程中應(yīng)考慮橋面設(shè)計(jì)最大4%橫坡（以最不利工況進(jìn)行驗(yàn)算）的影響，通過計(jì)算在橫坡斜坡下側(cè)的斜撐受力n=噸，考慮動(dòng)載安全系數(shù)k=。所以斜撐最大受力為軸向力f=6噸，同時(shí)還要求有足夠的剛度。還有就是車架加寬到后，運(yùn)梁拖車車軸車輪的中心距離等于，滿足兩片40mt梁梁肋的中心距離為。通過技術(shù)研究完成了長大縱坡架設(shè)40米t梁施工工藝，為今后規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化施工提供了有利的條件。對主車和副車的t梁承重支點(diǎn)部位進(jìn)行了技術(shù)革新和改進(jìn)，增設(shè)了活動(dòng)圓盤式支座，可以隨著方向的轉(zhuǎn)動(dòng)及橋面不平整而出現(xiàn)

4、的左右震動(dòng)而進(jìn)行微調(diào)整，以免損傷大梁。4架橋機(jī)選用及驗(yàn)算根據(jù)對各種架橋機(jī)的種類比較和性能分析，確定選用50米跨徑雙導(dǎo)梁步履式架橋機(jī)進(jìn)行本工程架梁施工。步履式雙導(dǎo)梁架橋機(jī)組成雙導(dǎo)梁步履式架橋機(jī)由專門廠家計(jì)算設(shè)計(jì)和制作加工，運(yùn)到現(xiàn)場后按廠家提供的設(shè)計(jì)安裝圖進(jìn)行現(xiàn)場拼裝。架橋機(jī)驗(yàn)算研究主要技術(shù)部分架橋機(jī)過孔前沖時(shí)穩(wěn)定性驗(yàn)算及注意事項(xiàng)由于在大縱坡長下坡最不利工況下進(jìn)行架橋機(jī)前沖過孔作業(yè)，在過孔各個(gè)步驟和過程中必須保證架橋機(jī)機(jī)臂保持水平，然后再進(jìn)行過孔作業(yè)。由于架橋機(jī)只是縱向行走，要失穩(wěn)也只有沿縱向前進(jìn)方向先失穩(wěn)，有以下幾種可能： 第一種可能架橋機(jī)前支腿失穩(wěn)在驗(yàn)算架橋機(jī)前支腿穩(wěn)定性時(shí)主要考慮以下幾個(gè)方面

5、：第一方面在自重荷載作用下，即在過孔結(jié)束前前支腿受力為最不利狀態(tài)驗(yàn)算建立力學(xué)模型，計(jì)算得：6 = p/a0= f=205mpa ，k =1 ，安全。第二方面前支腿受壓桿件長細(xì)比及剛度驗(yàn)算：計(jì)算得：=100（規(guī)范鋼桿件容許最大長細(xì)比），滿足要求。第三方面前支腿軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：計(jì)算得：n/a0= f=205mpa，滿足要求。第二種可能架橋機(jī)在前沖過孔過程失控失穩(wěn)穩(wěn)定性驗(yàn)算：架橋機(jī)在過孔行走過程中前支腿為最薄弱環(huán)節(jié)，有以下幾個(gè)方面：第一方面架橋機(jī)過孔在前支腿的滾子上滾動(dòng)前行對前支腿的沖擊力計(jì)算計(jì)算得：f=f滾=，即對前支腿影響非常小，可以忽略不計(jì)。第二方面架橋機(jī)在前支腿滾子上滾動(dòng)行走剎

6、車制動(dòng)時(shí)對前支腿產(chǎn)生的沖擊力計(jì)算：計(jì)算得水平?jīng)_擊力為：p=，滿足要求。第三方面前支腿和軌道接觸、軌道與墊木接觸、墊木與墊木接觸及墊木與蓋梁混凝土之間接觸摩阻力及抗傾覆等安全性驗(yàn)算：第一點(diǎn)前支腿與軌道接觸部位穩(wěn)定性驗(yàn)算：該部位失穩(wěn)有兩個(gè)可能第一個(gè)是前支腿行走鋼輪于軌道之間摩阻力不滿足要求而失穩(wěn)：計(jì)算得: f fs=，k=1，滿足要求。第二個(gè)是前支腿的前后兩個(gè)行走鋼輪在向前沖擊力作用下繞前鋼輪旋轉(zhuǎn)失穩(wěn)：建立力矩方程式：phfd，計(jì)算抗傾覆安全系數(shù)得：k=1，安全。但安全系數(shù)很低，在架橋機(jī)過孔時(shí)，前支腿抗傾覆失穩(wěn)是架橋機(jī)過孔發(fā)生事故的主要原因，應(yīng)對此引起高度重視，并且需對此薄弱部位進(jìn)行進(jìn)一步技術(shù)研究

7、和進(jìn)行技術(shù)革新。第二點(diǎn)軌道與墊木接觸部位抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算：該部位失穩(wěn)有兩個(gè)可能第一個(gè)是架橋機(jī)通過導(dǎo)梁及前支腿傳來的水平向前的沖擊力p大于軌道墊木對軌道底座提供的反方向的最大靜摩阻力出現(xiàn)脫軌而失穩(wěn)建立方程式如果pffs，計(jì)算得: f fs=，k=1，安全。第二個(gè)是架橋機(jī)對前支腿的沖擊力通過前支腿作用繞軌道底座外側(cè)底腳旋轉(zhuǎn)而失穩(wěn)：建立力矩方程式phfd，計(jì)算抗傾覆安全系數(shù)得：k=1，安全。第三點(diǎn)、墊木與蓋梁頂面接觸部位或墊木本身部位抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算該部位失穩(wěn)有兩個(gè)可能第一個(gè)可能是墊木本身或墊木與蓋梁頂混凝土面之間的摩阻力不滿足要求而失穩(wěn)：通過計(jì)算k=1，安全。第二個(gè)可能是墊木在橫移軌道的水平和垂直

8、力作用下繞墊木底部外前腳旋轉(zhuǎn)而失穩(wěn)：建立力矩方程式phfd，通過計(jì)算抗傾覆安全系數(shù)得：k=1，安全。第三種是雙導(dǎo)梁在前沖過程中左右兩側(cè)導(dǎo)梁行駛速度差異太大導(dǎo)致架橋機(jī)導(dǎo)梁或前支腿受扭而失穩(wěn)：如果出現(xiàn)這種現(xiàn)象，則完全是人為因素或機(jī)械故障所致，要保證雙導(dǎo)梁平行同步前進(jìn)，必須要做到以下幾點(diǎn)：第一點(diǎn)架橋機(jī)過孔前，必須全面檢查，如發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)提前處理。第二點(diǎn)檢查各支腿和支點(diǎn)的支撐牢靠情況，以及與導(dǎo)梁等各部位的連接和鎖定情況。第三點(diǎn)在架橋機(jī)過孔各個(gè)步驟前必須用水平儀仔細(xì)檢查架橋機(jī)機(jī)臂和導(dǎo)梁底部與各支腿和各支點(diǎn)接觸部位的相對高程，確保架橋機(jī)機(jī)臂始終處在水平狀態(tài)。第四點(diǎn)在架橋機(jī)過孔的各個(gè)步驟實(shí)施過程中，必須安

9、排專人跟蹤觀測架橋機(jī)的工作狀況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。第五點(diǎn)架橋機(jī)過孔前應(yīng)編制各種可能故障的應(yīng)急預(yù)案。第四種是橋面橫坡坡度太大，架橋機(jī)過孔時(shí)左右導(dǎo)梁不水平，在向前行走時(shí)，沿橫向滑移而失穩(wěn)：如果橋面橫坡坡度大于2%，以最不利工況4%進(jìn)行計(jì)算，則橫向水平分力將達(dá)到p= 。有以下幾點(diǎn)可能：第一點(diǎn)可能架橋機(jī)在過孔前行時(shí)，在重力橫向水平分力作用下，受振動(dòng)荷載影響會(huì)橫向繞前支腿底部旋轉(zhuǎn)而失穩(wěn)：建立力矩方程式phfd，計(jì)算抗傾覆安全系數(shù)得：k=1，安全。第二點(diǎn)可能前支腿行走鋼輪與軌道之間摩阻力不滿足要求而失穩(wěn)： 架橋機(jī)過孔前行失穩(wěn)時(shí)，計(jì)算得:p=，f fs=，k=21，安全。架橋機(jī)喂梁和架梁過程抗傾覆穩(wěn)

10、定性驗(yàn)算第一項(xiàng)架橋機(jī)前支腿高度確定：通過計(jì)算確定為保證架橋機(jī)導(dǎo)梁為水平則前支腿高度h604cm。第二項(xiàng)架橋機(jī)前支腿穩(wěn)定性驗(yàn)算：在驗(yàn)算架橋機(jī)前支腿穩(wěn)定性時(shí)主要考慮以下幾個(gè)方面： 第一方面在自重和吊裝荷載共同作用下，即在落梁就位前前支腿受力為最不利狀態(tài)（一側(cè)單支腿），按軸心受壓桿件進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算：通過計(jì)算得：6 = p/a0=f=205mpa ；所有k=51， 安全。 架設(shè)內(nèi)外側(cè)邊梁時(shí)，計(jì)算得：6 = p/a0= f=205mpa ；k =1， 安全。 第二方面前支腿受壓桿件長細(xì)比及剛度驗(yàn)算：同前計(jì)算得：前支腿受壓桿件的長細(xì)比=100（規(guī)范鋼桿件容許最大長細(xì)比），滿足要求。第三方面前支腿軸心受壓構(gòu)件

11、的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：同前計(jì)算得： n/a0= mpa，架設(shè)中梁時(shí)滿足要求。n/a0= mpa，架設(shè)邊梁時(shí)滿足要求。第四方面吊梁天車在行走或剎車制動(dòng)時(shí)對前支腿的振動(dòng)或沖擊荷載驗(yàn)算：同前計(jì)算得：f=2f滾=，即對導(dǎo)梁和前后支腿影響非常小，可以忽略不計(jì)。在喂梁時(shí)當(dāng)?shù)趿禾燔囋趯?dǎo)梁軌道上行走需要?jiǎng)x車制動(dòng)時(shí)，如果制動(dòng)時(shí)間為3秒，則計(jì)算得前支腿承受的水平?jīng)_擊力p=，滿足要求。第五方面行走系統(tǒng)和軌道接觸及軌道與墊木及墊木與蓋梁混凝土之間接觸摩阻力等安全性驗(yàn)算：第一點(diǎn)前支腿行走器鋼輪與軌道接觸部位穩(wěn)定性驗(yàn)算：該部位失穩(wěn)有兩種可能第一種是架橋機(jī)通過導(dǎo)梁及前支腿傳來的水平向前的沖擊力p大于軌道對鋼輪提供的反方向的最大

12、靜摩阻力出現(xiàn)脫軌而失穩(wěn)通過計(jì)算得: f fs=，k=1，安全。第二種是沖擊力通過前支腿作用繞前鋼輪外側(cè)底腳旋轉(zhuǎn)而失穩(wěn)建立力矩方程式phfd，通過計(jì)算得：k=1，安全。第二點(diǎn)軌道與墊木接觸部位抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算：該部位失穩(wěn)有兩種可能第一種是架橋機(jī)通過導(dǎo)梁及前支腿傳來的水平向前的沖擊力p大于軌道墊木對軌道底座提供的反方向的最大靜摩阻力出現(xiàn)脫軌而失穩(wěn)建立方程式如果pffs，通過計(jì)算得: k=1，安全。第二種是架橋機(jī)沿導(dǎo)梁傳來的沖擊力通過前支腿作用繞軌道底座外側(cè)底腳旋轉(zhuǎn)而失穩(wěn)。建立力矩方程式phfd，通過計(jì)算得： k=1，安全。第三點(diǎn)墊木與蓋梁頂面接觸部位或墊木本身部位抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算：該部位失穩(wěn)有兩種

13、可能第一種是架橋機(jī)通過導(dǎo)梁及前支腿傳來的水平向前的沖擊力p大于軌道墊木與墊木之間或蓋梁頂面混凝土對墊木提供的反方向的最大靜摩阻力出現(xiàn)滑脫而失穩(wěn)建立方程式如果pffs，通過計(jì)算得: f fs=，k=1，安全。第二種是架橋機(jī)沿導(dǎo)梁傳來的沖擊力通過前支腿作用繞軌道底座墊木外側(cè)底腳旋轉(zhuǎn)而失穩(wěn)。建立力矩方程式phfd，通過計(jì)算得：k=1，安全。第六方面負(fù)載橫向行走時(shí)橫向穩(wěn)定性驗(yàn)算：有以下幾種可能：第一種可能軌道摩阻力不滿足要求或小于側(cè)向沖擊力而引起架橋機(jī)前后支腿行走鋼輪滑出軌道而使架橋機(jī)橫向失穩(wěn)：在架設(shè)內(nèi)外邊梁時(shí)，如果制動(dòng)時(shí)間為3秒，則按前面公式計(jì)算得:k=1，安全。第二種可能架設(shè)最外側(cè)邊梁時(shí)，在架橋機(jī)

14、和t梁等共同影響最不利振動(dòng)或沖擊力作用下繞最外側(cè)支腿行走器旋轉(zhuǎn)而失穩(wěn)：在架設(shè)外邊梁時(shí)，四個(gè)支腿的軸向力是不一樣的，根據(jù)力矩的分配，外側(cè)支腿的受力約占t梁總重的90%，內(nèi)側(cè)支腿的受力約占t梁總重的10%。架橋機(jī)要發(fā)生側(cè)向傾覆也只能是繞最外側(cè)支腿行走器旋轉(zhuǎn)而失穩(wěn)，建立力矩方程式：ph=fd，通過計(jì)算得：ph= ，fd=，k=1，安全。第三種可能架設(shè)最外側(cè)邊梁時(shí)，架橋機(jī)整機(jī)橫移，前支腿外側(cè)行走器共4個(gè)輪子，有2個(gè)輪子需落在蓋梁外側(cè)，即軌道需懸空受剪，軌道抗剪強(qiáng)度或擋塊抗壓強(qiáng)度不滿足要求而導(dǎo)致架橋機(jī)橫向失穩(wěn)：在架設(shè)內(nèi)外邊梁時(shí)，為保證邊梁能夠準(zhǔn)確就位，前支腿外側(cè)行走器需橫移行走至蓋梁外側(cè)75cm，計(jì)算得

15、：t=f/a= t=120mpa，滿足要求。擋塊砼抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算：擋塊為c30混凝土， f=p/a= mpap=，滿足要求）的葫蘆與已架好的梁片拉緊。大縱坡工況下高墩對架橋機(jī)過孔的影響 大縱坡工況下架橋機(jī)過孔步驟及措施第一步：調(diào)平架橋機(jī)機(jī)臂，將后支點(diǎn)、前支腿支起，使中支點(diǎn)離地并前移米，兩橫導(dǎo)梁移置至中支點(diǎn)處；第二步：收起后支點(diǎn)，兩機(jī)臂水平平行前移米，使前輔助頂桿置于前橋墩（臺(tái)）蓋梁前部，同時(shí)兩小車移至架橋機(jī)尾部做配重；第三步：再次檢查架橋機(jī)機(jī)臂是否水平，支起前輔助頂桿、前支點(diǎn)、中輔助頂桿、后支點(diǎn)，使中支點(diǎn)離地并前移米，并支好；第四步：收前支腿，并前移40米，到橋墩架梁位置并支好；第五步：收起前輔

16、助頂桿、后支點(diǎn)，兩機(jī)臂水平平行前移米，成架梁狀態(tài)。 架橋機(jī)過孔的關(guān)鍵控制程序：就是始終檢查和保持架橋機(jī)機(jī)臂為水平工作狀態(tài)，嚴(yán)格按作業(yè)程序和操作步驟進(jìn)行，由專人操作和統(tǒng)一指揮。大縱坡下坡架橋機(jī)過孔過程中，高墩處于偏心受壓在大縱坡下坡工況下，架橋機(jī)過孔隨著各個(gè)步驟和工序的推進(jìn)，高墩的受力狀態(tài)也在發(fā)生變化。主要有以下幾種狀態(tài)：第一種狀態(tài)：一孔梁全部架設(shè)完成，架橋機(jī)過孔第一步，此時(shí)2#高墩蓋梁承受一孔梁的一半自重和架橋機(jī)前支腿傳來的荷載，為偏心受壓；3#高墩蓋梁承受一孔梁的全部自重和架橋機(jī)后支腿傳來的荷載，為偏心受壓；第二種狀態(tài)：即架橋機(jī)過孔第三步，此時(shí)前輔助頂桿置于1#高墩蓋梁前部，1#高墩承受前輔

17、助頂桿傳來架橋機(jī)自重所分配的荷載，為偏心受壓；2#高墩蓋梁承受已架好一孔40米t梁自重的一半和通過架橋機(jī)前支腿傳來的橋機(jī)自重荷載，為偏心受壓；第三種狀態(tài)：即架橋機(jī)過孔結(jié)束，此時(shí)前支腿置于1#高墩蓋梁前部，1#高墩承受前支腿傳來架橋機(jī)自重所分配的荷載，為偏心受壓； 大縱坡工況下高墩對架橋機(jī)架梁過程的安全影響 大縱坡工況下架橋機(jī)架梁步驟及措施第一步：調(diào)平架橋機(jī)機(jī)臂，將后支腿、前支腿支墊穩(wěn)固；第二步：將吊梁1#和2#小車全部移至架橋機(jī)尾部，準(zhǔn)備喂梁和接梁；第三步：待架梁片運(yùn)到架橋機(jī)尾部，1#小車接梁、起吊，運(yùn)梁車開始喂梁，到2#小車接梁、起吊，退出運(yùn)梁車，完成喂梁；第四步：1#和2#小車共同起吊，注

18、意保證或保持40米t梁為水平，同時(shí)盡可能的降低40米t梁的重心高度，同步縱向前進(jìn)到達(dá)待架縱向位置，安放和檢查支座的各項(xiàng)指標(biāo)；第五步：根據(jù)待架梁片的編號(hào)，架橋機(jī)整機(jī)攜梁沿橫移軌道進(jìn)行移動(dòng)到達(dá)橫向指定位置；第六步：調(diào)整吊梁小車的吊繩長度，進(jìn)行縱向、橫向和豎向即前后、左右、上下微調(diào)，先就位梁的一端，根據(jù)先低后高或先固定后活動(dòng)支座的落梁順序，再精確就位另一端；第七步：40米t梁準(zhǔn)確就位后，及時(shí)加設(shè)斜撐和對端橫隔板進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹|，進(jìn)行橫向穩(wěn)定性焊接連接和檢查； 大縱坡下坡架梁過程中，高墩處于偏心受壓在大縱坡下坡工況下，高墩的受力狀態(tài)也將發(fā)生變化。設(shè)定待架跨的前橋墩為1#高墩，后橋墩為2#橋墩，已架跨的后

19、墩為3#橋墩，既跨2#、3#橋墩高墩的40米t梁已經(jīng)架設(shè)完成，架橋機(jī)過孔準(zhǔn)備架設(shè)下一跨（跨1#、2#橋墩高墩），則各墩的受力有以下幾種狀態(tài)：第一種狀態(tài)：一聯(lián)四孔或五孔梁全部架設(shè)完成，架橋機(jī)過孔結(jié)束，準(zhǔn)備架設(shè)下一聯(lián)第一孔第一片梁到第十片梁結(jié)束的全過程，此時(shí)2#高墩蓋梁（為設(shè)伸縮縫墩）承受一孔梁的一半自重和架橋機(jī)后支腿傳來的待架梁片和橋機(jī)自重荷載，為偏心受壓；1#高墩蓋梁承受前支腿傳來待架一片梁的一半自重和架橋機(jī)自重荷載，為偏心受壓；第二種狀態(tài)：一聯(lián)第一孔梁全部架設(shè)完成，架橋機(jī)過孔結(jié)束，準(zhǔn)備架設(shè)第二孔第一片梁到第十片梁結(jié)束的全過程，此時(shí)2#高墩蓋梁（為次邊墩）承受一孔梁的一半自重和架橋機(jī)后支腿傳來的待架梁片和橋機(jī)自重荷載，為偏心受壓；1#高墩蓋梁