工程機(jī)械第五講第一節(jié)

1、第一節(jié) 概 述 橋梁是鐵路或公路跨越河流山谷及其他障礙的建筑物，其作用是使河流或地形低洼處的流水、船只和立交線路上的車輛等得以順利通過。 橋梁的種類很多，按照不同的分類方法主要有： 1、按橋距結(jié)構(gòu)受力的不同分為鋼筋砼橋、鋼橋和石橋 2、按橋跨結(jié)構(gòu)所采用的建筑材料可分為梁式橋、拱橋和鋼架橋 修建橋梁是鐵路和公路施工中最為困難的復(fù)雜工程。尤其是 20世紀(jì)60年代以來，高速鐵路在世界發(fā)達(dá)國家崛起，百年鐵路重振雄風(fēng)，傳統(tǒng)鐵路再展新姿，鐵路發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。高速鐵路的蓬勃發(fā)展，在世界范圍內(nèi)引發(fā)了一場(chǎng)深刻的交通革命。 高速鐵路由于速度大幅提高，高速列車對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力作用遠(yuǎn)大于普通鐵路橋梁。橋梁出

2、現(xiàn)較大撓度會(huì)直接影響橋上軌道的平順性，造成結(jié)構(gòu)物承受很大的沖擊力，旅客舒適度受到嚴(yán)重影響，軌道狀態(tài)不能保持穩(wěn)定，甚至影響列車的運(yùn)行安全 此外，為保證軌道的平順性還必須限制橋梁的預(yù)應(yīng)力徐變上拱和不均勻溫差引起的結(jié)構(gòu)變形，這些都對(duì)高速鐵路橋梁的剛度和整體性提出了嚴(yán)格要求。因此，高速鐵路橋梁具有以下工程特點(diǎn)： 1）剛度大：除控制撓度，梁端轉(zhuǎn)角，扭轉(zhuǎn)變形，結(jié)構(gòu)自振頻率，還要限制預(yù)應(yīng)力徐變、不均勻溫差引起的結(jié)構(gòu)變形。并進(jìn)行車橋耦合動(dòng)力響應(yīng)分析。 2）耐久性要求高：主要承重結(jié)構(gòu)按100年使用要求設(shè)計(jì)，統(tǒng)一考慮合理的結(jié)構(gòu)布局和構(gòu)造細(xì)節(jié)，強(qiáng)調(diào)要使結(jié)構(gòu)易于檢查維修以保證橋梁的安全使用等（設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)三個(gè)階段

3、共同來保障）。 3）墩臺(tái)基礎(chǔ)的沉降控制嚴(yán)格。 4）上部結(jié)構(gòu)優(yōu)先采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)剛度大、噪音低，由溫度變化引起的結(jié)構(gòu)位移對(duì)線路結(jié)構(gòu)的影響小。 5）大跨度的特殊孔跨結(jié)構(gòu)多：跨越主要交通干線或通航河流大量采用鋼混結(jié)合梁、連續(xù)梁、斜拉橋、鋼桁拱等特殊結(jié)構(gòu)的大跨度梁式。技術(shù)復(fù)雜，施工難度大。 6）雙線簡(jiǎn)支箱梁制、架需特殊的大型施工裝備：32 m跨度的雙線簡(jiǎn)支箱梁重約900 t、梁寬13.4 m，制、運(yùn)、架需專門的大型施工設(shè)施與裝備。第二節(jié) 橋梁基礎(chǔ)施工 在橋梁工程中，常用的基礎(chǔ)有明挖基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)和管柱基礎(chǔ)等 一、明挖基礎(chǔ) 明挖基礎(chǔ)是直接開挖基坑到設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后灌注或砌筑成

4、為基礎(chǔ) 1、基坑開挖 開挖基坑時(shí)，應(yīng)根據(jù)土壤的性質(zhì)，采用直立邊坡、斜坡或直坡支襯板加固,防止側(cè)壁坍塌 。對(duì)于土質(zhì)基坑可采用人力或機(jī)械，軟巖基坑采用人力或風(fēng)動(dòng)工具，也可采用爆破方法，對(duì)于硬巖一般采用爆破的方法。 2、圍堰工程 圍堰是預(yù)先在基坑的周圍修筑一道擋水圍墻，使堰內(nèi)的水變成死水，然后用抽水機(jī)排干水進(jìn)行開挖，或采用水下挖土。 3、基底處理 基坑挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)檢查和處理基底，使其承載能力和穩(wěn)定性符合設(shè)計(jì)要求。 二、樁基礎(chǔ) 橋梁墩臺(tái)的樁基礎(chǔ)一般是由承臺(tái)及樁群組成。它的作用是將上部建筑所有的載荷，傳到較深的土層中去。 樁基的施工方法有鉆孔灌注樁、打入樁施工 （一）鉆孔灌注樁 是在無支撐的條件下

5、成孔，然后在孔內(nèi)放置鋼筋籠架、灌注砼而成樁的。根據(jù)其成孔工藝，可分為護(hù)壁成孔灌注樁、干成孔灌注樁、沉管灌注樁、爆擴(kuò)灌注樁等 灌注樁施工工序繁多，因成孔方法不同和現(xiàn)場(chǎng)情況不同，施工工藝流程也不完全相同，通過經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，灌注樁施工工藝流程如下圖： 1、埋設(shè)護(hù)筒 作用是固定樁位、鉆頭導(dǎo)向和保護(hù)孔口不致坍塌。 2、鉆孔 成孔方法主要有沖擊法、旋轉(zhuǎn)法和沖抓法三種，一般根據(jù)橋址的地質(zhì)情況，施工環(huán)境和機(jī)械設(shè)備等條件合理選擇。一般情況下，巖層、卵石層應(yīng)采用沖擊法；黏土類土中成孔應(yīng)采用旋轉(zhuǎn)法；沖抓法可用于粘性土、砂性土以及砂類卵石層。 3、清底 清底的方法一般有吸泥法、抽碴筒法以及換漿法等 4、安放鋼筋籠和灌注水

6、下砼 在鉆孔灌注樁中用到的主要設(shè)備是鉆機(jī)，在鐵路橋梁基礎(chǔ)施工中所采用的鉆機(jī)主要有： 1、沖擊式鉆機(jī) 多用于巖層、卵石層或有孤石的地層中，它由鉆機(jī)和鉆頭兩大部分組成，并帶有抽碴筒。 2、沖抓式鉆機(jī) 又稱全套管式鉆機(jī)，裝有液壓驅(qū)動(dòng)的套管擺動(dòng)、壓入和拔出裝置。 3、旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī) 分正循環(huán)和反循環(huán)兩種，適用于砂土層或不超過2540mm碎卵石層。 正循環(huán)的工作原理反循環(huán)鉆機(jī)又分為空氣反循環(huán)、吸力泵反循環(huán)。其工作原理如下圖 鉆孔灌注樁的配套設(shè)備 1、平整場(chǎng)地及壓實(shí)可用履帶式推土機(jī)和壓路機(jī)或打夯機(jī) 2、埋設(shè)護(hù)筒 選用不同形式的打樁機(jī) 3、泥漿制備 泥漿攪拌機(jī) 泥漿泵 4、鋼筋籠制作 電焊機(jī)、鋼筋彎曲與切斷機(jī)等

7、 5、混凝土攪拌機(jī)械 （二）打入樁施工 預(yù)制樁用錘擊打入法施工是軟土地區(qū)沉樁的最常用的一種方法。其施工工藝流程如右圖： 1、打樁的設(shè)備 落錘 構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便，可以隨意調(diào)整落錘高度。但效率低，對(duì)樁的損害大。 柴油錘 利用柴油燃燒帶動(dòng)活塞進(jìn)行錘擊打樁，其工作原理如下圖 蒸汽錘 利用蒸汽的動(dòng)力進(jìn)行錘擊 液壓錘 通過液壓油提升與降落沖擊缸體，沖擊缸體下部充滿氮?dú)狻?2、樁架 作用是保證樁錘沿著要求方向沖擊。常用的有兩種形式；一種是沿軌道行駛的多功能樁架；另一種是裝在履帶底盤上的打樁架。 3、打樁 （1）打樁的順序 打樁順序應(yīng)根據(jù)地形、土質(zhì)和樁布置的密度決定。 （2）打樁的方法 （3）打樁的質(zhì)量控制

8、 樁基檢測(cè) 三、沉井基礎(chǔ) 適用于堅(jiān)固土層很深而覆蓋又很松軟的地方修筑深基礎(chǔ)，還可用在施工場(chǎng)地狹窄，對(duì)鄰近建筑物的影響小、設(shè)備不足或修筑鋼板柱圍堰或樁基有困難的地方。但不宜用于有流砂或含有大孤石等障礙物的地層。 沉井的施工過程如下： 1、在地面或水中筑島的土面上立模或筑土模建造第一節(jié)井體 沉井制造一般用到混凝土機(jī)械和模板 2、沉井砼達(dá)到一定強(qiáng)度后即可拆模，并在井內(nèi)挖土使沉井下沉 3、當(dāng)?shù)坠?jié)沉井頂面沉至距土面較近時(shí)，接筑第二節(jié)井體 4、繼續(xù)在井內(nèi)挖土下沉及接筑井體，直至下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高 5、清理好地基后，用砼進(jìn)行封底 6、填充井孔，如不填充則修筑頂蓋 四、管柱基礎(chǔ) 管柱基礎(chǔ)就是用樁錘打入管柱所形成的

9、基礎(chǔ)。管柱有鋼筋砼管柱、予應(yīng)力管柱和鋼管柱。主要施工步驟： 1、吊裝管柱就位，并加以固定 2、吊裝振動(dòng)打樁機(jī) 3、用沖擊鉆機(jī)沖擊底部，使管柱與地層構(gòu)成整體。 4、灌注管柱內(nèi)砼前，清洗孔壁泥漿。 5、在管柱上建承臺(tái)，再在承臺(tái)上建墩臺(tái)。 第三節(jié) 鐵路客運(yùn)專線架橋機(jī) 我國在建的幾條客運(yùn)專線和準(zhǔn)備修建的京滬高速鐵路，在經(jīng)過城鎮(zhèn)、交通樞紐、軟土和南方水網(wǎng)地區(qū)時(shí)，多采用長距離架橋方式通過。根據(jù)目前的設(shè)計(jì)，橋梁之多和橋梁之長在我國鐵路橋梁建設(shè)史上將創(chuàng)新記錄，其中80以上又將采用中小跨度橋梁，即采用整孔預(yù)制的簡(jiǎn)支箱梁及小跨度連續(xù)梁，主要有20m、24m、32m整孔預(yù)制的雙(單)線簡(jiǎn)支箱梁，這些箱梁重量達(dá)300

10、t以上，最大的32m雙線簡(jiǎn)支箱梁重約900t，完成這些箱梁的架設(shè)需要大型的施工設(shè)備，即通常所說的“三大件”架橋機(jī)、運(yùn)梁車、提梁機(jī)。 鐵路客運(yùn)專線架橋機(jī)915t/35m自行式架橋機(jī)意大利尼古拉公司研制，應(yīng)用于臺(tái)灣高鐵整孔箱梁的架設(shè)鐵路客運(yùn)專線架橋機(jī)880t/35m導(dǎo)梁式架橋機(jī)意大利尼古拉公司研制，應(yīng)用于臺(tái)灣高鐵整孔箱梁的架設(shè)鐵路客運(yùn)專線架橋機(jī)下導(dǎo)梁式架橋機(jī)意大利尼古拉公司研制鐵路客運(yùn)專線架橋機(jī)兩跨連續(xù)式架橋機(jī)意大利尼古拉公司研制，應(yīng)用于韓國高鐵鐵路客運(yùn)專線架橋機(jī)兩跨連續(xù)式架橋機(jī)意大利尼古拉公司研制，應(yīng)用于韓國高鐵鐵路客運(yùn)專線架橋機(jī)鄭州大方橋梁機(jī)械有限公司研制的DF900型架橋機(jī)鐵路客運(yùn)專線架橋機(jī)

11、鄭州大方橋梁機(jī)械有限公司研制的DF900D型架橋機(jī)鐵路客運(yùn)專線架橋機(jī)北戴河通聯(lián)路橋機(jī)械有限公司研制的TLJ900型架橋機(jī)鐵路客運(yùn)專線架橋機(jī)開封宏達(dá)路橋設(shè)備廠研制的HD900型雙向架橋機(jī)鐵路客運(yùn)專線架橋機(jī)中鐵大橋局集團(tuán)公司研制的JQ900型下導(dǎo)梁架橋機(jī)鐵路客運(yùn)專線架橋機(jī)一.客運(yùn)專線鐵路架橋機(jī)的概述二.典型架橋機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)組成三.典型架橋機(jī)的施工作業(yè)流程四.其它類型架橋機(jī)的介紹一 客運(yùn)專線鐵路架橋機(jī)的概述 我國當(dāng)前客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)中橋梁數(shù)量比例較大例如北京一天津城際鐵路中，橋梁長度可能占線路總長75 以上，其中中小跨度橋梁將達(dá)到90 以上，因此從工期、造價(jià)、質(zhì)量和效益上分析“全跨預(yù)鑄、逐跨架

12、設(shè)”的簡(jiǎn)支箱梁及小跨度連續(xù)梁將成為主體。 為適應(yīng)客運(yùn)專線快速的要求，高速行駛的車輛要求鐵路橋梁具有較大的抗彎和抗扭剛度，而雙線整孔簡(jiǎn)支箱梁具有受力簡(jiǎn)單、形式簡(jiǎn)潔、外形美觀、抗扭剛度大，使用中養(yǎng)護(hù)工作量小以及噪音低等優(yōu)點(diǎn)。由于在鐵路客運(yùn)專線設(shè)計(jì)中橋梁比例增大，而其中80 以上又將采用中小跨度橋梁，即采用整孔預(yù)制的簡(jiǎn)支箱梁及小跨度連續(xù)梁，因此必須依靠大量的施工裝備為鐵路橋梁建設(shè)服務(wù)。 1橋梁架設(shè)施工工法對(duì)架橋機(jī)的要求 采用“全跨預(yù)鑄、逐跨架設(shè)”的施工方法，在鐵路橋梁建設(shè)上己積累了成熟的經(jīng)驗(yàn)。 傳統(tǒng)施工工法是”先鋪后架”，即架橋機(jī)的橋間轉(zhuǎn)移和T梁的運(yùn)輸必須通過己鋪軌道進(jìn)行。 為適應(yīng)秦沈客運(yùn)專線大量2

13、4m550t雙線箱梁的架設(shè)，首次采用”先架后鋪”的施工架設(shè)工法。 “全跨預(yù)鑄、逐跨架設(shè)”的施工方法，在一定數(shù)量范圍內(nèi)具有明顯效率和效益性：它實(shí)現(xiàn)了施工生產(chǎn)的流水式工藝過程，便于掌握全局和局部進(jìn)度，控制施工工期簡(jiǎn)單明了，可控性強(qiáng)；預(yù)鑄場(chǎng)制梁不受氣候影響，標(biāo)準(zhǔn)化流程，進(jìn)度可控制；制梁作業(yè)的周期性，使工序過程操作熟練，生產(chǎn)效率高；工廠化生產(chǎn)，質(zhì)量控制、檢驗(yàn)、測(cè)量、制度完善可靠，使產(chǎn)品質(zhì)量有保證?！叭珙A(yù)鑄、逐跨架設(shè)”的施工工法越來越受到人們的重視并得到發(fā)展和提高。 一 客運(yùn)專線鐵路架橋機(jī)的概述2混凝土梁體結(jié)構(gòu)對(duì)架橋機(jī)的性能要求(1)架橋機(jī)的凈空應(yīng)滿足客運(yùn)專線所架梁體的構(gòu)造尺寸要求。(2)架橋機(jī)支腿應(yīng)

14、作用于箱梁腹板上。(3)支腿的構(gòu)造及其作用力的大小與客運(yùn)專線梁體及墩臺(tái)尺寸和承載力相適應(yīng)。(4)支腿作用于梁體及墩臺(tái)的承壓面積應(yīng)滿足局部承壓要求。(5)吊梁及落梁過程中，吊點(diǎn)位置應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，并保持四支點(diǎn)均勻受力且為同 一平面，誤差范圍應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。(6)架橋機(jī)應(yīng)能適應(yīng)千斤頂落梁工藝，并自帶落梁千斤頂。(7)架梁時(shí)產(chǎn)生的支承反力不得超過設(shè)計(jì)規(guī)定的施工荷載作用下容許豎向承載力。(8)架橋機(jī)設(shè)計(jì)審查應(yīng)通過設(shè)計(jì)院相應(yīng)的檢算，送檢材料中應(yīng)有各種工況下對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)的明確受力簡(jiǎn)圖。一 客運(yùn)專線鐵路架橋機(jī)的概述3鐵路客運(yùn)專線架橋機(jī)的分類 導(dǎo)梁式架橋機(jī)導(dǎo)梁無導(dǎo)梁式架橋機(jī)下導(dǎo)梁式架橋機(jī)上導(dǎo)梁式架橋機(jī)支腿兩支腿

15、架橋機(jī)三支腿架橋機(jī)四支腿架橋機(jī)跨數(shù)兩跨式架橋機(jī)一跨式架橋機(jī)行走方式輪軌式架橋機(jī)輪胎式架橋機(jī)一 客運(yùn)專線鐵路架橋機(jī)的概述3鐵路客運(yùn)專線架橋機(jī)的分類 運(yùn)架一體機(jī)其他過隧道架橋機(jī)一 客運(yùn)專線鐵路架橋機(jī)的概述二 典型架橋機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)組成TLJ900型架橋機(jī)DF900D架橋機(jī)提梁機(jī)整體結(jié)構(gòu)為柔性前支腿、剛性后支腿兩支點(diǎn)支撐主提梁機(jī)整體結(jié)構(gòu)為柔性前支腿、剛性后支腿兩支點(diǎn)支撐主梁，架梁狀態(tài)為一跨簡(jiǎn)支，受力明確。梁，架梁狀態(tài)為一跨簡(jiǎn)支，受力明確。待架箱梁由馱梁小車從運(yùn)梁車上馱運(yùn)進(jìn)入提梁機(jī)腹內(nèi)，提待架箱梁由馱梁小車從運(yùn)梁車上馱運(yùn)進(jìn)入提梁機(jī)腹內(nèi)，提梁機(jī)定點(diǎn)起吊，作業(yè)安全。梁機(jī)定點(diǎn)起吊，作業(yè)安全。導(dǎo)梁吊機(jī)、輔

16、助天車及輔助支腿相互配合實(shí)現(xiàn)導(dǎo)梁機(jī)過孔，導(dǎo)梁吊機(jī)、輔助天車及輔助支腿相互配合實(shí)現(xiàn)導(dǎo)梁機(jī)過孔，使提梁機(jī)過孔狀態(tài)為一跨簡(jiǎn)支狀態(tài)，整機(jī)縱向穩(wěn)定性較好，使提梁機(jī)過孔狀態(tài)為一跨簡(jiǎn)支狀態(tài)，整機(jī)縱向穩(wěn)定性較好，安全性高。安全性高。導(dǎo)梁機(jī)采用高位設(shè)置，方便地解決了首跨和最后兩跨箱梁導(dǎo)梁機(jī)采用高位設(shè)置，方便地解決了首跨和最后兩跨箱梁的架設(shè)難題。的架設(shè)難題。僅需變換前支腿的安裝位置即可滿足架橋機(jī)變跨作業(yè)的需僅需變換前支腿的安裝位置即可滿足架橋機(jī)變跨作業(yè)的需要。要。整機(jī)采用全變頻控制，使機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)無沖擊。整機(jī)采用全變頻控制，使機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)無沖擊。監(jiān)控及操作體系智能化監(jiān)控及操作體系智能化 ，使得架橋機(jī)高效、安全。，

17、使得架橋機(jī)高效、安全。1.DF900D型架橋機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)滿足滿足32m32m、24m24m、20m20m雙線整孔箱梁運(yùn)架要求雙線整孔箱梁運(yùn)架要求可以方便地進(jìn)行首末跨架設(shè)及橋間轉(zhuǎn)移可以方便地進(jìn)行首末跨架設(shè)及橋間轉(zhuǎn)移可以方便地實(shí)現(xiàn)運(yùn)梁車馱運(yùn)通過雙線隧道可以方便地實(shí)現(xiàn)運(yùn)梁車馱運(yùn)通過雙線隧道 架 橋 機(jī) 部 分架 橋 機(jī) 部 分解體，即只拆除解體，即只拆除部分后支腿和導(dǎo)部分后支腿和導(dǎo)梁吊機(jī)，架橋機(jī)梁吊機(jī)，架橋機(jī)主梁直接放置在主梁直接放置在運(yùn)梁車上，而不運(yùn)梁車上，而不需要任何馱運(yùn)支需要任何馱運(yùn)支架，運(yùn)梁車可馱架，運(yùn)梁車可馱運(yùn)架橋機(jī)通過雙運(yùn)架橋機(jī)通過雙線隧道空間。線隧道空間。 導(dǎo)梁機(jī)支腿設(shè)置油缸，可以將導(dǎo)

18、梁機(jī)調(diào)整為水導(dǎo)梁機(jī)支腿設(shè)置油缸，可以將導(dǎo)梁機(jī)調(diào)整為水平狀態(tài)，滿足托梁小車馱梁上導(dǎo)梁作業(yè)要求；提梁平狀態(tài)，滿足托梁小車馱梁上導(dǎo)梁作業(yè)要求；提梁機(jī)前支腿設(shè)調(diào)整節(jié)，輔助支腿設(shè)收縮油缸，可以使機(jī)前支腿設(shè)調(diào)整節(jié)，輔助支腿設(shè)收縮油缸，可以使提梁機(jī)在架梁和過孔時(shí)為水平狀態(tài)，滿足作業(yè)要求。提梁機(jī)在架梁和過孔時(shí)為水平狀態(tài)，滿足作業(yè)要求。從而使架橋機(jī)可適應(yīng)從而使架橋機(jī)可適應(yīng)2020的橋梁縱坡。的橋梁縱坡。 架橋機(jī)在曲線橋上過孔時(shí)，通過撥軌，可使架架橋機(jī)在曲線橋上過孔時(shí)，通過撥軌，可使架橋機(jī)各支腿就位。吊梁天車、導(dǎo)梁天車和導(dǎo)梁吊機(jī)橋機(jī)各支腿就位。吊梁天車、導(dǎo)梁天車和導(dǎo)梁吊機(jī)均具有均具有250mm250mm的橫移功能，從而使架橋機(jī)具備最的橫移功能，從而使架橋機(jī)具備最小小25002500米半徑曲線橋的架設(shè)功能。米半徑曲線橋的架設(shè)功能?？蛇m應(yīng)可適應(yīng)2020的橋梁縱坡和最小的橋梁縱坡和最小2500m2500m半徑的曲線橋的架設(shè)半徑的曲線橋的架設(shè) 單節(jié)主梁最大外形尺寸為單節(jié)主梁最大外形尺寸為10001000200020001250012500，重量重量12.6t12.6t； 后支腿最大件外形尺寸為后支腿最大件外形尺寸為120012003100310058105810，重量重量11.4t1