大跨度预应力箱梁

架桥机构造拼装与造价分析

摘  要：大跨度架桥机是架设PC铁路桥梁和公路桥梁的专用设备。此文介绍了跨度96m和跨度109m架桥机的技术性能、结构构造、安装技术、施工组织和施工定额。

关键词：大跨度；架桥机；构造拼装；造价分析

○ 前言

大跨度架桥机是一种移动支架法施工PC梁的专用机械设备，又称造桥机。1965年德国首次实现在桥面上支承的移动支架，结合PC梁的平衡伸臂安装，架设了桥墩高100m、总长1050m、15孔不等跨的德国雪格峡谷桥，现已被大量地应用于中等跨度的高架桥上。我国于1991年提出了造桥机总体方案，1993年研制了跨度48m造桥机，适用于跨度32m和48mPC简支箱梁悬拼；1994年研制了跨度58.4m、全长111.2m的60t造桥机，适用于跨度56m PC简支箱梁悬拼，创12天成梁56m记录。

本文介绍大跨度架桥机是铁道部“八五”科技发展重点科研项目，由大桥局1995年研制完成长244m、吊重2×160t造桥机（以下统称架桥机），1996年投入使用，首次成功地悬拼国内最大跨度96m、正桥9跨一联全长796m的石长线长沙湘江铁路大桥，将我国PC梁的建设提高到一个新水平。2004年大桥局又承建完成孟加拉国帕克西大桥（Paksey Bridge in BangLadesh），发展为长254m、吊重180t架桥机，悬拼跨度109.5m、17跨一联全长1786m公路桥，创7天成梁109m新记录。

1  架桥机工作原理及应用功能

大跨度架桥机的研制成功，使PC梁建设速度已接近钢梁的架设速度，降低投资，减少噪音，便于养护。

（1）移动能力。利用移动支架使其前移，在墩顶原位造梁，不受运输条件限制。

（2）平行作业。采用节段悬拼法，改悬浇为工厂化预制，上下部结构可同时施工，缩短了工期。

（3）改善施工环境。减少了水上高空作业，改善了桥下通航和泄洪条件。在城市高架桥建设中，将架桥机的主桁和起重设备组合成长跨鹰架，进行空中施工作业，可不影响地面交通或建筑布置。

（4）适用于多种跨度。由于主桁采用同类部件可互换的拆装结构，变跨方便。对于跨度在40m以下箱梁或T梁可整孔吊装，也可整孔浇注。

（5）成桥速度快。跨度96m铁路PC箱梁，采用悬浇法施工，每孔约需3个月，采用大跨度架桥机悬拼，实际成桥平均速度为每孔1个月；跨度109m公路PC箱梁，可达7天完成1孔/109m记录。

（6）综合效益好。取消了挂篮及钢模等悬臂施工荷载，省掉墩旁支架和减少梁体悬臂预应力束。

2  架桥机主要技术性能和经济指标（见表1）

表1      架桥机主要技术性能和经济指标

3  96m架桥机和109m架桥机结构组成

架桥机主要由主桁，前、中、后支腿或主支撑横梁，起重小车，液压系统及电控等部件组成。

3.1  主桁结构

（1）跨度96m架桥机。采用拆装式菱形钢桁梁，桁高5m，由4片平行主桁栓接组成。每2片主桁组成1组单元梁，单元梁宽度2m；两组单元梁距离5m，横向全宽9m,全长244m。其布置见图1。

（2）跨度109m架桥机。采用拆装式钢桁梁，桁高8.62m，由2组平行主桁架组成。主桁架上端中心间距9.5m，主桁架下端净距6.45m。每组桁架为A形对称结构，横截面为三角形，底宽3.05m。上、下弦杆节点采用栓接，斜杆与弦杆间连接采用膨胀销。其布置见图2。

3.2 支腿结构

（1）跨度96m架桥机。设4个支腿，分属3种类型。①前支腿挂于导梁前端，作为可伸缩临时支腿，其作用是当主桁前端到达前方墩时，将前端悬臂起顶至水平状态，最大顶升高度2.2m，最大支承反力960kN；还可调整架桥机前端±80mm以内的水平位移。②中支腿有2个，其作用：一是作为架桥机工作时的前方墩和中间墩的支点；二是每个中支腿设4条2.5m 长的滑道，每条滑道下面布置2台150t千斤顶，可调整支点高度；三是牵引架桥机向前移动。每个中支腿上下游各有2台穿心式水平千斤顶连续牵引4股7φ5mm钢绞线，通过滑道和摩擦板，使架桥机前移；四是自身向前移动并成为工作状态下的前支点。当架桥机前端到达前方墩时，前支腿就位后，后中支腿A由起重小车吊运，向前跨越前中支腿B，挂于主桁下弦，起重小车不能继续前走，需后中支腿A靠其自走行电动机构到前支腿所处的墩顶上并取而代之。③后支腿是架桥机主桁3个支点中的后支点，最大反力5800KN，它固定连接于主桁，由连接铰、分配梁及滑移设备组成。

（2）跨度109m架桥机。设3个主支撑横梁，分别布置于墩顶节段顶面，间距109.5m。其作用是将推进车传递的桁架荷载传到主支撑油顶上。每个主支撑横梁下面由4个主油顶支撑，并可调整支点标高，其上面布置2组推进车。每组推进车有主动滚轮和从动滚轮各4个。每个主动滚轮配1台30KN液压驱动马达，以确保主桁在2.4%的斜坡上匀速纵向滑移，并通过推进车底部的塑料滑板对主桁作横向移动，调节两主桁间距和前移方向。移动一跨109.5m，仅需2.5小时。

前后鼻支撑，分别位于主桁下弦前、尾端。由附着在主支撑架上的2条垂直支腿组成，每条支腿上安装有液压油缸，以调节补偿垂直高度。前鼻支撑是在进行悬臂拼装、墩顶节段安装时起架桥机前支承作用，其支承在墩中心线前方的临时托架上，待前主支撑横梁安装就位后，方可解除其支承作用。后鼻支撑是起后主支撑横梁落下、吊移过程中的临时支撑作用。

3.3 起重小车

又称天车，它是架桥机工作时吊运节段梁的主要工作单元。

（1）跨度96m架桥机。为满足前、后跨平衡拼梁的要求，共设2台起重小车，每台起重量1600KN。走行于主桁上弦，被吊的节段梁可进行上、下、纵、横的移动和平面的回转。

（2）跨度109m架桥机。仅配备1台起重小车，最大轮压320KN，起重量1800KN。走行轮轨布置于主桁上弦杆顶面，为平条方钢。吊具系统可通过液压油缸实现节段梁的纵、横向调节，在水平方向实现360^○的回转。

3.4 平衡体系

（1）跨度96m架桥机。设2台起重小车，以满足前、后跨平衡拼梁，前后节段同时胶拼，同时松钩，以保持平衡。为防主桁侧倾，在主桁前部设有固定的横向联接系，并在最大悬臂支点、后中支点、后跨跨中、后支点等部位均设有可开启的横向联结系，吊重经过时横联打开，通过后再闭合。

（2）跨度109m架桥机。在主桁架和主支撑横梁之间设置了纵向约束撑杆，将主桁架和主支撑横梁连为一体。同时主支撑横梁与节段之间用8根预应力粗钢筋锚固，使整个架桥机成一整体，以抵抗主桁承受纵、横向水平力，起稳定防倾覆作用。在“T”构悬拼过程中，墩梁连接仅一个支点，承受竖向重力和横向水平力，不承受弯矩，梁体可在纵向竖直面内自由转动。在桥墩支点的两侧，梁体与架桥机主桁之间，每侧通过8根φ36精扎螺纹钢筋组成的吊杆（平衡杆）相连接，平衡“T”构在悬拼过程中的不平衡力。同时，通过吊杆调节两侧节段的标高、线型。随着架设的前伸，吊杆逐步前移，安装1孔，吊杆仅需转换3次。

4  架桥机拼装及试验

4.1  跨度96m架桥机拼装

采用逐段拼装，逐段前移，利用已架设完毕的4孔32m简支梁作拼装平台，并在其中的第二至第四孔两侧安装临时支架及支架顶滑道。先在地面按组拼程序分段预拼，分段长12～64m,每段主桁的2组单元梁分别吊装。拼装顺序自主桁前端至尾端，边拼边向前滑移。在拼装过程中，根据主桁杆件产生的内力和支点承受反力的能力，确定主桁前端滑移量和后端接长量。配备机械：杆件预拼需16t、30t汽车吊机各1台，分段整体吊装采用150t龙门吊机1台。辅助设施：滑道钢材1.2t，预埋件3t，万能杆件209t，新钢结构46t，碎石垫层52m³，支架基础C25砼306m³。

4.2  跨度109m架桥机拼装

采用满铺支架，单根空中对接成型。在桥台后引道上300m范围内安装临时支架，主支撑横梁临时基础。临时支架按照1个节间（间距11.4m）设置1个，其支撑面与主支撑推进车滚动顶面齐平。配备机械：50t汽车吊机和50t履带吊机各1台，150t汽车吊机1台。辅助设施：钢筋及预埋件8t，万能杆件210t，新钢结构46t，支架基础C25砼360m³。

4.3荷载试验

荷载试验分125%的设计荷载下的静载试验和110%的设计荷载下的动载试验。试验的目的是检测起重小车的起吊能力、主桁架及其支点在动载下的受力和变形情况。试验检测项目：起重小车走行系统和刹车装置、卷扬机系统和刹车装置、主桁变形和挠度值，并与设计值相比较。

5 安拆周期及劳动组织（分别见表2、表3）

表2    安装拆除周期表

单位：天

表3    劳动组织表（一个班组）

单位：人   

（未完，转下篇）。