贝雷梁在客运专线 900 t架桥机架梁施工中的应用

黄志华

(中铁九局集团有限公司,沈阳 110013)

1 工程概况

福厦客运专线木兰溪特大桥 78-1～86号墩间为24m预制梁 +32m非标现浇梁 +80m钢桁梁 +32m非标现浇梁 +128m系杆拱 +32 m现浇梁。如图1所示。

根据施工标段划分及施工组织,其 80m钢桁梁、128m系杆拱及 3孔现浇梁及桥梁下部结构由重点标中铁十七局实施,该桥其余的箱梁均由梁场集中预制,采用 JQ900型下导梁架桥机自大里程侧向小里程侧架设,Ⅱ标段由中铁九局负责施工。

根据架桥机性能要求,在通过 128 m系杆拱及 80 m钢桁梁时需要进行拆解降低高度,用运梁车驮运过钢桁梁后再进行组拼起升。而由于在通过钢桁梁后只有 1孔 32m跨现浇箱梁,此空间无法满足 JQ900型下导梁架桥机的拼装要求,正常情况下至少还需要增加1孔现浇箱梁才能满足架桥机作业空间要求,即 78-1号墩 ～79-1号墩之间过钢桁梁往小里程侧的第 2孔24m箱梁应为现浇施工。

实际由于受场地作业限制及涉及到标段间施工作业组织等原因,预制变更现浇梁方案无法实施,为解决此问题,采取搭设贝雷梁代替现浇梁的方案解决架桥机作业空间的要求,此孔箱梁仍采用梁场预制架设的施工方案。

图1 木兰溪特大桥 78-1～86号墩间梁型布置示意

2 JQ900架桥机架梁作业方案

(1)架桥机降落,运梁车驮运架桥机通过钢桁梁,到达贝雷梁上方(图2)。

图2 JQ 900架桥机架梁作业示意(1)

(2)利用运梁车液压顶升系统等将架桥机在 32m梁及贝雷片梁上升起,架桥机前支腿支在贝雷梁上,中支腿、后支腿支在 32m梁上(图3)。

图3 JQ 900架桥机架梁作业示意(2)

(3)梁场提梁机装下导梁,架桥机前后支腿支承,中支腿展开,运梁车驮运下导梁进入架桥机腹腔内,中支腿收拢承载,后支腿卸载,利用架桥机前纵移天车安装下导梁临时支架(图4)。

图4 JQ 900架桥机架梁作业示意(3)

(4)架梁机将导梁提起,运梁车退出,下导梁落放桥头(图5)。

图5 JQ 900架桥机架梁作业示意(4)

(5)运架梁机台车分别支承前、中支腿,驮运架梁机前移一段距离进入架梁工位。安装前支腿底节,架桥机就位(图6)。

图6 JQ 900架桥机架梁作业示意(5)

(6)主梁由前支腿,中支腿支承,前后起重天车将下导梁吊起,采用桥下吊车配合,拆除贝雷梁。拆除贝雷梁后将下导梁搁置在临时支墩及 32m梁上(图7)。

图7 JQ 900架桥机架梁作业示意(6)

(7)前后纵移天车将下导梁纵移到位,主梁由前支腿、后支腿支承,纵移天车将中支腿提升纵移安装到需变跨的位置,进入架梁程序(图8)。

图8 JQ 900架桥机架梁作业示意(7)

3 贝雷梁搭设方案

从上到下依次为 10mm厚钢板(运梁车走行通道),12 cm×12 cm方木(车轮处双层),双层贝雷片,每端 2I36a型钢横梁。贝雷梁之间除标准连接件外,采用-100×10角钢将每组梁交叉联结,并用[10型钢横向联结。

由于架桥机作业过程 2中架桥机桥顶升支腿需要作用在贝雷梁上,横向距离 7m,产生集中荷载,因此在距离 78-1号墩端 5m左右架桥机前支腿位置设 4根 I24横向型钢,作为集中荷载的横向分配梁,且支腿作用处周围再采用加强片进行横向联结加强,用于分散前支腿集中受力。

贝雷梁下部 2I36a型钢间采用槽钢与桥墩支承垫石联结,且贝雷梁与工字钢间采用 U形螺栓适当联结,防止贝雷梁产生平面滑动。

贝雷梁搭设后,顶平面与相邻的现浇混凝土梁有一定的水平高差,采用方木沿 2m钢板范围再加一层(运梁车车轮走向线)找平。贝雷梁搭设布置见图9。

图9 贝雷梁搭设布置(单位:cm)

吊车材料等进场利用重点标中铁十七局进场便道,由于桥下为软基,吊车站位采用铺设碎石垫层及搭设枕木垛解决。

4 贝雷梁受力检算

4.1 荷载(表1)

4.2 贝雷桁片技术参数

桁片几何特性:

单排单层 W0=3570 cm3,I0=250 500 cm4

3排双层 W=22 226.8 cm3,I=3222 883.2 cm4

双排双层 W=14817.9 cm3,I=2 148 588.8 cm4

桁片容许内力:

单层单排[M]=788.2 kN◦m,[Q]=245.2 kN

3排双层[M]=4653.2 kN◦m,[Q]=698.9 kN

双排双层[M]=3 265.4 kN◦m,[Q]=490.5 kN

弦杆特性:A=25.48 cm2,W=79.4 cm3,I=396.6 cm4,[σ]=273MPa,[τ]=208MPa

桁架钢销双剪状态的容许剪力[Q]=550 kN

弦杆螺栓的容许剪力[Q]=150 kN

表1 架桥机荷载

4.3 主要工况检算

工况 1:运梁车驮运架桥机

根据架桥机、运梁车自重,运梁车轮载取检算值为

1.1×(305+200)×9.8=5 444 kN

运梁车共有 17组车轮,轴距 2.3m,则每组轮压为

5 444/17=320 kN

贝雷梁计算跨度按 23.4m计算,最不利位置为架桥机荷载全部进入贝雷梁,1组集中荷载作用于跨中截面弯矩影响线系数最大的部位(图10)。

图10 架桥机最不利位置贝雷梁受力图(单位:m)

由此,运梁车驮运架桥机在贝雷梁跨中最大弯矩

按每组 1排的轮重主要由其下方中间的 3排贝雷片承担考虑,则其

因此 3排贝雷梁(6片 3排双层)可满足要求,其余部分根据作业空间要求及对整体结构加强考虑进行布置。

工况 2:架桥机前支腿支撑于贝雷梁上,运梁车驮运下导梁

根据下导梁、运梁车自重,运梁车轮载取检算值为1.1×(132+200)×9.8=3 579 kN

运梁车每组轮压为 3 579/17=211 kN

架桥机前支腿取检算值为 1.1×305×9.8/2=1 495 kN

按架桥机前支腿距贝雷梁端支点 3 m考虑,需要共同受力的贝雷梁数为 2464/[Q]=2 464/245.2=10片,根据贝雷梁布置方式实际贝雷架为 18排,中间车轮下及支腿下每侧能保证各有 5排共同受力,满足要求。其最大弯矩小于工况 1的最大弯矩,满足要求(如图11～图13所示)。

图11 贝雷梁最不利荷载组合(单位:m)

图12 贝雷梁剪力图(单位:m)

图13 贝雷梁弯矩图(单位:m)

5 结语

木兰溪特大桥采用搭设贝雷支架,解决了架桥机过钢桁梁后组装作业空间问题,经实践证明方案安全可行,在施工中得到了顺利实施,该方案对于客运专线900 t架桥机架梁方法进行了拓展,可为架桥机过隧道等类似特殊条件下的客运专线箱梁架设施工提供有益的参考。

[1] 杜永昌.高速与客运专线铁路施工手册[M].北京:科学技术文献出版社,2006.

[2] 李国豪.中国桥梁工程[M].北京:高等教育出版社,1998.

[3] 周水兴,何兆益,邹毅松.路桥施工计算手册[M].北京:人民交通出版社,2001.

[4] 吴信然,杨启兵.秦沈客运专线箱梁和轨道工程施工新技术[M].北京:中国铁道出版社,2003.