复杂地形山区旅游环线公路桥梁架设技术研究

摘要：山区乡村及新兴旅游公路建设中，公路设计等级低，具有时速低、曲线半径小、桥面净宽小、坡度大、施工风险大及施工困难等特点，大跨度桥梁的运输及架设的施工技术难题更为突出，针对性提出了桥机拼装及转场、线路大坡度处理、桥机拼装后利用轨道过隧、小半径曲线喂梁等桥梁架设方案技术措施，适应复杂地形山区公路桥梁建设要求。

关键词：山区公路  坡度大  小曲线半径  预制梁架设

一 前言

随着国家脱贫攻坚战略及国内旅游业的迅速发展，作为其配套设施的交通工程发展较为迅猛，此类工程其公路设计等级低，具有时速低、曲线半径小、坡度大、施工风险大等特点，对公路施工建造技术提出更高的要求，特别是大型桥梁施工及架设更需解决其技术难题和安全保证措施。

二 工程概况及特点

成都龙泉山城市森林公园旅游环线公路五标段，位于金堂县行政区划范围。属于城市次干路，设计速度为30～50km/h，双向四车道，沥青混凝土路面。

本标段桥梁共12座/3186.5延米，共计780片预制小箱梁或T梁。其中40mT梁重117.2t、高2.5m，30m小箱梁重102.82t、高1.7m。

架桥区间线路最大坡度5.9%，桥梁最小曲线半径251m、最小桥面净宽9.5m、900双弯，且桥梁两端紧临隧道，无桥机拼装场地，架桥机需拼装完成穿过隧道方能进行预制梁的架设。

三 施工组织

本标段共需架设预制梁11座，计划架设顺序为炳灵村一号大桥→炳灵村二号大桥（标尾）和牛角冲大桥，再架设白马村大桥→玉凤村一号大桥（标首）8座桥，牛角冲大桥为由于曲线半径小（251m），桥面净宽窄（净宽9.5m），采用40m/180t架桥机架设。

根据施工组织安排，40m/180t架桥机拼装场地均在桥台前路基上，架桥机在转移场地时，因道路运输及纵坡影响，需进行2次拆拼。由炳灵村一号大桥→炳灵村二号大桥方向架设后，需对架桥机拆除、转场至白马村大桥大里程路基处再进行安装后，从白马村大桥→玉凤村一号大桥方向架设，完成后拆除桥机。

其中白花村大桥至玉凤村四号大桥路基线路长度194.5m，线路纵坡为5.49%，大于架桥机极限运行坡度5%，线路高差约0.95m，拟找取中间平衡点，首先完成下坡侧路面基层结构施工，调节线路纵向坡度，架桥机通过前完成路基填筑、平整，调整路基高度后使压实度要求和线路纵坡小于5%;

牛角冲大桥设计为小半径曲线分离式桥梁，桥端无桥机拼装场，桥机需陈家沟隧道出口路基完成拼装，利用轨道将架桥机通过陈家沟隧道运输至桥头后，将桥机转换成架梁状态。先架左幅（14#→0#），完成后在0#台前路基场坪拆除、拼装桥机完成掉头，架右幅 （0#→14#），完成后利用轨道将桥机通过隧道运输至路基上拆解。

四 架桥机结构安全验算

1计算荷载

（1）工作级别：A3

（2）计算荷载：双主梁长66m，单梁自重q =5.3 kN/m ;天车（含小车）：7t;单个前支腿： 5.1t;后支腿：2.4 t（单个支腿1.2t）;前横移轨道2.8t;

2架桥机的结构计算

（1）计算架桥机主梁承载力，分别考虑架桥机在过孔、架中梁、架边梁三个最不利工况下主梁产生的最大弯矩、腹杆强度及稳定性。

（2）主梁上下弦杆的强度计算

过孔时桥机前支腿到达墩台，尚未支撑时悬臂端根部的最大弯矩，桥机工况如下图：

架中梁时，当提升小车位于主梁41m跨中时，前小车吊满载90t，梁中的最大弯矩。桥机工况及受力模型如下图：

Mmax=68x41+5.3x41.52/2=7352 kN·m

P=90x10x1.1=990 kN（1.1为系数）

R=（99+15）x10/2=570 kN

Mmax=570x41/4+5.6x412/8=7020 kN·m

由此可知过孔时的弯矩是主梁承受的最大弯矩，也是控制弯矩，按此弯矩来校核主梁上、下弦的强度。

Mmax=7352 kN·m

主梁：上弦两根工字钢32b，中间加焊10mm芯板。下弦四根槽钢25a，中间加焊12mm芯板。其图及截面几何参数如下：

过孔时主梁的正应力：

σmax=Mmax/WX=7352×103/55772328×10-9

=132MPa<[σ]=170MPa

主梁上、下弦采用Q235B钢材其许用应力为170MPa， 所以过孔时主梁是安全的。

架中梁时，最不利位置在跨中，其最大弯矩Mmax =7020 kN·m

主梁的正应力：

σmax=Mmax/WX=7020×103/55772328×10-9

=126MPa<[σ]=170MPa

主梁上、下弦采用Q235B钢材其许用应力为170MPa，工作应力小于Q235B的许用应力，满足强度条件，所以架中梁时，弦杆是安全的。

（3）腹杆的强度计算

架边梁时，提升小车偏移架桥机主梁一侧，该侧主梁承担剪力最大，故在设计腹杆时，将它放在最不利位置。

取卷扬小车偏移侧主梁为研究对象，由平衡方程可求解，前支及中托处反力

N中 =1210 kN   N前 =950 kN

主梁中的最大剪力位于在中托及前支處，选用4根100方管对腹杆进行加强。

主梁中的最大剪力为N中 =1210 kN

腹杆所受的轴力可根据平衡方程求出，

F腹杆 =1280 kN

腹杆的截面面积为A腹杆=2195×4=8780 mm2

腹杆的工作应力：

σ腹杆 = =

=145.8MPa<[σ]=170 MPa（不含花撑）。

腹杆满足强度条件。

（4）主梁刚度

fc=Pl3/48EIx=53.5×413/（48×210×8.36）

=43.8<[4100/400]=102.5mm，

主梁的刚度满足要求。

3结构验算结论

从主梁弦杆及腹杆的强度、刚度及稳定分析计算结果可知，架桥机在不同的工况下均可安全工作。

五 架梁工艺

1架桥施工工艺流程见下图：

2架桥机纵向空载前移就位

架桥机纵向位移时，2台起吊天车运行到架桥机后部作配重，用木楔塞行走轮，同时用钢丝绳与主梁联结，以防止架桥机纵向运行时起吊天车失稳。

将两台运梁车行至架桥机尾部，前起吊天车把前运梁车吊起作为配重，另后运梁车和主梁连接牢固。利用中支腿驱动机构及后运梁车动力前移架桥机主梁，将导梁前支腿就位于前墩帽上，调整导梁和主梁水平后，通过吊挂装置移动主梁前支腿至前墩帽预定位置，下落行走箱及钢轨，调整高度后将前支腿与墩帽联结牢固。

收起导梁前支腿，依靠前、中支腿上驱动及运梁车动力继续将主梁前移至工作位置后，将前支腿上部与主梁下弦联结牢固;中支腿上部与主梁下弦联结牢固;此时架桥机完成了主梁的空载前移。

架桥机纵向运行就位后，必须进行一次全面的安全检查。架桥机运转情况正常后，才能进行梁体的安装作业。

3 喂梁

（1）直线段或曲线半径满足梁片直接进入架桥机时，先检查架桥机上有无影响梁片通行的障碍物，并标记梁片停车位置，安放止轮器。梁片在预定位置停车后，前后两个吊点同时挂好吊具和底梁，检查无误后，启动卷扬机组，至吊架底梁受力。当架桥机已带梁工作时，严禁梁片进入架桥机。

（2）当运输车上已架设好桥跨时，除去横隔梁钢筋焊接外，在已架好梁的横隔梁处用枕木做临时支撑，稳固梁板。运输车喂桥机时，车轮压在两片梁腹板位置，有效保证受力均匀。

（3）小半径曲线地段喂梁，需拆除一侧12m主梁，梁车载梁至架桥机尾部后支腿附近时，指挥人员要密切注意梁车前移，防止碰到后支架。

桥机的尾部横移对准横移轨道，1#天车垂直起吊梁体脱离台车面，临时支撑后支腿，同时检查卷筒排绳、制动。1#天车和梁平车配合前移梁体，当1#天车载梁前移至前、后支架1/2跨时，应密切注意导梁变形。当2#天车可吊梁时停车制动，用2#天车起吊梁体运送到架梁位置。

在喂梁路径上，铺设1500×5000×20mm钢板并与预埋钢筋焊接牢固，间距根据现场实际需求进行，钢板焊接牢固及方木支垫完毕后，方可通行梁车，须缓慢匀速通行，时刻听从指挥人员调整方向，行走中线尽量与湿接缝中心线保持一致。

4 试吊

起吊作业前，需试吊一次。吊梁时要上好护梁铁瓦或橡胶垫，采用兜底吊装。起钩需缓慢，钢绳略为受力后停止起钩，观察吊钩是否垂直。卷场机组需做制动试验2～3次，梁吊起少许后，检查钢绳有无跳槽、吊架插销有无窜动等情况，确认可靠后方可正式作业。

5架设

（1）安装边梁

架桥机带梁横移安装相邻的边梁时，先安一片中梁，以保证后吊装边梁的稳定性。两起吊小车将边梁吊运已安装中梁位置，整机带梁横移到边梁安装位置，并下落距支座15cm时暂停，检查位置的准确性后平稳下落。并将桥机横移至提梁区，准备下一片梁的架设。梁顶标高复核无误后，马上完成钢筋横向焊接，形成稳定体系。

（2）中梁架设

提梁后2台天车将梁纵移至前跨，再横移到架设位置落梁。为防止梁体冲击已架设的边梁，需用2cm薄木板作缓冲垫。每跨首片中梁需采用支撑临时固定，其余梁把梁两端的横隔板钢筋主筋与前一梁横隔板及湿接缝钢筋焊接成整体。架设后梁间空隙，用安全网进行临时防护。

（3）首跨架设

架设时，中支腿位于桥台上，其横移方梁下的基础必须压实，以防止架桥机在架梁过程中出现下沉，造成事故;前支腿纵向移动前，应调整好支腿高度，使前支腿能够顺利就位。

并确保梁车轨道中心与桥机主梁中心线重合。

（4）尾跨架设

面对桥台，桥机前支腿在桥台上运行，必须降低高度，配备在桥台上使用的前支腿專用联结架，架设时，可把前支腿框架整体拆除，再将联结架、 行走箱及前支腿托梁联结起来。

六 架梁施工注意要点

1场内运输通道应畅通，吊装场地平整、坚实，在电力架空线路附近作业时，必须采取相应的安全技术措施。风力6级（含）以上时，不得进行吊装作业。

2各种起吊设备在每次组装后，使用前应先进行试吊。试吊时，将梁吊离支撑面约2～3cm后暂停，对各主要受力部位（钢丝绳、卷扬机及起吊点等）的作用情况细致检查，确认受力良好，方可撤除支垫继续起吊。

3吊梁时，捆绑吊点及起吊方法应能使梁体的中心在吊装过程中保持稳定，以保证吊装安全。

4专人指挥梁体同向移动，靠近安装位置，两端同时下降到距离盖梁30cm左右高度后，分别调整至安装位置，控制两端高差，保证两端同时就位。

5边跨孔的安装应控制伸缩缝间距，伸缩缝预留宽度不得过小或过大。梁板端头和台背背墙间不得夹有混凝土块、石块、木头等杂物，影响自由伸缩。

6不得在未进行横向联系的梁体上运梁。

七 结束语

成都龙泉山旅游环线公路第五标段于2021年4月开始架梁工作，2021年10月完成全部780片架梁任务。公司针对龙泉山旅游环线公路设计时速低、线路坡度大、曲线半径小、桥面宽度窄、桥隧相连（桥机拼装场地少）施工难题，研究制定了适应复杂环境的公路大跨度桥梁的架设技术方案，得到设计和监理单位的大力支持，在满足设计要求的基础上，保证质量的同时，加快了施工进度，为建设山区公路总结一套快速架梁的方法。

参考文献：

1《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650-2020 ）;

2《架桥机安全规程》GB26469-2011;

3《架桥机通用技术条件》GB/T 26470-2011;

4《市政架桥机安全使用技术规程》JGJ 266-2011;

5《架桥机安装验收规范》DB50/298-2008;

作者简介：罗杰，（1966-5），男，汉族，高级工程师，1988年毕业于西南交通大学，起重运输机械，大学本科，研究方向：工程机械设备与制造。

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