HZQ550型架桥机架设33 m非标梁施工技术

平栓玲

(中铁七局集团有限公司，河南 郑州 450016)

HZQ550型架桥机主要结构形式为一跨支承式简支架设、下导梁辅助移位过孔。前、后支腿简支支撑主梁，主机移位过孔依靠下导梁、辅助支腿和前起重天车。架桥机额定起重量550 t，架桥机主梁长度35.25 m，前后支腿净间距33.6 m，下导梁长度36.25 m，满足高速铁路20.6 m、24.6 m、32.6 m单线箱梁架设要求。架设最小曲线半径为800 m，适应坡度为纵坡3%。

1 工程概况

新建铁路郑州南至登封至洛阳城际铁路引入郑州南站应急工程动车走行线运架梁施工,包含D4双线桥双线箱梁47片、D4单线桥单线箱梁57片、D5单线桥单线箱梁59片,其中D5线设置1孔32.97 m非标梁(以下简称33 m非标梁)。该孔单线箱梁所处位置为D4双线3#墩与2#墩(即D4线从此处由双线变单线，分离设置D4单线和D5单线)，为D5单线桥首片箱梁。工况为两片单线箱梁切翅后并置为双线箱梁，位于平坡直线段。单线梁截面类型为单箱单室等高度箱梁，全宽7.1 m，底板宽3.4 m，梁体中心线处高度2.542 m，重360 t，横向支座中心线间距2.6 m。受桥墩高度限制采用预制架设的方法施工。

2 架设33 m非标箱梁特殊工况分析

2.1 落梁净空要求及主臂受力工况分析

拟架箱梁长度为32.97 m，较32.6 m箱梁长0.37 m。经现场实际量测和查验架桥机设计总装图，架桥机主梁长度35.25 m，前后支腿净间距33.6 m>(32.97+0.2)m，满足落梁净空要求；33 m非标梁起吊点间距30.3 m，和32.6 m梁起吊点间距30.2 m基本一致，桥机大臂最不利受力工况是前起重天车拖梁行至其1/2处，因梁重360 t<550 t，桥机主臂受力满足要求。

2.2 桥机、导梁前、后支腿位置分析[1]

HZQ550架桥机设计架设梁型为标准32.6 m箱梁，桥墩中心间距32.7 m。架桥机过孔完毕，导梁前、后支腿位置分别距离桥墩中心线800 mm，桥机前、后支腿距离桥墩中心线距离分别为550 mm、2 000 mm，如图1所示。拟架设箱梁长度32.97 m，桥墩中心线间距33.15 m，桥机按正常程序过孔后，导梁前、后支腿位置距离桥墩中心线距离为358 mm，架桥机前、后支腿距离桥墩中心线分别为 100 mm(支腿宽500 mm)、2 000 mm，如图2所示。此时桥机前支腿侵入了梁体安装空间，无法满足箱梁落梁要求，需采取措施使桥机二次前移，即在第1次过孔基础上，使桥机与导梁再向前纵移0.4 m，满足箱梁下落安装位置要求后，按常规架梁工艺进行架梁施工。

图1 架设32.6 m梁架桥机过孔后位置(单位：mm)

图2 架设33 m非标梁架桥机第1次过孔后位置(单位：mm)

2.3 桥机二次过孔稳定性分析

架桥机沿导梁第二次过孔时，导梁后支腿无法锚固在桥墩(已架梁片)上。过孔过程中停车时，前辅助支腿会对导梁产生向前的水平力，该水平力使桥机存在倾覆的可能。为确保架梁作业安全，需采取措施抵消该水平力。

架桥机或小车沿直线满载运行时的最大摩擦阻力Fm，主要包括车轮踏面的滚动摩擦阻力、车轮轴承的摩擦阻力以及附加摩擦阻力三部分。通过分析可知，前辅助支腿对导梁产生的水平力主要为车轮摩擦力Fm=Gω。在图2所示状态下，前辅助支腿所受最大正压力G=1 800 kN，摩擦系数ω=0.015，坡度为0.00(不考虑纵坡带来的水平力)，Fm=27 kN；同时考虑风荷载PW=27.5 kN，最大水平推力F总=54.5 kN。拟设置斜拉索/斜撑杆来抵消此水平力，保证架桥机的稳定，受力分析如图3所示。

图3 斜拉索/斜撑杆受力分析(单位：mm)

斜拉索/斜撑杆所受拉力F=54.5 kN/sin26.26°=123.2 kN。

设置2个10 t导链/斜撑杆来抵消此力。墩身预埋35#钢材质的∅25 mm圆钢，制作成U型，单侧导梁支腿处U型圆钢地锚所受竖直拉力为：F竖直=123.2 kN×cos26.26°/2=55 kN，每侧设置2个∅25 mmU型圆钢,两侧共4个。

∅25 mmU型圆钢允许抗拉力为138 kN, 抗拉安全系数n=5.01>4，满足要求。

2.4 桥机后支腿对已架梁体受力影响分析

架桥机二次过孔后，后支腿在已架设的标准梁梁端支撑位置发生前移(由距离桥墩中心线2 000 mm调整为1 600 mm)，后支腿集中荷载作用位置更靠近已架梁体支座位置，经定性分析，已架梁体受力较正常工况更为有利。在方案实施前，设计院根据架桥机的结构原理、过孔方式、提梁方式，支腿位置及运梁车荷载分布等情况，对已架梁体按最不利工况(如图4所示)进行了受力检算。计算结果显示梁体抗裂安全系数大于1.1，强度安全系数大于1.8，梁体承载力满足要求[1-2]。

图4 架桥机架33 m非标梁最大支反力工况

2.5 导梁二次过孔稳定性分析

在前吊梁小车(后吊点)、辅助支腿下走行和辅助天车(前吊点)的配合下，导梁二次过孔，辅助天车走行距离比正常过孔长0.442 m。为保证导梁过孔安全，吊点位置前移0.5 m，如图5所示。此时前吊点起重力40.8 t<50 t(额定起重量)，后吊点起重力9.2 t<275 t(额定起重量)，满足要求。

图5 导梁二次过孔工况

3 架设33 m非标箱梁关键技术

3.1 施工工艺流程

架设33 m非标梁工艺流程：施工准备→支座安装→运梁车运梁→架桥机过孔→运梁车喂梁→架桥机架梁→质量检查→收尾作业。

3.2 二次过孔技术

前一孔32.6 m梁架设完毕，导梁过孔到33 m跨就位。此时导梁后支腿距离桥墩中心线800 mm，前支腿距离桥墩中心线358 mm。

3.2.1 架桥机第1次过孔

(1)将导梁与已架设的梁片用2个10 t倒链连接。

(2)架桥机沿导梁过孔，向前行走32.7 m，架桥机前支腿距离桥墩中心线100 mm，后支腿距离桥墩中心线2 000 mm，导梁后支腿距离桥墩中心线800 mm，前支腿距离桥墩中心线358 mm。调整架桥机前后支腿油缸，支平架桥机主梁。

(3)在前吊梁小车、辅助支腿下走行和辅助天车的配合下导梁过孔，向前走行32.7 m。导梁前、后支腿距离桥墩中心线均为358 mm，桥机位置如图2所示，支平、调整、放稳导梁。

3.2.2 架桥机第2次过孔

(1)在D4双线桥2#墩垫石处施作HZQ550架桥机导梁后支腿临时锚固装置，将导梁与桥墩锚固。具体做法为：在对应导梁后支腿两处支脚位置，每处预埋两根长850 mm的∅25 mm精轧螺纹钢，其在墩身内预埋长度450 mm，在墩身上部紧挨垫石支模浇筑C40混凝土将其埋置280 mm，如图6所示。

图6 导梁与桥墩锚固(单位：mm)

(2)再次启动架桥机向前行走0.4 m，此时架桥机前支腿距离桥墩中心线为500 mm，后支腿距离桥墩中心线1 600 mm，导梁前、后支腿距离桥墩中心线均为358 mm。

(3)导梁在前吊梁小车、辅助支腿下走行和辅助天车的配合下再次过孔，向前走行0.442 m，此时导梁前、后支腿距离桥墩中心线均为800 mm，如图7所示。

图7 导梁第2次过孔(单位：mm)

(4)全面检查架桥机、导梁状态，架设长度为32.97 m、质量为360 t的单线箱梁。

3.3 施工安全注意事项[3-4]

(1)架梁施工前要编制专项施工方案并通过相关主管部门审核批准。

(2)导梁后支腿锚固用精轧螺纹钢应在施工前进行原材复试，合格后方能投入使用；支撑拉杆由厂家加工检测，确保质量合格。混凝土灌注前，需将墩顶开凿部位清理干净，模板内部洒水湿润，复核精轧螺纹钢垂直度；混凝土浇筑后按要求覆盖洒水养护，确保锚固质量。

(3)施工过程中，严格执行HZQ550 t架桥机安全操作规程，做好过孔前、过孔作业、喂梁作业、起落梁施工过程控制与安全检查。

(4)导梁二次过孔走行的总距离较一次长，第2次过孔时辅助天车吊点的位置前移0.5 m，仍应保证吊点位置在导梁的重心外侧，避免引起导梁倾覆。实际施工时，采取在导梁前端设置3 t钢锭配重的措施，使导梁重心前移。

(5)做好导梁二次过孔时的限位措施。

(6)编制应急预案，施工前做好相关应急响应准备。

4 结束语

在不进行设备改造的前提下，采用桥机二次过孔并辅以在导梁后支腿设置斜拉索/斜撑拉杆的措施，通过对架梁过程中桥机、导梁及已架梁片在安全稳定性方面的科学论证、分析、计算，成功完成了33 m标箱梁的架设，节约了成本，保证了工期，对今后同类工程施工具有一定的借鉴意义。