高位拼装移动支架造桥机大吨位吊装施工装备研究

雷朝兵

（京唐城际铁路有限公司，河北 唐山063000）

1 概述

预制节段拼装法在我国铁路施工中应用越来越广泛，其施工方法是沿桥梁的纵向将梁体分割成若干节段单元进行工厂化预制生产，再逐段运至桥位利用移动支架造桥机或移动挂蓝进行节段拼装[1]。目前国内施工的铁路预应力混凝土桥梁首孔多为桥台后路基段部分，线路中建设节段预制场较少，其中大于10m 墩高的尚无施工经验。新建京唐铁路潮白新河特大桥起止里程DK101+167.09（T501 墩）～DK102+173.94（T523 墩），正线长度1.01km，首孔架设位置为10m 高桥墩。针对该高位拼装，本课题提出吊装解决方案。

针对京唐铁路潮白新河特大桥节段预制胶接拼装箱梁现场拼装场地情况，提出了移动支架造桥机高位拼装的解决方案，包含了大吨位移动龙门吊设计、临时支撑设计、分段吊装方案以及大吨位运输装备的研究等解决方案。通过现有的设计理论初步验算，该方案很好的解决了高位拼装节段拼装造桥机大吨位吊装施工难题，不但节省工期、降低成本，同时该工艺又适用于众多桥型，在国内尚属首次[2]。

2 工程概况

新建京唐铁路潮白新河特大桥起止里程DK101+167.09（T501 墩）～DK102+173.94（T523 墩），正线长度1.01km。跨越跨潮白新河大堤，潮白新河河道宽度800m。孔跨布置为1-（48+80+48）m 双线连续箱梁+16-40m 双线简支箱梁+1-（48+80+48）m 双线连续箱梁。其中T503#～T521#墩在河道内，其它桥墩在河堤外侧，T522#墩身9m，T523#墩身高13m。此处连续梁及简支梁采用新工艺节段预制胶拼法施工。采用TPZ80/2500 型移动支架移动支架架设施工，该移动支架之前使用于新建郑阜铁路周淮河特大桥（40m+56m+40m 连续梁）。

图1 潮白新河特大桥总体布置图

（48+80+48）m 连续梁设计预分为43 个节段。原设计最大节块0#块最大高度6.65m。其余节段最大长度小于5m，最大重量190 吨。连续梁总重：6900 吨左右。设计图计划吊装三个节段张拉一次，中跨合拢段采用现浇施工。

3 节段拼装造桥机简介

移动支架结构采用了新型分层分节的三角形桁架结构，节段之间连接采用对拉式双头螺柱连接型式，保证了接头的刚度，彻底消除了接头非常有害的空隙挠度；同时，移动支架结构采用高强度低合金结构钢Q460C 制造，减轻了结构自重，使移动支架主桁架在大悬臂的状态下，保证前支腿挠度小于1m，因而能够成功登上前方墩顶。采用上行悬挂、两跨迈步纵移式总体方案，主要由主桁框架系统、支承体系、吊梁天车、悬挂体系、纵移过孔装置、操作平台和附属结构等部分组成。采用MIDAS 软件进行计算简支结构、各节点间固结。模型节点合计863 个，梁单元1560 个，模型见图2。结构为实际杆件截面和尺寸建立模型，全部采用梁单元模拟，杆件间节点板螺栓群连接处采用固结。移动支架主梁为静定简支结构，边界约束直接施加在主梁上，移动支架及附属重量以节点荷载施加。

图2 移动支架midas 模型图

经对移动支架拼装各步骤最不利位置荷载、各架梁工况进行分析计算，架桥机的强度、刚度、稳定性均满足相关规范要求，可用于工程施工。

4 主要施工方法

节段拼装法施工工艺原理就是把整孔箱梁顺桥向分割成梁段，在节段预制构件场进行梁段预制，达到龄期后运至移动支架上，按一定的顺序摆放拼装成符合设计要求的桥梁形状，然后涂胶、临时张拉、穿钢铰线、张拉压浆，完成整孔箱梁的拼装架设，移动支架通过过孔程序移至下一孔作业。

本项目节段预制场位于潮白新河特大桥T523#墩至T531#台之间，梁段从存梁区喂梁平台上进行运输，架梁从潮白新河特大桥T523#墩开始，向T501#墩方向架设。

移动支架在胶拼梁场小里程端进行预拼，通过250t 大龙门吊整体吊至T522#墩至T523#墩上，然后进行后续边拼边拖工序，至移动支架拼装完成，详见移动支架移动支架拼装方案。节段梁采用250t 大门吊从预制场提升到T523#墩和T524#墩的喂梁平台，用轮胎式运梁车装载，运至移动支架尾部喂梁。

该工程的架设方案整体分为80m 连续梁左半联架设、右半联架设、40m 简支梁的架设、80m 连续梁移动支架移动支架过孔和40m 简支梁移动支架过孔合计五大部分。其中80m 梁的架设及移动支架移动支架过孔工况复杂，难度较大。

5 高位拼装大吨位吊装施工装备研究

5.1 节段拼装造桥机总体拼装方案研究

通过原位吊装、整体分段、大型吊装、空中对接等方案解决了高位拼装节段拼装造桥机施工的技术难点。第一步：地面拼装8 个节间共38.4m，使用龙门吊进行整体吊装放置于中支腿与临时墩之间。整体吊装共分2 吊，每吊重191 吨，2 吊吊装完成后双桁间安装平面连接系，使其成为一个整体。第二步：地面拼装大小9 个节间共39.88m，使用龙门吊进行整体吊装放置于临时墩与后支腿之间并与第一吊拼接一起。整体吊装共分2吊，每吊重217 吨，2 吊吊装完成后双桁间安装平面连接系，使其成为一个整体。整体吊装完成后，顶升中后支腿及临时墩，脱空临时墩并拆除完成。第三步：地面拼装大小2 个节间共9.6m，使用龙门吊进行整体吊装悬拼接于中支腿大里程侧。整体吊装共分2 吊，每吊重36 吨，2 吊吊装完成后双桁间安装平面连接系，使其成为一个整体。第四步：地面拼装大小3 个节间共7.6m，使用龙门吊进行整体吊装悬拼接于后支腿小里程侧。整体吊装共分2 吊，每吊重41 吨，2 吊吊装完成后双桁间安装平面连接系，使其成为一个整体。第五步：地面拼装大小5 个节间共21.6m，使用龙门吊进行整体吊装悬拼接于中支腿大里程侧。整体吊装共分2 吊，每吊重66 吨，2 吊吊装完成后双桁间安装平面连接系，使成为一个整体。第六步：地面拼装大小8 个节间共32.8m，使用龙门吊进行整体吊装悬拼接于中支腿大里程侧。整体吊装1 吊共重90 吨，完成后对连接处螺栓进行紧固并全面检查造桥机各个部位，做好架梁准备。

图3

5.2 大型移动龙门吊研究

研究了大跨度、起升高度、大吊装承载能力的移动门式起重设备。该龙门吊净跨度26m，净空43m，由具有特种设备资质的厂家进行制作。250t 龙门吊的主要功能：（1）提梁、喂梁；（2）起吊其他机具及材料。

表1 龙门吊主要参数表

5.3 大型运输设备研究

研究了大型起重能力的节段梁运输设备。

由合肥正浩生产的桥梁节段运梁车，型号为ZH250-3，发动机功率100kw，载重量250t，自重13.5t。运梁车平台高度空载时为1480mm、满载时为1450 mm(考虑轮胎压缩)，即悬挂油缸行程接近0 mm。运梁车行驶时适用纵坡：≤5%、横坡：≤4%；空载平地行驶速度应控制在10km/h 以内，满载平地行驶速度应控制在3km/h 以内，正常行驶时平台离地间隙≤150 mm。如图4，该运梁车能够满足72m RPC 混凝土节段箱梁的运输。

图4

5.4 节段拼装造桥机吊装设备改造研究

研究节段拼装造桥机的吊装设备改造设计。

6 结论

本课题针对该项目提出吊装解决方案:

6.1 高位整体吊装拼装节段拼装架桥机施工方法在国内尚属首次。

6.2 通过本课题研究，解决了京唐项目现场施工相关问题。

采用节段拼装施工工法原位建造箱梁，操作方法简单、机械化程度高、适应范围广、节省圬工多，因而能比较大的节省工程投资，尤其在桥跨较多、桥墩较高的地区更为明显。随着时代的进步[3]，工程施工技术的标准化、工厂化、机械化、专业化已经成为国际发展趋势，对施工产品质量、外观等综合效益的要求进一步提高[4]。该课题的成功实施，为高山峡谷地区等地势险要地区提供了一种施工方法，为今后此型造桥机的应用施工提供了技术支持，也拓展了节段拼装施工的施工适用范围[5]。