钢混组合梁下穿高速公路低净空新型架桥机的应用研究

蔡强

（甘肃博睿交通重型装备制造有限公司，甘肃兰州 730300）

0 引言

随着我国交通运输行业的飞速发展，立体交通井喷式出现，特别是钢结构桥梁得到大量推广应用。在确保既有线安全稳定的前提下，进行下穿既有线架设桥梁或穿越高压输电线路架设桥梁，是目前高速公路施工面临的一大难题之一。依托兰临高速公路长下坡路段改造处治工程（新建路段LLGZSG-1 合同段）西沟特大桥第八跨下穿原兰海高速，低净空50m 连续波形腹板钢混组合梁架设工程（见图1），通过改造架桥机的方式安全、高效地完成该项工程。改造架桥机关键技术为国内首创，架设工艺方法先进，值得在桥梁施工领域（大跨径和净空低的吊装）中广泛推广应用。

图1 钢混组合梁架设照片

1 工程概况

兰临高速公路长下坡路段改造处治工程（新建路段LLGZSG-1 合同段）西沟特大桥，采用50m 连续波形腹板钢混组合梁，曲线半径710m，桥梁主要受地形控制，桥梁墩柱均较高，最高墩柱高70m，单片梁重210t，采用50m-300t 步履式架桥机架设，第八跨下穿原兰海高速。由于原兰海高速连续刚构桥梁底部距新建西沟特大桥桥面净空只有5.3m，传统的高位架桥机无法采取正常的工艺架设施工，且限高路段地貌形态为黄土山梁沟谷，沟壑纵横，址区地面起伏变化较大，桥梁主要受地形控制，桥梁墩高均较高，达62m之高，不能用大吨位汽车吊架设，唯一可行的方案是对架桥机相关部件进行改造，新设计生产相关部件，将架桥机整体高度降至5.3m 以下。最终通过方案优化，提出了对原架桥机极限改造的方案，将原8.5m 高的架桥机改造为4.9m，并采用新型宽轮距下沉结构轮胎式运梁车，最终安全、可靠、顺利地完成特殊条件下架设任务，解决了净空不足情况下的50m 波形腹板钢混组合梁架设施工难题。

2 架桥机介绍

2.1 架桥机改造方案

50m-300t 架桥机总图（中支腿位置）见图2。从图2 中可知，普通架桥机整体高度8.5m，这个高度在限高5.3m 路段架设施工是完全不可能的，唯一可行的方案是对架桥机相关部件进行改造，重新设计生产相关部件，将架桥机整体高度降至5.3m 以下。为了满足第八跨的限高架设工作，通过对普通架桥机整体结构进行分析发现，除主桁架不能降低、前支腿不需要降低外，其余相关构件可以通过更改结构形式，或在保证满足设计要求前提下减小相关部件的高度尺寸，实现降低架桥机整体高度。需要改造的部件有天车部分（含天车主梁和纵移轮箱、小车）、后支腿部分、反托部分、中支腿部分、吊具（含动滑轮组）。改造后的反托部分、后支腿部分，其结构形式和普通架桥机相关部件相同，只是高度尺寸减小以满足限高施工。剩下的天车部分（含天车主梁和纵移轮箱、小车）、中支腿部分、吊具（含动滑轮组）都需要改造。改造后的架桥机结构如图3 所示（仅给出中支腿位置剖视图，其他部分视图省略）[1]。

图2 普通架桥机结构（中支腿位置剖视图）

图3 改造后架桥机结构（中支腿位置剖视图）

第一，天车主梁和天车纵移轮箱。

架桥机天车主梁和纵移轮箱之间的连接形式，常规架桥机天车横梁和走行轮箱之间有平移座和旋转座，整体高度为1610mm，为最大限度地降低整机高度，改造后架桥机将天车主梁和纵移轮箱直接连接，省去了平移座和旋转座，改造后高度550mm，减小了1060mm。改造前后对比，如图4 所示。

图4 架桥机天车主梁和纵移轮箱改造前后对比

第二，小车静滑轮组及横移装置。

从图5 中可知，普通架桥机2 套静滑轮组是固定在横移轮箱上，其上再固定2 台卷扬机，组成一套小车部件，通过横移轮箱、静滑轮组、卷扬机3 个构件，上下叠加组装起来的小车部件高度尺寸很高，如图5中标出的高度尺寸1580mm，根本无法满足限高5.3m路段架设的需要。因此，设计了由静滑轮组、卷扬机、横移装置组成的新型小车系统，如图6 所示，用来完成小车的横移和起吊工作[2]。

图5 普通架桥机的小车静滑轮组和横移装置

图6 改造后架桥机的小车静滑轮组和横移装置

从图6 可知，改进后的结构，小车总高度（天车主梁以上高度）由1580mm，减小到170mm，高度大大降低。改进后，每个天车上的静滑轮组仍然由2 套静滑轮组组成，滑轮直径350mm，每个静滑轮组由7 片滑轮，比普通架桥机多1 片，多出的这1 片用于钢丝绳的导向作用（称之为第3 导向轮）。每套静滑轮组最大承载是84t，2 套滑轮组承载84×2=168t，整套架桥有2套天车，最大承载为168×2=336t。由图3 可知，2 台卷扬机在天车的两端对称布置，挂在天车主梁两端下部，位于主桁架外侧，分别对应1 套静滑轮组。卷扬机仍然选用普通架桥机使用的6t 卷扬机，钢丝绳通过第1 导向轮至第2 导向轮后，引向静滑轮组中的第3导向轮，然后引向吊具上的动滑轮组，其余与普通滑轮组绕绳技术相同。如图2 所示，2 套静滑轮组通过销轴、连接板与横移滚轴连接，横移滚轴两端装有滚轮，滚轮在天车的2 个主梁平面上滚动。由于滚轮直径较小，为170mm，为保证滚轮与天车主梁之间的接触应力不大于许用应力，采用了多数量结构，每套滑轮组设计有5 根横移滚轴，即有10 个滚轮、20 个轴承。静滑轮组在天车上横向移动，是由电机、摆线针轮减速机、小齿轮、大齿轮、箱体等组装成的齿轮箱完成的（注：电机、摆线针轮减速机、小齿轮、大齿轮均借用原架桥机的零部件），齿轮箱与2 套静滑轮组上的滚轴连接在一起，天车主梁的外侧装有齿条，与大齿轮啮合从而带动2 套静滑轮组实现左右横移[3]。

第三，中支腿纵移轮箱和横移轮箱。

中支腿纵移轮箱和横移轮箱结构，改造前后对比如图7 所示。

从图7 改造前后对比，高度由1500mm 减少到470mm，高度减少了1030mm，且改造后的结构完全满足架桥机过跨、架梁等施工要求。

第四，吊具和动滑轮组。

吊具和动滑轮组改造前后对比，见图8。

图8 吊具和动滑轮组改造前后对比

改造前的普通吊具和动滑轮组中，动滑轮组是外购的，由动滑轮组和连接板组成，连接板上有销轴孔，通过销轴与自制的吊具相连，从而组成一个总成，再通过2 根钢丝绳与箱梁上的吊耳连接。该结构高度方向尺寸非常高，不适合限高路段的架梁工作。

改造后的新型吊具和动滑轮组中，动滑轮也是外购的，仅将动滑轮组装配在了自制吊具内部（注：外购静滑轮组，当动滑轮组用），吊具上的8 字形吊耳直接与钢混箱梁上的吊耳连接。该新型结构的吊具总高度，大大减小了高度方向上的结构尺寸，为架桥机整体降低贡献了较大空间，且在吊装施工过程中，仍具备受力均匀、自动找平衡功能，完全可替代普通吊具和动滑轮组组成的吊具总成。

3 结语

采用改进后的50m-300t 架桥机顺利完成了第八跨限高5.3m 钢混组合梁的架设任务，由此可以证明，改造后的架桥机结构，完全满足设计和施工要求，安全可靠，施工效率也达到了普通架桥机相同的指标。改造架桥机关键技术为国内首创，架设工艺方法先进，值得在桥梁施工领域（大跨径和净空低的吊装）中广泛推广应用。