HZP 1 6 0 0節(jié)段拼裝架橋機(jī)簡介及施工研究

王 亮,周 恒,張 強(qiáng)

(鄭州市華中建機(jī)有限公司,鄭州 450041)

HZP 1 6 0 0節(jié)段拼裝架橋機(jī)簡介及施工研究

王 亮,周 恒,張 強(qiáng)

(鄭州市華中建機(jī)有限公司,鄭州 450041)

以桃花峪黃河大橋土建五標(biāo)節(jié)段箱梁的架設(shè)施工為例,介紹HZP1600型架橋機(jī)的設(shè)計及樣機(jī)使用情況,重點介紹該節(jié)段拼裝式架橋機(jī)的結(jié)構(gòu)特點,同時闡述節(jié)段箱梁的架設(shè)作業(yè)工況及施工流程,并對節(jié)段拼裝工藝特點進(jìn)行探討。

公路橋;節(jié)段拼裝法;架橋機(jī);節(jié)段箱梁

1 概述

1.1 工況簡介

正在修建的武陟至西峽高速公路桃花峪黃河大橋位于鄭州市西北,鄭州與焦作跨黃河交界處,北接線連接河南省干線公路鄭新高速公路,南接線連接國道主干線連霍高速公路,是繼京廣鐵路黃河大橋、鄭州黃河公路大橋、劉江黃河大橋、新鄭黃河大橋之后又一跨越黃河天塹、溝通黃河兩岸的重要通道。

全橋長2 116m,分為7聯(lián),每聯(lián)6跨,合計42跨,主要采用跨度為50、51 m的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁;跨徑布置為:3×(6 -50)m+4×(50+4 -51+50)m,最大跨徑為302m,橫向為雙幅布置,單幅梁寬16.05 m,主梁為單箱單室斜腹板斷面形式。安裝時采用短線匹配預(yù)制,現(xiàn)場拼裝,先簡支后連續(xù)。預(yù)制單塊最大質(zhì)量不超過130 t,單跨最大質(zhì)量為1 554 t。邊跨及中跨節(jié)段參數(shù)見表1、表2。

針對桃花峪黃河大橋土建五標(biāo)的大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁架設(shè),鄭州市華中建機(jī)有限公司研制開發(fā)了大型橋梁施工設(shè)備HZP1600型節(jié)段拼裝式架橋機(jī),該機(jī)型結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,可大幅度提高施工效率。

表1 邊跨預(yù)制梁節(jié)段參數(shù)

表2 中跨預(yù)制梁節(jié)段參數(shù)

1.2 HZP1600型節(jié)段拼裝架橋機(jī)的技術(shù)參數(shù)及總體組成

1.2.1 主要技術(shù)參數(shù)

(1)架設(shè)跨度:50、51m

(2)起重天車起升高度:56m

(3)額定起吊能力:1 400 kN

(4)最大懸掛質(zhì)量:1 554 t

(5)作業(yè)最大坡度:20‰,工作最大橫坡:20‰

(6)適應(yīng)最小曲線半徑:5 500m

(7)過孔運行速度:0～1m/min

(8)架梁速度:12 d/孔

(9)整機(jī)裝機(jī)容量:180 kW

(10)整機(jī)質(zhì)量:750 t

1.2.2 總體組成

HZP1600型架橋機(jī)是一種節(jié)段箱梁移動吊裝及安裝的架梁設(shè)備,主要由主梁、導(dǎo)梁、前支腿、中支腿、后支腿、起重天車、輔助小車、梯道平臺、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成。

架橋機(jī)可以滿足橋下喂梁及尾部喂梁2種喂梁方式。其結(jié)構(gòu)組成見圖1。

圖1 HZP1600型架橋機(jī)結(jié)構(gòu)組成(單位:mm)

1.2.2.1 主梁

主梁為雙箱梁結(jié)構(gòu)形式,每根主梁由5節(jié)組成,主梁采用疊梁設(shè)計,在工程施工完成后可以重復(fù)利用,提高設(shè)備的利用率。主梁腹板設(shè)置若干不同位置的牛腿連接位,以滿足架設(shè)不同跨度時支腿位置調(diào)整的要求。主梁斷面尺寸為5 130mm(高)×2 100mm(寬),主材質(zhì)為Q235B,主梁下部設(shè)有中支腿縱移軌道,上部設(shè)有起重天車通行軌道,主梁內(nèi)側(cè)設(shè)置節(jié)段吊掛梁。

1.2.2.2 導(dǎo)梁

導(dǎo)梁采用矩形桁架梁構(gòu)造形式,由6節(jié)桁架梁及連接橫梁組成,導(dǎo)梁斷面尺寸為5 130mm(高)× 2 100mm(寬),導(dǎo)梁由上下兩層連接而成,方便轉(zhuǎn)場運輸。導(dǎo)梁主材質(zhì)為Q345B,導(dǎo)梁與主梁之間通過高強(qiáng)螺栓連接。導(dǎo)梁下部設(shè)有中支腿縱移軌道,上部設(shè)有起重天車通行軌道。導(dǎo)梁主要用于節(jié)段梁架設(shè)完成后縱移過孔工況。

1.2.2.3 前支腿

前支腿為箱形、內(nèi)外導(dǎo)柱式結(jié)構(gòu)形式,在2個箱形柱之間配置有液壓油缸,以調(diào)節(jié)支腿高度適應(yīng)橋梁縱坡變化的要求;前支腿通過橫梁與架橋機(jī)主梁連接,前支腿由橫梁、固定節(jié)、伸縮節(jié)、頂升油缸組成;前支腿架梁工況時懸空,過孔時支撐在前方橋墩上用來作為架橋機(jī)的前支點。

1.2.2.4 中支腿

中支腿是整個架橋機(jī)的關(guān)鍵部件之一。它的主要功能有:支承和頂升整個架橋機(jī)、驅(qū)動架橋機(jī)前移過孔和橫移,自行前后移動。中支腿從上至下分別由滑動橫梁、托輥輪箱、支撐橫梁、橫移機(jī)構(gòu)、調(diào)整墊塊、縱移機(jī)構(gòu)、頂升裝置、立柱組成,中支腿滑動橫梁與主框架連接,主框架下軌道直接置于滑移橫梁上面的托輥輪箱上,有利于主框架的縱向滑行。

2個中支腿可以互換,在過孔時,前中支腿固定不動,只移動后中支腿。

1.2.2.5 后支腿

后支腿與前支腿結(jié)構(gòu)形式大致相同。后支腿由橫梁、伸縮節(jié)、頂升油缸組成。后支腿架梁工況時懸空,過孔時支撐在已架橋梁上用來作為架橋機(jī)的后支點。

1.2.2.6 起重天車

起重天車由大車走行機(jī)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)、起升系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、電控系統(tǒng)組成。在起重小車一側(cè)裝有液壓油缸,用來完成起升系統(tǒng)及吊具的橫向移動。

起重天車吊具能實現(xiàn)360°回轉(zhuǎn)和雙向4%的坡度調(diào)整。吊具回轉(zhuǎn)采用減速機(jī)作為驅(qū)動裝置,變頻控制,動作平穩(wěn)。坡度調(diào)整采用液壓油缸驅(qū)動完成。

起重天車起吊節(jié)段箱梁后,使用精軋螺紋鋼將節(jié)段塊吊裝在主梁內(nèi)側(cè)吊掛梁軌道上,使用墊片、螺母將精軋螺紋鋼固定。

1.2.2.7 輔助小車

輔助小車是架橋機(jī)的輔助起吊設(shè)備,起吊一些橋面的小型物件,同時又是左、右幅主框架之間的走臺,可以在主框架全長范圍內(nèi)運行。

2 節(jié)段箱梁特點及施工流程

2.1 施工流程

以桃花峪黃河大橋為例,架橋機(jī)架梁作業(yè)的步驟見圖2。

(1)運梁車首先將墩頂基準(zhǔn)預(yù)制梁塊運至橋下,起重天車起吊預(yù)制梁到位后,使用起重天車吊具調(diào)整預(yù)制梁的坐標(biāo),調(diào)整完成后吊掛于主梁內(nèi)側(cè)吊掛梁上,并與橋墩錨固,然后解除起重天車與吊掛間的連接,準(zhǔn)備起吊下一節(jié)段梁。

(2)運梁車?yán)^續(xù)運梁至橋下,起重天車起吊到位后,調(diào)整預(yù)制梁的坐標(biāo),調(diào)整完成后吊掛于主梁內(nèi)側(cè)吊掛梁上,并將第2個節(jié)段塊與第1個節(jié)段塊預(yù)留涂膠空間,然后解除起重天車與吊掛間的連接,準(zhǔn)備起吊下一階段梁。

(3)重復(fù)以上過程,直到節(jié)段塊全部吊掛在主梁內(nèi)側(cè)(最后起吊倒數(shù)第3塊節(jié)段梁)。

(4)使用起重天車將第2塊節(jié)段梁與墩頂基準(zhǔn)梁塊試拼裝后拉開,在連接面涂環(huán)氧樹脂膠后,將第2塊節(jié)段梁與墩頂基準(zhǔn)塊拼接,安裝臨時預(yù)應(yīng)力張拉索,將2個節(jié)段塊粘接成型。

(5)按照上一步驟將節(jié)段塊依次膠拼并張拉臨時預(yù)應(yīng)力索,完成梁段拼裝后張拉體內(nèi)預(yù)應(yīng)力索,梁體整體成型后為簡支狀態(tài),收縮中支腿的頂升油缸將梁體放置在墩頂上,完成本跨作業(yè)。

圖2 HZP1600型架橋機(jī)作業(yè)步驟

2.2 過孔流程

架橋機(jī)過孔步驟見圖3。

(1)使用中支腿頂推油缸作為動力,架橋機(jī)上部結(jié)構(gòu)整體向前縱移,前支腿支撐在前方墩頂并錨固。

(2)后支腿支撐在已經(jīng)架好的梁面上,使用起重天車將后中支腿吊起,跨過前中支腿后,在前支腿后方墩頂安裝完成并錨固。

(3)后支腿脫空后,使用2個中支腿頂推油缸作為動力,架橋機(jī)上部結(jié)構(gòu)整體向前縱移到位,進(jìn)行下一跨橋的架設(shè)。

2.3 節(jié)段箱梁施工特點

圖3 HZP1600型架橋機(jī)過孔步驟

節(jié)段箱梁施工一般適用于大跨度的公路及鐵路橋梁,優(yōu)點有:節(jié)段塊在梁場采用短線匹配預(yù)制成型,質(zhì)量容易控制,對成形后的橋梁質(zhì)量有很大的提高;預(yù)制構(gòu)件在架設(shè)之前要在存放場地保養(yǎng)一段時間,達(dá)到一定齡期,有利于減少在拼裝架設(shè)后混凝土的收縮徐變量,滿足架設(shè)后整個橋梁的線形要求;保護(hù)環(huán)境,非常少的現(xiàn)場模板及現(xiàn)場現(xiàn)澆,將設(shè)備對現(xiàn)場的破壞盡量降低;架空施工,可以避免交通堵塞,這主要在擁擠的市區(qū)及環(huán)境敏感地區(qū)有特別的意義;橋梁施工遠(yuǎn)離主要的道路,對大跨度混凝土結(jié)構(gòu)非常有效。

該架橋機(jī)正在桃花峪黃河五標(biāo)工地使用,架橋機(jī)在122號墩和121號墩墩頂站位,圖4為架橋機(jī)起重天車提吊梁塊工況。

圖4 HZP1600型架橋機(jī)架梁現(xiàn)場

4 結(jié)語

采用HZP1600型節(jié)段拼裝架橋機(jī)進(jìn)行施工,以桃花峪土建五標(biāo)為例,每跨節(jié)段橋梁的施工時間需要7 d,過孔時間需要3 d。在現(xiàn)場操作工人使用熟練的條件下,使用架橋機(jī)還可進(jìn)一步提高施工效率。預(yù)制節(jié)段梁采用高效材料、機(jī)具、預(yù)應(yīng)力體系,施工機(jī)械化、自動化提高,大跨度橋梁的自重輕,橋跨加大,式樣翻新,施工方便,節(jié)約時間,可取得巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

[1] 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T3811—2008 起重機(jī)設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

[2] 中華人民共和國鐵道部.TBJ2—96 鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國鐵道出版社,1996.

[3] 中華人民共和國建設(shè)部.GB50010—2002 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

[4] 中華人民共和國建設(shè)部,中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB50017—2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,2003.

[5] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中華人民共和國建設(shè)部.GB50205—2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,2001.

[6] 國家技術(shù)監(jiān)督局,中華人民共和國建設(shè)部.GB50278—98 起重設(shè)備安裝工程施工及驗收規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,1998.

[7] 中華人民共和國交通部.JTG D62—2004 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[8] 中華人民共和國鐵道部.TB10002.3—2005 鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國鐵道出版社,2005.

[9] 郭子俊,肖海珠.鄭州黃河公鐵兩用橋主橋鋼梁結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2010(9).

[10]徐岳,王亞君.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計[M].北京:人民交通出版社,2000.

Introduction and Construction Research on HZP1600 Bridge Girder Launcher under Segmental Assembly M ethod

WANG Liang,ZHOU Heng,ZHANG Qiang
(Zhengzhou Huazhong Construction Machinery Co.,Ltd.,Zhengzhou 450041,China)

The paper takes segmental box girder erection and construction in 5-bid-section civil engineering project of Yellow River Bridge in Taohuayu as an example,introduces HZP1600 bridge girder launcher design condition and service condition of sample machine,and especially focuses on the describing of structure features of the segmental-assembly bridge girder launcher.At the same time,the paper states the working condition and construction process of segmental box girder erection and makes a discussion on segmental-assembly process features.

highway bridges;segmental assemblymethod;bridge girder launcher;segmental box girder

U445.36

A

1004 -2954(2012)10 -0050 -04

2012-03-28

王 亮(1982—),男,工程師,2005年畢業(yè)于洛陽工學(xué)院機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè),E-mail:247297862@qq.com。