復(fù)雜地形山區(qū)旅游環(huán)線公路橋梁架設(shè)技術(shù)研究

摘要：山區(qū)鄉(xiāng)村及新興旅游公路建設(shè)中，公路設(shè)計(jì)等級(jí)低，具有時(shí)速低、曲線半徑小、橋面凈寬小、坡度大、施工風(fēng)險(xiǎn)大及施工困難等特點(diǎn)，大跨度橋梁的運(yùn)輸及架設(shè)的施工技術(shù)難題更為突出，針對(duì)性提出了橋機(jī)拼裝及轉(zhuǎn)場(chǎng)、線路大坡度處理、橋機(jī)拼裝后利用軌道過(guò)隧、小半徑曲線喂梁等橋梁架設(shè)方案技術(shù)措施，適應(yīng)復(fù)雜地形山區(qū)公路橋梁建設(shè)要求。

關(guān)鍵詞：山區(qū)公路 ?坡度大 ?小曲線半徑 ?預(yù)制梁架設(shè)

一 前言

隨著國(guó)家脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)略及國(guó)內(nèi)旅游業(yè)的迅速發(fā)展，作為其配套設(shè)施的交通工程發(fā)展較為迅猛，此類工程其公路設(shè)計(jì)等級(jí)低，具有時(shí)速低、曲線半徑小、坡度大、施工風(fēng)險(xiǎn)大等特點(diǎn)，對(duì)公路施工建造技術(shù)提出更高的要求，特別是大型橋梁施工及架設(shè)更需解決其技術(shù)難題和安全保證措施。

二 工程概況及特點(diǎn)

成都龍泉山城市森林公園旅游環(huán)線公路五標(biāo)段，位于金堂縣行政區(qū)劃范圍。屬于城市次干路，設(shè)計(jì)速度為30～50km/h，雙向四車道，瀝青混凝土路面。

本標(biāo)段橋梁共12座/3186.5延米，共計(jì)780片預(yù)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。

架橋區(qū)間線路最大坡度5.9%，橋梁最小曲線半徑251m、最小橋面凈寬9.5m、900雙彎，且橋梁兩端緊臨隧道，無(wú)橋機(jī)拼裝場(chǎng)地，架橋機(jī)需拼裝完成穿過(guò)隧道方能進(jìn)行預(yù)制梁的架設(shè)。

三 施工組織

本標(biāo)段共需架設(shè)預(yù)制梁11座，計(jì)劃架設(shè)順序?yàn)楸`村一號(hào)大橋→炳靈村二號(hào)大橋（標(biāo)尾）和牛角沖大橋，再架設(shè)白馬村大橋→玉鳳村一號(hào)大橋（標(biāo)首）8座橋，牛角沖大橋?yàn)橛捎谇€半徑?。?51m），橋面凈寬窄（凈寬9.5m），采用40m/180t架橋機(jī)架設(shè)。

根據(jù)施工組織安排，40m/180t架橋機(jī)拼裝場(chǎng)地均在橋臺(tái)前路基上，架橋機(jī)在轉(zhuǎn)移場(chǎng)地時(shí)，因道路運(yùn)輸及縱坡影響，需進(jìn)行2次拆拼。由炳靈村一號(hào)大橋→炳靈村二號(hào)大橋方向架設(shè)后，需對(duì)架橋機(jī)拆除、轉(zhuǎn)場(chǎng)至白馬村大橋大里程路基處再進(jìn)行安裝后，從白馬村大橋→玉鳳村一號(hào)大橋方向架設(shè)，完成后拆除橋機(jī)。

其中白花村大橋至玉鳳村四號(hào)大橋路基線路長(zhǎng)度194.5m，線路縱坡為5.49%，大于架橋機(jī)極限運(yùn)行坡度5%，線路高差約0.95m，擬找取中間平衡點(diǎn)，首先完成下坡側(cè)路面基層結(jié)構(gòu)施工，調(diào)節(jié)線路縱向坡度，架橋機(jī)通過(guò)前完成路基填筑、平整，調(diào)整路基高度后使壓實(shí)度要求和線路縱坡小于5%;

牛角沖大橋設(shè)計(jì)為小半徑曲線分離式橋梁，橋端無(wú)橋機(jī)拼裝場(chǎng)，橋機(jī)需陳家溝隧道出口路基完成拼裝，利用軌道將架橋機(jī)通過(guò)陳家溝隧道運(yùn)輸至橋頭后，將橋機(jī)轉(zhuǎn)換成架梁狀態(tài)。先架左幅（14#→0#），完成后在0#臺(tái)前路基場(chǎng)坪拆除、拼裝橋機(jī)完成掉頭，架右幅 （0#→14#），完成后利用軌道將橋機(jī)通過(guò)隧道運(yùn)輸至路基上拆解。

四 架橋機(jī)結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)算

1計(jì)算荷載

（1）工作級(jí)別：A3

（2）計(jì)算荷載：雙主梁長(zhǎng)66m，單梁自重q =5.3 kN/m ;天車（含小車）：7t;單個(gè)前支腿： 5.1t;后支腿：2.4 t（單個(gè)支腿1.2t）;前橫移軌道2.8t;

2架橋機(jī)的結(jié)構(gòu)計(jì)算

（1）計(jì)算架橋機(jī)主梁承載力，分別考慮架橋機(jī)在過(guò)孔、架中梁、架邊梁三個(gè)最不利工況下主梁產(chǎn)生的最大彎矩、腹桿強(qiáng)度及穩(wěn)定性。

（2）主梁上下弦桿的強(qiáng)度計(jì)算

過(guò)孔時(shí)橋機(jī)前支腿到達(dá)墩臺(tái)，尚未支撐時(shí)懸臂端根部的最大彎矩，橋機(jī)工況如下圖：

架中梁時(shí)，當(dāng)提升小車位于主梁41m跨中時(shí)，前小車吊滿載90t，梁中的最大彎矩。橋機(jī)工況及受力模型如下圖：

Mmax=68x41+5.3x41.52/2=7352 kN·m

P=90x10x1.1=990 kN（1.1為系數(shù)）

R=（99+15）x10/2=570 kN

Mmax=570x41/4+5.6x412/8=7020 kN·m

由此可知過(guò)孔時(shí)的彎矩是主梁承受的最大彎矩，也是控制彎矩，按此彎矩來(lái)校核主梁上、下弦的強(qiáng)度。

Mmax=7352 kN·m

主梁：上弦兩根工字鋼32b，中間加焊10mm芯板。下弦四根槽鋼25a，中間加焊12mm芯板。其圖及截面幾何參數(shù)如下：

過(guò)孔時(shí)主梁的正應(yīng)力：

σmax=Mmax/WX=7352×103/55772328×10-9

=132MPa<[σ]=170MPa

主梁上、下弦采用Q235B鋼材其許用應(yīng)力為170MPa， 所以過(guò)孔時(shí)主梁是安全的。

架中梁時(shí)，最不利位置在跨中，其最大彎矩Mmax =7020 kN·m

主梁的正應(yīng)力：

σmax=Mmax/WX=7020×103/55772328×10-9

=126MPa<[σ]=170MPa

主梁上、下弦采用Q235B鋼材其許用應(yīng)力為170MPa，工作應(yīng)力小于Q235B的許用應(yīng)力，滿足強(qiáng)度條件，所以架中梁時(shí)，弦桿是安全的。

（3）腹桿的強(qiáng)度計(jì)算

架邊梁時(shí)，提升小車偏移架橋機(jī)主梁一側(cè)，該側(cè)主梁承擔(dān)剪力最大，故在設(shè)計(jì)腹桿時(shí)，將它放在最不利位置。

取卷?yè)P(yáng)小車偏移側(cè)主梁為研究對(duì)象，由平衡方程可求解，前支及中托處反力

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，選用4根100方管對(duì)腹桿進(jìn)行加強(qiáng)。

主梁中的最大剪力為N中 =1210 kN

腹桿所受的軸力可根據(jù)平衡方程求出，

F腹桿 =1280 kN

腹桿的截面面積為A腹桿=2195×4=8780 mm2

腹桿的工作應(yīng)力：

σ腹桿 = =

=145.8MPa<[σ]=170 MPa（不含花撐）。

腹桿滿足強(qiáng)度條件。

（4）主梁剛度

fc=Pl3/48EIx=53.5×413/（48×210×8.36）

=43.8<[4100/400]=102.5mm，

主梁的剛度滿足要求。

3結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)論

從主梁弦桿及腹桿的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定分析計(jì)算結(jié)果可知，架橋機(jī)在不同的工況下均可安全工作。

五 架梁工藝

1架橋施工工藝流程見下圖：

2架橋機(jī)縱向空載前移就位

架橋機(jī)縱向位移時(shí)，2臺(tái)起吊天車運(yùn)行到架橋機(jī)后部作配重，用木楔塞行走輪，同時(shí)用鋼絲繩與主梁聯(lián)結(jié)，以防止架橋機(jī)縱向運(yùn)行時(shí)起吊天車失穩(wěn)。

將兩臺(tái)運(yùn)梁車行至架橋機(jī)尾部，前起吊天車把前運(yùn)梁車吊起作為配重，另后運(yùn)梁車和主梁連接牢固。利用中支腿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及后運(yùn)梁車動(dòng)力前移架橋機(jī)主梁，將導(dǎo)梁前支腿就位于前墩帽上，調(diào)整導(dǎo)梁和主梁水平后，通過(guò)吊掛裝置移動(dòng)主梁前支腿至前墩帽預(yù)定位置，下落行走箱及鋼軌，調(diào)整高度后將前支腿與墩帽聯(lián)結(jié)牢固。

收起導(dǎo)梁前支腿，依靠前、中支腿上驅(qū)動(dòng)及運(yùn)梁車動(dòng)力繼續(xù)將主梁前移至工作位置后，將前支腿上部與主梁下弦聯(lián)結(jié)牢固;中支腿上部與主梁下弦聯(lián)結(jié)牢固;此時(shí)架橋機(jī)完成了主梁的空載前移。

架橋機(jī)縱向運(yùn)行就位后，必須進(jìn)行一次全面的安全檢查。架橋機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況正常后，才能進(jìn)行梁體的安裝作業(yè)。

3 喂梁

（1）直線段或曲線半徑滿足梁片直接進(jìn)入架橋機(jī)時(shí)，先檢查架橋機(jī)上有無(wú)影響梁片通行的障礙物，并標(biāo)記梁片停車位置，安放止輪器。梁片在預(yù)定位置停車后，前后兩個(gè)吊點(diǎn)同時(shí)掛好吊具和底梁，檢查無(wú)誤后，啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)組，至吊架底梁受力。當(dāng)架橋機(jī)已帶梁工作時(shí)，嚴(yán)禁梁片進(jìn)入架橋機(jī)。

（2）當(dāng)運(yùn)輸車上已架設(shè)好橋跨時(shí)，除去橫隔梁鋼筋焊接外，在已架好梁的橫隔梁處用枕木做臨時(shí)支撐，穩(wěn)固梁板。運(yùn)輸車喂橋機(jī)時(shí)，車輪壓在兩片梁腹板位置，有效保證受力均勻。

（3）小半徑曲線地段喂梁，需拆除一側(cè)12m主梁，梁車載梁至架橋機(jī)尾部后支腿附近時(shí)，指揮人員要密切注意梁車前移，防止碰到后支架。

橋機(jī)的尾部橫移對(duì)準(zhǔn)橫移軌道，1#天車垂直起吊梁體脫離臺(tái)車面，臨時(shí)支撐后支腿，同時(shí)檢查卷筒排繩、制動(dòng)。1#天車和梁平車配合前移梁體，當(dāng)1#天車載梁前移至前、后支架1/2跨時(shí)，應(yīng)密切注意導(dǎo)梁變形。當(dāng)2#天車可吊梁時(shí)停車制動(dòng)，用2#天車起吊梁體運(yùn)送到架梁位置。

在喂梁路徑上，鋪設(shè)1500×5000×20mm鋼板并與預(yù)埋鋼筋焊接牢固，間距根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求進(jìn)行，鋼板焊接牢固及方木支墊完畢后，方可通行梁車，須緩慢勻速通行，時(shí)刻聽從指揮人員調(diào)整方向，行走中線盡量與濕接縫中心線保持一致。

4 試吊

起吊作業(yè)前，需試吊一次。吊梁時(shí)要上好護(hù)梁鐵瓦或橡膠墊，采用兜底吊裝。起鉤需緩慢，鋼繩略為受力后停止起鉤，觀察吊鉤是否垂直。卷場(chǎng)機(jī)組需做制動(dòng)試驗(yàn)2～3次，梁吊起少許后，檢查鋼繩有無(wú)跳槽、吊架插銷有無(wú)竄動(dòng)等情況，確認(rèn)可靠后方可正式作業(yè)。

5架設(shè)

（1）安裝邊梁

架橋機(jī)帶梁橫移安裝相鄰的邊梁時(shí)，先安一片中梁，以保證后吊裝邊梁的穩(wěn)定性。兩起吊小車將邊梁吊運(yùn)已安裝中梁位置，整機(jī)帶梁橫移到邊梁安裝位置，并下落距支座15cm時(shí)暫停，檢查位置的準(zhǔn)確性后平穩(wěn)下落。并將橋機(jī)橫移至提梁區(qū)，準(zhǔn)備下一片梁的架設(shè)。梁頂標(biāo)高復(fù)核無(wú)誤后，馬上完成鋼筋橫向焊接，形成穩(wěn)定體系。

（2）中梁架設(shè)

提梁后2臺(tái)天車將梁縱移至前跨，再橫移到架設(shè)位置落梁。為防止梁體沖擊已架設(shè)的邊梁，需用2cm薄木板作緩沖墊。每跨首片中梁需采用支撐臨時(shí)固定，其余梁把梁兩端的橫隔板鋼筋主筋與前一梁橫隔板及濕接縫鋼筋焊接成整體。架設(shè)后梁間空隙，用安全網(wǎng)進(jìn)行臨時(shí)防護(hù)。

（3）首跨架設(shè)

架設(shè)時(shí)，中支腿位于橋臺(tái)上，其橫移方梁下的基礎(chǔ)必須壓實(shí)，以防止架橋機(jī)在架梁過(guò)程中出現(xiàn)下沉，造成事故;前支腿縱向移動(dòng)前，應(yīng)調(diào)整好支腿高度，使前支腿能夠順利就位。

并確保梁車軌道中心與橋機(jī)主梁中心線重合。

（4）尾跨架設(shè)

面對(duì)橋臺(tái)，橋機(jī)前支腿在橋臺(tái)上運(yùn)行，必須降低高度，配備在橋臺(tái)上使用的前支腿專用聯(lián)結(jié)架，架設(shè)時(shí)，可把前支腿框架整體拆除，再將聯(lián)結(jié)架、 行走箱及前支腿托梁聯(lián)結(jié)起來(lái)。

六 架梁施工注意要點(diǎn)

1場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸通道應(yīng)暢通，吊裝場(chǎng)地平整、堅(jiān)實(shí)，在電力架空線路附近作業(yè)時(shí)，必須采取相應(yīng)的安全技術(shù)措施。風(fēng)力6級(jí)（含）以上時(shí)，不得進(jìn)行吊裝作業(yè)。

2各種起吊設(shè)備在每次組裝后，使用前應(yīng)先進(jìn)行試吊。試吊時(shí)，將梁吊離支撐面約2～3cm后暫停，對(duì)各主要受力部位（鋼絲繩、卷?yè)P(yáng)機(jī)及起吊點(diǎn)等）的作用情況細(xì)致檢查，確認(rèn)受力良好，方可撤除支墊繼續(xù)起吊。

3吊梁時(shí)，捆綁吊點(diǎn)及起吊方法應(yīng)能使梁體的中心在吊裝過(guò)程中保持穩(wěn)定，以保證吊裝安全。

4專人指揮梁體同向移動(dòng)，靠近安裝位置，兩端同時(shí)下降到距離蓋梁30cm左右高度后，分別調(diào)整至安裝位置，控制兩端高差，保證兩端同時(shí)就位。

5邊跨孔的安裝應(yīng)控制伸縮縫間距，伸縮縫預(yù)留寬度不得過(guò)小或過(guò)大。梁板端頭和臺(tái)背背墻間不得夾有混凝土塊、石塊、木頭等雜物，影響自由伸縮。

6不得在未進(jìn)行橫向聯(lián)系的梁體上運(yùn)梁。

七 結(jié)束語(yǔ)

成都龍泉山旅游環(huán)線公路第五標(biāo)段于2021年4月開始架梁工作，2021年10月完成全部780片架梁任務(wù)。公司針對(duì)龍泉山旅游環(huán)線公路設(shè)計(jì)時(shí)速低、線路坡度大、曲線半徑小、橋面寬度窄、橋隧相連（橋機(jī)拼裝場(chǎng)地少）施工難題，研究制定了適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的公路大跨度橋梁的架設(shè)技術(shù)方案，得到設(shè)計(jì)和監(jiān)理單位的大力支持，在滿足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，保證質(zhì)量的同時(shí)，加快了施工進(jìn)度，為建設(shè)山區(qū)公路總結(jié)一套快速架梁的方法。

參考文獻(xiàn)：

1《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3650-2020 ）;

2《架橋機(jī)安全規(guī)程》GB26469-2011;

3《架橋機(jī)通用技術(shù)條件》GB/T 26470-2011;

4《市政架橋機(jī)安全使用技術(shù)規(guī)程》JGJ 266-2011;

5《架橋機(jī)安裝驗(yàn)收規(guī)范》DB50/298-2008;

作者簡(jiǎn)介：羅杰，（1966-5），男，漢族，高級(jí)工程師，1988年畢業(yè)于西南交通大學(xué)，起重運(yùn)輸機(jī)械，大學(xué)本科，研究方向：工程機(jī)械設(shè)備與制造。

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