專利名稱：50m/1430t雙幅整體箱梁架設工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及橋梁工程的大型箱梁架設方法，屬于梁橋施工技術領域。
技術背景大型箱梁的施工方法多樣，按箱梁結構分為整體預制架設、節段預制拼裝、 頂推法施工、移動模架現澆、掛籃懸臂澆筑施工等，按作業環境分為橋面架設 (如架橋機)、水中架設(浮吊)等。總體來說，整體預制架設質量最好、效率最高，但是施工載荷大、設備投入大；節段預制拼裝質量和效率次之，但是 施工載荷較小；頂推法施工工藝簡便、設備投入少、基本沒有施工載荷，但是 適用范圍小；移動模架現澆和掛籃懸臂澆筑施工質量受環境影響大、作業效率 低，但是施工載荷較小、設備投入較少。上述施工方法在中國和世界上均有成 功的先例，施工工藝也比較成熟，不同的項目，應跟據箱梁的結構形式、施工 進度、環境、工藝要求的不同，選取最適宜的箱梁架設施工方法。國內外現有大噸位預應力混凝土整體箱梁架設施工方案有以下兩類第一 類方案為浮吊架設方案，該類方案中又有兩種 一是采用運架一體船到碼頭運 梁，然后運輸至待架孔位并直接利用該設備進行箱梁現場安裝；二是采用運輸 駁船在碼頭取梁并在拖輪的牽引下運輸至待架孔位，然后利用大型浮吊進行現 場安裝作業。第二類方案為架橋機架設方案，該類方案采用梁上運梁方案，利 用運梁車將箱梁從提梁站沿已經架設好的箱梁頂面運輸至待架孔位，然后采用 架橋機進行現場安裝作業。很明顯，第一類方案適用于大型船舶可以作業的海 上施工區域，例如國內的東海大橋以及杭州灣跨海大橋水中區都采用了該方案 進行60m、 70m的整體箱梁架設施工；第二類方案適用于海上及陸上的各種施 工區域，該方案在國內外大型橋梁的建設中得到了廣泛的應用，如國內大型箱 梁施工典型范例包括秦皇島至沈陽客運專線24m/600t級整孔箱梁預制架設 (1999年開建，2003年竣工)，合肥至南京城際高速鐵路32m/900t級整孔箱 梁預制架設(2004年底開工，在建)以及臺灣高速鐵路、韓國京釜高速鐵路、亞高速鐵路900t整孔箱梁預制架設、委內瑞拉卡羅尼河橋 頂推法施工(1962-1964，世界首次)等項目。不過，上述工程項目采用架橋 機進行的整體箱梁架設均在單幅橋面上進行。但對于某些灘涂區水位淺、受漲落潮影響大的橋梁施工，尤其是當需要采 用其跨度和重量遠遠超過32m/900t的、如50m/1430t等大型、大噸位的雙幅 整體箱梁進行橋梁架設時，受箱梁結構形式、施工環境、工藝要求等的影響， 無法采用大型浮吊方案進行箱梁架設；而現澆方案受海域施工環境影響大，工 程質量和工期進度受制約因素也較多；此外，上述工程項目采用的架橋機在單 幅橋面上進行箱梁架設的工藝，也無法適應雙幅整體箱梁架設施工的技術要 求。因此，需尋求更能滿足其施工需要、工程質量和工期進度的新方案。發明內容本發明的目的是提供一種50m/1430t雙幅整體箱梁架設工藝，該工藝可適 用于50m/1430t級大跨度、大噸位的雙幅整體箱梁架設施工。 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是50m/1430t雙幅整體箱梁架設工藝，采用梁上運輸、梁上架設的施工方案， 主要包括箱梁運輸、架橋機縱移過孔和箱梁架設等步驟，具體步驟如下一、 箱梁運輸采用TE1600輪胎式運梁機進行梁上運梁，把從提梁站(可采用HM800提梁 機)提升上橋的50m/1430t預制箱梁沿雙幅橋面運送到前方架橋機處。TE1600輪胎式運梁機的主要結構由主車架、承載橫梁、運行輪組、縱移臺 車、轉向系統、動力系統、液壓系統、電氣系統、司機室等部分組成；其在箱 梁運輸過程中的狀態之一如圖3所示。二、 架橋機縱移過孔采用LGB1600型步履式架橋機架設50m/1430t雙幅箱梁。 LGB1600型步履式架橋機的主要結構由框架(機臂、前后橫聯)、支撐走行 系統(前支撐、后支撐、前支腿、后支腿)、吊梁桁車(桁車架、橫移臺車、 起升絞車、吊具、錨固裝置、驅動系統等)、液壓系統、電氣系統、操控系統 及安全保護系統等組成；其在箱梁架設過程中的狀態之一如圖4所示。架橋機縱移過孔的工藝流程如圖l所示，主要包括如下步驟1. 架橋機就緒，準備縱移過孔；2. 吊梁桁車移動到過孔位置，后桁車運行到后支撐處并互相錨固；3. 解除架橋機機臂與后支撐的錨固狀態；4. 后支腿油缸收縮至脫離與橋面的接觸；5. 架橋機機臂向前縱移50m就位，支撐前支腿在待架跨橋墩上；6. 支撐后支腿在已架箱梁頂面上；7. 解除后支撐與后桁車的錨固狀態；8. 后支撐油缸收縮至脫離與橋面的接觸；9. 后支撐與驅動銷連接，向前縱移50m;10. 支立后支撐到已架箱梁頂面預定位置，并將后支撐與機臂錨固；11. 解除前支撐與墩頂的錨固狀態；12. 后支撐油缸頂升至前支撐脫離與墩頂的接觸；13. 前支撐與驅動銷連接，向前縱移50m;14. 支立前支撐到待架跨燉臺頂面預定位置，并將前支撐與墩頂預埋鋼筋 錨固；15. 收起前支腿，吊梁桁車運行到前后支撐之間；16. 提升后支腿，打開喂粱通道，準備架梁。 三、箱梁架設箱梁架設的工藝流程如圖2所示，主要包括如下步驟1. 架橋機就緒，等待運梁機運送箱梁；2. 運梁機載梁進入架橋機尾部；3. 運梁機二次縱移，箱梁到達起吊位置；4. 架橋機后支腿支撐在運梁機上；5. 吊梁桁車后退至起吊箱梁位置；6. 釆用頂板穿孔吊桿法和"三吊點"系統，將吊具與箱梁頂板連接；7. 起吊箱梁，進行制動及保持試驗，然后繼續起吊箱梁到高位；8. 兩臺吊梁桁車沿橋梁中軸線吊梁縱向移動，到達前方待架跨位置；9. 架橋機后支腿打開，運梁機分兩組退出；10. 架橋機后支腿支立在橋面上，利用后支腿液壓油缸頂升機臂至該處反拱；11. 落梁到低位，橫移箱梁到待架幅位，位置微調，落梁到墩頂支座上；12. 解除吊具與箱梁的連接；13. 吊梁桁車回中位；14. 架橋機后支腿打開；15. 安裝支座，清理現場。箱梁架設過程中，起吊箱梁時，采用的起吊方法為頂板穿孔吊桿法；同時 采用"三吊點"系統，能夠確保吊點受力均衡。其中的"三吊點"系統，是指 后吊梁桁車(主動)吊具具有兩個獨立的吊點，前吊梁桁車(從動)吊具通過 鉸接將兩個吊點轉化為一個吊點，從而實現"三點吊梁"，避免箱梁在架設過 程中承受附加彎扭作用。箱梁起吊方式如圖5所示，箱梁起吊位置和吊點布局 如圖6所示。在箱梁架設結束后，LGB1600型步履式架橋機可由TE1600輪胎式運梁機馱 運返回提梁站處，利用HM800提梁機進行解體。 與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明50m/1430t雙幅整體箱梁架設工藝采用梁上運輸、梁上架設的施工 方案，架設運輸重量從現有技術的900噸提高到1430噸，可實現50m/1430t (最大架設能力50m/1600t)這樣大噸位的雙幅整體箱梁架設施工，且架橋機 可由運梁機馱運，很容易的沿橋面或路基進行轉移；該工藝的架梁及過孔等施 工步驟簡潔、操作簡便、技術可靠、安全性好、架梁作業效率高、勞動強度低、 經濟合理，能保證施工生產的順利進行。此外，吊具的"三吊點自平衡體系" 可保證箱梁架設過程中不受附加彎扭作用等，采用640個輪胎的TE1600輪胎 式運梁機沿雙幅橋面運梁也有效降低了橋梁的施工載荷。
圖1是本發明暨實施例架設工藝過程中的架橋機縱移過孔工藝流程圖； 圖2是本發明暨實施例架設工藝過程中的箱梁架設施工工藝流程圖；圖3是本發明暨實施例架設工藝所采用的TE1600輪胎式運梁機在箱梁運 輸過程中的狀態示意圖；圖4是本發明暨實施例架設工藝所采用的LGB1600型步履式架橋機在箱梁架設過程中的狀態示意圖；圖5是本發明暨實施例架設工藝過程中的箱梁起吊方式圖；圖6是本發明暨實施例架設工藝過程中的箱梁起吊位置和吊點布局圖圖6的上、下部分分別為箱梁的左、右兩側面，左、右部分分別為箱梁的前、后兩端面。圖3-6中，IO是箱梁，20是橋墩；3- 1是運梁機前輔助支撐(固定)，3-2是運梁機后輔助支撐(液壓)，3-3 是運梁機電纜巻筒，3-4是運梁機前端軌道縱移臺車，3-5是運梁機后端固定 臺車；3-6是運梁機前承載橫梁；3-7是運梁機后承載橫梁；3-8是運梁機司機 室；3-9是運梁機輪組；3-10是運梁機動力及液壓、電氣系統；4- 1是架橋機機臂總成，4-2是架橋機后支撐總成，4-3是架橋機前支撐總 成，4-4是架橋機后吊梁桁車(主動)總成(包含桁車架、橫移臺車、起升絞 車等)，4-5是架橋機前吊梁桁車(從動)總成(包含桁車架、橫移臺車、起升 絞車等)，4-6是支撐移動系統總成，4-7是機臂縱移系統總成，4-8是前支腿 總成，4-9是后支腿總成，4-10是主吊具(主動吊具)總成，4-11是副吊具(從 動吊具)總成；5- 1是箱梁頂板起吊加強預應力粗鋼筋(在梁體內)；5-2是箱梁吊具組的 吊桿；5-3是箱梁吊具組的墊板；5-4是箱梁吊具組的螺母；6- l是箱梁頂板上的預留吊孔。
具體實施方式
下面結合具體實施方式
對本發明作進一步的詳細描述。 但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于下述實施例。 實施例本實施例為申請人在杭州灣跨海大橋南岸灘涂區南引橋的某段箱梁架設 施工過程中采用的50m/1430t雙幅整體箱梁架設工藝，工程基本情況及箱梁架設工藝分別如下一、工程基本情況杭州灣跨海大橋全長36.5公里，是目前在建的世界最長的跨海大橋。其 設計標準高(按照ioo年壽命設計)、施工難度大、作業周期短，因此其關鍵 因素有三點首先是質量必須可靠，其次是安全性要好，三是作業效率要高。其中由申請人承建的第X合同工程位于大橋南岸灘涂區，屬于南引橋的一部分，其中K71+335 K81+435 (全長10100米)橋梁上部結構采用50m預應力 混凝土連續箱梁，由20聯8X50m和6聯7X50m組成，共計404片箱梁。單 片箱梁重約1430t。南岸灘涂區水位淺、潮流急、受漲落潮影響大，無法采用大型浮吊方案進 行箱梁架設；而頂推法受區段長度、橋梁曲線和施工周期的制約，也不能滿足 需要；此外，現澆方案受海域施工環境影響大，工程質量和工期進度受制約因 素較多，因而在該工程中也不適用。針對該工程的上述具體情況，最終確定采 用梁上運輸、梁上架設的施工方案，采用運梁機和架橋機等設備進行箱梁架設。而針對架橋機架梁，可行的結構型式又有導梁式、運架一體式和步履式。 導梁式架橋機的優點是定點架梁，架橋機吊梁桁車不用重載走行，故機臂受力 較小、安全性較好，但是整機結構比較復雜，導梁長度大(需要跨兩跨以上)， 橋梁的首、末孔梁架設比較困難，最大的困難是整機質量大、施工載荷高。運 架一體式架橋機一套設備集制梁場提梁機、運梁機和架橋機三者功能于一身， 設備投入少，但該設備只能順序作業，施工效率較低，并且一旦損壞不僅影響 架梁，還將對梁場內箱梁的搬運(從預制臺位到存梁臺位)造成嚴重影響，另 外整機自重和施工載荷也較大，也不利于箱梁預制場的靈活布置。通過廣泛、深入的方案論證，該工程最終采用了工廠集中整體預制、大型 輪胎式搬運機場內搬運、大型門式吊機提升上橋、輪胎式運梁機梁上運梁、步 履式架橋機梁上架梁的施工方案進行50m箱梁的制造、運輸與架設施工。其中， 如何安全、快速、高效地將由運梁機沿橋面運輸到架設位置的50m箱梁逐跨、 全幅架設到墩頂支座上，是箱梁制造、運輸和架設的一個關鍵環節。為此，發 明人對箱梁架設總體方案、設備的結構形式、箱梁架設對橋梁結構的影響、設備拼裝方案以及箱梁架設施工工藝等方面進行了重點研究。根據杭州灣跨海大橋50m箱梁結構設計和施工現場的作業環境，結合箱梁 預制和架設施工工藝、安全、質量、工期等需要，通過比選、分析和研究，確 定出本發明技術可靠、安全高效、操作簡便、經濟合理的50m/1430t箱梁整體 預制、整體架設施工方案，確保本合同段施工生產的順利進行。同時，也為今 后類似工程施工積累相關寶貴經驗。二、箱梁架設工藝.-主要包括箱梁運輸、架橋機縱移過孔和箱梁架設等步驟，具體步驟如下-(一) 、箱梁運輸采用TE1600輪胎式運梁機進行梁上運梁，把從提梁站(采用HM800提梁機) 提升上橋的50m/1430t預制箱梁10沿雙幅橋面運送到前方架橋機處。 預制箱梁IO自重約1430t。TE1600輪胎式運梁機的主要結構由主車架、承載橫梁3-6和3-7、運行輪 組3-9、縱移臺車3-4、轉向系統、動力及電氣液壓系統3-10、司機室3-8等 部分組成，其自重約500t;運梁機在箱梁運輸過程中的狀態之一如圖3所示。(二) 、架橋機縱移過孔采用LGB1600型步履式架橋機架設50m/1430t雙幅箱梁。 LGB1600型步履式架橋機的主要結構由框架(包括機臂4-1和前后橫聯)、 支撐走行系統(包括前支撐4-3、后支撐4-2、前支腿4-8、后支腿4-9)、后 吊梁桁車(主動)4-4和前吊梁桁車(從動)4-5 (均包含桁車架、橫移臺車、 起升絞車、吊具、錨固裝置、驅動系統等)、液壓系統、電氣系統、操控系統 及安全保護系統等組成，其自重約1300t;架橋機在箱梁架設過程中的狀態之 一如圖4所示。架橋機縱移過孔的工藝流程如圖l所示，主要包括如下步驟1. 架橋機就緒，準備縱移過孔；2. 吊梁桁車移動到過孔位置，后吊梁桁車(主動)4-4運行到后支撐4-2 處并互相錨固；3. 解除架橋機機臂4-1與后支撐4-2的錨固狀態；4. 后支腿4-9油缸收縮至脫離與橋面的接觸；5. 架橋機機臂4-l向前縱移50m就位，支撐前支腿4-8在待架跨橋墩20上；6. 支撐后支腿4-9在己架箱梁頂面上；7. 解除后支撐4-2與后吊梁桁車4-4的錨固狀態；8. 后支撐4-2油缸收縮至脫離與橋面的接觸；9. 后支撐4-2與驅動銷連接，向前縱移50m;10. 支立后支撐4-2到已架箱梁頂面預定位置，并將后支撐4-2與機臂4-1 錨固；11. 解除前支撐4-3與墩頂的錨固狀態；12. 后支撐4-2油缸頂升至前支撐4-3脫離與墩頂的接觸；13. 前支撐4-3與驅動銷連接，向前縱移50m;14. 支立前支撐4-3到待架跨墩臺頂面預定位置，并將前支撐4-3與墩頂 預埋鋼筋錨固；15. 收起前支腿4-8，吊梁桁車運行到前后支撐4-3和4-2之間；16. 提升后支腿4-9，打開喂梁通道，準備架梁。 (三)、箱梁架設.-箱梁架設的工藝流程如圖2所示，主要包括如下步驟1. 架橋機就緒，等待運梁機運送箱梁10;2. 運梁機載梁進入架橋機尾部；3. 運梁機二次縱移，箱梁10到達起吊位置；4. 架橋機后支腿4-9支撐在運梁機上；5. 吊梁桁車4-4、 4-5后退至起吊箱梁位置；6. 采用頂板穿孔吊桿法和"三吊點"系統，將吊具4-10和4-11與箱梁IO頂板連接；(箱梁起吊位置和吊點布局如圖6所示；箱梁起吊方式如圖5所示)7. 起吊箱梁IO，進行制動及保持試驗，然后繼續起吊箱梁10到高位；8. 吊梁桁車4-4、4-5沿橋梁中軸線吊梁縱向移動，到達前方待架跨位置;9. 架橋機后支腿4-9打開，運梁機分兩組退出；10. 架橋機后支腿4-9支立在橋面上，利用后支腿4-9液壓油缸頂升機臂 4-1至該處反拱；11. 落梁到低位，吊梁桁車4-4、 4-5上的橫移臺車將箱梁10橫移到待架 幅位，位置微調，落梁到墩頂支座上；12. 解除吊具4-10和4-11與箱梁10的連接；13. 吊梁桁車4-4、 4-5上的橫移臺車回中位；14. 架橋機后支腿4-9打開；15. 安裝支座，清理現場。箱梁架設步驟中，起吊箱梁采用的"三吊點"系統，是指后吊梁桁車(主 動)4-4下連接的主吊具4-IO具有兩個獨立的吊點，前吊梁桁車(從動)4-5 下連接的副吊具4-11通過鉸接將兩個吊點轉化為一個吊點，從而實現"三點 吊梁"，可確保吊點受力均衡，避免箱梁在架設過程中承受附加彎扭作用，進 一步提高作業效率和保證安全施工。箱梁起吊方式如圖5所示，箱梁起吊位置 和吊點布局如圖6所示。其它施工安全技術措施與現有技術箱梁架設中的安全技術措施大致相同。在本段箱梁架設結束后，LGB1600型步履式架橋機由TE1600輪胎式運梁機 馱運，沿橋面或路基進行轉移，返回提梁站處，利用HM800提梁機進行解體。本段工程成功應用了上述梁上運輸、梁上架設的施工方案架設50m/1430t 雙幅整體箱梁，共架設箱梁404片，耗時近一年四個月，比原計劃提前工期約 一年半完成，且創造了安全、質量無事故和日架3片的新紀錄。事實證明，采 用本施工工藝架設大型預制箱梁技術先進、步驟簡潔、操作簡便、安全可靠、 快速高效，且勞動強度低、經濟合理，不僅滿足了杭州灣跨海大橋灘涂區大噸 位箱梁架設的要求，創造了架設50m/1430t整體箱梁的世界紀錄，也為今后世 界上類似工程項目大噸位箱梁的架設提供了寶貴的借鑒。
權利要求
1.50m/1430t雙幅整體箱梁架設工藝，采用梁上運輸、梁上架設的施工方案，主要包括以下步驟一、 箱梁運輸采用TE1600輪胎式運梁機進行梁上運梁，把從提梁站提升上橋的50m/1430t預制箱梁沿雙幅橋面運送到前方架橋機處；二、 架橋機縱移過孔采用LGB1600型步履式架橋機，架橋機縱移過孔的主要工序如下1.架橋機就緒，準備縱移過孔；2.吊梁桁車移動到過孔位置，后桁車運行到后支撐處并互相錨固；3.解除架橋機機臂與后支撐的錨固狀態；4.后支腿油缸收縮至脫離與橋面的接觸；5.架橋機機臂向前縱移50m就位，支撐前支腿在待架跨橋墩上；6.支撐后支腿在已架箱梁頂面上；7.解除后支撐與后桁車的錨固狀態；8.后支撐油缸收縮至脫離與橋面的接觸；9.后支撐與驅動銷連接，向前縱移50m；10.支立后支撐到已架箱梁頂面預定位置，并將后支撐與機臂錨固；11.解除前支撐與墩頂的錨固狀態；12.后支撐油缸頂升至前支撐脫離與墩頂的接觸；13.前支撐與驅動銷連接，向前縱移50m；14.支立前支撐到待架跨墩臺頂面預定位置，并將前支撐與墩頂預埋鋼筋錨固；15.收起前支腿，吊梁桁車運行到前后支撐之間；16.提升后支腿，打開喂梁通道，準備架梁；三、 箱梁架設箱梁架設的主要工序如下1.架橋機就緒，等待運梁機運送箱梁；2.運梁機載梁進入架橋機尾部；3.運梁機二次縱移，箱梁到達起吊位置；4.架橋機后支腿支撐在運梁機上；5.吊梁桁車后退至起吊箱梁位置；6.采用頂板穿孔吊桿法和“三吊點”系統，將吊具與箱梁頂板連接；7.起吊箱梁，進行制動及保持試驗，然后繼續起吊箱梁到高位；8.兩臺吊梁桁車沿橋梁中軸線吊梁縱向移動，到達前方待架跨位置；9.架橋機后支腿打開，運梁機分兩組退出；10.架橋機后支腿支立在橋面上，利用后支腿液壓油缸頂升機臂至該處反拱；11.落梁到低位，橫移箱梁到待架幅位，位置微調，落梁到墩頂支座上；12.解除吊具與箱梁的連接；13.吊梁桁車回中位；14.架橋機后支腿打開；15.安裝支座，清理現場。
2. 運梁機載梁進入架橋機尾部；
3. 運梁機二次縱移，箱梁到達起吊位置；
4. 架橋機后支腿支撐在運梁機上；
5. 吊梁桁車后退至起吊箱梁位置；
6. 采用頂板穿孔吊桿法和"三吊點"系統，將吊具與箱梁頂板連接；
7. 起吊箱梁，進行制動及保持試驗，然后繼續起吊箱梁到高位；
8. 兩臺吊梁桁車沿橋梁中軸線吊梁縱向移動，到達前方待架跨位置；
9. 架橋機后支腿打開，運梁機分兩組退出；
10. 架橋機后支腿支立在橋面上，利用后支腿液壓油缸頂升機臂至該處反
11. 落梁到低位，橫移箱梁到待架幅位，位置微調，落梁到墩頂支座上；
12. 解除吊具與箱梁的連接；
13. 吊梁桁車回中位；
14. 架橋機后支腿打開；
15. 安裝支座，清理現場。
全文摘要
本發明公開了一種50m/1430t雙幅整體箱梁架設工藝，采用梁上運輸、梁上架設的施工方案，主要包括箱梁運輸、架橋機縱移過孔和箱梁架設等步驟，采用TE1600輪胎式運梁機進行梁上運梁、頂板穿孔吊桿法和“三吊點”系統起吊箱梁、LGB1600型步履式架橋機架設箱梁等。架設運輸重量從現有技術的900噸提高到1430噸，可實現50m/1430t這樣大噸位的雙幅整體箱梁架設施工；該工藝的架梁及過孔等施工步驟簡潔、操作簡便、技術可靠、安全性好、架梁作業效率高、勞動強度低、經濟合理，能保證施工生產的順利進行。
文檔編號E01D2/04GK101260650SQ200810044258
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月21日 優先權日2008年4月21日
發明者劉乃生, 姚道雄, 輝 廖, 原 林, 叔 陳 申請人:中鐵二局股份有限公司