新型大噸位架橋機及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于橋梁施工技術領域，具體涉及一種新型大噸位架橋機及其施工方法。
【背景技術】
[0002]世界上許多跨越海灣的大型橋梁工程，一般按大跨度、大噸位的整跨預制箱梁設計，位于深水區的預制梁，可以采用大噸位浮吊架設，效率較高。但是淺水區或灘涂區由于浮吊不能到達，需要采用其它工藝以及配套設備解決預制梁架設問題。
[0003]采用架橋機架設預制橋梁的施工工法在一般橋梁工程預制梁安裝施工中已非常成熟，施工效率較高，所以在預制梁的架設中得到廣泛的應用。跨越海灣的大型橋梁采用雙幅橋面，其預制梁跨度大、噸位大、橋梁跨度和幅度變化多、曲率半徑小，需要雙幅橋梁連續施工以及橋上馱運轉場等特殊要求，設備要求高、施工難度大，傳統架橋機的性能以及設計理念、結構型式等無法解決上述所有問題。這就需要設計一種新型大噸位架橋機來解決上述技術問題。
[0004]由于架橋機的施工效率和安全可靠性高，所以在橋梁工程建設中得到非常廣泛的應用，但是對于大跨度、大噸位雙幅預制箱梁的架設施工，需要大噸位架橋機并配合輪胎式運梁車喂梁完成，其施工工藝有別于傳統的一般架橋機的施工工藝，由于預制梁跨度大、噸位大、橋梁跨度和幅度變化多、曲率半徑小，需要雙幅橋梁連續施工以及首末跨架設施工等特殊要求，再加上橋梁跨度種類多，不同跨度之間變化頻繁，傳統架橋機設計理念、結構型式以及施工工藝已經不能滿足上述復雜工況下架梁施工要求，需要按照全新設計理念、結合大噸位雙幅箱梁施工特點和運梁施工工藝，設計一種新的架橋機施工工藝。
【發明內容】
[0005]本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供一種新型大噸位架橋機及其施工方法，解決了大跨度、大噸位、小曲率、跨度和幅度變化多、轉場頻繁等條件下預制橋梁采用架橋機安裝的問題，具有安全、高效、操作維護簡單、穩定性能好以及施工荷載分散等優點。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:新型大噸位架橋機，它包括由架橋機主梁、主梁前聯系梁、主梁后聯系梁組成的主框架結構，所述主框架結構上依次連接設置有中部支撐裝置、前輔助支撐裝置和后輔助支撐裝置；
所述中部支撐裝置設置在架橋機主梁的下方，所述中部支撐裝置包括前支腿和位于前支腿后方的后支腿，所述前支腿包括前支腿上橫梁，前支腿上橫梁底面左右兩側分別通過前鉸鏈轉動連接有一個支撐件，前支腿上橫梁頂面在左右兩側分別設有沿左右方向開設的一條前滑道，前滑道內滑動連接有前托盤，前支腿上橫梁上設有用于驅動前托盤沿前滑道滑動的前橫移驅動油缸，前托盤上設有前托輥支撐機構；所述后支腿包括后上橫梁，后上橫梁底面左右兩側分別通過后鉸鏈轉動連接有一個水平設置的后均衡梁，后均衡梁兩端分別設有后支撐牛腿，每個后支撐牛腿內部同軸向設有后支撐油缸，后支撐油缸下端設有后伸縮柱，后伸縮柱外套設有后支撐抱箍，后上橫梁頂面在左右兩側分別設有沿左右方向開設的一條后滑道，后滑道內滑動連接有后托盤，后上橫梁上設有用于驅動后托盤沿后滑道滑動的后橫移驅動油缸，后托盤上設有后托輥支撐機構；前托輥支撐機構和后托輥支撐機構的構造相同；
所述前輔助支撐裝置設置在主梁前聯系梁的下方，所述前輔助支撐裝置包括在主梁前聯系梁左側和右側分別通過吊桿螺栓可拆卸設置的一個吊掛組件，每個吊掛組件下部均設有箱型結構的曲臂腿，曲臂腿由上水平段、中豎直段和下水平段組成，上水平段前端和下水平段的前端分別與中豎直段的上端和下端固定連接，曲臂腿的上水平段后端上部通過銷軸轉動連接在吊掛組件下部，中豎直段上端鉸接有拉桿，拉桿上端與主梁前聯系梁前側之間設有推拉油缸，兩個曲臂腿的中豎直段之間通過螺栓連接有聯系框架，聯系框架為多段組合式裝配結構，曲臂腿的下水平段上設有頂升油缸，頂升油缸下端設有底部承壓板；
所述后輔助支撐裝置設置在主梁后聯系梁的下方，所述后輔助支撐裝置包括一個內支腿和兩個外支腿，內支腿支撐在主梁后聯系梁中部，兩個外支腿分別支撐在架橋機主梁左側和右側；外支腿包括錨固座、外立柱、吊掛機構、走行輪箱、分配梁、走行軌道、支撐抱箍和外支撐油缸；吊掛機構左右對稱設有兩個，兩個吊掛機構分別設在外立柱上端左側和右側，每個吊掛機構上均設有一個錨固座，走行輪箱鉸接在外立柱下端，走行輪箱底部前后側均設有走行輪，外支撐油缸通過螺栓設在外立柱下端，外支撐油缸垂直設置并位于行走輪箱中間，外支撐油缸下端與分配梁固定連接，走行軌道設在分配梁底部中間并與走行輪上下對應，分配梁底面低于走行輪下邊沿，外支撐油缸外套設有支撐抱箍；內支腿包括內立柱、聯系框架、活動套、吊掛架、內電動葫蘆和內支撐油缸，內立柱沿左右方向設有兩根，活動套設有兩個，每個活動套均包括設在主梁后聯系梁上表面的上平板和設在主梁后聯系梁下表面的下平板，上平板和下平板之間通過拉桿螺栓連接，兩根內立柱上端分別通過銷軸鉸接在下平板底部，聯系框架水平設在兩根內立柱之間，吊掛架設在上平板和下平板后側，內電動葫蘆設在吊掛架上，內電動葫蘆與內立柱中部之間通過鋼絲繩連接，內支撐油缸垂直設在內立柱下端，內支撐油缸下端設有后支撐盤；
所述架橋機主梁上設置有與其滑動連接的天車。
[0007]所述前托輥支撐機構和后托輥支撐機構均包括左托輥支架和右托輥支架，左托輥支架上沿前后方向設有四個左托輥輪，左托輥支架右側設有左側向導輪，左托輥支架左側設有左鉤掛吊柱，左鉤掛吊柱上端設有左箱體，左箱體上設有左電機減速機，左箱體內設有與左電機減速機傳動連接的左吊掛輪，左吊掛輪位于左側向導輪右側上方，左托輥支架當中垂直設有位于中間兩個左托輥輪之間的左頂升油缸；
右托輥支架上沿前后方向設有四個右托輥輪，右托輥支架左側設有右側向導輪，右托輥支架右側設有右鉤掛吊柱，右鉤掛吊柱上端設有右箱體，右箱體上設有右電機減速機，右箱體內設有與右電機減速機傳動連接的右吊掛輪，右吊掛輪位于右側向導輪左側上方，右托輥支架當中垂直設有位于中間兩個右托輥輪之間的右頂升油缸；
所述架橋機主梁下部設在左箱體和右箱體之間，左托輥支架上設有與架橋機主梁底面接觸支撐的左支撐墊板，右托輥支架上設有與架橋機主梁底面接觸支撐的右支撐墊板，架橋機主梁左側和右側的最下部沿長度方向水平設有左導軌和右導軌，左側向導輪與左導軌左側面接觸，右側向導輪與右導軌右側面接觸，左吊掛輪位于左導軌正上方，右吊掛輪位于右導軌正上方。
[0008]所述支撐件為設在橋墩上的立柱和/或設在橋梁上的前均衡梁，立柱底部通過錨固件固定設在橋墩上，立柱側部與橋墩之間設有長度可調節的斜撐桿；前均衡梁兩端分別固定連接有前支撐牛腿，每個前支承牛腿下端同軸向設有前支撐油缸，前支撐油缸下端設有前支撐盤，前支撐油缸外套有位于前支撐盤和前支撐牛腿之間的前支撐抱箍。
[0009]所述曲臂腿的上水平段底部設有后電動葫蘆，所述曲臂腿的中豎直段包括第一中豎直段、第二中豎直段和第三中豎直段，第二中豎直段的上下端分別與第一中豎直段的下端和第三中豎直段的上端通過法蘭固定連接，第一中豎直段與第二中豎直段在其連接部位的一側設置有連接銷，連接銷分別與第一中豎直段與第二中豎直段鉸接，第一中豎直段的上部前側設有懸臂梁，懸臂梁前端設有前電動葫蘆，第一中豎直段和第二中豎直段上分別設有相配合的第一連接吊耳和第二連接吊耳，第二中豎直段上位于第二連接吊耳的下方設置有與后電動葫蘆與前電動葫蘆配合使用的下吊耳；所述曲臂腿的頂升油缸下端底部承壓板下方設有末跨用分配梁。
[0010]所述吊掛機構包括設在外立柱上端外側的安裝架和設在安裝架上的電機減速機，電機減速機的動力輸出端傳動連接有可沿架橋機主梁底部外側的導軌滾動的吊掛輪，錨固座設在安裝架上，錨固座上設有與架橋機主梁外側固定連接的錨固螺栓。
[0011]以主梁后聯系梁左右對稱中心線為界限，所述左側的外支撐油缸和內支撐油缸在高壓油路上采用串聯的連接方式，右側的外支撐油缸和內支撐油缸在高壓油路上采用串聯的連接方式；所述外立柱呈上大下小的錐形箱體結構。
[0012]所述天車包括依次設置在架橋機主梁上的前天車和后天車，前天車和后天車上均連接有鎖定撐桿，鎖定撐桿的末段設置有調節液壓油缸。
[0013]本發明的另一目的是提供新型大噸位架橋機的施工方法，其特征在于，包括以下步驟:
O按架橋機過孔工序進行過孔作業；
2)按過孔向架梁轉換工序進行過孔作業向架梁作業轉換；
3)按架橋機架梁工序進行架梁作業；
4)按架梁向過孔轉換工序進行過架梁作業向過孔作業轉換；
5)按架橋機過孔工序進行過孔作業；
6)根據橋梁長度，步驟至步驟可進行循環作業，直至進入末垮，按正常架梁與末跨轉換工序進行正常架梁作業向末跨架梁作業轉換，一個施工段完工；
所述架橋機過孔工序依次按以下步驟進行:
1)前支腿采用縱向鎖定機構與已架預制箱梁吊裝孔之間錨固，前天車與前支腿通過鎖定撐桿連接鎖定，后天車與后支腿通過鎖定撐桿連接鎖定；
2)按先后順序分別將前支腿和后支腿由左支撐墊板和右支撐墊板支承架橋機主梁轉換為由左托輥輪和右托輥輪支承架橋機主梁，然后將外支腿轉換為走行輪箱支承狀態，使架橋機主梁具備縱移條件；
3)驅動前天車和后天車的縱移驅動機構，架橋機主梁縱移前行至前輔助支撐裝置到達前方墩頂并支承站立；
4)解除前天車和后天車與前支腿和后支腿的鎖定，脫空后支腿并吊掛在架橋機主梁上前行至前支腿后方； 5)在橋面上支承后支腿并頂升使前支腿從墩頂脫空，前支腿吊掛在架橋機主梁上前行至前方墩頂錨固安裝；
6)脫空前輔助支撐裝置，再次把前天車與前支腿通過鎖定撐桿連接鎖定、后天車與后支腿通過鎖定撐桿連接鎖定，啟動前天車和后天車的縱移驅動機構使架橋機主梁二次縱移到位，過孔工序完成；
所述過孔向架梁轉換工序依次按以下步驟進行:
架橋機過孔到位后，前支腿和后支腿和外支腿均處于鋼制車輪支承狀態，首先在不解除后天車與后支腿之間鎖定狀態下，后支腿通過后托輥支撐機構中間的左頂升油缸和右頂升油缸頂升，在左托輥支架上放置左支撐墊板，右托輥支架上放置右支撐墊板，左頂升油缸和右頂升油缸收回時，使架梁作業時托輥輪處于脫空狀態不受力，而讓架橋機主梁的荷載通過左支撐墊板和右支撐墊板傳遞到左托輥支架和右托輥支架上；按照以上方法對前支腿進行同樣轉換；然后頂升外支腿外支承油缸使走行輪箱脫空，繼續頂升外支腿，安裝支撐抱箍，油缸卸載，前支腿和后支腿和外支腿轉換為機械支承狀態，完成了前支腿和后支腿和外支腿由過孔至架梁狀態的轉換；
所述架橋機架梁工序依次按以下步驟進行:
1)架梁初始狀態，架橋機由前支腿、后支腿和外支腿支承，前運梁車和后運梁車運輸預制箱梁到架橋機尾部，內支腿旋轉開啟，讓開前運梁車和后運梁車的行駛通道；
2)前運梁車和后運梁車給架橋機喂梁，前天車起吊預制箱梁前端，與后運梁車配合同步縱移，后運梁車與前運梁車接近到一定距離后，內支腿旋轉閉合并與外支腿共同支承在橋面上；
3)后天車起吊預制箱梁后端，前天車與后天車同步吊梁縱移至前跨，前天車與后天車同步落梁到一定高度后，同步橫移，落梁至墩頂到位，完成該跨一片箱梁架設；
4)按照步驟至，完成該跨另外一片箱梁架設施工；
所述架梁向過孔轉換工序依次按以下步驟進行:
架梁作業完成后，內支腿