浅谈桥梁架设作业——蓝烟线K7+185公跨铁立交桥

1. 概述

蓝王路上跨蓝烟线立交桥，为1-30m后张法预应力混凝土空心板梁桥，混凝土梁共计8片，每片板梁：中梁重54.94吨、边梁重58.26吨。该桥于蓝烟线K7+185跨越铁路,与铁路斜交角度为38°41′31″，采用步履式双导梁架桥机跨运营线架梁。上跨蓝烟线封锁2小时以内的大型上跨铁路结构物施工，施工等级为Ⅱ级施工。

1. 架桥机的选型

架桥机的选择主要是根据起重荷载、跨度、场地要求考虑。我们选择了DF40/130Ⅲ型步履式双导梁架桥机，适用于40米以下跨径，斜交角度为45°以下，梁重130吨以下的混凝土预制梁的安装；架桥机最大起重量130吨，最大起升高度4.5米，起升速度0.9m/min，适用最大纵坡±3%，总重约165吨。为了安全起见，我们对架桥机在架梁过程中的最不利工况，即架桥机过孔，进行了抗倾覆稳定性检算。
根据《起重机设计规范》，结合本架桥机的结构特点，对架桥机最不利工况，即架桥机纵向前移时整机稳定性进行校核计算，整机稳定系数应Kw≥1.5，具体检算资料如下：
起重机风荷载：P_W=CK_hP_ⅡA
C  —风力系数查《表16》   C取1.4
K_h  —风压高度变化系数查《表19》   K_h取1
P_Ⅱ —计算风压查《表15》  P_Ⅱ取250N/m²(风压为7级风的最大风压)
A  —迎风面积A=7m²
P_W=1.4×1×250×7=2450 (N )=2.45KN    H=6m
架桥机单桁架主梁自重6.0KN/m
    A侧倾覆力矩:  M_倾=G₁(前支腿重)×31.786+ G₂(前桁架主梁重)×16.54+ P_W×6
=40×31.786+198.5×16.54+2.45×6.0
=4569(KN.m)
A侧稳定力矩 :  M_稳= G₃(后桁架主梁重)×18.46+ G₄(前天车重)×31.578+ G₅(后天车重)×35.069+ G₆(后支腿重)×29.991+ G₇(后顶高重)×31.914
=221.5×18.46+75×31.578+75×35.069+20×29.991+20×31.914
=10326(KN·m)
A侧稳定系数:  Kw=M_稳/M_倾=10326/4569=2.26>1.5     符合要求!
B侧倾覆力矩:  M_倾=G₆(后支腿重)×29.991+ G₃(后桁架主梁重)×18.46+ P_W×6
=20×29.991+221.5×18.46+2.45×6
=4703(KN·m)
B侧稳定力矩:  M_稳= G₁(前支腿重)×31.786+ G₂(前桁架主梁重)×16.54+ G₄(前天车重)×31.237+G₅(后天车重)×27.719+ G₇(后顶高重)×27
=40×31.786+198.5×16.54+75×31.237+75×27.719+20×27
=9516(KN·m)
B侧稳定系数:  Kw=M_稳/M_倾=9516/4703=2.02>1.5    符合要求!

1. 临时工程

3.1.临时工程情况
为了达到架桥机的作业要求我们根据机械说明书对现有的施工场地重新进行了整理。
架桥机拼装场地：架桥机拼装在0#台桥台后路基上进行，在桥头填筑长70米、宽12米的架桥机拼装场地，填土密实度不小于95%，尤其对桥台尾填土尾表面50cm厚采用三七灰土分层夯填，达最佳密实度的95%以上。0#桥台台后3米范围内三七灰土上铺设30cm厚C25混凝土，然后再铺设30cm厚碎石道碴，采用捣镐捣固密实，高度与所架设桥面高度一致，以保证横向轨道铺设平稳。如下图：

3.2.地基承载力验算
架桥机拼装平台是架梁施工中一项十分重要的临时设施，这项工作直接影响架梁的安全、速度、效率。处理后的路基能否满足施工要求，具体验算如下：
架桥机地基承载力计算，根据按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007）有p≤f_a
式中：p —基础底面的平均压力(N/mm²)， p=N/A；
      N —上部结构传至基础顶面的轴向力设计值(N)；
      A —基础底面面积(mm²)；
f_a —修正后的地基承载力特征值(kpa) ；
      f_ak — 地基承载力特征值(kpa)。
根据架桥机各阶段工况，进行试吊时仅1#和2#支腿受力，受力面积最小，为架桥机拼装平台最大受力工况，根据架桥机使用说明书架桥机总重165吨，典型工况支腿荷载表中中支腿即1#支腿单腿反力107吨，（此时的梁最大重量130吨折算），折合为1048.6KN则
p=N/A=1048.6/2.5*2.5= 167.78 Kpa（支腿下的枕木面积2.5*2.5m）
又f_a =f_ak =200Kpa(台后填土路基承载力)
故p= 167.78 KPa≤fa=200KPa   满足施工要求!
2#支腿单腿反力112吨，（此时的梁最大重量130吨折算），折合为1097.6KN则，同样计算结果为：
故p= 175.62Kpa≤f_a=200KPa  满足施工要求!
而本桥的单片梁重最大值为58.26吨，是130吨的一半不到，因此支腿地基承载力满足要求！

1. 架桥机组拼、安装、检测

按照架桥机说明书要求完成架桥机组装，其控制的关键是桥梁的中心线与架桥机的中心线一致性。
对拼装好的架桥机检查非常关键，我们根据说明书控制要求制表,逐一对照检查。其中横向走行轨的检测最为关键，必须符合要求。而机械自身的情况由技术监督局完成检查合格后进行使用。
5、架桥机过孔、架梁、退场
架桥机的过孔，是架桥机架梁的重要一步,控制的关键是对动力腿支垫平衡稳固，辅助支腿支垫稳定。并做好高程、横坡、纵坡控制的检查工作。本桥的架桥机动力腿是2#腿，放置在桥台后3米宽的混凝土上保证受力均衡、运行平稳。如图：                 过孔成功后开始梁的架设。为了便于控制我们对8片预制梁从烟台端向蓝村端依次编号，并先架设2片中梁，然后架设一侧边梁，再依次架设两片中梁、一片边梁和两片中梁。架梁顺序为:④→⑤→①→②→③→⑧→⑦→⑥。
在具体架梁过程中严格按照说明书操作,架设完成后严格按照要求架桥机退场。
6、小结
1）、本工程采用的架桥机缺少风力测速设备。
2）、目前这样类型的架桥机平衡问题全靠现场人员操作感知，设备自身缺少监控设备。不能科学监控过程中设备的变化情况，使用中真的有问题不能有效控制。
3）、本类型的架桥机使用中的疲劳控制没有，设备状态仅靠目测判断,缺少科学完整的检测措施。
4）、临时工程中对地基要求高，投入多。
  参考资料

1. 《DF40/130Ⅲ型架桥机说明书》
2. 本桥《架桥施工组织设计》
3. 《起重机设计规范》GB/T3811-2008
4. 基础工程学中承载力资料
5. 施工现场的检测记录

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