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摘要：在高速公路桥梁施工中,由于桥位、线性的因素,会把桥梁设计成纵坡、斜交桥.本文结合津汉高速公路一期六标段纵坡、斜交桥梁架设施工实践,通过对原有架桥设备在应用过程中改造,改善公路斜交桥架设技术和设备采用半人工、半机械化的落后状况,使纵坡、斜交桥架设施工完全机械化提高架梁效率和施工安全性,对今后斜交桥梁架设施工工程起到借鉴作用.
关键词：纵坡；斜交；公路架桥；设备改造；使用
架设桥梁时由于受架桥机功能限制采用墩顶横移梁片方法来完成,即预先在桥台或桥墩上铺设横向滑道,架桥机在桥梁中线区域落下梁片,然后将梁片两端沿前后横向滑道同时推移到位,称为墩顶平移法.这种方法比较落后,采用半人工、半机械作业,架梁效率低,安全性较差.本文结合津汉高速公路一期六标段纵坡、斜交桥梁架设工程,通过在原有架桥机设备基础上进行改造,能够克服上述斜交桥架设技术的落后状况,使公路斜交桥架设施工完全机械化,同时加大纵坡条件下关键工序的严格控制提高架梁效率和施工安全性.
1 工程概况
1.1 工程概况
津汉高速公路一期工程第六标段,路线全长7.269km,其中桥梁总长度1545m,分为蓟运河特大桥和汉北路大桥两段,架梁任务左右双幅,共计450片,其中30米箱梁27跨,每跨10片,共270片,40m箱梁18跨,每跨10片,共180片,结构形式简支.
1.2 工程特点及难点
斜交架设,斜交最大角度为35度,架设施工难度加大；坡度大,架设坡度最大为纵坡3.5%,一孔高差最高达到1.4m,对架桥设备的水平度的控制提出较高的要求；水上架设,高空作业,蓟运河特大桥段属于水上架设,高空作业,作业危险性较大.
2 原有设备选定
2.1 设备条件
2.1.1 额定起重量
由于跨径及梁位不同,每种型式梁体重量不同如表1所示.
由上表所示选择架桥机额定起重量不得小于164吨.
2.1.2 跨度
施工过程中存在30m和40m两种不同跨径的梁体,架桥机在使用过程要满足两种跨度交替变换要求.
2.1.3 坡度
设计梁片架设横向坡度为2%,纵向最大坡度为3.5%.
2.1.4 斜交角度
蓟运河特大桥架设斜交角度为35°,汉北路大桥架设斜交角度为10°.
2.1.5 梁体外形尺寸
2.2 设备选定
根据设备选择所满足条件加之自有设备基础条件,选择DJ200t/50m单导梁步履式公路架桥机作为公路斜交桥架设设备.DJ200t/50m单导梁步履式公路架桥机由机臂、曲梁及横移机构、0#-3#柱、吊梁小车、横移轨道、液压系统及电气系统等组成,如图1所示.
3 设备改造
DJ200t/50m单导梁步履式公路架桥机能够抬吊着混凝土预制梁片整机同步斜向行走,最终将梁片运送到设计位置并准确落梁就位.从现场施工条件、安全以及灵活性能等因素出发需要进行设备改造,包括斜交角度定位、柱体加宽以及横移油缸加长等.
3.1 设备改造因素
3.1.1 现场施工条件
DJ200t/50m单导梁步履式公路架桥机在之前应用过程中为架设正交桥梁,而此处桥梁的斜交角度分别为35°和10°,因此需要做好架桥机的角度调整.
3.1.2 适用性
由于进行架桥机角度调整,架桥机通行区域有原来矩形变为平行四边形,如图2所示,根据平行四边形原理,二号柱体实际通过宽度变小,梁片无法通过,因此需要增加柱体横梁宽度.由于纵坡引起前后墩台产生高差,一号柱需要增加柱体高度.
3.1.3 安全性
边梁架设需要进行二次落梁,先把边梁落到中梁位置,借助架桥机上部横移油缸推移使大臂移动,再次起吊时梁体位于架桥机边侧,横移到位后架桥机行走轮不会走出梁片,承载力分散在梁片上保证设备安全使用,柱体横梁加宽导致油缸有效横移长度无法满足边梁安全架设,需要对横移油缸进行改造.
3.2 设备改造
3.2.1 柱体加宽
根据架桥机最大架设斜交角度,结合本次35°斜交施工需要,计算加工制造2m规格柱体横梁加宽节,拼装完成后实际通行宽度满足要求,如图3所示.
计算过程：要使梁片安全通过二号柱,须保证其横向宽度不小于4m,正交架设时为4.2m,纵向宽度为2.5m,由斜交角度35°可得横向宽度减小2.2*cos35°=2m.
3.2.2 柱体加长
根据架桥机最大纵坡3.5%施工需要,对一号柱安装1.4m和0.8m两节加长节保证施工工况引起设备高度调整如图3所示.计算过程：对于平坡架设,一号柱体高于二号柱体25cm,对于40m预制梁纵向3.5%下坡,前后高差为40*3.5%=1.4m,在满足架桥机一二号柱前后高度差不变情况下,由于梁体的高度变化一二号柱体需整体增高,增加高度为50cm,因此一号柱加长节长度不得小于1.4+0.5=1.9m.
3.2.3 横移油缸加长
根据架桥机二号柱尺寸变化可得油缸加长长度为加宽节长度1/2,加宽节长度为2m,对油缸采用内螺纹连接加长1m,使边梁架设能够横移到位,在保证安全条件下增加工作效率.
3.2.4 斜交角度调整和定位
为了满足斜交桥梁架设施工,以蓟运河特大桥35°斜交为例对架桥机角度调整进行介绍.架桥机角度调整完成后一二号轨道及柱体横梁与斜交桥墩帽梁平行布置,主梁及附属结构如曲梁、行车及零号和三号柱体等与墩帽梁呈35°夹角.
轨道擺设,轨道摆设是角度调整基础,由测量人员进行测量放线,标记号轨道摆设位置,将轨道摆设完成后不得随意变动；柱体横梁定位,将二号柱按照夹角35°、前后下横梁与轨道平行的平行四边形摆设定位,一二号柱体上横梁调整与大臂的夹角位置并用销锁进行定位；柱体和大臂安装，柱体和横梁以法兰盘形式连接,根据调整好角度位置进行安装固定,上横梁与大臂一体安装,安装前要对柱体进行缆风绳牢固. 4 设备使用过程控制
设备选定和改造完成后,在施工过程中为保证施工安全性和斜交梁片架设质量要求,使施工顺利进行,与传统正交桥梁架设相比,要重点对架桥机横移轨道平行角度、边梁架设以及纵坡架桥机前冲过孔工序进行严格控制.
4.1 横移轨道平行角度控制
横移轨道平行角度控制主要体现在架桥机前冲过孔工序中,每跨梁体全部架设完毕后,架桥机以大臂前冲及各柱体前行过孔方式完成就位,进入下一跨梁体架设.每次柱体前行,一二号柱体携带的横移轨道都会发生不同程度小错位,若不进行调整,轨道和墩帽梁不平行,施工过程中总会出现大臂犯卡现象,不仅对设备造成损害,而且影响施工的顺利进行.
横移轨道平行角度控制主要通过施工测量来实现.一号柱为单轨道,摆放空间较小,容易控制,施工中可以通过预先找出几个定位点来进行调整.二号柱为双轨道,距离帽梁距离较远,施工中主要通过测量在前轨道上确定4个点,调整与帽梁平行,前后轨道间相对距离为固定值,后轨道摆设位置根据前轨道位置改变.
4.2 边梁架设控制
边梁控制在传统正交桥架设中要求就比较严格,为使梁体架设到位,架桥机就必须行走到梁面最边缘,加大施工危险性.斜交桥架设相比之下由于柱体加宽和承载重量上横梁角度倾斜,设备稳定性减弱,给边梁架设造成更大难度.
在边梁架设中除采取常规的人员监护措施外,还对梁面二号柱轨道下方铺设钢板分散承载力,对于超出梁面部分轨道下方设置钢管结构进行承载,通过这些措施的运用大大增强了施工的安全性.
4.3 前冲过孔工序控制
蓟运河特大桥最大为纵坡3.5%,一孔高差达到1.4m.在架桥机过孔工序中必须严格控制架桥机前后高度,防止发生前后倾翻,主要是通过一、二号柱体的调节来实现,这就要求在每次调节过程中进行架桥机高度测量,最终实现架桥机正常架梁状态.
5 安全技术控制措施
明确施工过程各工序岗位职责,做到危险点专人监护；重视测量工作,保证设备处于正常施工状态,由于纵坡较大,每次过孔过程中及架梁前都有专人对架桥机进行水平度测量；加强设备维护保养,使设备处于良好状态,保证设备使用安全；高处水上作业加强人员临边防护,配备救生衣、救生圈、安全带等物品；根据天气的变化做好设备的防风、防雷击措施.
6 结束语
通过设备合理选定和结构改造,在设备使用过程中严格控制,顺利完成蓟运河特大桥3.5%纵坡、35°斜交梁架设,为广大施工人员提供一定参考.
参考文献
[1]苏春霞,黄耀怡.GDF160t/50m双梁式公路架桥机架设斜交桥的机构与技术,建筑机械.2010(05),109-111
[2]津漢高速公路一期第六标段施工图设计,天津市市政工程设计研究院,2010年2月
[3]DJ200t/50m单导梁步履式公路架桥机使用说明书
关键词：纵坡；斜交；公路架桥；设备改造；使用
架设桥梁时由于受架桥机功能限制采用墩顶横移梁片方法来完成,即预先在桥台或桥墩上铺设横向滑道,架桥机在桥梁中线区域落下梁片,然后将梁片两端沿前后横向滑道同时推移到位,称为墩顶平移法.这种方法比较落后,采用半人工、半机械作业,架梁效率低,安全性较差.本文结合津汉高速公路一期六标段纵坡、斜交桥梁架设工程,通过在原有架桥机设备基础上进行改造,能够克服上述斜交桥架设技术的落后状况,使公路斜交桥架设施工完全机械化,同时加大纵坡条件下关键工序的严格控制提高架梁效率和施工安全性.
1 工程概况
1.1 工程概况
津汉高速公路一期工程第六标段,路线全长7.269km,其中桥梁总长度1545m,分为蓟运河特大桥和汉北路大桥两段,架梁任务左右双幅,共计450片,其中30米箱梁27跨,每跨10片,共270片,40m箱梁18跨,每跨10片,共180片,结构形式简支.
1.2 工程特点及难点
斜交架设,斜交最大角度为35度,架设施工难度加大；坡度大,架设坡度最大为纵坡3.5%,一孔高差最高达到1.4m,对架桥设备的水平度的控制提出较高的要求；水上架设,高空作业,蓟运河特大桥段属于水上架设,高空作业,作业危险性较大.
2 原有设备选定
2.1 设备条件
2.1.1 额定起重量
由于跨径及梁位不同,每种型式梁体重量不同如表1所示.
由上表所示选择架桥机额定起重量不得小于164吨.
2.1.2 跨度
施工过程中存在30m和40m两种不同跨径的梁体,架桥机在使用过程要满足两种跨度交替变换要求.
2.1.3 坡度
设计梁片架设横向坡度为2%,纵向最大坡度为3.5%.
2.1.4 斜交角度
蓟运河特大桥架设斜交角度为35°,汉北路大桥架设斜交角度为10°.
2.1.5 梁体外形尺寸
2.2 设备选定
根据设备选择所满足条件加之自有设备基础条件,选择DJ200t/50m单导梁步履式公路架桥机作为公路斜交桥架设设备.DJ200t/50m单导梁步履式公路架桥机由机臂、曲梁及横移机构、0#-3#柱、吊梁小车、横移轨道、液压系统及电气系统等组成,如图1所示.
3 设备改造
DJ200t/50m单导梁步履式公路架桥机能够抬吊着混凝土预制梁片整机同步斜向行走,最终将梁片运送到设计位置并准确落梁就位.从现场施工条件、安全以及灵活性能等因素出发需要进行设备改造,包括斜交角度定位、柱体加宽以及横移油缸加长等.
3.1 设备改造因素
3.1.1 现场施工条件
DJ200t/50m单导梁步履式公路架桥机在之前应用过程中为架设正交桥梁,而此处桥梁的斜交角度分别为35°和10°,因此需要做好架桥机的角度调整.
3.1.2 适用性
由于进行架桥机角度调整,架桥机通行区域有原来矩形变为平行四边形,如图2所示,根据平行四边形原理,二号柱体实际通过宽度变小,梁片无法通过,因此需要增加柱体横梁宽度.由于纵坡引起前后墩台产生高差,一号柱需要增加柱体高度.
3.1.3 安全性
边梁架设需要进行二次落梁,先把边梁落到中梁位置,借助架桥机上部横移油缸推移使大臂移动,再次起吊时梁体位于架桥机边侧,横移到位后架桥机行走轮不会走出梁片,承载力分散在梁片上保证设备安全使用,柱体横梁加宽导致油缸有效横移长度无法满足边梁安全架设,需要对横移油缸进行改造.
3.2 设备改造
3.2.1 柱体加宽
根据架桥机最大架设斜交角度,结合本次35°斜交施工需要,计算加工制造2m规格柱体横梁加宽节,拼装完成后实际通行宽度满足要求,如图3所示.
计算过程：要使梁片安全通过二号柱,须保证其横向宽度不小于4m,正交架设时为4.2m,纵向宽度为2.5m,由斜交角度35°可得横向宽度减小2.2*cos35°=2m.
3.2.2 柱体加长
根据架桥机最大纵坡3.5%施工需要,对一号柱安装1.4m和0.8m两节加长节保证施工工况引起设备高度调整如图3所示.计算过程：对于平坡架设,一号柱体高于二号柱体25cm,对于40m预制梁纵向3.5%下坡,前后高差为40*3.5%=1.4m,在满足架桥机一二号柱前后高度差不变情况下,由于梁体的高度变化一二号柱体需整体增高,增加高度为50cm,因此一号柱加长节长度不得小于1.4+0.5=1.9m.
3.2.3 横移油缸加长
根据架桥机二号柱尺寸变化可得油缸加长长度为加宽节长度1/2,加宽节长度为2m,对油缸采用内螺纹连接加长1m,使边梁架设能够横移到位,在保证安全条件下增加工作效率.
3.2.4 斜交角度调整和定位
为了满足斜交桥梁架设施工,以蓟运河特大桥35°斜交为例对架桥机角度调整进行介绍.架桥机角度调整完成后一二号轨道及柱体横梁与斜交桥墩帽梁平行布置,主梁及附属结构如曲梁、行车及零号和三号柱体等与墩帽梁呈35°夹角.
轨道擺设,轨道摆设是角度调整基础,由测量人员进行测量放线,标记号轨道摆设位置,将轨道摆设完成后不得随意变动；柱体横梁定位,将二号柱按照夹角35°、前后下横梁与轨道平行的平行四边形摆设定位,一二号柱体上横梁调整与大臂的夹角位置并用销锁进行定位；柱体和大臂安装，柱体和横梁以法兰盘形式连接,根据调整好角度位置进行安装固定,上横梁与大臂一体安装,安装前要对柱体进行缆风绳牢固. 4 设备使用过程控制
设备选定和改造完成后,在施工过程中为保证施工安全性和斜交梁片架设质量要求,使施工顺利进行,与传统正交桥梁架设相比,要重点对架桥机横移轨道平行角度、边梁架设以及纵坡架桥机前冲过孔工序进行严格控制.
4.1 横移轨道平行角度控制
横移轨道平行角度控制主要体现在架桥机前冲过孔工序中,每跨梁体全部架设完毕后,架桥机以大臂前冲及各柱体前行过孔方式完成就位,进入下一跨梁体架设.每次柱体前行,一二号柱体携带的横移轨道都会发生不同程度小错位,若不进行调整,轨道和墩帽梁不平行,施工过程中总会出现大臂犯卡现象,不仅对设备造成损害,而且影响施工的顺利进行.
横移轨道平行角度控制主要通过施工测量来实现.一号柱为单轨道,摆放空间较小,容易控制,施工中可以通过预先找出几个定位点来进行调整.二号柱为双轨道,距离帽梁距离较远,施工中主要通过测量在前轨道上确定4个点,调整与帽梁平行,前后轨道间相对距离为固定值,后轨道摆设位置根据前轨道位置改变.
4.2 边梁架设控制
边梁控制在传统正交桥架设中要求就比较严格,为使梁体架设到位,架桥机就必须行走到梁面最边缘,加大施工危险性.斜交桥架设相比之下由于柱体加宽和承载重量上横梁角度倾斜,设备稳定性减弱,给边梁架设造成更大难度.
在边梁架设中除采取常规的人员监护措施外,还对梁面二号柱轨道下方铺设钢板分散承载力,对于超出梁面部分轨道下方设置钢管结构进行承载,通过这些措施的运用大大增强了施工的安全性.
4.3 前冲过孔工序控制
蓟运河特大桥最大为纵坡3.5%,一孔高差达到1.4m.在架桥机过孔工序中必须严格控制架桥机前后高度,防止发生前后倾翻,主要是通过一、二号柱体的调节来实现,这就要求在每次调节过程中进行架桥机高度测量,最终实现架桥机正常架梁状态.
5 安全技术控制措施
明确施工过程各工序岗位职责,做到危险点专人监护；重视测量工作,保证设备处于正常施工状态,由于纵坡较大,每次过孔过程中及架梁前都有专人对架桥机进行水平度测量；加强设备维护保养,使设备处于良好状态,保证设备使用安全；高处水上作业加强人员临边防护,配备救生衣、救生圈、安全带等物品；根据天气的变化做好设备的防风、防雷击措施.
6 结束语
通过设备合理选定和结构改造,在设备使用过程中严格控制,顺利完成蓟运河特大桥3.5%纵坡、35°斜交梁架设,为广大施工人员提供一定参考.
参考文献
[1]苏春霞,黄耀怡.GDF160t/50m双梁式公路架桥机架设斜交桥的机构与技术,建筑机械.2010(05),109-111
[2]津漢高速公路一期第六标段施工图设计,天津市市政工程设计研究院,2010年2月
[3]DJ200t/50m单导梁步履式公路架桥机使用说明书