浅谈DF900D架桥机450米小曲线半径箱梁架设

熊伟华

摘要：介绍了DF900D架桥机小曲线半径箱梁架设关键点的性能改造、设备关键点的受力分析、小曲线半径箱梁架设的技术特点、小曲线半径桥梁架设。

关键词：DF900D架桥机 450米小曲线半径 设备改造 架设工艺 数据分析

受城市建筑物的影响，小曲线半径箱梁架设将在城际铁路建设上广泛应用，铁路整孔箱梁架设曲线半径越来越小，甚至在500m以下，郑开城际铁路DK2+050处位于R=450m的小半径曲线上的箱梁架设，原来客运专线的运架设备一般只能架设2000米以上的曲线半径，难以满足小曲线半径箱梁架设，给现场施工提出了严峻的考验，必须对原设备进行性能拓展或制造性能更完善的设备才能满足目前高速发展的铁路建设要求，结合郑开城际铁路450米小曲线半径箱梁架设，提出了影响小曲线半径箱梁架设的几个关键因素及现场控制要点。

1 DF900D导梁式定点起吊架桥机简介

DF900D型导梁式定点起吊架桥机主要由提梁机、导梁机、导梁吊机、液压系统、电气系统、集控室、驾驶室、吊具和发电机组等组成。DF900D架桥机主要技术参数：

额定起重能力：900t；梁体吊装方式：四点起升、三点平衡；架设方式：单跨简支定点起吊；过孔方式：提梁机自身简支移位过孔；控制方式：驾驶室和无线遥控；适应纵坡：30‰；外形尺寸：59.3m×17.3m×13.7m；装机容量：300kW。

2 DF900D导梁式定点起吊架桥机小曲线架设技术特点

2.1 对于DF900D架桥机架设小曲线桥梁的技术难点：①曲线上连续两孔梁中心存在偏角；②由于偏角的存在，导致前端梁头相对于后片梁产生横移量；③运梁车喂梁时前后驮梁小车走行轨道间存在夹角；④架桥机过孔时，架梁机与导梁机间存在夹角。

2.2 DF900D架桥机架设小曲线箱梁梁的关键技术：①架梁机过孔，保证架梁机后走行于辅助支腿走行在存在夹角的情况下顺利过孔，各走行轮不发生啃轨现象，从而避免产生横向力；②导梁机过孔，需要保证导梁天车具有足够的横移量；③运梁车喂梁时前后驮梁小车在存在夹角的不同轨道上同步前进，不啃轨；④由于架设桥梁曲线小，运梁车与架桥机间在喂梁时的配合即各自站位至关重要。

3 DF900D架桥机关键点的改造

DF900D架桥机在架设施工过程中需与DCY900型运梁车配合使用。为了能够满足郑开城际铁路（R≥450m）小曲线半径箱梁架设需要，对架桥机进行了针对性的技术改进。

3.1 后支腿走行机构增加了竖轴 450米曲线半径设备过孔时，后支腿会产生较大的横向偏移量。为了能够实现较大的横移量和降低拨轨道的施工难度，在后支腿走行轮与后支腿横梁之间设置了竖轴，使轮箱可以绕竖轴微量平转；当轨道通过拨轨实现一定偏移量后，轮箱沿着轨道走行时会同时绕竖轴平转，最终使后支腿沿轨道到正确位置就位，回转面设有减磨板，能使后支腿走行轮与后支腿横梁之间转动灵活。

3.2 辅助支腿增加了竖轴 提梁机过孔前提梁机主梁和导梁机主梁之间有一定的夹角，为了使辅助支腿能沿导梁机正常走行，在辅助支腿走行机构上设置了竖轴，其作用机理与后支腿竖轴类似：使设备在走行时辅助腿走行机构可以绕竖轴微量平转。

3.3 增加前支腿安装位 在曲线段两相邻桥墩之间的中心距会加大，这样就导致了提梁机前后腿之间的有效跨距需增大。由于前后腿之間的有效跨距增大，而在直线段施工时由于桥墩垫石尺寸的有限性将会导致架桥机前支腿的站位超出垫石的范围，为了解决这一矛盾故而在主梁上设置了3个前支腿安装位：当施工小曲线时将前支腿向跨外平移、当施工直线和大曲线时前支腿向跨内平移。

3.4 过渡轨桥增加了长度 后支腿是在前一跨的梁面站位的，相对于前支腿在墩顶垫石站位而言，站位尺寸的限制性会宽松的多，因此为了施工的便利将后支腿向跨外平移并只设置一处安装位。这样就导致了原来过渡轨桥的长度需加长一个后支腿向跨外的平移量，同时曲线外侧过渡轨桥比内侧100mm。

3.5 导梁天车横移量加大 导梁机过孔时是沿着后跨桥梁的理论方向前移的，当导梁机纵向过孔到位时，由于曲线因素的影响，导梁机在横向并没有就位。曲线半径越小、纵移到位后的横向偏差量越大，因此需要增加导梁天车的横移量才能使导梁机在前方墩顶中心就位。

4 DF900D架桥机小曲线架设关键工况分析及关键理论数据

由于架桥机过孔后，导梁无法支立到桥墩上，需将导梁前端横移1.2米才能支立在桥墩上，架桥机主梁在导梁天车横移过程中受偏载，直接影响到架桥机的支立的稳定性。

4.1 架梁机最不利荷载工况I：架24米梁，导梁机前行到位，导梁天车荷载120t，前端横移1.2米，单侧主梁最大荷载为88t，距前支腿19.3米；主梁前端联系梁自重2t，距前支腿29米；辅助支腿自重13t，距前支腿9.3米；主梁自重1.3t/m，前端悬臂长度为29.3米；此时前支腿处主梁最大弯矩Mmax为（图4）：

Mmax=88×19.3+6.5×9.3+1×29+ ×1.1×29.32=

2260t·m

σ= = =218MPa<[σ]=240MPa

导梁天车位置主梁下挠198mm，主梁前端下挠450mm。

4.2 架梁机最不利荷载工况II：架32米梁，导梁机前行到位，导梁天车荷载120t，前端横移1.2米，单侧主梁最大荷载为88t，距前支腿19.3米；主梁前端联系梁自重2t，距前支腿29米；辅助支腿自重13t，距前支腿1.3米；主梁自重1.3t/m，前端悬臂长度为21米；此时前支腿处主梁最大弯矩Mmax为（图5）：

Mmax=88×19.3+6.5×1.3+1×29+ ×1.1×212=

1978t·m

σ= = =190.6MPa<[σ]=240MPa

主梁前端下挠277mm，导梁天车不横移时主梁前端下挠178mm。

4.3 架设曲线时过渡轨桥加长后受力分析及校核 运梁车驮梁小车轮压：60t，轨节及新增立板材质均为Q345C

①轨节受力校核计算：最大弯矩为：M= ×60×0.12=1.8t·m，最大剪力为：Q=30t，σ= = =375MPa>[σ]=250MPa，不满足！τ=1.5× =1.5× =62.5MPaMPa<τ=140MPa，满足！由以上计算可知，轨节强度不够，故采取以下措施，如下图所示：

②轨节重新受力校核计算：

最大弯矩为：M= ×60×0.04=0.6t·m

σ= = =125MPa<[σ]=250MPa，满足！

③新增立板截面特性：

④新增立板受力校核：长细比λ = = =46受压稳定系数φ=0.828

σ= = 100.6MPa<[σ]=250MPa

4.4 架设现场其他数据分析（图9） ①架桥机O腿内净宽13.9米，架设桥梁宽12.2米，根据驼梁台车的轨道间距1.7米，32米跨450米架设时，混凝土梁相对架梁机后支腿向曲线外侧横移670mm，即：6.1+0.67=6.77米<6.95米，满足梁体通过，要求梁场装梁偏差不能太多。②由于梁缝设计为10cm，曲线梁设计梁体曲线内侧比外侧短，架桥机为直线支立，梁体和架桥机导梁吊尺位置产生冲突，现场架设是将导梁吊起，调整导梁吊机、导梁天车横移油缸，将梁体就位后再支立下导梁。③架设小曲线半径梁时，建议提前在通过现浇梁时将架桥机模拟小曲线半径工况，试架桥机走行机构、导梁天车、导梁吊机性能是否满足架设要求，我们在架设32米梁时，由于材料、制造等因素，发现导梁偏移最大时架桥机主梁前端下挠比理论计算大100mm，非正常工况架设应提前检测设备机械性能是否满足架设要求。

5 450米曲线半径架梁工艺流程

5.1 24米小曲线半径梁架设工艺（图10） 步骤一：①导梁吊机配合导梁天车提起导梁机；②导梁机准备过孔；（图11）步骤二：①导梁吊机配合导梁天车提起导梁机纵移8米；②利用扁担梁提住导梁机（此吊点新制）；③导梁天车回退重新提起导梁机；（图12）步骤三：①导梁吊机配合导梁天车提起导梁机再次纵移8米；②利用扁担梁提住导梁机；③导梁天车回退重新提起导梁机；步骤四：①导梁吊机配合导梁天车提起导梁机再次纵移8.7米，導梁机过孔到位（图13）。

5.2 32米梁小曲线半径架设施工工艺流程（图14） 步骤一：①导梁天车卷扬机下落至导梁用垫片与螺帽连接，导梁吊机与吊翅用销子连接，此时导梁天车与卷扬机提升，导梁吊机油缸回缩，使导梁机离至桥墩，②导梁机准备过孔。（图15）步骤二：①导梁天车吊机配合提起导梁行走8米，暂停止前进。②为了满足导梁机在小曲线中行走到位，特此增加新吊点，在大臂34.5米处。此时用新吊点螺帽垫片连接导梁受力，同时导梁吊机受力，使导梁机处于水平位置。③导梁天车拆卸后，后退到吊装孔处，再次连接导梁机使之提升，此时拆卸扁担梁。（图16）步骤三：①导梁天车与吊机配合提升导梁再次行走8米，暂时停止前移。②再次利用新吊点扁担梁与导梁用螺帽垫片连接，此时吊机吊起吊翅，使导梁水平或者略高，同时拆卸导梁天车连接装置并退回。③导梁天车拆卸后退回导梁吊装孔处，再次连接导梁并提升，同时拆卸吊点扁担梁。（图17）步骤四：导梁天车与吊机配合提升导梁行走8.7米，此时行走到位，过孔完毕。

6 结束语

郑开城际铁路450米小曲线半径箱梁架设施工中，不断优化架设施工工艺，严格技术规程作业，圆满完成架设任务，得到了河南城际公司、监理等单位的认可和赞同，各项指标均达到验收要求，相关观点、经验可供类似工程借鉴。

参考文献：

[1]TB10752-2010，高速铁路桥涵工程施工质量验收标准[S].

[2]TB241-2010，高速铁路桥涵工程施工技术指南[S].

[3]GBJ 17-88，钢结构设计规范[S].

[4]GB50205-95，钢结构施工及验收规范[S].

[5]GBJ232-82，电气装置安装工程施工及验收规范[S].