贝雷梁组装架桥机架设大跨度、大吨位梁体技术探索

谭国美

摘 要：在马坡至陆川一级公路改造上跨黎湛铁路工程中，采用贝雷梁组装双导梁架桥机进行44m大跨度、大吨位箱梁的架设。解决了采用汽吊吊装，或是大型专业架桥机架设的技术难题及成本过高问题。本文对雷梁组装架桥机的结构设计、施工关键技术、导梁强度检算方法等进行了详细阐述。

关键词：公路箱梁;大跨度;大吨位;贝雷梁架桥机;结构设计;强度检

1 工程简介

本工程为马坡至陆川公路一级改造上跨黎湛铁路的桥梁工程，桥梁中心线与黎湛线斜交，交角45°，公路在 K20+023处上跨现状黎湛线铁路（铁路里程K163+750）;黎湛铁路为双线，国铁Ⅰ级干线，P60轨无缝线路，电气化铁路。

本桥上部构造采用1-44m预应力混凝土简支小箱梁;下部构造为钻孔灌注桩基础，肋板式桥台。桥宽24m，桥梁左幅长55.114m，右幅长53.114m。桥梁根据路基横断面布置型式分成两幅独立桥梁设计，左幅桥宽12m，右幅桥宽12m，两幅桥体紧密相邻。

本桥简支箱梁需预制、架设共8片，每片梁长44m，重约180t。

2 架梁方案比选

2.1 汽吊吊装

对于T梁、小箱梁及空心板梁，采用汽吊直接吊装是较为常用，并简便快捷的方法。但本项目的箱梁长达44m，吊装重量达180t。且本桥跨越黎湛双线电气化铁路，汽吊摆放位置受限，经方案评估，目前在广西能够租赁，可在现场使用的最大吨位的汽吊均不能满足施工要求，故无法采用汽吊吊梁的施工方法。

2.2 专业架桥机架梁

鉴于箱梁长度及重量，须采用跨度50m，最大架梁重量200t以上的大型专业架桥机，适用于本项目梁体架设的架桥机类型虽然还是较多，但是大型架桥机购买价格高，利用率低，新购架桥机成本太高，不予考虑。

拟采取租用架桥机的方式架梁，经与有大型架桥机的相关企业进行了沟通、咨询，大型架桥机进场及架设时间超工期，成本上也远超预算，故大型专业架桥机架梁也仅能作为次要选项。

2.3 自行组架桥机架梁

研究成功案例，考察其他企业的类似项目，结合本公司以往经验。并经全面的技术、安全、经济各因素优劣比较后，本项目将采用贝雷梁自行组拼双导梁架桥机列为本项目首选架梁方案。

贝雷梁为国内使用非常广泛的施工器材，其构造合理，承载能力出色，可灵活拼装成所需的承载立柱、梁体等。在建筑施工材料市场有充足的购买，或租赁货源。且价格较为便宜。拆散的各梁片及其他构件占用空间少，运输成本低。

3 架桥机设计、拼装施工关键技术及工作原理

3.1 贝雷双导梁架桥机设计方案

3.1.1 双导梁架桥机设计总体方案

采用贝雷桁架组件，拼装成双导梁架桥机。组拼完成后的架桥机总宽6.4m，净宽为4.2m。为了确保安全，导梁设计成无坡度的水平状态。架桥机全长需超过跨径的2倍，本项目架桥机设计长度采用96m，断面构造为加强型六排双层，即每侧导梁由上、下两排共12组贝雷梁构成，因单个贝雷片长为3m，该架桥机共需768块贝雷片。

贝雷导梁上铺设P43轨道，以供吊梁天车纵移，轨道中心需与导梁的中心线重合。轨道上安放2台天车以吊起、移动箱梁。天车横梁由型钢制作，上设轨道，以能使天车的绞车带箱梁横向移位。

架桥机构造如图1、图2所示。

3.1.2 架桥机支墩及前推结构

架桥机的拼装场地仅完成路基土石方填筑，路面结构尚未施工，场地标高为设计道路的路床底标高，为了使架梁时箱梁底部能高于桥台台帽，需在导梁下加垫枕木提高箱梁梁底标高，同时，进行导梁拼装时也需要设置拼装墩。故在导梁下设置采用枕木堆垛的支墩，拼装导梁时，在每条导梁下设7处（其中4处在架梁时作为导梁后段支墩），支墩间距为15～18m。线路设计有纵坡，各支墩高度不同，以确保架桥机导梁设置成水平，支墩高度在1.1～1.85m之间。因导梁采取前推过孔的就位模式，故在支墩上设置平滑，减少过孔推力，确保导梁顺利推出。

3.1.3 架桥机的前支腿

前支腿采用矩形双套管结构，内、外矩形管上均钻设有定位销孔，通过内矩形孔相对于外矩形管伸出或插入调整高度，并采用穿过销孔的销子定位高度。在架桥机前推过孔时前支脚预先吊放在1号台台帽上，完成过孔后立即安装，并支立在前端台帽上。

3.1.4 吊梁天车

吊梁天车为2台，在箱梁两端起吊位置上方按两点法将箱梁吊起，然后在卷扬机的牵引下，行走在导梁轨道上将箱梁纵移至安装位置，天车也可带梁在一定范围内横向移动。依靠天车的移、横向移动，以调整箱梁水平面位置。天车配置20t慢速卷扬机+6轮50t滑轮提梁。并采取齿轮减速、滑轮组减速方法降低提梁及行走速度，从而确保架桥机能够慢速、平稳的运行。

3.1.5 架桥机过孔卷扬机

设置1台10t卷扬机在0号台端的路基上，并在0号台台帽上设置转向轮，以提供推动架桥机前推过孔的动力。提供前推动力的钢丝绳端头系在架桥机導梁的尾部。

3.1.6 天车行走轨道

导梁上的天车走行轨间距为5.25m，采用P43轨。尺寸105 cm×25 cm×20 cm的油枕作轨枕，按60cm一根布设。轨枕与钢轨间垫P43轨专用的标准垫板，每块垫板上的道钉不得低于3颗（即内侧2颗，外侧1颗）。

3.2 工作原理

在0号台端的路基上拼装好双导梁架桥后，前推过孔。安装前支脚，支立在前端台帽上，架桥机两侧导梁作为架桥时承载的主要构件，通过2台天车将箱梁吊起，箱梁在架桥机的空腹内纵、横向移动至落梁位置后，落梁直接就位或是再经过桥上人工横移就位，即架设完成1片箱梁。

4 架梁施工方法

4.1 架桥机拼装

拼装场地设在桥梁0号桥台端路基上，占用路基全宽。因架桥机总长度为96m，拼装场长度为110m。

严格按设计方案进行架桥机的拼装。

4.2 过孔、架梁前的准备工作

4.2.1 对操作人员进行架梁培训

由技术人员对操作人员及现场架梁指挥人员进行培训及交底，确保上述人员熟悉架桥机的工作原理、结构组成、操作规程、安全及质量控制要点等。

4.2.2 孔跨复测及支座测量画线

架梁前，复核两桥台间的孔跨长度，如与设计长度不符，则采取措施调整误差。

检查、复核支承垫石的位置、标高，如误差超过《规范》和设计规定，视误差大小分别采取垫钢板（高度不足且误差较大）、表面凿毛后用环氧树脂砂浆填补（高度不足，但误差较小）、凿除高出部分后用环氧树脂砂浆抹平等处理措施。

按设计位置进行支座的安装，要求在支承垫石上画出支座边缘线，以准确安装支座。同时，将箱梁端头轮廓线准确弹在台帽砼面上，作为落梁位置控制的基准，保障准确就位。

4.3 架桥机过孔

经对架桥机过孔不利工况进行承载检算，架桥机需设置5格（15m）4排单层鼻架以确保安全、顺利过孔。

架桥机在路基上拼装完成，且进行尺寸调整，确保标高、水平度、天车行走轨间距等符合要求，并安装好前端鼻架及两侧导梁之间必要的横联，确保架桥整体安全稳定后方可将架桥机前推过孔。

过孔前，将前、后天车移位至导梁的末端做压重（必要时，可将后天车吊起1片箱梁的一端作为配重，且箱梁与架桥机同步前移），以增加架桥机前推过孔悬臂时的抗倾覆安全性。在卷扬机的推动下，架桥机顺着导梁下的平滑向前缓缓前移，当架桥机前推到位后，拆除鼻架，吊装前支腿，调整高度并支撑牢固，完成架桥机的过孔作业。架桥机过孔如图3所示。

再次对架桥机进行全面的检查和调整，确保全部指标合格后，固定架桥机的各支点。

4.4 架桥机正式架梁前的试运行

为了确保箱梁架设施工的安全、顺利进行。架桥机在正式工作前的试运行是非常必要的。先空载试吊，即吊梁天车等走行机构先空载动作，纵、横向移动几次，状态良好后，再重载试吊;空载试吊合格后，将梁体吊离平板车20cm左右，使天车短距离往返行车数次。检查导梁和天车横梁的稳定性、卷扬机提升、刹车等性能，及各走行部位有无阻卡等现象。当架桥机试吊检查无异常后方可正式架梁。

4.5 架梁施工

本项目箱梁在马坡梁场预制，采用平板车拉运箱梁至工地，并将箱梁喂进架桥机后部空腹内。用吊梁天车将箱梁吊起纵移至落梁上方，通过天车纵、横移调整位置后落梁至支座上。对于不能直接就位的箱梁，采取在台帽上铺设钢板，钢板与箱梁间放置NGE滑板（NGE滑板具有很好的自润滑性能，摩阻系数仅在0.02～0.06之间。），采用人工配合倒链葫芦、千斤顶等工具横移箱梁就位，箱梁就位后采用扁平千斤顶起、落箱梁以抽出滑板和钢板。

5 架桥机强度检算

5.1  荷載取值

采用贝雷桁架组拼的架桥机导梁（含导梁上的走行轨道及配件）自重荷载经计算得：q=32.9 KN/m。

4排单层鼻架重量荷载q=6 KN/m：

每台吊梁天车的重量荷载：P2=55 KN。

箱梁重量荷载：P3=1800 KN。

5.2 架桥机导梁容许内力

架桥机采用六排双层构造，查贝雷梁的使用说明书得：

容许弯矩[M]：19237.6 KN·m。

容许剪力[Q]：2796KN。

5.3 架桥机过孔强度检算

5.3.1 架桥机过孔工况分析

过孔前，将前、后天车移位到导梁的最末端做压重，为了确保主梁承受弯矩后安全，在双导梁前端设置了5格（15m）4排单层鼻架，过孔时导梁及鼻架的最大悬臂长度为45m，其受力分析如图4所示。

5.3.2 承载验算

Mmax=15×987+37.5×90=18180 KN·m<[M]=19237.6 KN·m

Qmax=987+90=1077<[Q]=2796 KN

架桥机过孔时，导梁承载检算满足要求！

5.4 架桥机架梁过程强度检算

5.4.1 架梁导梁最不利工况分析

吊起箱梁的天车纵移至孔跨跨中位置时，导梁承受的弯矩为最大，将导梁简化成简支梁（跨度45m）进行承载验算，受力分析如图5所示。

图5  架梁时导梁最不利工况受力分析

5.4.2 受力检算

Mmax=ql2/8+Pl/4=32.9×452/8+955×45/4=19071.6KN·m<[M]= 19237.6 KN·m

Qmax=（P+ql）/2=（955+32.9×45）/2=1217.8 KN<[Q]=2796 KN

架桥机架梁时，导梁承载检算满足要求！

6 结语

本项目采用贝雷梁组装自制双导梁架桥机进行马坡至陆川一级公路改造上跨黎湛铁路工程的44m大跨度、大吨位箱梁的架设，大幅降低了的施工成本，与租用200t以上大型专业架桥机架梁相比，节约施工费用约22.6万元。

本项目为上跨黎湛铁路架梁，架梁方案、防护方案需经过铁路相关部门的审核同意，并严格按涉及铁路既有线施工的相关规定进行施工，以确保黎湛铁路的行车安全。

参考文献：

[1]喻忠权.装配式公路钢桥使用手册[M].北京：交通部交通战备办公室，1998。

[2]张文清.贝雷梁架桥机在立交桥施工中的应用[J]. 桥梁工程，2010年第5期。

[3]宋学英.公路装配式钢梁在集通铁路沙力河大桥抢修中的应用[J]. 内蒙古科技与经济，2009年第2期。