小半径箱梁架设施工关键技术研究

小半径箱梁架设施工关键技术研究

裴琼陈帆

中交第二航务工程局第六分公司

摘要：公路桥梁多采用预制箱梁，简支预制，架设完成后桥面现浇横隔梁与湿接缝，形成桥面连续。山区公路单幅桥梁架设由于半径小、纵坡大而产生桥面超高，对架梁设备的选择和施工工艺有很多限制，同直线桥梁和半径较大的曲线桥梁架设工作比较，增加了施工难度。本文以武九高速公路桔柑枢纽互通B匝道为例，通过对架桥机及施工方法的改进，利用现有普通步履式架桥机短期内成功完成32榀箱梁安装，减小施工成本及搭设支架对地面交通的影响，对其他小半径箱梁架设工程施工具有借鉴意义。

关键词：简支箱梁；曲线桥；小半径；人工移梁

引言

近年来，随着西部高速公路的快速发展，出现了大量山区公路工程，与平原地区桥梁施工相比，山区公路施工难度、施工风险明显增大。山坡展线匝道桥线路高差大、纵坡大、横向超高大、半径小，给施工带来很大的困难。针对这种情况，需要研究一种科学可行的小半径曲线桥箱梁架设方法，指导现场施工，技能提高了箱梁架设施工效率又能保证安全和质量。

1工程概况

1.1甘肃省陇南市武九高速公路项目桔柑枢纽互通立交是连接九寨沟、广元、兰州三个方向，实现线路互通的大型公路枢纽互通工程，与既有武罐高速互为链接，大大的缓解武罐高速公路交通压力，同时也是重要的旅游通道。既有武罐高速受广元及兰州方向地形及桥梁高差限制，本项目互通工程新建匝道纵坡达到设计极限，B匝道展线布设最小曲率半径R=175米，上部结构形式为20米预制箱梁，共计四联16跨，单幅4榀箱梁，最大纵坡为3.905%，最大横坡为5%。

1.2箱梁架设顺序

①架设1#、4#边梁。②架设2#、3#中梁。③湿接缝及现浇横梁施工。④桥面负弯矩预应力张拉。⑤桥面系施工。

1.3施工难点

（1）本工程匝道桥最小曲线半径175米，预制箱梁梁长20米，中梁梁板顶面宽度2.4米，边梁梁板宽度2.8米，半径较小，本桥每2跨箱梁纵向角度偏移约7度（见图1），边梁由于曲线半径原因喂入架桥机难度较大。（2）桥面横坡最大5%，对架桥机带梁横移影响大。（3）受桥梁半径限制，架桥机在曲线过孔就位难度较大。

图1架桥机与桥梁位置关系示意图

2施工方案比选及可行性分析

方案一：架桥机改造

根据桥梁曲线半径及预制箱梁架设要求，对既有架桥机进行结构改造。架桥机自身具有行驶动力，能纵横移动，自带提升装置，安全性能好。本段曲线桥梁需要专业架桥机，对架桥机要求较高，购买专业架桥机或者改造，且不够经济。架设时需要厂家配备专业技术人员，最终主梁长度36米，满足架设20米小箱梁要求，过孔时候需要加配重。

方案二：搭设临时支墩

此方案需要在横桥向墩柱外侧位置搭设钢管支架，每组支架设置立柱4根，立柱采用直径820mm钢管，设置直径425mm钢管平联，保证支架稳定性，减小架设过程安全风险。此法架设过程中不需要过多的人力，正常架桥班组配置即可。此方案缺点是临时支架搭设对焊接要求较高，部分墩身位于半山坡支架搭设困难，且材料倒运至该施工处成本较大，且需要开挖施工平台，较高处需搭设时需要较多临时支架及基础需增加稳定性，投入支架材料较多，经济性差。

方案三：架桥机及人工移梁法

此方案使用架桥机架设29-47#范围内箱梁，将2片边梁用架桥机吊放在中梁位置，通过滑移装置人工将边梁牵引到设计位置，利用架桥机自身架设中梁。在复杂环境下利用人工移梁方法操作方便、经济、快捷、安全。此方案与搭设支架相比较节省时间，且不需要大型起重设备、轨道等钢材可重复利用，设备可利用箱梁预制场的设备。缺点是操作空间小，施工不方便、增加辅助措施控制不平衡位移，。

结果分析：方案一不够经济，方案二不够经济且会影响整体工期，施工组织较为困难，方案三简单易操作，不需要大型起重设备及材料，方案三优点大于缺点。根据方案一、方案二、方案三进行比选，方案三可作为曲线匝道小半径箱梁架设可行性方案。

3架桥机拼装及移梁平台设计

3.1架桥机拼装

双导梁架桥机在26-28#跨拼装，最终主梁拼装长度36米，双导梁中心间距6米，架桥机轴线与梁体轴线偏角约4度，架桥机共前中后三排横移钢轨道，满足架设20米小箱梁要求。经过数据分析，架桥机满足架设2片中梁（2#、3#）的条件，不满足边梁（1#、4#）架设条件。

3.2移梁平台设计

横移滑动装置由系梁支撑系统、滑动装置、牵引动力装置组成，支撑系统安装固定在盖梁顶面预定位置。

①支撑系统：盖梁顶部支垫16cm枕木作为滑道垫块，作为P43钢轨支垫。枕木、钢轨、滑移系统总高度34cm，支座及垫石总高度30cm。

②滑动装置：采用P43钢轨作为横移滑道，每侧双轨布置，钢轨端头焊接限位挡块，5mm不锈钢钢板及10mm四氟乙烯滑板作为滑动装置，防震挡块内预埋型钢及钢板加强挡块受力；梁底铺设20mm钢板，钢板端部设置50mm拉孔和槽钢挡块。

③牵引装置：1根直径15.24mm钢绞线一端固定在梁底钢挡块外侧，另一端穿过25t穿心式液压千斤顶，盖梁端部挂设操作平台，千斤顶在盖梁挡块端部张拉，保证千斤顶受力水平，通过钢绞线循环单向张拉，逐步向边部移动梁体，从而实现边梁的横向移动就位。

3.3主要构件受力验算

（1）横移拉力

20米箱梁自重约为550KN，根据《桥涵施工手册》查表可知，四氟滑板与不锈钢板的最大静摩擦系数为0.08，计算钢绞线每端牵引力：F=550×0.08/2=22（KN）=3吨。

利用现有设备，故梁体两端各配25吨穿心千斤顶可满足拉力要求。

（2）四氟滑板承压应力

四氟滑板在受荷载作用下，取四氟滑板与每条P43钢轨接触面宽度取值为50mm（单条轨面宽70mm），箱梁梁底宽度1m，箱梁端部反作用力为275KN，根据《桥涵施工手册》查表可知，四氟滑板容许压应力取值为5N/m2（Mpa）。

单端四氟滑板所承受来自箱梁的压应力：

=N/S=275×10/（1000×50×2）=2.75N/m2﹤5N/m2，检算通过。

4架桥机架梁及人工移梁

箱梁架设施工工艺：铺设架桥机横移轨道—过孔—固定支座或临时支座安装—喂梁—带梁纵移、横移到中梁位置—人工移梁（边梁）/中梁落梁—箱梁临时固结，重复以上步骤，继续进行下一跨箱梁架设工作。

（1）铺设架桥机横移轨道：经过计算，前支腿横移轨道在盖梁宽度允许范围内尽量与盖梁保持2度左右夹角，减小架桥机与梁体轴线之间的角度，架桥机尾部向曲线内侧偏移，方便喂梁。

（2）过孔：收起前支腿，将前支腿横移轨道铺设到位，1#、2#起重天车后移至架桥机尾部，利用中支腿和后拖轮使架桥机向前行驶1/3跨径，1#天车吊起配重梁，架桥机向前行驶，直至前支腿行驶到待架盖梁处，支撑在轨道上为止，进行安全检查。

桥面横坡5%，桥面宽度12.75米，超高64cm，为保证横移轨道的稳定性及架桥机的安全，单侧伸长后支腿与垫高调平横移轨道相结合的方式调整架桥机的水平度。前支腿可以单独调整，满足架桥机的水平运行安全。

（3）支座安装：非连续端永久支座在箱梁架设前7-10天安装完成。连续端架梁前安装临时支座即可。

（4）喂梁：利用架桥机自身可以横移的特点，在已安装桥跨湿接缝及负弯矩孔位置铺设钢板，便于运梁车曲线行走，运梁车运边梁（1#或4#）至架桥机尾部，箱梁前端进入架桥机尾部。

（5）纵、横移：1#天车提梁前行，架桥机带梁横移，使待架梁轴线与架桥机轴线角度逐渐减小，继续前行喂梁，2#天车起吊箱梁，反复前行横移，直至箱梁前行进入待安装跨中梁（2#梁、3#梁）位置。

（6）人工移梁（边梁）/中梁落梁

边梁落至滑动装置钢板上，通过牵引装置移动钢板及箱梁，千斤顶轴线与牵引钢绞线同轴，严禁斜拉，箱梁横向牵引过程中使用倒链辅助固定在盖梁上，防止箱梁牵引滑移过快发生安全事故。边梁牵引到盖梁两侧后使用千斤顶顶起梁体，安装临时支座，撤出滑移装置等。

1#、4#边梁需要进行人工移梁，2#、3#中梁可以直接利用架桥机架设到位，无需人工移梁。

（7）箱梁临时固结：每片箱梁安装完成后立即选择部分翼板钢筋焊接，确保相邻箱梁焊接形成整体，保证箱梁已架的整体稳定性。

5总结

通过对施工工艺及方案经过反复研究，最终采用“架桥机配合人工移梁”方法，桔柑枢纽互通立交B匝道实现了175m小半径箱梁架设。施工中严格按照设计方案进行施工，多次调整架桥机移动的角度，投入较少的移动平台及滑移轨道，节省了人工及机械设备投入，有效的提高了曲线箱梁架设速度，节省了投入专业架桥机的成本，因此以上施工工艺在175米小半径曲线桥箱梁架设中切实可行，给特殊工况下桥梁架设提供了施工的思路。

参考文献：

[1]李茂奇.小半径曲线梁桥受力性能分析[D].东北林业大学，2010.

[2]《桥梁施工技术规范》.北京：人民交通出版社，2011

[3]《架桥机安全操作规程》.北京：中国铁道出版社，1995

[4]杨大伟.小半径曲线桥箱梁架设工艺[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2012（34）：78-79.