铁路桥梁施工中架桥机的应用探讨

铁路桥梁施工中架桥机的应用探讨

李占权

中国铁路哈尔滨局集团有限公司建设部 150000

摘要：目前，工程项目数量及建设规模日益增大，在施工中使用的器械装置类型也越来越多。科学合理运用施工器械装置，保证施工器械装置的应用有效性，可提高施工效率与质量。架桥机是桥梁建设必不可少的关键设备，随着经济和科技的发展，架桥机正在实现高效率、高性能和高生产率的全面提升。本文主要对架桥机在铁路桥梁施工中的应用进行研究，描述了架桥机的特点，对架桥机的分类、应用及其原理做出总结，重点分析架桥机在铁路桥梁施工中的应用，最后得出结论。

关键词：架桥机；铁路桥梁；应用

引言

比起地下线路而言，高架桥线路在建设成本和运营成本方面低一些。但因城市具有较多复杂性和多变性的公共设施，以及稀缺性的土地资源，在现有范围内能提供给轨道交通规划设计建设用地非常有限，因此在设计时，常常采用小半径曲线以及大坡度的方式来应对上述困难。根据所选用设备，对桥梁在小半径曲线和大坡度路段的运输和架设施工的技术可行性进行验证，最终肯定了所选用架桥设备在该城铁中应用的可行性，

1架桥机特点

架桥机的主要构成部分为下导梁、主梁、支腿和安全装置电气系统等等。图1为架桥机的结构原理图。

1.1下导梁

下导梁的功能是提供运输通道，方便施工重物的传输，提高施工工作效率。1.2主梁

主梁的主要作用是承载重物，目前大部分主梁由钢材制造，采用双轨架构，使得升架桥机施工时可架设的最大跨度明显提升。

1.3支腿展翼

支腿展翼由前支腿和后支腿组成，前支腿连接在承载墩上作为架桥机的驱动装置，可以实现横向移动的效果，后支腿起到卸载的作用。

1.4安全装置电气系统

安全装置电气系统是保障架桥机可以安全运行的关键系统，当架桥机的电气设备出现故障时，该系统可以根据故障情况快速切断故障设备并发出警报，从而将设备的损失降到最低和保证工作人员的人身安全。架桥机在铁路桥梁施工中的操作步骤为：首先在桥台路基上按组装步骤组装好辅助导梁和主机，启动发动机和主控柜，完成架桥机安全自检，然后将辅助导梁运输到架梁机内部，前支腿和后支腿分别进行承载和卸载，重物离开梁体后架桥机将梁输送到墩顶上，完成辅助导梁过孔。

2架设方案

桥梁架设施工可分为人工和机械两种方式。人工架设的方式仅可在较少预制梁、桥群较为分散或交通条件较为不便等的工况下使用，其通过搭设满堂支架等方式进行现场浇筑施工，在桥梁梁片强度满足要求之后即可进行滑道的铺设，以便开展人工横移使落梁就位。该种方式有投入较少的优点，但所需施工工期较长，且对施工人员的素质有较高要求。机械施工方式多数用于现场设有梁场预制梁片的施工，在待架梁通过运梁车辆运输到桥头之后，将预制梁片以架桥设备进行吊装就位。该种施工方法具有施工工期短、安全性高的特点，但所需投入较大，一般情况下铁路简支梁使用专用的架桥机施工。城市轨道交通建设中的桥梁多为高架桥梁。在预制T梁架设施工时，人工架设方式难以满足工期和质量要求。但因为城市轨道交通的小半径曲线以及限制坡度均与国铁标准有所不同，因此针对某一工程设计架桥机需花费较长时间，对前期成本投入而言存在较大压力。

3曲线过跨

3.1第一次转弯线性调整

将天车、前中支腿的螺栓松开，并将相对位移约束解除。在前支腿的后方位置架设临时中支脚以进行支撑，通过反滚轮组在曲线外侧单动，使前支腿的横梁朝前移动，在曲线内侧朝后移动，确保前中支腿间的横向移动距离最大。前支腿调整之后，将中支腿后方用作支撑的临时中支腿移动到前方，整机进行横向移动让临时中支腿始终保持支撑作用。让中支腿上的横梁通过反滚轮组沿着曲线的外侧朝后，沿着曲线的内侧朝向前面移动，反向让前中支腿横向移动到尾支腿在桥面边缘进行支撑。

3.2第二次转弯线性调整

支撑起中支腿，使其前移到约25m的安全最小间距位置，此时架桥机有最大的转弯调整程度。在前中支腿的间距移动天车使整机得到平衡，使用水准仪进行前中支腿主梁的高差测量，确保其坡度小于1%。朝向曲线内侧移动前支腿，以中支腿作为圆心进行整机旋转，以调整好架桥机。

3.3前临时支腿就位

朝前推动架桥机主梁，当前面的临时支腿比墩盖梁超出约20cm时即可停止，通过反滚轮组朝前推动一侧主梁，直到主梁横联与墩盖梁的中心线保持平行。继续超前推动主梁，在墩盖梁位置进行前临时支腿的定位。

4运梁车通过小半径曲线可行性分析

4.1预制T梁运输方案

在铁路运输中，预制T梁属超级超限货物，因此在运输时能够符合通过小半径曲线的要求，是城市轨道交通施工时能否应用铁路架桥机的关键所在[5]。本项目预制T梁在施工时，采用的是分片预制和架设的施工方法，即提前在合适场地进行T梁的预制和储存，在施工完路基以及桥隧等项目之后，再通过铁路运输车将预制T梁推送至现场架设。为成功运输32m长度的预制T梁，需将3辆13.92m的N17型运输车进行连接，以确保预制T梁可以成功放置在运输车辆上。在一片预制T梁运输过程中，承重车辆为两侧平板车，主要起到承担梁片质量的作用。

4.1.1横向水平力

当曲线地段有三辆连挂运输车经过时，安设在车上的梁片会有横向弯曲变形出现，并相应有横向弯矩产生，弯矩大小计算为：

式中：M0表示弯矩，E表示梁片弹性模量，取值3.5×1010Pa；I表示梁片惯性矩，取值为0.8636m4；R表示梁片弯曲半径，单位为m，其值与曲线半径相等。可知，当运输车经过曲线半径为400m的地段时，梁片弯矩大小为75565kN。基于材料力学原理，梁片弯矩等于两支点距离和梁片横向反力的乘积，而两支点距离与32m的梁片跨度相近。梁片横向反力会传递到钢轨上，因此在钢轨上作用的横向反力与梁片中的横向反力相等，即为75565/32=2361.4kN。单个弹条II型扣件可承受40kN横向力，三辆运输车长下的弹条II型扣件有70套，因此三辆运输车下可以承受2800kN的横向力。

4.1.2窜动量计算

平板车上设置有固定支座，可限制梁片纵横位移。在曲线路段运输梁片时，其内外侧仍能保持原有长度不出现改变。梁片外侧会出现朝向内侧的收缩，而内侧会出现朝向外侧的伸长，梁片会因该种变化而沿水平方向出现窜动。考虑到活动支座上预制梁片所受阻力可忽略，因此预制梁片窜动量就等于梁片外侧基于运输车顶面宽度中心处的变化量，具体计算如下：

式中：△表示窜动量，S表示梁片外侧与运输车宽度中心的水平距离，即1/2的运输车顶面宽度，取值为1.9m，L表示梁片跨度，32m。因此在运输车在400m曲线半径下运行时梁片窜动量为0.04m。活动支座有0.25m的允许位移最大值，可知在经过400m半径的曲线路段时，梁片可保持在自由状态。相关计算如图2所示。

图2开挖施工时涌水量

结束语

在城市轨道交通中有应用架桥设备时，应针对项目条件、现场情况等因素，对所采用的架桥设备类型的技术可行性进行详细分析，尤其是在预制梁片运输方面，更应进行详细的理论分析，以确保所选用的架桥设备以及施工方法合理可靠，确保项目经济效益。

参考文献

[1]孙伟,陈高杰.架桥机在T梁拆除工程中的应用[J].中华建设,2021(10):152-153.

[2]高素斌.DJ1000型架桥机进出隧道口架梁施工技术[J].铁道建筑技术,2021(09):172-176.

[3]吴俊,牛子民,许志忠.连续梁三跨式双T构同步胶拼架桥机设计优化与施工[J].施工技术(中英文),2021,50(17):22-27.