小半徑橋梁預(yù)制T梁架設(shè)方法探討
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蔡雪鋒 祝新順
（中交第二公路工程局有限公司 西安710065）
摘要 鄖十高速公路鄖縣互通曾家1～3號(hào)橋梁位于小半徑曲線上，橋梁縱、橫坡較大，T梁架設(shè)技術(shù)難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高。文中通過對(duì)該橋T梁架設(shè)實(shí)例，從優(yōu)化架設(shè)工藝、對(duì)架橋機(jī)局部改造等方面人手，解決了45 m高墩、半徑140 m、橫坡5%、縱坡3.603%等條件下，3座匝道橋梁20 mT梁架設(shè)難題，取得了良好效果。
關(guān)鍵詞 架橋機(jī)小半徑T梁架設(shè)
鄖縣互通1號(hào)大橋圓曲線最小半徑300 m，最大縱坡2. 7%，最大橫坡4%;曾家2號(hào)大橋圓曲線最小半徑185 m，最大縱坡-1. 482%，最大橫坡4%;曾家3號(hào)大橋最小半徑140 m，最大縱坡3. 603%，最大橫坡5%。橋梁上部構(gòu)造均采用20 m預(yù)制T梁。曾家1號(hào)大橋每孔7片T梁，曾家2，3號(hào)大橋每孔4片T梁。
1 架設(shè)方案比選
曾家1-3號(hào)橋均位于山谷之中，坡高山陡、地勢(shì)狹窄，最高墩身高度45 m，橋梁上構(gòu)無法采用當(dāng)前通行的現(xiàn)澆或起重機(jī)吊裝，只能采用架橋機(jī)架設(shè)。本項(xiàng)目主要大部分梁為40 m預(yù)制T梁，采用HDJ H40／160( A)型架橋機(jī)，架橋機(jī)主要參數(shù)為：額定起重量160 t，架橋機(jī)總長72 m。
(1)在蓋梁及橋面上安裝分配梁。利用軟件模擬架橋機(jī)在各種工況下的位置，在蓋梁頂面及架橋機(jī)尾橋面上安裝分配梁，此方案分配梁不易固定，無法解決喂梁?jiǎn)栴}。
(2)針對(duì)橋梁曲線，選擇能滿足要求的架橋機(jī)。如再進(jìn)1臺(tái)專用架橋機(jī)，一是從經(jīng)濟(jì)上不合理；二是很難找到架設(shè)如此小半徑橋梁的架橋機(jī)。
(3)改造現(xiàn)有架橋機(jī)。此方案能最大程度降低架設(shè)成本、保證架梁速度，是最優(yōu)方案，但需解決如下幾個(gè)難點(diǎn)：①架橋機(jī)支點(diǎn)、桁架位置超出蓋梁、梁面范圍；②調(diào)整架橋機(jī)過孔平衡重及過孔后與待架孔平行；③解決從架橋機(jī)尾部喂梁?jiǎn)栴}。
2架橋機(jī)改造
利用軟件模擬各工況下架橋機(jī)與橋墩及梁面位置關(guān)系，根據(jù)架橋機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有針對(duì)性地對(duì)架橋機(jī)局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，直到滿足架設(shè)要求。
2.1 架橋機(jī)組成及技術(shù)參數(shù)
HDJH40／160(A)架橋機(jī)分為導(dǎo)梁、主梁、連接梁、前副支腿、前主支腿、中托輪、后支腿、后托輪及提升小車（天車）、液壓系統(tǒng)、電器控制、橫移軌道等組成。架橋機(jī)技術(shù)參數(shù)見表1。
2.2架橋機(jī)尺寸優(yōu)化
(1)長度優(yōu)化。取掉2節(jié)標(biāo)準(zhǔn)主梁，主梁總長度調(diào)整為36 m。
(2)寬度優(yōu)化。經(jīng)計(jì)算，把主梁橫向間距從5m調(diào)整到4.5 m(考慮20 mT梁與40 m T梁相比高度下降Im，橫向間距調(diào)整0.5 m，不影響架橋機(jī)穩(wěn)定性），以滿足T梁進(jìn)襠要求。
2.3架橋機(jī)導(dǎo)梁優(yōu)化
導(dǎo)梁主要作用是輔助架橋機(jī)實(shí)現(xiàn)自平衡過孔，由于蓋梁較窄，前支腿及前副支腿不能同時(shí)落到蓋梁上，無法實(shí)現(xiàn)自平衡過孔，把導(dǎo)梁移至架橋機(jī)尾部主梁腔內(nèi)，作為架橋機(jī)配重。
2.4架橋機(jī)前支點(diǎn)系統(tǒng)改造
前支腿是架橋機(jī)主梁的主要承重結(jié)構(gòu)和橫移結(jié)構(gòu)，是架橋機(jī)最重要的承載結(jié)構(gòu)和運(yùn)行部分之一，原有前支點(diǎn)系統(tǒng)由軌道、前支輪箱、轉(zhuǎn)向法蘭、鋼管、套筒立柱、液壓升降裝置等組成。
原有架橋機(jī)前支點(diǎn)系統(tǒng)適用架設(shè)半徑不小于400 m的橋梁，通過雙層分配梁之間的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以架設(shè)斜交橋梁，主要不足之處如下。
(1)不能滿足縱坡的要求。原架橋機(jī)適用于最大縱坡不大于2%橋梁，架橋機(jī)支腿鋼管最短長度為1.2 m，調(diào)節(jié)高度為70 cm，當(dāng)超過70 cm后，鋼管上孔眼就不能全部穿入梢軸固定，鋼管穩(wěn)定性不能保證，而本項(xiàng)目橋梁縱坡達(dá)4%，前后兩跨高差達(dá)80 cm。
(2)不能滿足架設(shè)過程中角度變化的要求。橋梁每孔偏角sin a=L/R=20／185，a=6。。架橋機(jī)主梁中心距離為4.5 m，向前一孔曲線內(nèi)外側(cè)主梁相差4.5×tan 6。=0.5 m，當(dāng)曲線半徑變化時(shí)，上述數(shù)值也隨之變化，而原架橋機(jī)需重新調(diào)整前支點(diǎn)兩層分配梁之間的夾角。
前支點(diǎn)系統(tǒng)改造措施：
(1)取消原架橋機(jī)主副支腿，改成單排支撐，為防止架橋機(jī)懸到蓋梁、T梁邊緣以外，除把架橋機(jī)寬度縮小外，還把前枕梁上行走箱體向內(nèi)收15cm，為了保證前支點(diǎn)的穩(wěn)定性，在軌道行走箱體上加1根8m長HW400寬翼工字鋼，并用鋼板對(duì)工字鋼進(jìn)行加固處理。
(2)加長支腿鋼管。架橋機(jī)原支腿鋼管立在行走箱體上，箱體移位后，支腿鋼管落到型鋼上，新支腿鋼管高度為3m，調(diào)節(jié)高度1.5 m，滿足橋梁縱坡的要求。
(3)取掉主梁底一層分配梁。架橋機(jī)原主梁底有雙層分配梁，中央位置用梢軸聯(lián)接，自由轉(zhuǎn)向以滿足斜交橋需要，取掉一層分配梁，降低架橋機(jī)高度，保證架橋機(jī)穩(wěn)定性。
(4)優(yōu)化主梁與底部分配梁之間的連接方式以適應(yīng)橋梁半徑的變化。取消主梁底一層分配梁，主梁與分配梁采用梢軸聯(lián)接，以適應(yīng)橋梁曲線半徑有變化時(shí)主梁與底部分配梁有一定轉(zhuǎn)動(dòng)空間，現(xiàn)以曾家2號(hào)橋圓曲線為例。
一孔梁偏角為6。，梁縱軸線與蓋梁橫軸線夾角為3。，架橋機(jī)前移一孔，需向右偏6。，每行走一孔后左右2主梁縱向差值為4.5×tan 6。一0.5m，調(diào)整曲線內(nèi)側(cè)主梁與分配梁聯(lián)接位置，向后移動(dòng)0.5 m，以保證每次架橋機(jī)到位后前支點(diǎn)軌道與蓋梁平行；一片主梁橫向?qū)挾葹?.5 m，主梁兩側(cè)與分配梁錯(cuò)位1.5×tan 6。=0. 15 m，錨具時(shí)需注意上緊。
(5)優(yōu)化前支點(diǎn)主梁與花架的聯(lián)接。主梁間連接花架采用cp30鋼管，花架與主梁之間采用梢接，預(yù)留一定間隙，便于架橋機(jī)轉(zhuǎn)向，防止花架變形。
(6)優(yōu)化前支輪支點(diǎn)。根據(jù)軟件計(jì)算知，當(dāng)架橋機(jī)架設(shè)邊梁時(shí)主梁邊緣超出擋塊0. 25 cm，為確保穩(wěn)定，把前支輪箱雙支點(diǎn)改成單支點(diǎn)，并向主梁內(nèi)側(cè)移動(dòng)15 cm，保證支點(diǎn)在擋塊以內(nèi)。
2.5架橋機(jī)中、后支腿
根據(jù)軟件模擬，架橋機(jī)寬度調(diào)整到4.5 m后，在喂梁、架設(shè)邊梁時(shí)，中支腿不會(huì)懸至梁板以外，但后托輪及后支腿會(huì)落到濕接縫位置，采取在梁面上墊鋼板十方木十木板墊平，以保證支撐點(diǎn)底部的穩(wěn)定。
3 改造后關(guān)鍵工藝控制方法
3.1架橋機(jī)配重
架橋機(jī)縮短后，把導(dǎo)梁放置在架橋機(jī)尾部作配重，但仍需用待架T梁放置在架橋機(jī)尾部作配重。
架橋機(jī)各部位重量：前支腿重約10 t，主梁每節(jié)重量7.5 t，前導(dǎo)梁每節(jié)重量4.5 t，天車重量15 t，架橋機(jī)過孔到位時(shí)中支點(diǎn)以前長度為23 m，中支點(diǎn)以后長度為13 m，中支點(diǎn)以前總重量：10+7.5×46/12—38. 75 t，中支點(diǎn)以后總重量：30+4.5×2+7.5×26／12—55. 25 t，架橋機(jī)過孔時(shí)，后天車提1片T梁，總重量約20 t，總重量55. 25+20= 75. 25 t，中支點(diǎn)之后重量約為支點(diǎn)之前的2倍。
利用T梁作配重時(shí)，T梁前端吊在后天車上，后端落在運(yùn)梁平車上，架橋機(jī)移動(dòng)過程中要保證T梁縱、橫向平衡，防止T梁傾斜或碰到橋機(jī)。
過孔時(shí)，為了確保架橋機(jī)平衡，還可采用把導(dǎo)梁向架橋機(jī)后端滑移，尾部加鏈條葫蘆與梁體固定等臨時(shí)措施。
3.2架橋機(jī)過孔過程中調(diào)整方向
(1)中支點(diǎn)軌道前移到梁端，墊穩(wěn)。
(2)運(yùn)梁平車運(yùn)梁至距架橋機(jī)前端14 m位置，用前天車提起T梁前端（提起即可）。
(3)架橋機(jī)縱向前移15 m左右，停止，放松主梁與中支點(diǎn)固定裝置，驅(qū)動(dòng)中支腿行走輪向右側(cè)行走，由于中支腿行走輪始終要保持與軌道垂直，架橋機(jī)后部又被作配重的T梁固定，主梁將會(huì)以前天車鋼繩為中心向右旋轉(zhuǎn)一定角度。
(4)架橋機(jī)繼續(xù)向前移至18 m位置時(shí)，再進(jìn)行一次旋轉(zhuǎn)。
(5)架橋機(jī)前移到至20 m，作第3次旋轉(zhuǎn)，直至主梁與待架孔平行，且架橋機(jī)前支點(diǎn)軌道到達(dá)位置。
(6)最后把主梁與中支點(diǎn)固定。
3.3架梁過程中側(cè)向平衡定位
(1)運(yùn)梁過程中，由于橋梁橫坡較大，采取在低側(cè)輪胎底部鋪一層10 cm厚碎石的方法，保證運(yùn)梁平車兩側(cè)同高，由于梁長較短(20 m)，縱向不需考慮。
(2)架橋機(jī)前、中后支點(diǎn)軌道在蓋梁、梁面上鋪設(shè)時(shí)底部用小方木調(diào)整橫坡，使軌道及支點(diǎn)均處于水平狀態(tài)，并在軌道兩端設(shè)置限位裝置。
(3)運(yùn)梁平車始終保證在中間2片T梁梁肋范圍行走，不跨越濕接縫位置。
3.4運(yùn)梁平車及T梁對(duì)已架梁的影響
每架設(shè)一孔梁后，第一時(shí)間把T梁間橫隔板間主筋全部焊接完畢后方可進(jìn)行架橋機(jī)行走，由于運(yùn)梁平車底部已墊平，沒有產(chǎn)生水平推力，因此不會(huì)對(duì)已架梁產(chǎn)生額外影響。
4架橋機(jī)改造后架梁流程
以曾家2號(hào)大橋T梁架設(shè)為例，在橋頭路基上拼裝架橋機(jī)后，利用T梁作配重作試過孔操作，確保安全后開始T梁架設(shè)工作。
(1)前3孔架橋機(jī)位于緩和曲線上，當(dāng)架完第4孔時(shí)，架橋機(jī)全部進(jìn)入圓曲線內(nèi)。
(2)架橋機(jī)過孔。在架橋機(jī)后天車上用1片T梁作配重，架橋機(jī)沿第4孔梁方向向前移至5號(hào)墩，在前移過程中，由于橋梁右偏，需不斷向右橫移架橋機(jī)，并利用中支點(diǎn)處主桁架電機(jī)向右轉(zhuǎn)動(dòng)架橋機(jī)主梁，使架橋機(jī)在過孔過程中同時(shí)向右偏轉(zhuǎn)。
(3)架設(shè)邊梁（4號(hào)梁）。①架橋機(jī)橫移至中間位置，便于運(yùn)梁平車喂梁，為了確保安全，運(yùn)梁平車始終在第2，3片梁之間行走；②運(yùn)梁車沿已架孔梁軸線喂梁至架橋機(jī)后端，架橋機(jī)前天車提梁向前移20 m，后天車提梁，繼續(xù)前移至待架孔，擺動(dòng)架橋機(jī)至主梁與待架孔梁軸線平行，并平移架橋機(jī)使T梁臨時(shí)落到3號(hào)梁設(shè)計(jì)位置；③架橋機(jī)向右側(cè)移動(dòng)，跨架，提起T梁平移至4號(hào)梁設(shè)計(jì)位置，落梁固定。
(4)架設(shè)中梁（3號(hào)梁）。架橋機(jī)平移至橋梁中間位置，喂3號(hào)梁、提梁、架橋機(jī)橫移至設(shè)計(jì)位置，落梁固定。
(5)架設(shè)1，2號(hào)T梁方法同上。
5結(jié)語
鄖十高速公路鄖縣互通小半徑梁架設(shè)前，對(duì)架梁過程中各道工況進(jìn)行了模擬，計(jì)算出橋機(jī)與T梁相對(duì)位置，在保證橋架結(jié)構(gòu)完整、安全的前提下采取有針對(duì)性的改造，架設(shè)過程中嚴(yán)格操作，安全、順利完成了3座橋梁T梁架設(shè)工作，為今后類似半徑橋梁T梁架設(shè)提供參考。
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