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1、50 米等截面简支 T 梁架设技术中铁十三局集团第四工程有限公司1、工程概况同（江）三（亚）国道主干线哈（尔滨）双（城）高速公路B2合同 段黎明火车站公铁分离式立交桥位于哈尔滨市东南郊，大桥全长 688.5m 桥 面 宽 28m ， 桥 梁 上 部 结 构 为 上 行 线 ： 2 X 40m+2 X 50m+3 X 40m+50m+2 X 40m+5 X 50m，下行线：2X40m+12X50m 预应力混凝土简支T梁。桥梁基础为0 2.5m大直径钻孔灌注桩，下部结 构为0 1.8m圆柱式墩身，肋板式桥台。50m预应力混凝土 T梁梁高2.6m， 最大梁重137.481,全桥共120片50mT梁；
2、40m T梁梁高2.3m，最大梁 重95.131,全桥共54片40mT梁。该大桥设计在半径5500m的曲线上，墩身高1223m，第3孔跨越黎明火车站4条站线，第6孔跨越铁路专用线一条，第9孔跨越马家沟河， 施工条件十分复杂。综合该桥情况，我们自行开发研制了穿巷式斜拉塔 索全方位架桥机。本桥在设计与施工上开创了黑龙江省公路桥梁史上五个第一：第一 次跨越多条铁路车站站线；第一次采用0 2.5m大直径钻孔桩；第一次采 用50m等截面预应力混凝土简支T梁，目前国内大跨度（50m）桥梁多 为现场浇筑，整孔预制架设 50m 跨度桥梁在国内为例不多，在我省属首 次；50m T梁最大吊重137.481,吊装架
3、设如此大吨位的梁体在我省首次 采用、国内少有；第一次由施工单位自主开发研制出 50m T 梁全自动架 桥机。为我省建桥技术开辟了更加广阔的前景。该桥由中铁十三局集团第四工程有限公司承建，于 1999 年 7 月 26 日开工建设，2001年 8 月20 日竣工，总投资4442.547 万元。2、设计开发背景 2.1为何选择架桥机架梁黎明站公铁分离式立交桥主跨为 50m 的大跨度简支梁，该桥第 3 孔 跨越黎明火车站4条站线，第6孔跨越铁路专用线一条，第9 孔跨越马 家沟河。施工现场地势起伏很大、沟壑纵横，大桥永久用地范围内布满 了铁路站线和各种构筑物。如果采用现浇法施工，就必须封闭铁路站线 更
4、何况设计要求的是预制梁；如果采用跨墩龙门吊架梁，那么除了要封 闭铁路站线外，还要在铁路站线内和沟壑纵横的地面上铺设龙门吊走行 线路基，土方量很大，同时还要修建两道跨越马家沟河的施工便桥，这 三项费用非常大。综合该桥的地形地势、地面构筑物以及施工成本等情 况，我们最后选择了架桥机架梁的施工方案。2.2 为何要自行设计、加工制造架桥机 我公司有足够的技术力量和专业技工； 有可利用的制式材料； 能确保施工质量和工期； 能降低施工成本、节约资金（见2.3之比较）； 为了培植自主知识产权、锻炼技术人才和施工队伍、拓展施工领域； 50米等截面简支T梁架设技术国内罕见，我省首次，通过研发，可提高企业知名度、
5、增强企业实力，其社会效益显著。2.3自行设计制造架桥机与购买制式架桥机的经济效益比较2.3.1 自行设计加工费设计费：4 万元构件加工费：36 万元机具购置费：20 万元构件费用：20 万元合计：80 万元2.3.2 购买制式架桥机费用整机价格：220 万元运输费：8 万元合计：228 万元故节约费用 228-80=148 万元3、穿巷式斜拉塔索全方位架桥机的结构型式、技术性能及特点3.1 结构型式本架桥机由双层运用导梁、中塔及拉线、前支腿、后支腿、行走结 构、起重结构、电器控制、平衡框八大部分组成（见附图）。 双导梁用六四式军用梁标准三角和标准端构件组成，双层双片一 组，共四片，总长96 米
6、； 中塔用六五式军用墩立柱组成，净高14米，两根互联成门式，立在横梁两端。拉线用万能杆件角钢，两根一组共四组，每组净长28 米，上端与中塔柱连接，下端与导梁跨中连接； 前支腿用8B槽钢焊接成格构形式，分成两节，拆除一节即可支在 桥台胸墙上。两柱各支一导梁前端，两柱相连成门形，下端安装横向行 走轮组； 后支腿由横梁、平衡梁、后轮组、转向盘组成，全部用工字钢和 钢板焊成，横梁与平衡梁间通过转向盘连接，以实现纵移横移功能； 行走机构由驱动轮和驱动电机组成，驱动轮布置占行走轮数的二 分之一或三分之一，驱动电机即带电机的摆线针轮减速机； 起重机构由卷扬机、滑轮组、上扁担、下扁担、钢丝绳、千斤绳 等组成，
7、为保证T梁安装的安全，梁端设有吊梁孔，千斤绳由吊梁孔穿 下，与上下扁担形成封闭，在一台卷扬机、滑轮组、钢丝绳发生破坏性 故障时，另一台即可保证梁体安全； 电器控制由供电电缆、配电柜、控制盘等组成； 平衡框是用角钢焊制成的桁架结构，安装在拉线下端双导梁外侧, 用以平衡双导梁的不稳定，并起连接两双导梁的作用。3.2 技术性能主要技术性能数据见下表：架桥机主要技术数据表项目主副钩吊重施工 跨度整机行走速度主钩提升 速度动力 容量整机自重机体长度（m）机体 宽度机体 咼度最大纵坡最小 半径主跨段悬臂配 重段全长数据140t50m6m/min0.8m/min60kw136t5244964m75m3.5%
8、500m3.3 产品特点由于该架桥机主梁采用军用梁拼装，具有以下特点 结构设计采用通用电力控制设计，使升降、前后行走、左右移动 等操作集中在控制盘上，全部工序实现远距离自动控制，操作方便，作 业简单； 所有行走设备都是小功率低速运行，行走平稳，安全可靠； 具有轻便性和灵活性。便于拆装和运输，可跟据跨度的大小变化 使用，具有一定的通用性。边梁亦可采用架桥机直接就位，实现了三维 全自动架桥机的设计； 具有安全可靠性。经过改进后，架设边梁不需要人工移梁，杜绝 了人工移梁时的危险，提高了施工安全保障； 施工速度快。在架设边梁时不用人工移梁，提高了机械利用率， 加快了架梁速度。最快架设速度为每天六片梁；
9、 经济效益良好。在架梁过程中，边梁不需人工移梁，可节约30% 50%的人工，降低施工费用，取得良好的经济效益； 具有广泛的推广性。由于架桥机主梁采用军用梁拼装，降低了架 桥机的固定成本，利于推广发展。4、架桥机的设计 41设计参数选择a. 主梁杆件全部采用六四式加强型军用梁，主梁自重7kN/m,六四式 军用梁允许弯距单层单片为150t.m，双层双片为300t.m ；b. A钢允许应力在结构设计时为1700kg/cm2,起重构件设计时为10003kg/cm2；c. 起重机采用5t慢速卷扬机，卷扬机绳速9llm/min，钢丝绳直径 为 22mm ，滑轮组为 50t 五轮；d. 行走驱动配 1.1k
10、w 或 2.2kw 摆线针轮减速机，最大驱动力 1.5t， 减速机转速1420转/分，减速比1： 70,小轮16齿，大轮半径50cm，齿 数 88 个。e. 架梁时主梁安全储备系数1.3,起重钢丝绳安全储备系数4.3。42设计图纸见附图。43架桥机设计说明书431 设计原理在桥梁跨越江河、公路、铁路、沟壑等桥下条件不利时，预制梁的 架设则必须使用架桥机。架桥机可以在桥面上，连续作业不受桥下环境 影响。本机是以双导梁联合架桥机为原型，利用军用梁的抗弯模量大、自 重小、组拼方便的特点，将六四式军用梁拼组成双层单片大于一跨半长 度的双导梁。利用杠杆平衡原理，在架桥机后部用梁片配重，中部用前 移台车托
11、起，使前端悬空，悬臂前移过孔。整机架梁时布置成两点简支 式，后部悬空，受力明确，计算简单。横向布置成双导梁中高度窄幅穿 巷式，配以前后整机横移驱动系统，前部横移轨道布置在桥墩上，后部 横移布置在桥面上，横移走行时以后部为刚性支点，前部为柔性支点。 在横向行走时对轨距要求不高，行走顺畅。架设边梁时采用单片导梁上 的液压千斤顶吊进行单片吊梁，直接横移滑移就位，减少梁横向滑移； 架设其它梁时用天车吊梁直接横移就位，实现梁片的三维移动。架桥机天车主钩升降选用5 吨慢速卷扬机，为了增大起重量、提高 耐久性和安全性，自行设计制造了滚动轴承滑轮组。整机全部行走驱动 用体积小、重量轻、安装方便且配有制动电机的
12、摆线针轮减速机，传动 选用开式齿轮，驱动、制动可靠。432设计计算4321 设计规范与参考资料a. GB3811-83起重机设计规范b. GB17-88钢结构设计规范c. 机械零件设计手册冶金工业出版社 主编 蔡春源；d. 六四式铁路军用梁手册（增订板）；e. 起重机设计手册机械工业出版社。4322主梁的设计计算架桥机主梁最不利受力有两种情况，一种是在架梁时梁的一端运至 架桥机主梁跨中时；另一种是架桥机悬臂前移时。设计计算时需综合考 虑以下山东省点：a. 荷载计算分为自重荷载、起重荷载、风荷载，计算方法依设计规范规定；b. 位移计算分为弹性位移和非弹性位移；c. 强度、稳定计算是以制式器材使用
13、手册中提供的容许内力，对最 不利荷载组合下的强度、稳定验算即可。架桥机增加斜拉后，在架梁过程中主跨军用梁的弦杆最大拉力将会 比未加斜拉前小，所以架梁时主梁仍能满足要求，不需要重新进行检算5、桥架机使用说明书5.1 加工 加工严格按设计图纸进行，机械加工在工厂，构件加工在工地，保 证加工制造质量是组装成功的关键。5.2 组装组装是在汽车吊的配合下进行的。组装顺序为：前后支退双导梁一塔 j邈一吊梁台车一电器空制一其也部分A.选择好拼装场地，先将军用梁两片或四片拼装成一组；b. 将中间走行部分和横梁用枕木固定牢固；c. 在军用梁拼装节点位置搭设枕木垛，顶面与横梁顶面同高；d. 拼装军用梁桁架并安装前
14、支腿；e. 安装军用梁上短枕木和钢轨，枕木与军用梁连接用铁线绑接或用 U 型螺栓连接；f. 拼装中间支腿处的门架及斜拉杆；g. 安装吊梁天车；h. 安装液压支腿及吊梁系统；i. 安装电器控制系统j. 拆除军用梁下垫枕木垛。5.3 试运行 架桥机属于大型起重设备，组装后必须进行试运行方可正式使用。试运行时要严格检查各部位受力变形情况，并用仪器观测主梁挠度与计算相比较，发现超值应查明原因。如有条件应以设计荷载1.25 倍确定试运行荷载。试运行时应尽量模拟实际使用时的各种不利状态。试运行后应全面检查、调整和紧定。本架桥机在组装后试运行的实测数据见下表 试运行实测数据表项目悬臂前端挠度吊梁跨中挠度数据
15、实测计算实测计算23cm24.5cm13cm13.5cm5.4 作业架桥机作业时分运梁、架梁、焊接、移动架桥机四个主要工序： 运梁是将自行式运梁车沿轨道将梁送至架桥机腹内。为使运梁车能 够通过小半径曲线和防止T梁倾倒，运梁车上设有转向盘和支撑，可使 运梁车通过曲线半径小至180m、两轨高差达200mm的不平轨道。架梁是在架桥机中部用前台车将梁前端抬起，然后前移，当前后运 梁台车靠紧时，用架桥机后台车将梁后端吊起，前移至桥孔，平移架桥 机至梁位，落梁就位后返回。焊接是按设计要求将梁体焊接连接稳定，使架桥机可以前移通过。移动架桥机是在已焊接加固的梁面上铺设纵移轨道，整平垫实。使 用千斤顶将架桥机中部顶起，把后横移轮组转到纵移轨道上，放下千斤 顶。用后吊梁台车在架桥机后端对运梁车上的梁前端进行起吊，使架桥 机前端悬空。开动后轮组驱动使架桥机前移一孔，在桥墩上铺设前横移 轨道，在梁面上铺设后横移轨道，放松后吊梁台车。使用千斤顶将架桥 机中部顶起，把后横移轮组转到横
