双导梁架桥机的结构计算及应用实例_secret

双导梁架桥机的结构计算及应用实例
随着预应力T型梁桥技术的日臻完善，大跨径预应力混凝土T 梁在桥梁设计、施工中已日趋增多。

S205XX特大桥位于XX省XX 市XX镇，为XX区桥梁畅通工程的子项目。

桥梁全长1703.94m，桥宽10m；接线全长1839.83米，上部构造主桥采用19*48.5m 预应力钢筋砼T 梁，XX岸引桥采用15*25m预应力钢筋砼T 梁，XX 岸引桥采用16*25m预应力钢筋砼T 梁。

选择使用安全、高效的T型梁架设方案，对于确保施工安全，保证施工质量，加快施工进度，提高经济效益都至关重要。

根据S205XX 特大桥的施工特点，同时考虑到工程建设的质量、进度、安全因素等，决定对预制T型梁采用公路钢桁架双导梁架桥机进行架设安装。

1架桥机主要技术参数
2 架桥机工作原理
2．1基本结构组成：
双导梁架桥机由主梁,起重纵移台车, 端部横联架, 横移道轨方梁(简称轨枕梁), 中、后部支腿, 前、中、后部顶升油缸液压系统和电控系统等部分组成。

主梁采用A字形桁架, 造型美观、轻便, 结构刚度大, 稳定性好。

整机各主要部件均采用拼装式，易于拆卸、运输、转移工地，便于技术改造。

控制系统增加变频调速可实现动作微调，增加可编程序控制器后，可有效地互锁，限制架桥机在两个坐标方向同时动作，同时在三个坐标方向上都设有机械、电气限位装置，能有效的保证施工安全和满足施工要求。

图1 架桥机的基本结构组成2．2架梁施工工艺：
铺设轨道→拼装架桥机→前移落支腿→喂梁→天车吊梁→纵向移梁→落梁→横移梁→安装支座→落梁→松绳→结束。

3 架桥机结构计算
作为桁架钢结构的架桥机在设计、制造、施工前应对其构件强度、刚度、稳定性及疲劳强度等进行结构计算。

架桥机应具有强度高、挠度小、刚性好、安全系数高的特点，满足相关技术规范及工程生产的
要求。

3．1载荷的分类及组合
作用在架桥机结构上的载荷按受力特性可分为基本载荷、附加载荷和特殊载荷。

载荷组合Ⅰ：单独为基本载荷，用于结构件的疲劳强度寿命及电动机功率计算；
载荷组合Ⅱ：基本载荷与附加载荷，用于构件承载能力和工作状态下搞倾覆稳定性验算；
载荷组合Ⅲ：基本载荷与特殊载荷或三类载荷都予以考虑，用于构件的静强度和非工作状态下的抗倾覆稳定性的验算。

在对架桥机整体强度、弹性稳定性的计算时，必须同时满足载荷组合Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ3类情况的规定值。

3．2构件材料及其许用应力
架桥机钢桁架结构中，承载构件可以采用普通碳素钢Q235-A 、Q235-B 、Q235-C 或者使用低合金高强度钢16Mn 、16MnTi 和14MnV 等。

s b [](0.50.35)/s b n σσσ=+。

3. 3结构件的稳定性计算
架桥机的结构件稳定性计算包含整体和局部稳定性两部分。

需要对轴心受压构件、单向或双向压弯构件、板和圆柱壳进行稳定性计算。

构件的受拉、受压、受弯及受扭的强度结构计算可按力学的相关计算公式进行，除此以外视结构件受力情况还应进行下列内容的计算：
3．3．1局部压应力
[]m p
c
σσδ=
≤
（1）
公式中出现的符号付以定义：
m σ：局部压应力，N/mm 2；P ：集中应力，N ；δ：板厚， mm ；c ：集中应力分布长度，mm ；
c=a+2h y ，
（2）
a ：集中载荷作用长度，对车轮取a=50mm ；h y ：自构件顶面或轨顶到板计算高度上边缘的距离，mm 。

3．3．2复合应力
纵梁上弦杆的上翼板承受正应力σ、剪应力τ和局部压应力m σ，其复合应力计算为：
1.1[]
σ≤
（3）
3．3．3单向或双向压弯构件稳定性计算 架桥机纵梁上受力包含有天车水平惯性力、自重力及起吊天车产生的垂直平面的弯矩、横移惯性力以及考虑到横向风载产生的水平面内的弯矩。

在双弯矩作用下的稳定性验算：
11(1)(1)[]0.90.9ox ox Hx Hx oy oy Hy Hy
my Ey x Ey y
N N C M C M N C M C M C A N W N W σϕψ--+++-+-•≤（
4）
1(1)[]0.9ox ox Hx Hx
Ey x
N N C M C M A N W ωσϕψϕ-++-≤
（5）
[]N
A σϕ
≤
（6）
公式中出现的符号付以定义：
A ：构件毛截面面积，mm 2；N ：计算轴向压力，N ；ω：根据长细比或换算长细比选取的轴心受压稳定系数；ψ：轴压稳定修正系数；
0.90.9[(1)]
E E s N N
N A N ψϕσϕ-=
--+
（7）
N E 欧拉临界载荷N Ex 和N Ey 中的较小值；2222
,Ex Ey x y EA EA N N ππλλ==；
M ox 、M oy :结构件端部弯矩，N ·mm ；M Hx 、M Hy ：横向载荷在结构中引起的最大弯矩，N ·mm ；W x 、W y ：构件截面的抗弯模量，mm 3；C ox 、C oy ：端部弯矩不等的折算系数；
'
0.60.4
0.4ox
ox ox M C M =+≥ '0.60.40.4oy
oy oy M C M =+≥
'ox
ox M
M 、'oy
oy M M ：构件两端的端部弯矩比值，C Hx 、C Hy ：横向载荷弯矩
系数；C my :绕强轴的端部弯矩对弱轴的端部弯矩的影响系数
1(
)ox
my x s
M C W αβσ=+-
（8）
式中：
22N E
A παλ=
；β：常数，开口截面取值为0.15；空间桁架
受弯构件侧向屈曲稳定系数取值为1.0。

3．4结构疲劳强度计算
架桥机作为工作级别A6-A8级的起重机构件，应采取有应力比法或应力幅法对其疲劳强度进行验算。

3．5结构刚度计算
架桥机的结构件刚度计算分为静态和动态两方面。

其中静态刚度要求在支撑段跨中垂直挠度[Y L ]≤1/700S ，S 为跨距；悬臂端部垂直挠度[Y L ]≤1/350L C ，L C 为悬臂端长度。

构件动刚度起重机一般不作校核，如需校核需满足小车在跨中时满载自振频率f ≥2H Z 。

4 预应力T 型梁架设安装
通过对架桥机构件的符合性结构计算满足要求后，方可进入下一步预应力T 型梁的架设安装工程。

桥梁48.5m 预制预应力T 型梁架设的主要步骤为：
4．1架设准备工作
包括测量放样、架桥机拼装及调试、纵向运梁轨道及架桥机横移轨道的铺设、墩台支座安放等。

4．2梁体的运送
从梁场采用龙门吊将梁体起吊置于运梁平车上，在梁体两侧使用钢支撑固定。

重载下采用传动电机低速档行进，移梁至架桥机尾部。

运梁过程中应安排专人在前后台车边监护，预防安全质量事故的发生。

4．3梁体的架设
4．3．1梁体的起吊
使用前天车垂直起吊梁体前端，使梁体前端脱离运梁台车面，临时支撑架桥机后支腿；前天车和后运梁平车配合向前纵移T梁。

当梁体后端到达后天车吊点位置时，停车制动，用后天车将梁体整体起吊。

架桥机前天车载梁前移至支架跨中位置时，应安排专人密切关注导梁构件刚度变形，定期测量该处构件的下挠值及水平侧弯值，确保梁体吊运安全。

4．3．2梁体的安装
前、后两台天车同时载梁前移至架梁段，徐徐落下。

对于中梁，可按梁体安装位置一次性定位安装。

因边梁的安装不能一次性到位安放，应先将其置于半幅次边梁位置上并做好梁体临时支护，后将架桥机整机横移，使靠外侧的主导梁中心和梁体中心重合。

利用主横梁纵移台车上的落边梁油缸吊具重新困吊梁体，然后整机横移至边梁位置落下，临时支护。

待相邻次边梁架设完工后进行横向联结，形成稳定体系。

4．4 架桥机的过孔
架桥机过孔是架梁施工中关键工序，同时也是容易发生质量安全事故的危险工序。

施工过程中采用后悬臂尾部与运梁车联结，两台起重小车移至架桥机后部作架桥机过孔时的平衡重，若配重仍不能满足要求时可运用后天车加载T梁作为过孔配重。

5 架桥机安设T型梁的注意事项
双导梁架桥机在工程建设应用中，因架设的T型梁重量大、跨度长、施工过程中存在的不稳定因素多而容易发生倾覆等重大安全质量事故。

施工操作过程中应注意以下要点：
5．1 架桥机纵行轨道辅设要求接头平顺，轨距正确，避免轨道悬空。

移梁过程中要密切注意轨道受力变形情况，防止轨道突然断裂发生意外。

5．2 梁体的起吊、落放过程中，应该平稳操作，避免过大的冲击和振动。

喂梁与落梁时，要观察T梁与导梁的相对位置，避免梁体发生碰撞。

5．3 架桥机架设T梁时，先架中间两片中梁，然后分别架中梁两侧的边梁和次边梁。

边梁安装时，因架桥机横向运行受盖梁长度影响，安装操作要分二次横向移位。

第一次T梁横移后放在次边梁位置上，再用两侧主梁下边梁起吊装置起吊T梁，然后架桥机提梁横移到位后落梁。

5．4 中梁及边梁就位后，应及时采取措施进行梁体稳固。

与相
邻梁体的横隔板钢筋应及时进行焊接，确保梁体的受力平衡，预防梁体侧倾事故发生。

5．5 架桥机安装梁体作业阶段，要时刻注意安全检查。

架梁施工前及起吊运送梁体时都要对架桥机进行认真检测，不得出现构件带病工作。

架梁作业必须明确组织分工，由专人统一指挥，设立专职操作员、专职电工和专职安全检查员，要有严格的施工组织及安全措施，确保工程施工的安全。

6 结束语
通过工程案例施工，采用双导梁架桥机安设48.5米的预应力T 型梁，因构件具有设计先进、拆装方便、操作简单、安全可靠、自动化程度高、控制灵活、经济性好等突出特点、能广泛适用于桥梁架设工程。

随着T型梁桥设计和应用的进一步推广，采用双导梁公路架桥机进行T梁的架设工艺也将在工程设计和施工中得到进一步的完善和推广。