双轨导梁式架桥机在高边梁安装中的应用

双轨导梁式架桥机在高边梁安装中的应用

摘要：结合某桥梁I 型边梁梁体预制部分高度高、宽度窄，抗风、抗倾倒能力低特点，在预制、存梁、运输、架设过程中都有较大的安全难度，需要充分的受力验算，并严格执行安装工艺流程。选取架桥机为LBQJ120T/A3-35m型双轨导梁式结构，本文将重点对I 型边梁采用120t 架桥机安装技术进行深入探讨，提出其应用的可行性。

关键词：架梁施工；架桥机；高边梁安装

1．工程概况

粤湘高速公路博罗至深圳段第七合同段经过深圳市清林径水库规划扩容库区，共有三座大桥上部结构为预制T 型梁，分别为下察 1 号高架桥、下察 2 号高架桥、南门山高架桥，为做好水资源保护，通过增加顶盖钢结构封闭措施，阻断自然降水与高速公路的联系。本文研究的高边梁置于桥梁断面侧端，为顶盖钢结构的主要承重构件。三座大桥预制T梁共计1350 片，其中2.6m高边梁217片,标准长度均为25m，后张法施工。顶盖钢结构设计总长度5175m（按单幅计）以及其承重构件高边梁高度为2.6m，在国内高速公路项目中，均属首例。

2．架桥机选取

本工程采取的架桥机为LBQJ120T/A3-35m型双轨导梁式结构，该机款新颖、设计合理，而且具有刚度大，稳定性能好，组装方便等优点，可以满足跨度35m 内(起重量120T)各种大型预制梁的架设，是目前国内最先进的桥梁安装设备之一。LBQJ120T/A3-35m 型双轨导梁式架桥机，为双主梁式架桥机。主梁由四根20#等角钢断面角钢呈矩形组成(断面尺寸为1.8m*0.7m)，用10#槽钢呈桁架式刚性连接(焊接)。每根主梁分为6段，分段长为10m×5+3m，构成全长53m 的架桥机主梁，各段用高强螺栓(8.8mpa)连接组合而成。

3．工程特点分析

本项目的三座大桥边梁设计为I 型梁，I 型梁梁体预制部份梁高边梁为2.6m，I 型梁重为81.7t，预制部分底宽尺寸为0.6 m，总宽为0.7m 其余中梁设计为T型梁。I 型边梁梁体高度高、宽度窄，抗风、抗倾倒能力低，并且自重大，在预制、存梁、运输、架设过程中都有较大的安全难度。

4．边梁架设验算分析

依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（D62-2004）中7.2 条短暂状况构件应力验算中7.2.2-7.2.8 的要求，短暂状态只需验算上下缘混凝土在相应状态下拉、压应力满足要求即可，详细参考规范。预应力混凝土结构按短暂状态验算时，应计算构件在制造、运输及安装等施工阶段，由预加力（扣除相应损失）、构件自重及其施工荷载引起的截面应力。

4.1B型中梁跨中截面力学性质

B梁中梁跨中截面尺寸见图1所示，计算出结构特性如下，

图1B梁跨中截面尺寸

净截面计算：An=669227.85mm2，In=206417201904mm4，ynx=1029.245mm，yns=570.755mm；换算截面：A0=705140mm2，In=226938932105mm4，ynx=990.5mm，yns=609.5mm。

4.2运梁阶段跨中最大弯矩下的B型T梁下缘最大拉应力验算

（1）运梁平车纵向布置图见图2所示，其中运梁平车处于跨中为最不利位置。A、B梁安装后，仅作简单横向联系焊接，供运梁车通行，在此状态下的验算图示。运梁平车横跨两榀梁，即运梁车跨在A梁与B梁中间行走，计算时按平均分配。在Q、P荷载作用下，需验算跨中截面抗弯强度、梁端剪应力强度。

图2运梁平车纵向布置图

（2）均布荷载Q，Q 为 B 类中梁荷载自重则：均布荷载下的自重集度Q=58×1024.1= 24.1kN / m，梁长L= 24.1m，跨中弯矩MQ1=1/8Ql2=17449.7kN•m。预加力：p=con-l=0.75×1860×(1− 0.2)=1116 MPa ，e pn=824mm，N p = pe⋅ As=4857.72 kN。其中As——预应力束净截面面积，As=4352.79 mm2；pe——实际张拉应力；con ——设计张拉应力；l ——预应力损失：预应力损失按照张拉力的20%计算；epn——有效预加力到净截面重心轴的距离。

（3）运梁时施工荷载：P 为边梁重量的1/4 与一辆运梁小车重量的1/2 之和，P 为动荷载，在验算时考虑 1.3 冲击系数。则：集中力P=（852+4）×1.32×10=302.3kN。梁长L=24.1m。则集中力产生的跨中弯矩为Mp=1/4PL=1821.36 kN•m。

（4）跨中最大弯矩下的混凝土下缘最大拉应力验算，最终计算出拉应力为-10.543MPa，负值表示与预想的拉应力相反则为压应力，下缘不出现拉应力，满足要求。

4.3架桥机抗倾覆验算

将架桥机作为一个整体考虑（不包括前后天车），计算出前后支腿处的支反力。在边梁准备就位前的吊点位置，前后支腿受力图示如3所示。

图3前后支腿受力示意图

P1——纵梁（2条）自重荷载，P1=4.8×40×2=384KN；P2、P3——天车横梁自重荷载（包括负担总承不包括天车），P2=P3=9.6×10+6×2=108KN；P4、P5——前后支腿自重荷载（包括横梁等），P4=4.2×10+12=56KN，P5=4.8×10+14=62KN；Fa、Fb——前后支反力。分别对前后支腿取矩得出力矩方程，首先对后支腿取矩：P1的力臂L1=27-20=7m，P2的力臂L2=2.08m，P3的力臂L3=26.5-1.58=24.92m，P5的力臂L5=26.5m，Fb的力臂Lb=26.5m。P1×L1+P2×L2+P3×L3+P5×L5=Fb×Lb，代入数据计算得到，Fb=211.47KN。根据竖向受力平衡方程得：Fa+Fb=P1+P2+P3+P4+P5，带入数据计算得到Fa=506.53KN。

4.4不考虑风荷载下的抗倾覆计算

（1）前桥抗倾覆计算，对前桥的作用力P9（P9 和P9＇是作用力于反作用力），由力矩方程得出倾覆弯矩M=P6×0.4+P9×0.4=247.56KN•m ，抗倾覆弯矩M＇=Fb＇×2.85=602.69 KN•m，抗倾覆安全系数R=M＇/M=2.4>1.2，满足要求。

（2）后桥抗倾覆计算，倾覆弯矩：M=P6×1+P8×1=598.1KN•m，抗倾覆弯矩M＇=Fa＇×2.25=1139.69KN•m，抗倾覆安全系数R=M＇/M=1.9>1.2，满足要求。

4.5考虑风荷载时的抗倾覆计算

10 级风时，风荷载按照5N/㎡计算，风荷载作用在边梁和导梁上，边梁高2.6m，长25m，风荷载大小f1=5×25×2.6=325N 转化成集中力后作用点是边梁高度中点位置，边梁最高时作用点距离支腿按4m 计算。导梁高 1.8m，总长40m。由于导梁是桁架形式，左右对称两个，风荷载大小按照一条全面积来计算：f2=5×40×1.8=360N 转化成集中力后作用点是导梁高度中点位置，导梁风荷载作用点距离支腿按5.5m计算。前后桥风荷载分别按二分之一计算。