田菲

（申成路橋建設(shè)集團有限公司，河北 保定 071000）

0 引言

架橋機是一種將預(yù)制梁段安裝到指定位置的橋梁施工設(shè)備，在架橋的效率方面具有很大優(yōu)勢，但對于架橋機的工作條件要求嚴格。由于山區(qū)高速公路上會出現(xiàn)較多的橋梁和隧道，因此，常出現(xiàn)大縱坡橋、大橫坡橋、斜橋、小曲率圓弧橋等結(jié)構(gòu)，這些橋梁工程架設(shè)難度較大，對架橋機的應(yīng)用和施工提出了較高的要求。由于斜拉橋是將主梁采用許多拉索直接拉在橋塔上的一種橋梁，是由承壓的塔、受拉的索和承彎的梁體組合起來的一種結(jié)構(gòu)體系，對架橋機的施工要求較高。

1 工程概況

某橋梁工程主塔采用三塔雙索面疊合梁斜拉橋設(shè)計。由于混凝土塔身高，施工難度大，主橋鋼梁為鋼-混疊合梁。施工單位采用橋面懸臂吊機進行對稱懸拼。由于塔身高，懸臂吊機采用橋面取梁，臺車平移，吊具旋轉(zhuǎn)對位喂梁方式進行鋼梁安裝。該大橋鋼梁節(jié)段長度為12m、10.5m和9m，寬度為26.6m，最大吊裝重量為180t。現(xiàn)決定采用180t的架橋機對其進行吊裝施工。

2 架橋機的特點及組成

2.1 架橋機的特點

架橋機是應(yīng)用在該大橋上的核心技術(shù)，應(yīng)用在主橋鋼梁整體吊裝、橋面板鋪設(shè)、斜拉索等環(huán)節(jié)中，提升整體的安裝效率。架橋機包含多個結(jié)構(gòu)：金屬結(jié)構(gòu)、行車、起重小車、吊具，在施工過程中配置起吊行車安裝在主結(jié)構(gòu)上，順著橋的方向移動；起重小車主要設(shè)置在行車上，并且朝著橫橋方向移動；回轉(zhuǎn)吊具安裝在起重小車上，它能夠?qū)崿F(xiàn)鋼梁的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角度為90°。如遇特殊工況，也能在結(jié)構(gòu)上設(shè)置液壓提升千斤頂擴大起升高度。架橋機設(shè)計采用模塊化形式，可以根據(jù)不同的山區(qū)地勢進行相應(yīng)改造，適應(yīng)當?shù)氐沫h(huán)境，因此可以提供多樣化的解決方案。為了滿足橋梁架設(shè)反力（單點不大于220t）及架橋機機體總重不超過145t要求，結(jié)構(gòu)的主材料采用Q460B、Q345B以及Q345B和Q235B型材。

2.2 架橋機的組成

2.2.1 機架金屬結(jié)構(gòu)

機架采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，各構(gòu)件之間通過法蘭或銷軸連接，方便現(xiàn)場的組裝工作。為了便于運輸和現(xiàn)場安裝，機架的桿件重量均不大于20t，長度不大于14m。結(jié)構(gòu)主材料采用Q460B、Q345B鋼板，Q345B和Q235B型材。

機架金屬結(jié)構(gòu)由主梁、橫梁、支腿組成。

（1）主梁結(jié)構(gòu)。主梁采用三角桁架結(jié)構(gòu)，上弦桿為箱梁，下弦桿采用焊接工字梁，截面材質(zhì)均為Q460C，腹桿采用Q345C型材制造。為了方便運輸以及適應(yīng)部分特殊工況吊裝需求，將主梁分為4個節(jié)段。采用銷軸連接。

（2）橫梁結(jié)構(gòu)。為了保證整機高度，不影響旋轉(zhuǎn)吊具旋轉(zhuǎn)，橫梁采用變截面矩形桁架結(jié)構(gòu)，采用Q345C型材制造。為了方便運輸，分為3個節(jié)段，采用法蘭板連接。

（3）支腿結(jié)構(gòu)。為了減輕重量，支腿采用Q460材料薄鋼板制造。支腿集走行、支撐、錨定于一體。為了適應(yīng)支腿間距變化，與主梁采用法蘭連接。在需要的時候，先固定3個支腿，移動一個支腿，依次進行調(diào)整，從而能使前后支腿間距在15.5～18m之間變換。

2.2.2 行車機構(gòu)

為了適應(yīng)吊梁施工，在外部框架上設(shè)置了180t起重行車，行車為雙梁桁架結(jié)構(gòu)，輪軌式走行，并且軌道設(shè)置于主梁上弦桿上。

2.2.3 起重小車

為了適應(yīng)鋼梁位置以及安裝橋面板，在行車上設(shè)置了180t起重小車，小車同樣采用輪軌式走行方式。小車上設(shè)置主起升卷揚機以及定滑輪組。

2.2.4 起升機構(gòu)

起升機構(gòu)是非常重要的硬件設(shè)備，如JQJ180架橋機中只用了一套起升結(jié)構(gòu)。它的驅(qū)動力為電動卷揚機，數(shù)量為1，各個參數(shù)為：采用3層卷筒纏繞方式，每個卷筒直徑為?1200mm；電機功率為45kW；鋼絲繩的直徑為?34mm，拉力為200kN。為了更好地確保裝配的安全，起升結(jié)構(gòu)增加了鉗盤式制動器安裝在卷筒上，此外還加裝了高速端制動器。

2.2.5 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)符合《液壓系統(tǒng)通用技術(shù)條件》（GB 3766—87）要求。液壓系統(tǒng)中各個硬件設(shè)備質(zhì)量良好、售后服務(wù)良好。整體液壓系統(tǒng)設(shè)計合理，使用封閉式油箱結(jié)構(gòu)，以確保其能夠在多樣化環(huán)境下工作，后期維護、吊裝都非常便利。但在使用過程中必須確保液壓系統(tǒng)具備良好的散熱性，避免出現(xiàn)安全問題。

液壓系統(tǒng)主要由一套全回轉(zhuǎn)起重機液壓站、4支頂油缸、2支走行油缸、4支吊具油缸吊具系統(tǒng)和管路組成。該橋面吊機機身和吊具各用一個液壓站。調(diào)試完成后，要立馬更換油箱中的油液。在后期維護過程中，初次使用半年后需要徹底更換一次油液，之后定期更換。每次更換油液時，都要徹底清洗油箱，避免出現(xiàn)雜質(zhì)影響液壓系統(tǒng)性能。

2.2.6 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)主要控制起重小車和行車的運行，并為整機液壓和照明等系統(tǒng)供電。小車的左右移動是通過一臺施耐德ATV340U75變頻器驅(qū)動4臺1.5kW電機來實現(xiàn)，設(shè)置3擋速度，左右設(shè)置停止限位。卷揚機構(gòu)的上升和下降采用一臺施耐德ATV340D55變頻器驅(qū)動1臺45kW變頻電機來實現(xiàn)。其中單片機選用西門子S7-200SMART系列。可采用遙控方式及手電門控制方式進行控制，兩種方式可互為備用，但同一時間內(nèi)只能采用一種控制方式，控制方式的選擇通過電源大車柜內(nèi)插頭，將遙控器插頭插入，則遙控操作，將手電門航空插頭插入，則為手電門操作。手電門操作方式為備用方式，只有一擋速度。

3 架橋機在斜拉橋施工中的應(yīng)用

3.1 架梁前準備工作

在該三塔雙索面疊合梁斜拉橋主橋鋼梁吊裝之前，需要做好架梁前的準備工作，具體包含如下方面：①按照圖紙檢查架橋機各部分是否完善，架橋機的站位是否正確；②對照說明書，檢查工作操作室內(nèi)各個儀表硬件指示燈是否都正常，各個操作手柄都處于初始化位置；③根據(jù)電氣原理圖，檢查各個電氣設(shè)備是否已經(jīng)正確連接，避免出現(xiàn)線路故障；④檢查各個電動機的工作狀態(tài)，每次啟動前都需要進行預(yù)熱，電機工作約10min后沒有出現(xiàn)異常情況后再進行日常作業(yè)，尤其是當外部環(huán)境溫度較低（低于0℃）時可以適當增加預(yù)熱時間；⑤檢查卷揚機的各個硬件設(shè)備是否都正常工作，各個開關(guān)器件是否都處于初始化位置，制動器是否正常工作。檢查液壓系統(tǒng)中各個線路是否正常，內(nèi)部油箱的油量情況。此外還需要進一步檢查液壓系統(tǒng)內(nèi)部連接機構(gòu)是否出現(xiàn)松動以及軸承潤滑等情況。檢查完畢后，一切工作正常，進入到架梁節(jié)段。

3.2 架梁施工技術(shù)

3.2.1 施工步驟

節(jié)段拼接式架橋機通過前支腿與后支腿的位置調(diào)整實現(xiàn)移動架梁。在該三塔雙索面疊合梁斜拉橋主橋鋼梁架設(shè)作業(yè)時，架橋機的前支腿與后支腿使用錨固結(jié)構(gòu)與橋體固定，保障架設(shè)安全可靠。架橋機通過前支腿油缸頂升步履走行，具有成本低、易拼裝等優(yōu)點。由于該斜拉橋橋塔區(qū)施工僅安裝3個節(jié)段，同時無法放置兩臺架橋機，為了讓安裝順利進行，按如下步驟進行施工。

步驟一：在該斜拉橋鋼梁拼裝區(qū)域內(nèi)完成GL23-GL25節(jié)段的散拼操作，并在完成張拉操作后直接進行架橋機的塔吊安裝。首先將一臺架橋機提前安裝，然后將起重小車、活動橫梁等結(jié)構(gòu)安裝在另一臺架橋機上。

步驟二：接下來需要完成該斜拉橋GL22與GL26節(jié)段的架設(shè)工作。GL26梁段在被起重小車1提起后平放到主塔上；接下來通過起重小車2將GL26梁段直接放置到對應(yīng)的安裝處。重復(fù)上述工作，將GL22梁段在另一端進行對稱懸拼。

步驟三：將架橋機拆除，并將其固定在下一個梁段的吊裝處。接下來將后支架向后移動，增加兩條腿間距到15.5m后進行錨固。安裝第二臺的支腿和前懸臂腿。分離兩臺架橋機，不移動第一臺架橋機，第二臺移動到安裝處。最后將第一臺架橋機直接安裝在尾節(jié)位置處，并將吊梁直接安裝在跨梁處，實現(xiàn)同步安裝。

3.2.2 不同梁型節(jié)段施工

由于該斜拉橋的梁型不全相同，具體梁型如下：標準節(jié)長度為12m，橫梁間距離為4m；GL10，長度為10.5m，橫梁間距離為4m、3m；GL9-GL1，長度為9m，橫梁間距為3m；GL24、GL26長度為8m，橫梁間距離為2.5m、3m。施工過程中由于梁型節(jié)段變化，后支腿需要調(diào)整位置。不同梁型節(jié)段下的計算工況如下。

工況1：初始位置移動到GL22節(jié)段上（前移10m）。

工況2：已架好GL21節(jié)段后吊裝標準梁段，此時吊裝的鋼梁均為12m標準梁段，此時調(diào)整架橋機前后腿跨距為16m，每個節(jié)點安裝完畢后，向前走行12m。

工況3：邊跨側(cè)架橋機GL10梁段，架設(shè)好GL9梁段后，由于節(jié)段長度發(fā)生改變，架橋機站位同樣需要進行調(diào)整，前后支腿距離由16m調(diào)整為17m，吊裝GL8梁段。

工況4：前后支腿距離由17m調(diào)整為18m，整機前移9m，吊裝GL7梁段。

通過對各工況下的情況分析可知，該斜拉橋所使用的架橋機主桁梁與前、中、后支腿及其他各構(gòu)件受力分析如表1所示。

表1 架設(shè)工況下主要構(gòu)件結(jié)構(gòu)分析

4 結(jié)語

本文以架橋機在斜拉橋施工中的應(yīng)用為例，通過分析當前架橋機的結(jié)構(gòu)以及功能模塊，重點分析斜拉橋施工中架橋機安裝前準備工作和架梁施工技術(shù)。由于特殊工況，也能在結(jié)構(gòu)上設(shè)置液壓提升千斤頂擴大起升高度。架橋機使用模塊化設(shè)計，三角桁架結(jié)構(gòu)，能方便地改造成為其他結(jié)構(gòu)形式的架橋機。并且，機架采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，各構(gòu)件之間通過法蘭或銷軸連接，方便現(xiàn)場的組裝工作。該架橋機結(jié)構(gòu)形式新穎，采用走行技術(shù)，同時配合全新的鋼梁架設(shè)工法，為山區(qū)斜拉橋的架設(shè)提供了一種新的解決方案。