架橋機(jī)在32 mT梁上面的撥道量

黃丹峰

(中鐵二十四局集團(tuán)福建鐵路建設(shè)有限公司, 福建福州 350205)

1 工程概況

銅九增建二線工程西起江西省九江市，東至浙江省衢州市，是既有銅九鐵路的擴(kuò)建工程。九江至湖口增建二線多次跨越既有高速公路、地方道路，鋪架工程中的6座橋臨近既有線架梁施工。32 m預(yù)應(yīng)力混凝土梁分采用《專橋9753-Ⅰ》標(biāo)準(zhǔn)圖，每片邊梁重117.9 t。由湖口鋪架基地向九江方向進(jìn)行架設(shè)，其中的130孔T梁為原銅九線預(yù)留線，線間距4.2～4.5 m之間，該段T梁架設(shè)、濕接縫及橋面系，安全風(fēng)險(xiǎn)高、施工難度大、施工條件困難。鋪架線路長(zhǎng)，且九江方向鋪架臨近營(yíng)業(yè)線。因此，運(yùn)梁車、線上料運(yùn)輸防護(hù)及運(yùn)輸組織成為本工程的難點(diǎn)。

2 架梁施工工藝簡(jiǎn)介

本工程結(jié)合市場(chǎng)選擇技術(shù)成熟、操作簡(jiǎn)易的TJ165架橋機(jī)作為主要架梁工具。架橋機(jī)作業(yè)過(guò)程圖示如下：

(1)龍門吊將梁片從運(yùn)梁列車上吊起后，運(yùn)梁列車退出龍門吊(圖1)。

(2)機(jī)動(dòng)平車進(jìn)入龍門吊，梁片在機(jī)動(dòng)平車上，機(jī)動(dòng)平車運(yùn)梁(圖2)。

(3)機(jī)動(dòng)平車將梁片運(yùn)送到架橋工地與主機(jī)對(duì)位(圖3)。

圖1 架橋機(jī)作用步驟(一)

圖2 架橋機(jī)作用步驟(二)

圖3 架橋機(jī)作用步驟(三)

(4)拖梁小車將梁片向前運(yùn)送，到前吊梁小車下方時(shí)前吊梁小車吊梁(圖4)。

(5)前吊梁小車與拖梁小車同時(shí)前行，梁片后吊點(diǎn)到位后，后吊梁小車吊梁(圖5)。

(6)兩臺(tái)吊梁小車共同前進(jìn)，梁片到位后橫移落梁就位，重復(fù)架第二片梁(圖6)。

(7)橋梁架設(shè)完畢，收0號(hào)柱，機(jī)臂回縮到鋪軌位，主機(jī)后退，拆換短軌(圖7)。

(8)機(jī)動(dòng)平車將軌排送到主機(jī)上(圖8)。

(9)架橋機(jī)鋪設(shè)橋面軌、接短軌后前行就位，準(zhǔn)備架下一孔(圖9)。

圖4 架橋機(jī)作用步驟(四)

圖5 架橋機(jī)作用步驟(五)

圖6 架橋機(jī)作用步驟(六)

圖7 架橋機(jī)作用步驟(七)

圖8 架橋機(jī)作用步驟(八)

圖9 架橋機(jī)作用步驟(九)

圖10 T梁前端附近支腿受力最大時(shí)的布置(單位：mm)

3 計(jì)算概況

3.1 架梁時(shí)的受力分析

如上述架梁工藝所示，架橋機(jī)的后面兩個(gè)支腿落在已架設(shè)的T梁上，在喂梁和起吊T梁過(guò)程中，后面兩個(gè)支腿的反力在不斷變化。橫橋向，2片T梁形成一孔，橋面寬4.2 m，兩片T梁腹板中心為2 m。經(jīng)過(guò)對(duì)施工工況的分析，得出在以下工況時(shí)，T梁前端附近支腿的受力最大(圖10)。最大的反力為231.7 t。

由于既有線的影響，架橋機(jī)的橫向?qū)ΨQ中心線與線路中心線不能重合，相對(duì)之間的距離即為撥道量，架梁橫向布置圖詳見圖11。

圖11 架橋機(jī)架梁時(shí)T梁前端附近支腿布置(單位：mm)

已架設(shè)的第二片梁就位后，按設(shè)計(jì)要求焊接梁兩端及中間的三道橫隔板(連接鋼板)，使兩片梁形成一個(gè)整體。

3.2 撥道量控制條件

如要滿足正常架梁時(shí)既有結(jié)構(gòu)的安全性，則對(duì)撥道量進(jìn)行控制。針對(duì)本工程中出現(xiàn)的TJ165架橋機(jī)型號(hào)，架橋過(guò)程中架橋機(jī)支腿在既有T梁上的布置方式。經(jīng)過(guò)比較計(jì)算，提出三種控制撥道量的控制條件。

既有結(jié)構(gòu)中，已將兩片T梁端部和中間的橫隔板用連接鋼板焊牢，但未澆筑橫隔板之間的濕接縫。形成整體的梁在架橋機(jī)支腿力的作用下，保證連接鋼板首先不發(fā)生破壞，以便整體梁能夠正常作業(yè)。

在針對(duì)輪軌落在T梁翼緣部分，會(huì)在翼緣根部產(chǎn)生短暫狀態(tài)下的彎矩，保證既有梁結(jié)構(gòu)不發(fā)生破壞的條件是，在彎矩作用下翼緣板不出現(xiàn)裂縫。

既有T梁上的風(fēng)荷載、架橋機(jī)上的風(fēng)荷載作用下的T梁橫橋向能滿足整體穩(wěn)定性要求。

3.3 橫隔板控制下?lián)艿懒康挠嘘P(guān)計(jì)算

為更好模擬既有T梁在架梁時(shí)的受力情況，用有限元軟件建立32mT梁的整體模型。模型的2片T梁、橫隔板及臨時(shí)連接板，均用實(shí)體單元建立。在梁上表面加上局部面荷載，荷載大小見3.1節(jié)的最大反力。

模型如圖12所示，計(jì)算結(jié)果見表1。

圖12 T梁受力模型

經(jīng)過(guò)計(jì)算比較得出，撥道量a為350 mm時(shí)，橫隔板處上、下兩塊連接板(10 mm厚Q235B鋼板)受力接近最大容許值。

3.4 T梁翼緣結(jié)構(gòu)安全控制下?lián)艿懒康挠嘘P(guān)計(jì)算

此工況下，既有T梁處于短暫受力狀態(tài)。根據(jù)TB 10002.3-2005《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,裂縫寬度應(yīng)小于0.2 mm。最大裂縫寬度計(jì)算公式為：

表1 不同撥道量下橫隔板處連接板組合應(yīng)力 MPa

不同撥道量下T梁懸臂板根部裂縫寬度計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 不同撥道量下T梁懸臂板根部裂縫寬度 mm

通過(guò)表2可知，撥道量引起的懸臂段根部的裂縫寬度，均滿足規(guī)范要求。

3.5 滿足整體穩(wěn)定性控制下?lián)艿懒康挠嘘P(guān)計(jì)算

由上述兩種情況計(jì)算下的撥道量，由橫隔板處連接板控制的撥道量控制，在撥道量a為350 mm時(shí),橋跨結(jié)構(gòu)的橫向傾覆穩(wěn)定系數(shù)不應(yīng)小于1.3。對(duì)于短暫施工狀態(tài)，傾覆力矩是由風(fēng)荷載作用在T型梁和架橋機(jī)的橫向面上產(chǎn)生的?？箖A覆力矩是由T梁的自重、架橋機(jī)輪軌作用產(chǎn)生的。對(duì)于兩片T梁組成的橋跨結(jié)構(gòu)橫向傾覆穩(wěn)定分析如圖13所示。

抗傾覆穩(wěn)定性用以下公式計(jì)算:

基本風(fēng)速取當(dāng)?shù)氐淖畲箫L(fēng)速，經(jīng)過(guò)風(fēng)載體型系數(shù)、風(fēng)壓高度及地形地理?xiàng)l件修正，得出架梁階段最大風(fēng)壓w=0.624kPa。經(jīng)過(guò)檢算，抗傾覆力矩Mk=1179kN·m, 傾覆力矩Mf=196kN·m。當(dāng)架橋機(jī)的撥道量為350 mm，T梁的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)滿足要求。

圖13 架橋機(jī)架梁時(shí)T梁整體穩(wěn)定性計(jì)算簡(jiǎn)圖(單位：mm)

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，TJ165架橋機(jī)在32 mT梁施工時(shí)具有如下結(jié)論：

(1)本方案結(jié)合施工實(shí)際，為《專橋9753-Ⅰ》圖集中的32 mT梁架設(shè)提供撥道量的補(bǔ)充，為以后類型的工程提供施工依據(jù)。

(2)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用有限元對(duì)架橋機(jī)施工工況進(jìn)行細(xì)化分析，對(duì)控制施工風(fēng)險(xiǎn)起到一定作用。

(3)采用多種分析條件綜合分析，得出最不利的控制條件，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供了依據(jù)。

本文分析結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工，并得到有關(guān)專家的技術(shù)支持。已在銅九增建二線工程架梁作業(yè)中得到很好運(yùn)用。