淺析tp50型架橋機同步頂推

1、<p>　　淺析TP50型架橋機同步頂推</p><p>　　摘要：近年來預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁預(yù)制節(jié)段拼裝施工技術(shù)被廣泛應(yīng)用，該種結(jié)構(gòu)型式具有收縮徐變小、拼裝速度快的特點，但安全風(fēng)險較大，主要表現(xiàn)在架橋機的結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險和架橋機縱移過孔時的操作風(fēng)險。本文就泉州灣跨海大橋50米跨度節(jié)段預(yù)制拼裝過程中TP50型架橋機縱移過孔時對同步頂推工藝進行總結(jié)分析，保證架橋機縱移過孔的安全。 </p><

2、p>　　關(guān)鍵詞：架橋機預(yù)制拼裝同步頂推 </p><p>　　中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p>　　一、TP50型架橋機的結(jié)構(gòu) </p><p><b>　　1、架橋機概述 </b></p><p>　　TP50型架橋機是由主桁結(jié)構(gòu)、支承結(jié)構(gòu)、起重天車三大部分組成。其中支承結(jié)構(gòu)包含

3、前支腿、前中支腿、后中支腿及后支腿四大部件。主桁全長約128米，主桁架總重約630t。兩片主桁中心距為7.5米，架橋機主桁上設(shè)有一臺起重量200t的天車和一臺10t的桁車。主桁架下方設(shè)有一個前中支腿和一個后中支腿及前、后支腿，在各支腿的配合下實現(xiàn)梁塊的安裝和過跨。架橋機的前、后中支腿設(shè)橫向、縱向和豎向油壓千斤頂，可實現(xiàn)架橋機橫向、縱向和豎向移動。架橋機最大懸掛重量2000t，最大跨度50m。 </p><p>　

4、　2、架橋機的主要參數(shù) </p><p><b>　　架橋機總體布置圖 </b></p><p><b>　　2.1主桁 </b></p><p>　　主梁為三個等腰三角形（等腰三角形的底和高分別是：底：1.25m，高：3.15m）組成的疊加式三角形桁架結(jié)構(gòu)，總重630t。 </p><p><

5、;b>　　2.2前支腿 </b></p><p>　　前支腿上部為桁架結(jié)構(gòu)，與主梁連接，下部兩個箱型支腿，兩個支腿間設(shè)有連接桁架，支腿下端的支撐座支撐于支腿托架上且與墩頂錨固，支承架橋機的重量及安裝墩頂節(jié)段梁的重量。前支腿總重17t。 </p><p><b>　　2.3中支腿 </b></p><p>　　中支腿用于支承和頂

6、伸整個架橋機，其上設(shè)有主桁架支承和橫移、縱移千斤頂，驅(qū)動架橋機前移過孔和橫移。單個支腿總重65t。 </p><p><b>　　2.4后支腿 </b></p><p>　　后支腿用于架橋機過孔倒換中支腿前移時，為架橋機后部提供臨時支撐。該支腿由頂伸油缸、固定螺旋千斤頂、固定斜撐和分配梁組成。后支腿總重13t。 </p><p><b&g

7、t;　　2.5起重天車 </b></p><p>　　起重小車是架橋機的主要工作單元，設(shè)有起升機構(gòu)卷揚機及控制和操作系統(tǒng)，起升機構(gòu)最大起升高度為70m。天車總重80t。 </p><p>　　2.6架橋機液壓系統(tǒng)說明 </p><p>　　各中支腿均配置有豎向、橫向和縱向三個方向調(diào)整的液壓系統(tǒng)。其中豎向液壓系統(tǒng)配置4臺φ400／280―500液壓油缸，頂

8、推力為310t／臺；橫向液壓系統(tǒng)配置2臺φl69／90―540液壓油缸，頂推力為50t／臺，拉力為38t／臺；縱向液壓系統(tǒng)配置2臺φl80／100-1520液壓油缸，頂推力為64t／臺，拉力為44t／臺。每次頂伸行程為1.52米。 </p><p>　　縱向頂伸液壓油缸活塞直徑分別為180/100mm。 </p><p>　　主桁后退頂伸時油壓作用的面積S1=3.14×90

9、15;90=25434mm2, </p><p>　　主桁前進拉伸時油壓作用的面積S2=（3.14×90×90）-（3.14×50×50）=17584 mm2。 </p><p>　　3、節(jié)段預(yù)制梁參數(shù) </p><p>　　箱梁中跨共有15塊預(yù)制節(jié)段，即兩個半塊0#節(jié)段，2#～15#節(jié)段各一塊，每聯(lián)邊跨預(yù)制段為墩頂1#塊一塊

10、,0#塊半塊，2#～15#節(jié)段各一塊，共計15.5塊。六車道0#塊重量達到131.7t，澆筑完橫隔墻后總重為221t；1#塊重量119.3t，澆筑橫隔墻后重量為191.3t。 </p><p>　　二、同步頂推的意義 </p><p>　　本工程與以前施工的同類型橋梁有所不同，采用單孔全懸掛法施工，而不是懸臂法施工，在0#塊兩邊設(shè)計未采用墩梁固結(jié)，其承受水平力能力很小，而架橋機在縱向過孔時

11、產(chǎn)生很大的靜摩阻力。經(jīng)試驗其靜摩擦系數(shù)達0.27，如果采用單點頂推的話，則在另一支承處必然產(chǎn)生很大的摩阻力，按架橋機主梁和天車的重量800t的一半計將產(chǎn)生108t的水平力。如果使用同步多點頂推，可以避免單點頂推產(chǎn)生的水平力對墩身的破壞。 </p><p><b>　　1、單點輪換頂推 </b></p><p>　　以前經(jīng)常使用的單點頂推即只啟動前后兩個中支腿中的一個頂

12、推油缸進行工作，根據(jù)主梁的位置分別啟動不同的頂伸油缸。由于單個支承點的頂推力大于靜摩擦力導(dǎo)致了主桁與滑動支承相對的位移；而另一支承點沒有頂推力克服其靜摩擦力，主桁與滑動支承間未產(chǎn)生位移，從而導(dǎo)致主桁不動墩頂箱梁和中支腿向一側(cè)傾覆，在墩頂產(chǎn)生很大水平力和附加彎矩。 </p><p><b>　　2、水平力的危害 </b></p><p>　　在單點頂推或同步頂推未達到同

13、步的瞬間會產(chǎn)生一定的水平力。水平力產(chǎn)生的彎矩由墩頂臨時支座的豎向力來平衡。如將正式支座作為轉(zhuǎn)點，水平力和臨時支座支點的力臂相差10倍。相當(dāng)于1t水平力產(chǎn)生10t豎向支承力，對墩身結(jié)構(gòu)帶來一定的安全隱患。除此之外，水平力還會造成永久支座滑動，給安全造成很大的隱患。 </p><p>　　3、受制于主體結(jié)構(gòu)的先天設(shè)計及施工方案 </p><p><b>　　（1）墩身結(jié)構(gòu) </

14、b></p><p>　　本項目下部結(jié)構(gòu)均采用墩頂橫橋向展開加橫系梁的雙柱式花瓶墩身，單個墩柱底為倒圓角矩形截面，截面尺寸為2.0×2.2（2.2×2.4m），橫向凈距1.2（1.0）m。橫系梁中部高度2.0m，寬1.6（1.8）m，下緣為半徑4m圓弧。 </p><p><b>　　墩身的結(jié)構(gòu)形式 </b></p><p

15、>　　由此可見，受制于墩身本身的結(jié)構(gòu)，無法設(shè)計較強的臨時支座進行受力。 </p><p>　?。?）架梁方案的限制 </p><p>　　本項目采取節(jié)段梁的全懸掛施工而非懸臂施工，因此設(shè)計院未考慮本橋的墩梁錨固設(shè)計。項目部根據(jù)現(xiàn)場實際的情況，采取6跟φ32mm的精軋螺紋鋼對墩梁進行臨時的錨固。 </p><p><b>　　墩梁錨固設(shè)計 </b

16、></p><p>　　由于該方案未完全將梁段與墩身進行固結(jié)，因此在架橋機走行中產(chǎn)生的豎向力會直接作用于墩頂?shù)呐R時支座。 </p><p>　　三、同步頂推的方法 </p><p>　　根據(jù)以上分析，本施工工藝下該架橋機走行過孔只有采取同步頂推的方法才能滿足要求。同步頂推即在所有準備工作完成之后同時啟動2臺中支腿的液壓油缸，緩慢、均勻加壓，驅(qū)動液壓油頂推。當(dāng)其

17、中某一個支承點處主桁和支承滑板剛要滑移時立即停止該油缸的頂推并通知指揮員,繼續(xù)頂推另一油泵讓主桁同步滑移。 </p><p>　　由于操作誤差及其它因素影響，實際現(xiàn)場工人在操作時并不能使架橋機主桁在兩個中支腿的支承上實現(xiàn)同時滑移。所以須根據(jù)兩個支點在架橋機不同的狀態(tài)下的支點反力，計算出架橋機在各個狀態(tài)時在兩個支點處的靜摩擦力，從而確定兩個中支腿的油缸表讀數(shù)。 </p><p>　　1、頂推

18、時油缸的工作狀態(tài)和靜摩擦系數(shù)的確定 </p><p>　　滑板與四氟板之間的靜摩擦系數(shù)受到多方面因素影響，如滑板是否打磨光滑、滑板是否涂抹黃油、四氟板上是否有異物等等。下面是先期頂推過程中兩個實例初步確定的靜摩擦系數(shù)。 </p><p>　　例1：架橋機單片主桁吊裝完成后，我們對其進行了試頂推。頂推采用3個中支腿油缸同時進行。此時油壓作用面積為25434mm2，在將其順利頂推的工況下N12

19、#、N13#墩兩個中支腿油壓表讀數(shù)為9Mpa，N11#墩中支腿油壓表讀數(shù)為14Mpa，共計32Mpa。 </p><p>　　由此可計算水平推力F=32Mpa×0.025434m2=814KN,約為81.4t的水平推力。單片主桁重為315t，可得靜摩擦系數(shù)為81.4/315=0.26 </p><p>　　例2：架橋機兩片主桁吊裝完成并連為一體后，我們對其進行了試頂推。頂推采用3

20、個中支腿油缸同時進行。在此工況下，我們對主桁滑板均進行了仔細的打磨和涂抹黃油。此時油壓作用面積為25434mm2，在將其順利頂推的工況下N12#墩、N13#墩兩個中支腿油壓表讀數(shù)為6Mpa，輔助中支腿油壓表讀數(shù)為12Mpa，共計24Mpa。 </p><p>　　由此可計算水平推力F=24Mpa×0.025434m2=610KN,約為61t的水平推力。單片主桁重為315t，可得靜摩擦系數(shù)為61/315=

21、0.2 </p><p>　　由此可見，靜摩擦系數(shù)的取值與打磨涂油有著很大的關(guān)系，因此我們在滑移之前必須對其仔細的檢查。下面就主桁滑動面與四氟板之間的靜摩擦系數(shù)取0.26時同步頂推的操作方法進行詳述。 </p><p>　　2、各走行工況下油壓表讀數(shù)的確定 </p><p>　?。?）本孔成橋后，將后中支腿調(diào)至前墩，落下后支腿并鋪好軌道，啟動天車至兩中支腿中間并保持

22、相對位置不變，同時啟動前后中支腿上油缸頂推走行15米。 </p><p><b>　　架橋機走行前工況 </b></p><p><b>　　架橋機走行后工況 </b></p><p>　　計算前15米走行時油表讀數(shù) </p><p>　　此時為3點支撐，作用在前支腿上支點反力為f1,作用在后中支腿

23、上支點反力為f2, 作用在后支腿上支點反力為f3。 </p><p>　　取滑板與四氟板之間靜摩擦系數(shù)μ為0.26。主桁總重G為630t，天車總重G1為80t，前支腿總重G2為17t。 </p><p>　　則f1=1/4G+1/2 G1+ G2=157.5+40+17=214.5t </p><p>　　f2=1/2G+1/2 G1=157.5+40=355t &

24、lt;/p><p>　　f3=1/4G =157.5t </p><p>　　前中支腿推力F1=μ×214.5=55.77t油壓表讀數(shù)p=557700/17584×2=15.8Mpa </p><p>　　后中支腿推力F2=μ×355=92.3t油壓表讀數(shù)p=923000/17584×2=26.2Mpa </p>&

25、lt;p>　　由以上計算可知，在架橋機準備開始啟動過孔時，后中支腿所需的推力比前中支腿大很多，故將后中支腿油缸定為主推，前中支腿油缸為輔推。為了保證走行的安全，應(yīng)先將前后兩個中支腿的推力先同時加載至15Mpa，然后緩慢加載后中支腿推力，直至架橋機主桁順利滑移?？紤]后支腿滾動摩擦系數(shù)的影響，后中支腿油缸的頂推力可能比計算要大。 </p><p>　?。?）架橋機走行15米之后，保持起重天車在兩中支腿間不動，使

26、后支腿騰空，繼續(xù)走行15米。 </p><p><b>　　架橋機走行前工況 </b></p><p><b>　　架橋機走行后工況 </b></p><p>　　此時為2點支撐，作用在前支腿上支點反力為f1,作用在后中支腿上支點反力為f2。 </p><p>　　取滑板與四氟板之間靜摩擦系數(shù)μ為0

27、.26。主桁總重G為630t。天車總重G1為80t，前支腿重量G2為17t。 </p><p>　　則f1=（21.9+25）/127.9G+1/2 G1+ G2=288t </p><p>　　f2=81/127.9G+1/2 G1=438.9t </p><p>　　前中支腿推力F1=μf1=74.88t油壓表讀數(shù)p=748800/17584×2=21

28、,3Mpa </p><p>　　后中支腿推力F2=μf2=114.1t油壓表讀數(shù)p=1141000/17584×2=32.5Mpa </p><p>　　由以上計算可知，在架橋機走行了15米之后，后中支腿所需的推力比前中支腿大很多，故將后中支腿油缸定為主推，前中支腿油缸為輔推。為了保證走行的安全，應(yīng)先將前后兩個中支腿的推力先同時加載至21Mpa，然后緩慢加載后中支腿推力，直至架

29、橋機主桁順利滑移。 </p><p>　?。?）架橋機走行30米之后，將起重天車開至后中支腿尾端，并保持相對位置不動。同時啟動前后中支腿油缸，繼續(xù)走行15米。 </p><p><b>　　架橋機走行前工況 </b></p><p><b>　　架橋機走行后工況 </b></p><p>　　此時為

30、2點支撐，作用在前支腿上支點反力為f1,作用在后中支腿上支點反力為f2。 </p><p>　　取滑板與四氟板之間靜摩擦系數(shù)μ為0.26。主桁總重G為630t。天車總重G1為80t，前支腿重量G2為17t。 </p><p>　　則f1=（36.9+25）/127.9G+ G2=321.9t </p><p>　　f2=66/127.9G+G1=405.1t <

31、;/p><p>　　前中支腿推力F1=μf1=83.7t油壓表讀數(shù)p=837000/17584×2=23.8Mpa </p><p>　　后中支腿推力F2=μf2=105.3t油壓表讀數(shù)p=1053000/17584×2=30Mpa </p><p>　　由以上計算可知，在架橋機走行了30米之后，后中支腿所需的推力比前中支腿大，故將后中支腿油缸定為主

32、推，前中支腿油缸為輔推。為了防止走行的安全，應(yīng)先將前后兩個中支腿的推力先同時加載至23Mpa，然后緩慢加載后中支腿推力，直至架橋機主桁順利滑移。 </p><p>　　（4）架橋機走行45米之后，保持起重天車在后中支腿尾部相對位置不動。同時啟動前后中支腿油缸，繼續(xù)走行5米至設(shè)計位置。 </p><p><b>　　架橋機走行前工況 </b></p>&l

33、t;p><b>　　架橋機走行后工況 </b></p><p>　　此時為2點支撐，作用在前支腿上支點反力為f1,作用在后中支腿上支點反力為f2。 </p><p>　　取滑板與四氟板之間靜摩擦系數(shù)μ為0.26。主桁總重G為630t。天車總重G1為80t，前支腿重量G2為17t。 </p><p>　　則f1=（51.9+25）/127.

34、9G + G2=396.9t </p><p>　　f2=51/127.9G+G1=331.2t </p><p>　　前中支腿推力F1=μf1=103.2t油壓表讀數(shù)p=1032000/17584×2=29.3Mpa </p><p>　　后中支腿推力F2=μf2=86.1t油壓表讀數(shù)p=861000/17584×2=24.48Mpa <

35、/p><p>　　由以上計算可知，在架橋機走行了45米之后，前中支腿所需的推力比后中支腿大，故將前中支腿油缸定為主推，后中支腿油缸為輔推。為了保證走行的安全，應(yīng)先將前后兩個中支腿的推力先同時加載至24Mpa，然后緩慢加載前中支腿推力，直至架橋機主桁順利滑移至設(shè)計位置。 </p><p>　　以上油表讀數(shù)均為縱移過孔開始前的估算，現(xiàn)場需要根據(jù)前后中支腿處主桁與支承滑板的相對滑動的時間進行調(diào)整，基

36、本達到兩點同步滑動。 </p><p>　　3、抵抗水平力錨固裝置 </p><p>　　鑒于在同步頂推未達到同步的瞬間會產(chǎn)生一定的水平力，可能對墩身結(jié)構(gòu)、支座等造成破壞，因此我們設(shè)計了抵抗水平力的錨固裝置進行抵消。具體為在每個墩的墩頂設(shè)置四道縱向的卡梁，卡梁上設(shè)上錨固系統(tǒng)與墩頂塊卡緊，設(shè)下錨固系統(tǒng)與墩身卡緊，防止水平力導(dǎo)致的墩頂塊位移。 </p><p><

37、b>　　墩頂處卡梁示意圖 </b></p><p><b>　　四、結(jié)束語 </b></p><p>　　架橋機走行是節(jié)段梁施工重要的一個控制步驟，直接影響架橋機整體的安全和架梁的安全。通過現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)及理論分析可知，同步頂推是架橋機安全走行必須遵循的一個原則。 </p><p>　　鑒于本項目設(shè)計的制約，我們不能設(shè)計較強的墩