淺析tp50型架橋機(jī)同步頂推

1、<p>　　淺析TP50型架橋機(jī)同步頂推</p><p>　　摘要：近年來(lái)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(diǎn)，但安全風(fēng)險(xiǎn)較大，主要表現(xiàn)在架橋機(jī)的結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)和架橋機(jī)縱移過(guò)孔時(shí)的操作風(fēng)險(xiǎn)。本文就泉州灣跨海大橋50米跨度節(jié)段預(yù)制拼裝過(guò)程中TP50型架橋機(jī)縱移過(guò)孔時(shí)對(duì)同步頂推工藝進(jìn)行總結(jié)分析，保證架橋機(jī)縱移過(guò)孔的安全。 </p><

2、p>　　關(guān)鍵詞：架橋機(jī)預(yù)制拼裝同步頂推 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　一、TP50型架橋機(jī)的結(jié)構(gòu) </p><p><b>　　1、架橋機(jī)概述 </b></p><p>　　TP50型架橋機(jī)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(zhǎng)約128米，主桁架總重約630t。兩片主桁中心距為7.5米，架橋機(jī)主桁上設(shè)有一臺(tái)起重量200t的天車和一臺(tái)10t的桁車。主桁架下方設(shè)有一個(gè)前中支腿和一個(gè)后中支腿及前、后支腿，在各支腿的配合下實(shí)現(xiàn)梁塊的安裝和過(guò)跨。架橋機(jī)的前、后中支腿設(shè)橫向、縱向和豎向油壓千斤頂，可實(shí)現(xiàn)架橋機(jī)橫向、縱向和豎向移動(dòng)。架橋機(jī)最大懸掛重量2000t，最大跨度50m。 </p><p>　

4、　2、架橋機(jī)的主要參數(shù) </p><p><b>　　架橋機(jī)總體布置圖 </b></p><p><b>　　2.1主桁 </b></p><p>　　主梁為三個(gè)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?jī)蓚€(gè)箱型支腿，兩個(gè)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(jī)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(gè)架橋機(jī)，其上設(shè)有主桁架支承和橫移、縱移千斤頂，驅(qū)動(dòng)架橋機(jī)前移過(guò)孔和橫移。單個(gè)支腿總重65t。 </p><p><b>　　2.4后支腿 </b></p><p>　　后支腿用于架橋機(jī)過(guò)孔倒換中支腿前移時(shí)，為架橋機(jī)后部提供臨時(shí)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(jī)的主要工作單元，設(shè)有起升機(jī)構(gòu)卷?yè)P(yáng)機(jī)及控制和操作系統(tǒng)，起升機(jī)構(gòu)最大起升高度為70m。天車總重80t。 </p><p>　　2.6架橋機(jī)液壓系統(tǒng)說(shuō)明 </p><p>　　各中支腿均配置有豎向、橫向和縱向三個(gè)方向調(diào)整的液壓系統(tǒng)。其中豎向液壓系統(tǒng)配置4臺(tái)φ400／280―500液壓油缸，頂

8、推力為310t／臺(tái)；橫向液壓系統(tǒng)配置2臺(tái)φl(shuí)69／90―540液壓油缸，頂推力為50t／臺(tái)，拉力為38t／臺(tái)；縱向液壓系統(tǒng)配置2臺(tái)φl(shuí)80／100-1520液壓油缸，頂推力為64t／臺(tái)，拉力為44t／臺(tái)。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(shí)油壓作用的面積S1=3.14×90

9、15;90=25434mm2, </p><p>　　主桁前進(jìn)拉伸時(shí)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(gè)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(jì)15.5塊。六車道0#塊重量達(dá)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(jì)未采用墩梁固結(jié)，其承受水平力能力很小，而架橋機(jī)在縱向過(guò)孔時(shí)

11、產(chǎn)生很大的靜摩阻力。經(jīng)試驗(yàn)其靜摩擦系數(shù)達(dá)0.27，如果采用單點(diǎn)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(jī)主梁和天車的重量800t的一半計(jì)將產(chǎn)生108t的水平力。如果使用同步多點(diǎn)頂推，可以避免單點(diǎn)頂推產(chǎn)生的水平力對(duì)墩身的破壞。 </p><p><b>　　1、單點(diǎn)輪換頂推 </b></p><p>　　以前經(jīng)常使用的單點(diǎn)頂推即只啟動(dòng)前后兩個(gè)中支腿中的一個(gè)頂

12、推油缸進(jìn)行工作，根據(jù)主梁的位置分別啟動(dòng)不同的頂伸油缸。由于單個(gè)支承點(diǎn)的頂推力大于靜摩擦力導(dǎo)致了主桁與滑動(dòng)支承相對(duì)的位移；而另一支承點(diǎn)沒(méi)有頂推力克服其靜摩擦力，主桁與滑動(dòng)支承間未產(chǎn)生位移，從而導(dǎo)致主桁不動(dòng)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(diǎn)頂推或同步頂推未達(dá)到同

13、步的瞬間會(huì)產(chǎn)生一定的水平力。水平力產(chǎn)生的彎矩由墩頂臨時(shí)支座的豎向力來(lái)平衡。如將正式支座作為轉(zhuǎn)點(diǎn)，水平力和臨時(shí)支座支點(diǎn)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(duì)墩身結(jié)構(gòu)帶來(lái)一定的安全隱患。除此之外，水平力還會(huì)造成永久支座滑動(dòng)，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(jì)及施工方案 </p><p><b>　?。?）墩身結(jié)構(gòu) </

14、b></p><p>　　本項(xiàng)目下部結(jié)構(gòu)均采用墩頂橫橋向展開(kāi)加橫系梁的雙柱式花瓶墩身，單個(gè)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(jiàn)，受制于墩身本身的結(jié)構(gòu)，無(wú)法設(shè)計(jì)較強(qiáng)的臨時(shí)支座進(jìn)行受力。 </p><p>　?。?）架梁方案的限制 </p><p>　　本項(xiàng)目采取節(jié)段梁的全懸掛施工而非懸臂施工，因此設(shè)計(jì)院未考慮本橋的墩梁錨固設(shè)計(jì)。項(xiàng)目部根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的情況，采取6跟φ32mm的精軋螺紋鋼對(duì)墩梁進(jìn)行臨時(shí)的錨固。 </p><p><b>　　墩梁錨固設(shè)計(jì) </b

16、></p><p>　　由于該方案未完全將梁段與墩身進(jìn)行固結(jié)，因此在架橋機(jī)走行中產(chǎn)生的豎向力會(huì)直接作用于墩頂?shù)呐R時(shí)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(jī)走行過(guò)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(zhǔn)備工作完成之后同時(shí)啟動(dòng)2臺(tái)中支腿的液壓油缸，緩慢、均勻加壓，驅(qū)動(dòng)液壓油頂推。當(dāng)其

17、中某一個(gè)支承點(diǎn)處主桁和支承滑板剛要滑移時(shí)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(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工人在操作時(shí)并不能使架橋機(jī)主桁在兩個(gè)中支腿的支承上實(shí)現(xiàn)同時(shí)滑移。所以須根據(jù)兩個(gè)支點(diǎn)在架橋機(jī)不同的狀態(tài)下的支點(diǎn)反力，計(jì)算出架橋機(jī)在各個(gè)狀態(tài)時(shí)在兩個(gè)支點(diǎn)處的靜摩擦力，從而確定兩個(gè)中支腿的油缸表讀數(shù)。 </p><p>　　1、頂推

18、時(shí)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(guò)程中兩個(gè)實(shí)例初步確定的靜摩擦系數(shù)。 </p><p>　　例1：架橋機(jī)單片主桁吊裝完成后，我們對(duì)其進(jìn)行了試頂推。頂推采用3個(gè)中支腿油缸同時(shí)進(jìn)行。此時(shí)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(gè)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(jì)32Mpa。 </p><p>　　由此可計(jì)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(jī)兩片主桁吊裝完成并連為一體后，我們對(duì)其進(jìn)行了試頂推。頂推采用3

20、個(gè)中支腿油缸同時(shí)進(jìn)行。在此工況下，我們對(duì)主桁滑板均進(jìn)行了仔細(xì)的打磨和涂抹黃油。此時(shí)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(gè)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(jì)24Mpa。 </p><p>　　由此可計(jì)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(jiàn)，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?cè)诨浦氨仨殞?duì)其仔細(xì)的檢查。下面就主桁滑動(dòng)面與四氟板之間的靜摩擦系數(shù)取0.26時(shí)同步頂推的操作方法進(jìn)行詳述。 </p><p>　　2、各走行工況下油壓表讀數(shù)的確定 </p><p>　　（1）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(dòng)天車至兩中支腿中間并保持

22、相對(duì)位置不變，同時(shí)啟動(dòng)前后中支腿上油缸頂推走行15米。 </p><p><b>　　架橋機(jī)走行前工況 </b></p><p><b>　　架橋機(jī)走行后工況 </b></p><p>　　計(jì)算前15米走行時(shí)油表讀數(shù) </p><p>　　此時(shí)為3點(diǎn)支撐，作用在前支腿上支點(diǎn)反力為f1,作用在后中支腿

23、上支點(diǎn)反力為f2, 作用在后支腿上支點(diǎn)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(jì)算可知，在架橋機(jī)準(zhǔn)備開(kāi)始啟動(dòng)過(guò)孔時(shí)，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(gè)中支腿的推力先同時(shí)加載至15Mpa，然后緩慢加載后中支腿推力，直至架橋機(jī)主桁順利滑移?？紤]后支腿滾動(dòng)摩擦系數(shù)的影響，后中支腿油缸的頂推力可能比計(jì)算要大。 </p><p>　?。?）架橋機(jī)走行15米之后，保持起重天車在兩中支腿間不動(dòng)，使

26、后支腿騰空，繼續(xù)走行15米。 </p><p><b>　　架橋機(jī)走行前工況 </b></p><p><b>　　架橋機(jī)走行后工況 </b></p><p>　　此時(shí)為2點(diǎn)支撐，作用在前支腿上支點(diǎn)反力為f1,作用在后中支腿上支點(diǎn)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(jì)算可知，在架橋機(jī)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(gè)中支腿的推力先同時(shí)加載至21Mpa，然后緩慢加載后中支腿推力，直至架

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

30、2點(diǎn)支撐，作用在前支腿上支點(diǎn)反力為f1,作用在后中支腿上支點(diǎn)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(jì)算可知，在架橋機(jī)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(gè)中支腿的推力先同時(shí)加載至23Mpa，然后緩慢加載后中支腿推力，直至架橋機(jī)主桁順利滑移。 </p><p>　?。?）架橋機(jī)走行45米之后，保持起重天車在后中支腿尾部相對(duì)位置不動(dòng)。同時(shí)啟動(dòng)前后中支腿油缸，繼續(xù)走行5米至設(shè)計(jì)位置。 </p><p><b>　　架橋機(jī)走行前工況 </b></p>&l

33、t;p><b>　　架橋機(jī)走行后工況 </b></p><p>　　此時(shí)為2點(diǎn)支撐，作用在前支腿上支點(diǎn)反力為f1,作用在后中支腿上支點(diǎn)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(jì)算可知，在架橋機(jī)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(gè)中支腿的推力先同時(shí)加載至24Mpa，然后緩慢加載前中支腿推力，直至架橋機(jī)主桁順利滑移至設(shè)計(jì)位置。 </p><p>　　以上油表讀數(shù)均為縱移過(guò)孔開(kāi)始前的估算，現(xiàn)場(chǎng)需要根據(jù)前后中支腿處主桁與支承滑板的相對(duì)滑動(dòng)的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，基

36、本達(dá)到兩點(diǎn)同步滑動(dòng)。 </p><p>　　3、抵抗水平力錨固裝置 </p><p>　　鑒于在同步頂推未達(dá)到同步的瞬間會(huì)產(chǎn)生一定的水平力，可能對(duì)墩身結(jié)構(gòu)、支座等造成破壞，因此我們?cè)O(shè)計(jì)了抵抗水平力的錨固裝置進(jìn)行抵消。具體為在每個(gè)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(yǔ) </b></p><p>　　架橋機(jī)走行是節(jié)段梁施工重要的一個(gè)控制步驟，直接影響架橋機(jī)整體的安全和架梁的安全。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)及理論分析可知，同步頂推是架橋機(jī)安全走行必須遵循的一個(gè)原則。 </p><p>　　鑒于本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的制約，我們不能設(shè)計(jì)較強(qiáng)的墩