新型大吨位架桥机及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于桥梁施工技术领域，具体涉及一种新型大吨位架桥机及其施工方法。
【背景技术】
[0002]世界上许多跨越海湾的大型桥梁工程，一般按大跨度、大吨位的整跨预制箱梁设计，位于深水区的预制梁，可以采用大吨位浮吊架设，效率较高。但是浅水区或滩涂区由于浮吊不能到达，需要采用其它工艺以及配套设备解决预制梁架设问题。
[0003]采用架桥机架设预制桥梁的施工工法在一般桥梁工程预制梁安装施工中已非常成熟，施工效率较高，所以在预制梁的架设中得到广泛的应用。跨越海湾的大型桥梁采用双幅桥面，其预制梁跨度大、吨位大、桥梁跨度和幅度变化多、曲率半径小，需要双幅桥梁连续施工以及桥上驮运转场等特殊要求，设备要求高、施工难度大，传统架桥机的性能以及设计理念、结构型式等无法解决上述所有问题。这就需要设计一种新型大吨位架桥机来解决上述技术问题。
[0004]由于架桥机的施工效率和安全可靠性高，所以在桥梁工程建设中得到非常广泛的应用，但是对于大跨度、大吨位双幅预制箱梁的架设施工，需要大吨位架桥机并配合轮胎式运梁车喂梁完成，其施工工艺有别于传统的一般架桥机的施工工艺，由于预制梁跨度大、吨位大、桥梁跨度和幅度变化多、曲率半径小，需要双幅桥梁连续施工以及首末跨架设施工等特殊要求，再加上桥梁跨度种类多，不同跨度之间变化频繁，传统架桥机设计理念、结构型式以及施工工艺已经不能满足上述复杂工况下架梁施工要求，需要按照全新设计理念、结合大吨位双幅箱梁施工特点和运梁施工工艺，设计一种新的架桥机施工工艺。
【发明内容】
[0005]本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种新型大吨位架桥机及其施工方法，解决了大跨度、大吨位、小曲率、跨度和幅度变化多、转场频繁等条件下预制桥梁采用架桥机安装的问题，具有安全、高效、操作维护简单、稳定性能好以及施工荷载分散等优点。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:新型大吨位架桥机，它包括由架桥机主梁、主梁前联系梁、主梁后联系梁组成的主框架结构，所述主框架结构上依次连接设置有中部支撑装置、前辅助支撑装置和后辅助支撑装置；
所述中部支撑装置设置在架桥机主梁的下方，所述中部支撑装置包括前支腿和位于前支腿后方的后支腿，所述前支腿包括前支腿上横梁，前支腿上横梁底面左右两侧分别通过前铰链转动连接有一个支撑件，前支腿上横梁顶面在左右两侧分别设有沿左右方向开设的一条前滑道，前滑道内滑动连接有前托盘，前支腿上横梁上设有用于驱动前托盘沿前滑道滑动的前横移驱动油缸，前托盘上设有前托辊支撑机构；所述后支腿包括后上横梁，后上横梁底面左右两侧分别通过后铰链转动连接有一个水平设置的后均衡梁，后均衡梁两端分别设有后支撑牛腿，每个后支撑牛腿内部同轴向设有后支撑油缸，后支撑油缸下端设有后伸缩柱，后伸缩柱外套设有后支撑抱箍，后上横梁顶面在左右两侧分别设有沿左右方向开设的一条后滑道，后滑道内滑动连接有后托盘，后上横梁上设有用于驱动后托盘沿后滑道滑动的后横移驱动油缸，后托盘上设有后托辊支撑机构；前托辊支撑机构和后托辊支撑机构的构造相同；
所述前辅助支撑装置设置在主梁前联系梁的下方，所述前辅助支撑装置包括在主梁前联系梁左侧和右侧分别通过吊杆螺栓可拆卸设置的一个吊挂组件，每个吊挂组件下部均设有箱型结构的曲臂腿，曲臂腿由上水平段、中竖直段和下水平段组成，上水平段前端和下水平段的前端分别与中竖直段的上端和下端固定连接，曲臂腿的上水平段后端上部通过销轴转动连接在吊挂组件下部，中竖直段上端铰接有拉杆，拉杆上端与主梁前联系梁前侧之间设有推拉油缸，两个曲臂腿的中竖直段之间通过螺栓连接有联系框架，联系框架为多段组合式装配结构，曲臂腿的下水平段上设有顶升油缸，顶升油缸下端设有底部承压板；
所述后辅助支撑装置设置在主梁后联系梁的下方，所述后辅助支撑装置包括一个内支腿和两个外支腿，内支腿支撑在主梁后联系梁中部，两个外支腿分别支撑在架桥机主梁左侧和右侧；外支腿包括锚固座、外立柱、吊挂机构、走行轮箱、分配梁、走行轨道、支撑抱箍和外支撑油缸；吊挂机构左右对称设有两个，两个吊挂机构分别设在外立柱上端左侧和右侧，每个吊挂机构上均设有一个锚固座，走行轮箱铰接在外立柱下端，走行轮箱底部前后侧均设有走行轮，外支撑油缸通过螺栓设在外立柱下端，外支撑油缸垂直设置并位于行走轮箱中间，外支撑油缸下端与分配梁固定连接，走行轨道设在分配梁底部中间并与走行轮上下对应，分配梁底面低于走行轮下边沿，外支撑油缸外套设有支撑抱箍；内支腿包括内立柱、联系框架、活动套、吊挂架、内电动葫芦和内支撑油缸，内立柱沿左右方向设有两根，活动套设有两个，每个活动套均包括设在主梁后联系梁上表面的上平板和设在主梁后联系梁下表面的下平板，上平板和下平板之间通过拉杆螺栓连接，两根内立柱上端分别通过销轴铰接在下平板底部，联系框架水平设在两根内立柱之间，吊挂架设在上平板和下平板后侧，内电动葫芦设在吊挂架上，内电动葫芦与内立柱中部之间通过钢丝绳连接，内支撑油缸垂直设在内立柱下端，内支撑油缸下端设有后支撑盘；
所述架桥机主梁上设置有与其滑动连接的天车。
[0007]所述前托辊支撑机构和后托辊支撑机构均包括左托辊支架和右托辊支架，左托辊支架上沿前后方向设有四个左托辊轮，左托辊支架右侧设有左侧向导轮，左托辊支架左侧设有左钩挂吊柱，左钩挂吊柱上端设有左箱体，左箱体上设有左电机减速机，左箱体内设有与左电机减速机传动连接的左吊挂轮，左吊挂轮位于左侧向导轮右侧上方，左托辊支架当中垂直设有位于中间两个左托辊轮之间的左顶升油缸；
右托辊支架上沿前后方向设有四个右托辊轮，右托辊支架左侧设有右侧向导轮，右托辊支架右侧设有右钩挂吊柱，右钩挂吊柱上端设有右箱体，右箱体上设有右电机减速机，右箱体内设有与右电机减速机传动连接的右吊挂轮，右吊挂轮位于右侧向导轮左侧上方，右托辊支架当中垂直设有位于中间两个右托辊轮之间的右顶升油缸；
所述架桥机主梁下部设在左箱体和右箱体之间，左托辊支架上设有与架桥机主梁底面接触支撑的左支撑垫板，右托辊支架上设有与架桥机主梁底面接触支撑的右支撑垫板，架桥机主梁左侧和右侧的最下部沿长度方向水平设有左导轨和右导轨，左侧向导轮与左导轨左侧面接触，右侧向导轮与右导轨右侧面接触，左吊挂轮位于左导轨正上方，右吊挂轮位于右导轨正上方。
[0008]所述支撑件为设在桥墩上的立柱和/或设在桥梁上的前均衡梁，立柱底部通过锚固件固定设在桥墩上，立柱侧部与桥墩之间设有长度可调节的斜撑杆；前均衡梁两端分别固定连接有前支撑牛腿，每个前支承牛腿下端同轴向设有前支撑油缸，前支撑油缸下端设有前支撑盘，前支撑油缸外套有位于前支撑盘和前支撑牛腿之间的前支撑抱箍。
[0009]所述曲臂腿的上水平段底部设有后电动葫芦，所述曲臂腿的中竖直段包括第一中竖直段、第二中竖直段和第三中竖直段，第二中竖直段的上下端分别与第一中竖直段的下端和第三中竖直段的上端通过法兰固定连接，第一中竖直段与第二中竖直段在其连接部位的一侧设置有连接销，连接销分别与第一中竖直段与第二中竖直段铰接，第一中竖直段的上部前侧设有悬臂梁，悬臂梁前端设有前电动葫芦，第一中竖直段和第二中竖直段上分别设有相配合的第一连接吊耳和第二连接吊耳，第二中竖直段上位于第二连接吊耳的下方设置有与后电动葫芦与前电动葫芦配合使用的下吊耳；所述曲臂腿的顶升油缸下端底部承压板下方设有末跨用分配梁。
[0010]所述吊挂机构包括设在外立柱上端外侧的安装架和设在安装架上的电机减速机，电机减速机的动力输出端传动连接有可沿架桥机主梁底部外侧的导轨滚动的吊挂轮，锚固座设在安装架上，锚固座上设有与架桥机主梁外侧固定连接的锚固螺栓。
[0011]以主梁后联系梁左右对称中心线为界限，所述左侧的外支撑油缸和内支撑油缸在高压油路上采用串联的连接方式，右侧的外支撑油缸和内支撑油缸在高压油路上采用串联的连接方式；所述外立柱呈上大下小的锥形箱体结构。
[0012]所述天车包括依次设置在架桥机主梁上的前天车和后天车，前天车和后天车上均连接有锁定撑杆，锁定撑杆的末段设置有调节液压油缸。
[0013]本发明的另一目的是提供新型大吨位架桥机的施工方法，其特征在于，包括以下步骤:
O按架桥机过孔工序进行过孔作业；
2)按过孔向架梁转换工序进行过孔作业向架梁作业转换；
3)按架桥机架梁工序进行架梁作业；
4)按架梁向过孔转换工序进行过架梁作业向过孔作业转换；
5)按架桥机过孔工序进行过孔作业；
6)根据桥梁长度，步骤至步骤可进行循环作业，直至进入末垮，按正常架梁与末跨转换工序进行正常架梁作业向末跨架梁作业转换，一个施工段完工；
所述架桥机过孔工序依次按以下步骤进行:
1)前支腿采用纵向锁定机构与已架预制箱梁吊装孔之间锚固，前天车与前支腿通过锁定撑杆连接锁定，后天车与后支腿通过锁定撑杆连接锁定；
2)按先后顺序分别将前支腿和后支腿由左支撑垫板和右支撑垫板支承架桥机主梁转换为由左托辊轮和右托辊轮支承架桥机主梁，然后将外支腿转换为走行轮箱支承状态，使架桥机主梁具备纵移条件；
3)驱动前天车和后天车的纵移驱动机构，架桥机主梁纵移前行至前辅助支撑装置到达前方墩顶并支承站立；
4)解除前天车和后天车与前支腿和后支腿的锁定，脱空后支腿并吊挂在架桥机主梁上前行至前支腿后方； 5)在桥面上支承后支腿并顶升使前支腿从墩顶脱空，前支腿吊挂在架桥机主梁上前行至前方墩顶锚固安装；
6)脱空前辅助支撑装置，再次把前天车与前支腿通过锁定撑杆连接锁定、后天车与后支腿通过锁定撑杆连接锁定，启动前天车和后天车的纵移驱动机构使架桥机主梁二次纵移到位，过孔工序完成；
所述过孔向架梁转换工序依次按以下步骤进行:
架桥机过孔到位后，前支腿和后支腿和外支腿均处于钢制车轮支承状态，首先在不解除后天车与后支腿之间锁定状态下，后支腿通过后托辊支撑机构中间的左顶升油缸和右顶升油缸顶升，在左托辊支架上放置左支撑垫板，右托辊支架上放置右支撑垫板，左顶升油缸和右顶升油缸收回时，使架梁作业时托辊轮处于脱空状态不受力，而让架桥机主梁的荷载通过左支撑垫板和右支撑垫板传递到左托辊支架和右托辊支架上；按照以上方法对前支腿进行同样转换；然后顶升外支腿外支承油缸使走行轮箱脱空，继续顶升外支腿，安装支撑抱箍，油缸卸载，前支腿和后支腿和外支腿转换为机械支承状态，完成了前支腿和后支腿和外支腿由过孔至架梁状态的转换；
所述架桥机架梁工序依次按以下步骤进行:
1)架梁初始状态，架桥机由前支腿、后支腿和外支腿支承，前运梁车和后运梁车运输预制箱梁到架桥机尾部，内支腿旋转开启，让开前运梁车和后运梁车的行驶通道；
2)前运梁车和后运梁车给架桥机喂梁，前天车起吊预制箱梁前端，与后运梁车配合同步纵移，后运梁车与前运梁车接近到一定距离后，内支腿旋转闭合并与外支腿共同支承在桥面上；
3)后天车起吊预制箱梁后端，前天车与后天车同步吊梁纵移至前跨，前天车与后天车同步落梁到一定高度后，同步横移，落梁至墩顶到位，完成该跨一片箱梁架设；
4)按照步骤至，完成该跨另外一片箱梁架设施工；
所述架梁向过孔转换工序依次按以下步骤进行:
架梁作业完成后，内支腿