可实现纵横向拼装的三工作面架桥机的制作方法

本实用新型属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种可实现纵横向拼装的三工作面架桥机及盖梁无便道节段拼装工法。

背景技术：

陆域桥梁的全预制拼装工艺已在我国逐步得到推广和应用，预制桥墩立柱、盖梁和主梁的架设方式主要有履带吊或汽车吊以及目前较为新颖的一体化架桥机架设。一体化架桥机在宁波舟山港主通道项目上首次进行了应用，这种架桥机以已经架设的桥跨作为支撑和运输预制构件的通道，沿路线方向前进并逐步拼装剩余桥跨，减少了桥下临时征地和对周边环境及交通的影响，实现了自动化和机械化安装。

目前，预制桥墩盖梁采用整段预制和架设，如图1所示，预制盖梁7通过桥上运送设备运输到位，随桥墩立柱8架设完成后，通过主桁架1上的吊车5将预制盖梁7吊装至桥墩立柱8上，进行定位及安放，并完成灌浆等强。同样地，上部结构主梁6通过桥面运输和架桥机吊装架设至桥墩盖梁7上。

如图1所示，这种架桥机主要涉及两个工作面，第一个工作面上进行预制桥墩立柱8和盖梁7的吊装，第二个工作面上进行上部结构主梁6的吊装，故可以称之为双工作面一体化架桥机。图1中：1—架桥机主桁架，2—架桥机前辅助支腿，3—架桥机前承重支腿，4—架桥机后承重支腿，5—架桥机吊车，6—上部结构预制主梁，7—预制桥墩盖梁，8—预制桥墩立柱，9—桥墩承台(底系梁)。

对于桥幅宽度增大(8车道甚至10车道)或者存在桥下空间利用等情况，桥墩盖梁尺寸较大、悬臂范围加大，此时整个桥墩盖梁的重量很大，若采用整段预制，采用上述双工作面架桥机将产生诸多问题：一方面，预制主梁、盖梁和桥墩立柱三者的预制件重量接近且处于一定范围内时，架桥机的功效是最显著的，若预制盖梁重量过大，或者造成难以吊装，或者造成经济效益下降；另一方面，由于盖梁是横桥向构件且宽度较大，采用上述架桥机吊装盖梁时，一般先将盖梁沿纵桥向放置，起吊后在空中进行平面旋转，再和桥墩立柱进行定位和安放，因此当盖梁尺寸和重量很大时，将增大平面旋转操作的难度，存在一定风险；再一方面，预制盖梁重量很大时，桥面运输过程中将会增大主梁受力，对施工过程主梁的安全性造成不利。

如上所述，有必要对盖梁进行节段预制，减小单个构件的尺寸和吊装重量，通过横向拼装的方式将盖梁架设到位，如此就需要架桥机增加一个工作面。此外，预制盖梁采用节段拼装时，需采取一定措施，保证拼装过程中盖梁节段的结构稳定性和定位精确性，而现有的双工作面一体化架桥机则难以实现。

技术实现要素：

鉴于上述，本实用新型提出了一种可实现纵横向拼装的三工作面架桥机及盖梁无便道节段拼装工法，在实现桥墩立柱和上部结构主梁的双工作面架设的同时，新增加了一个预制盖梁节段横向拼装工作面，该工作面亦可实现盖梁的无便道节段拼装，即盖梁节段拼装过程中无需设置临时便道或托架等即可保证盖梁节段的结构稳定性和定位精确性。

一种可实现纵横向拼装的三工作面架桥机，包括主桁架；主桁架前端通过辅助支腿支承于第n+3跨的承台上，该跨在其承台上已安装墩柱但未建立起盖梁；主桁架底部对应第n+3跨承台位置处横向架设有横梁，该横梁通过加劲支撑杆或加劲缆索与主桁架连接，以使所述横梁成为实现预制盖梁节段横向拼装的工作面，n为大于0的自然数；

主桁架上设置有可移动的吊车，用于协助运输和安装预制墩柱、盖梁节段及梁板。

进一步地，所述主桁架后部通过后承重支腿支承于第n跨与第n+1跨之间的梁板端部，第n跨和第n+1跨均已在各自的承台上安装墩柱及盖梁且两跨的盖梁上已架起梁板。

进一步地，所述主桁架中部通过前承重支腿支承于第n+2跨的墩柱盖梁上，该跨尚未与第n+3跨之间架起梁板。

进一步地，当在第n+3跨的承台上完成盖梁节段的拼装工作后，将第n+2跨墩柱盖梁上的前承重支腿转移至第n+3跨的墩柱盖梁上，同时将后承重支腿转移至第n+1跨与第n+2跨之间的梁板端部。

进一步地，所述主桁架通过前后承重支腿的移动组合以实现移跨工序，从而完成整个桥跨的拼装作业。

进一步地，所述主桁架两侧顶部设有导轨，用以供吊车在导轨上纵向移动。

进一步地，所述吊车包括纵向行走机构、横向行走机构以及吊机，吊机设置在横向行走机构上用以吊装预制墩柱、盖梁节段及梁板，横向行走机构用以在纵向行走机构上横向移动，纵向行走机构则用以在导轨上纵向移动。

采用上述三工作面架桥机的盖梁无便道节段拼装工法，包括如下步骤：

(1)待第n+3跨的墩柱架设完成后，通过桥面运输预制盖梁节段n1，并通过吊车起吊并纵向将节段n1运送至横梁处；预制盖梁根据设计优化进行分段使得其由多个节段n1、n2、....、ni、ni+1拼装而成；

(2)利用机械转接装置将节段n1转移至横梁上，通过横梁上的轨道将节段n1横向移动至预定位置，而吊车则后退并起吊下一节段n2；

(3)待节段n1精确定位后，将其安放至第n+3跨其中一墩柱顶面并实施灌浆，使节段n1与墩柱结合；同样地，使节段n2吊装到位，将其安放至另一墩柱顶面并实施灌浆，使节段n2与墩柱结合，进而准备节段n3的转接及横向移动定位；

(4)待节段n1和n2与各自墩柱固结后，安放墩柱间的节段n3，进而对节段n3与n1以及n3与n2之间的拼接缝进行涂胶；在此过程中，同步将后续盖梁节段n4和n5吊装到位；

(5)待盖梁节段n4和n5定位精确后同步进行下放，在节段拼接缝处进行涂胶，随后张拉预应力进行固定；

(6)将盖梁悬臂其余节段吊装到位，采用平衡施工的办法安装对称的节段，并对拼接缝处进行涂胶和张拉预应力；

(7)当最后对称的两个节段精确定位后，同步下放并与相邻节段进行拼接，对拼接缝处进行涂胶，并张拉最终预应力，使得盖梁最终施工完成。

作为另一种技术方案，采用上述三工作面架桥机的盖梁无便道节段拼装工法，其采用全胶拼法拼装，以吊索作为临时支撑，最终一次张拉全部盖梁预应力，具体包括如下步骤：

(1)待第n+3跨的墩柱架设完成后，通过桥面运输预制盖梁节段n1，并通过吊车起吊并纵向将节段n1运送至横梁处；预制盖梁根据设计优化进行分段使得其由多个节段ni、ni-1、....、n1、m1、m2、....、mi拼装而成；

(2)利用机械转接装置将节段n1转移至横梁上，通过横梁上的轨道将节段n1横向移动至预定位置，而吊车则后退并起吊下一节段n2；

(3)待节段n1精确定位后，将其安放至第n+3跨其中一墩柱顶面并实施灌浆，使节段n1与墩柱结合；

(4)待节段n1与墩柱固结后，将盖梁悬臂侧的节段n2、n3……ni依次吊装到位，并依次下放与前一个节段进行涂胶拼接，此时各节段仍通过吊索作为临时支撑与横梁连接；

(5)将另一侧的节段m1和m2依次吊装到位，并依次下放与前一个节段进行涂胶拼接；节段m2为第n+3跨的另一墩顶节段，因此在安装节段m2时，不仅需要与节段m1精确拼接，还需要与墩顶预留钢筋精确对接，对接后进行灌浆等强，并准备下一节段m3的拼接；

(6)依次将后续节段m3、....、mi吊装到位，并依次下放与前一个节段进行涂胶拼接，同时保证各节段仍以吊索作为临时支撑；

(7)所有盖梁节段吊装到位后，一次性张拉全部盖梁预应力，张拉工序完成后，取消各节段的吊索，完成盖梁的安装。

本实用新型通过对现有双工作面一体化架桥机的改进，加入了第三个工作面——预制盖梁节段横向拼装工作面，实现了盖梁的节段预制拼装，并给出了应用此三工作面架桥机进行盖梁无便道节段拼装的施工方法，实现了大体量、大悬臂盖梁节段预制拼装简单快速、自动化与机械化。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益技术效果：

(1)盖梁节段预制，降低了吊装重量，且无需空中平面旋转作业，降低了风险。

(2)盖梁节段在第三个工作面上的横向移动与后续节段的起吊、纵向运输可以实现同步作业，效率高。

(3)盖梁的节段拼装无需在桥墩立柱上设置临时便道或托架等设施，架设过程具有自动化、机械化优势。

(4)本实用新型三工作面架桥机可以适应不同类型的盖梁节段拼装工艺，适应性强、效益高。

附图说明

图1为现有双工作面一体化架桥机结构及其施工示意图。

图2为本实用新型可实现纵横向拼装的三工作面架桥机结构示意图。

图3为本实用新型预制盖梁节段横向拼装工作面的结构示意图。

图4为本实用新型预制盖梁节段横向拼装工作面的换索工况示意图。

图5(a)～图5(g)依次为本实用新型三工作面架桥机的一种盖梁节段拼装工法流程示意图。

图6(a)～图6(f)依次为本实用新型三工作面架桥机的另一种盖梁节段拼装工法流程示意图。

图2～图3中：1—主桁架，2—辅助支腿，3—前承重支腿，4—后承重支腿，5—吊车，5(a)—横向移动吊机，5(b)—纵向行走机构，6—已架设的梁板，7—盖梁，7(a)～7(c)—预制盖梁节段，8—墩柱，9—桥墩承台(底系梁)，10—预制盖梁节段横向拼装工作面，10(a)—横梁，10(b)—加劲支撑杆或加劲缆索。

具体实施方式

为了更为具体地描述本实用新型，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细说明。

本实用新型可实现纵横向拼装的三工作面架桥机如图2所示，其中，预制盖梁节段横向拼装工作面10主要通过“横向架设横梁”来实现，如图3所示，横向架设横梁包括横梁10(a)及加劲支撑杆或加劲缆索10(b)。

预制盖梁7根据设计优化进行分段，施工时，将盖梁各节段(n1、n2、……、ni)依次吊送至预制盖梁节段横向拼装工作面10处，通过机械转接方式，将盖梁节段转移至横梁10(a)，并通过在横梁10(a)上的横向移动，精确到达预定位置，定位及安放过程无需在墩柱8上设置临时便道或托架等。

上述“机械转换方式”可以采用较为简单的换索方式实现，如图4所示，当架桥机吊车5将构件n1运送到位后，将“横向架设横梁”上预备吊索锚固到构件n1上，并逐渐吊紧吊索，待构件n1全部重量转换到横梁10(a)上后，解开架桥机吊车5的吊索，完成转换。当然，“机械转换方式”不限于此种换索的方法。

实施例1：

下面以一个案例讲述应用此三工作面架桥机进行的盖梁无便道节段拼装工法，具体步骤如下：

步骤1：如图5(a)所示，待预制墩柱8架设完成后，通过桥面运输预制盖梁节段n1，并通过架桥机吊车5起吊并纵向运送至预制盖梁节段横向拼装工作面。

步骤2：如图5(b)所示，通过横向架设横梁的机械转接装置，将盖梁节段n1转移至横梁10(a)，通过横梁10(a)轨道将节段n1横向移动至预定位置，而架桥机天车5后退并起吊下一节段n2，上述过程可同步进行，提高架设效率。

步骤3：如图5(c)所示，待节段n1精确定位后，将其安放至桥墩立柱顶面，并实施灌浆，使节段n1与桥墩立柱结合，重复步骤2，将另一立柱墩顶的盖梁节段n2吊装到位，并准备盖梁节段n3的转接和横向移动定位。

步骤4：如图5(d)所示，待立柱墩顶的盖梁节段实施灌浆等强后，安放立柱间的盖梁节段n3，需对节段n3和n1、n2的拼接缝进行涂胶；根据预制和架设精度的不同，可以在成桥盖梁弯矩最小位置处设置10cm左右的湿接缝，以适应施工误差；此过程中，重复步骤1～2，将后续盖梁节段n4及n5吊装到位。

步骤5：如图5(e)所示，类似于主梁悬臂拼装施工，待盖梁节段n4、n5定位精确后同步进行下放，在节段拼接缝处进行涂胶，随后张拉预应力进行固定。

步骤6：如图5(f)所示，重复步骤1、2、5，将盖梁悬臂其余节段吊装到位，采用平衡施工的办法安装对称的节段，并对拼接缝处进行涂胶和张拉预应力。

步骤7：如图5(g)所示，当最后对称两个节段精确定位后，同步下放并与相邻节段进行拼接，对拼接缝处进行涂胶，并张拉最终预应力，使得盖梁最终施工完成。

实施例2：

本实用新型三工作面架桥机可以适应不同类型的盖梁节段拼装工艺，如图6(a)～图6(f)所示，本实施方式与前述平衡悬臂式横向拼装工法不同，此种工法采用全胶拼法拼装，以吊索作为临时支撑，最终一次张拉全部盖梁预应力，此工法对节段预制和施工精度要求较高，具体步骤如下：

步骤1：如图6(a)所示，待预制墩柱8架设完成后，通过桥面运输预制盖梁节段n1，并通过架桥机吊车5起吊并纵向运送至预制盖梁节段横向拼装工作面。

步骤2：如图6(b)所示，通过横向架设横梁的机械转接装置，将盖梁节段n1转移至横梁10(a)，通过横梁10(a)轨道将节段n1横向移动至预定位置，而架桥机天车5后退并起吊下一节段n2，上述过程可同步进行，提高架设效率。

步骤3：如图6(c)所示，待节段n1精确定位后，将其安放至桥墩立柱顶面，并实施灌浆，使节段n1与桥墩立柱结合，重复步骤2，将盖梁悬臂侧节段n2、n3……ni依次吊装到位，并依次下放与前一个节段进行涂胶拼接，此时仍以吊索作为临时支撑。

步骤4：如图6(d)所示，重复步骤2，将节段n1另一侧节段m1、m2依次吊装到位，并依次下放与前一个节段进行涂胶拼接；本案例中，m2节段为另一墩顶节段，因此在安装m2节段时，不仅需要与m1节段精确拼接，还需要与墩顶预留钢筋精确对接，对接后进行灌浆等强，并准备下一节段m3的拼接。

步骤5：如图6(e)所示，重复步骤2，依次将后续节段m3……mi吊装到位，并依次下放与前一个节段进行涂胶拼接。

步骤6：如图6(f)所示，所有盖梁节段吊装到位后，一次性张拉全部盖梁预应力，张拉工序完成后，即可取消各节段的吊索，完成盖梁的安装。

上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对于本实用新型做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。