一种小曲线半径钢箱梁架桥机及架设施工方法与流程

本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种小曲线半径钢箱梁架桥机及架设施工方法。

背景技术：

随着我国经济地迅速发展，桥梁数量也在不断地增加，为了缩短桥梁施工工期，充分发挥材料自身特性，提高经济效益和社会效益，钢箱梁桥逐渐成为桥梁结构的重要形式之一。同时由于钢箱梁桥施工的环境复杂性，功能多样性、线型复杂性等特点，给钢箱梁的安装施工产生了很大影响，尤其突出的是解决钢箱梁在小曲线半径下的架设问题。

例如，某高速公路互通枢纽匝道第5-7联采用钢箱梁，第5联平面位于110m的缓和曲线接半径130m圆曲线，第6、7联平面位于半径137m圆曲线上，第5-7联采用钢箱梁，孔跨布置形式为3×35.5+3×35.5+2×35.5m，线路纵坡-2.188％～3.305％，横坡为2.6％～5％。钢箱梁施工全部为高空作业，架梁不能中断交通，跨线施工高空安全防护；路线与谷底高差较大加上黄土塬及沟壑地貌对支架、作业场地及道路地基处理和吊装设备提出了更高的要求；匝道半径较小，桥梁曲率大，而一般架桥机架设过程中，钢箱梁无法进行横移，只能沿着钢箱梁梁长的方向向前移动，因此施工难度较大。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对钢箱梁小曲线半径下施工困难的问题提供一种小曲线半径钢箱梁架桥机及架设施工方法，施工工艺简单，满足钢箱梁小曲线半径下复杂的互通立交桥施工，安全可靠，加快施工进度。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种小曲线半径钢箱梁架桥机，包括架桥机主梁、设置在架桥机主梁前端的前支腿装置、设置在架桥机后端的后支腿装置、设置在架桥机主梁靠近后端的中支腿装置以及沿横桥向设置的中支腿横移轨道，中支腿装置底部通过中支腿滑动块安装在中支腿横移轨道上；架桥机主梁上设有前天车16和后天车17。

优选的，中支腿横移轨道坡度为0-6％。

优选的，还包括后支腿横移轨道，后支腿横移轨道水平设置，后支腿装置底部通过后支腿滑动块安装在后支腿横移轨道上。

一种小曲线半径钢箱梁架设施工方法，基于所述的架桥机，包括以下步骤：

步骤1，架桥机过孔

步骤1.1，架桥机主梁前移，当架桥机主梁前端距离跨中1～2m米位置处时停止架桥机主梁前移；

步骤1.2，在中支腿横移轨道上调整中支腿滑动块的位置，同时前移架桥机主梁使架桥机主梁前端到达跨中位置处，将架桥机主梁调整到工况模拟时确定的旋转角度；

步骤1.3，架桥机主梁前端设置配重块并向前继续过孔，使前支腿装置到达临时支架平台上，支垫牢固前支腿装置和后支腿装置，将中支腿横移轨道支垫在临时支架上；

步骤1.4，通过后支腿装置上的液压装置顶升架桥机主梁，将中支腿装置及中支腿横移轨道使安装后的钢箱梁与前一跨梁的前尾端高度一致，再将架桥机主梁支撑在中支腿装置上；

步骤2，钢箱梁架设

步骤2.1，钢箱梁包括外弧段钢箱梁、内弧段钢箱梁及外弧段翼缘板和内弧段翼缘板；采用运梁车及架桥机上的前天车和后天车将外弧段钢箱梁运输到设定位置，按照同样的方法将内弧段钢箱梁架设好；

步骤2.2，再将外弧段钢箱梁和内弧段钢箱梁之间对接的部位焊接；

步骤2.3，使用架桥机将外弧段翼缘板和内弧段翼缘板分别架设在外弧段钢箱梁和内弧段钢箱梁的临空侧，将外弧段翼缘板与外弧段钢箱梁对接的部位及内弧段翼缘板与内弧段钢箱梁对接的部位焊接。

优选的，步骤1.1之前，通过软件模拟过孔工况，得出过孔及安装钢箱梁时架桥机主梁需要的旋转角度，在过孔之前标识在桥面相应位置。

优选的，步骤1.1之前，支设好中支腿装置和后支腿装置，将后支腿横移轨道调整至与已经架设完的钢箱梁前端平行。

优选的，步骤1.4中，支撑在中支腿装置上时，使架桥机主梁前端高于后端。

优选的，步骤2.1中，外弧段钢箱梁运输过程具体为：运梁车喂梁后，将吊装的外弧段钢箱梁前端移到架桥机尾部的前天车下，由前天车吊起该外弧段钢箱梁前端，外弧段钢箱梁后端仍然支撑在运梁车上；前天车和运梁车同步进行喂梁，直到外弧段钢箱梁后端运到后天车下，由后天车吊起外弧段钢箱梁后端，前天车和后天车同步将该外弧段钢箱梁运输到设定位置。

优选的，步骤2.2中，在外弧段钢箱梁和内弧段钢箱梁之间对接的部位焊接，采用单面焊接双面成型工艺，焊接前在焊缝底面或焊接对面粘贴陶瓷衬垫。

优选的，步骤2.3完成后，通过在桥面板上焊接钢管挂设钢丝绳作为临边防护，同时悬挂提示标语和警示彩旗。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明架桥机设置有中支腿横移轨道，当移动中支腿横移轨道上的中支腿滑动块时，架桥机主梁的梁尾也就会随之移动，即可调整架桥机的旋转角度，以前支腿为圆心，以钢箱梁上表面为平面，如果中支腿坡度为0，则钢箱梁进行左右方向的旋转，既在同一高度的水平左右旋转；如果中支腿坡度不为0，则钢箱梁左右方向的旋转，会使钢箱梁前后端高程也会变化，从而可以将架桥机整机姿态调整到钢箱梁架设姿态，从而通过这种姿态的架桥机架设的钢箱梁即为设定的钢箱梁姿态，适合小曲线半径钢箱梁架设。

本发明的小曲线半径钢箱梁架设施工方法，采用能调整旋转角度的架桥机，中支腿滑动块在横移轨道上移动，可以使钢箱梁横移，从而满足小曲线半径架设钢箱梁要求，既有效地解决钢箱梁在小曲线半径下的架设问题，又解决了要求横坡和纵坡的钢箱梁拼装的难度。这种架设方式由于解决了上述小曲线半径钢箱梁架设，相较于普通的搭设支架架设钢箱梁，施工工艺简单，工艺新颖、安全可靠，加快施工进度，不占用桥下净空，达到降低成本、降低安全隐患、减小对桥下既有线运营影响的目的。

附图说明

图1为所述钢箱梁架设的工艺流程图；

图2为所述架桥机的立体结构示意图；

图3为所述起升天车的立体结构示意图；

图4为所述天车固定块的立体结构示意图；

图5为所述中支腿装置的立体结构示意图；

图6为所述中支腿横移轨道的立体结构示意图；

图7为所述中支腿横移轨道的正视图；

图8为所述后支腿装置的立体结构示意图；

图9为所述后支腿横移轨道的正视图；

图10为所述配重块的立体结构示意图；

图11为所述钢箱梁的立体结构示意图；

图12为所述钢箱梁的横截面图；

图13为所述钢箱梁的俯视图。

图中：1.架桥机主梁、2.中支腿装置、3.后支腿装置、4.天车、5.中支腿横移轨道、6.后支腿横移轨道、7.配重块、8.内弧段钢箱梁、9.外弧段钢箱梁、10.钢箱梁翼缘板、11.天车固定块、12.中支腿滑动块、13.后支腿滑动块、14.钢箱梁、15.前支腿装置、16.前天车、17.后天车。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明对某些实施例参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本发明的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本发明满足适用的法律要求。

术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是一个或一个以上，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图2-图10所示，一种小曲线半径钢箱梁架桥机，包括架桥机主梁1、设置在架桥机主梁1前端的前支腿装置15、设置在架桥机后端的后支腿装置3、设置在架桥机主梁1靠近后端的中支腿装置2以及沿横桥向设置的中支腿横移轨道5，中支腿装置2底部通过中支腿滑动块12安装在中支腿横移轨道5上，中支腿横移轨道5沿横桥向呈倾斜设置。

后支腿装置3底部通过后支腿滑动块13安装在后支腿横移轨道6上。

中支腿横移轨道5坡度为0-6％。后支腿横移轨道6水平设置。

架桥机主梁1上设有天车4，天车4包括前天车16和后天车17，前天车16和后天车17底部均设有天车固定块11。

如图11-图13所示，钢箱梁14包括外弧段钢箱梁9、内弧段钢箱梁8及钢箱梁翼缘板10。

如图1-图13所示，所述小曲线半径钢箱梁架设施工方法，包括以下步骤：

1.安装前准备工作

(1)技术准备

充分理解设计图纸，理解设计意图，切实将设计图的思想贯穿到施工图中，并在贯彻制造方案的基础上采用计算机绘制cad施工图。

凡是从事钢结构制造的铆工、电焊工、涂装工、起重工等进行专项技术培训，除必须熟练掌握本工种的操作规程外，还应熟知钢箱梁桥制造规则的相关要求，特别是从事焊接工作的电焊工必须通过相应的焊工资格考试，焊工考试由焊工考试委员会按照钢箱梁桥技术标准要求进行。凡取得相应焊工资格且符合焊工管理要求的，方可参与钢箱梁的焊接操作。

(2)材料准备

根据钢箱梁单元划分情况，编制材料采购清单，材料的采购必须在规定的厂家采购，并严格执行采购清单及质量标准。进场钢材、焊材等必须按规定进行复验合格后方可入库。

(3)人员准备

根据工作部署，充分利用现有人力资源，以适应生产中钢结构制造所需人力资源的波动性进行调整的要求。

2.架桥机就位

检查架桥机主梁1、前支腿装置15、中支腿装置2、后支腿装置3、前天车16、后天车17、中支腿横移轨道5、后支腿横移轨道6、配重块7的外观质量，根据钢箱梁14架设的相关要求将各部件安装到位，根据相关软件模拟过孔工况得出过孔及安装钢箱梁14时架桥机主梁1需要的旋转角度，在过孔之前标识在桥面相应位置，通过旋转调整保证前支腿装置15过孔时能一次性搭设在临时支架上，再根据方案中对架桥机过孔工况的相关计算，提前准备好符合要求的配重块7及相关临边防护材料，保证过孔连贯性和安全。

3.架桥机过孔

架桥机过孔按照三个步骤进行：

(1)过孔准备阶段

前支腿装置15在架桥机主梁1的前端，后支腿装置3支撑在架桥机后部的桥面上。对架桥机进行试车，启动各控制开关，检查各控制开关正常与否，确认各控制系统和行程开关、刹车、限位器等完好时，再进行过孔。此事项在每跨过孔前都要执行安检。

(2)过孔阶段

步骤1.过孔前支设好中支腿装置2和后支腿装置3，将后支腿横移轨道6调整使其大致与已经架设完的钢箱梁14前端平行，保证顺利前移；

步骤2.架桥机主梁1后退，使其前支腿装置15退到临时支架平台或混凝土梁面上，前支腿装置15支垫牢固；

步骤3.现场专职人员检查此时架桥机主要构件的安全性能；

步骤4.架桥机主梁1正常前移，当架桥机主梁1前端距离跨中1～2m米位置处时停止架桥机主梁1前移；

步骤5.在中支腿横移轨道5上调整中支腿滑动块12，缓慢前移架桥机主梁1使架桥机主梁1前端到达跨中位置处(边移动边调整)，调整架桥机主梁1到工况模拟时确定的旋转角度；

步骤6.架桥机主梁1前端设置配重块7并向前继续过孔(前移架桥机主梁需要配重，用预制混凝土块或已架设的钢箱梁自身做配重)，使前支腿装置15到达临时支架平台上，支垫牢固前支腿装置15和后支腿装置3，架桥机过孔基本完成，开始下一阶段调整。

(3)姿态调整阶段

中支腿横移轨道5在临时支架上支垫完成后，通过后支腿装置3上的液压装置顶升架桥机主梁1，将中支腿装置2及中支腿横移轨道5移动到梁面上标识的最终架梁状态的位置线处(就是与前一跨梁的前端高度一致，保证钢箱梁上表面水平)，支垫时调整好架桥机主梁1的前后端相对高差，保证架桥机前端高于后端，确保架梁时整机安全。姿态调整完成后组织进行架桥机的联合验收，确保在架梁前消除相关隐患。

4.钢箱梁架设

(1)架设前的准备阶段

从事钢结构制造的铆工、电焊工在拼装场地拼接外弧段钢箱梁9、内弧段钢箱梁8及外弧段翼缘板10-1和内弧段翼缘板10-2，确保钢箱梁14各部件在无质量安全隐患的前提下进行架设，并根据架桥机喂梁工况模拟，提前确定主箱梁段的重心线及架梁吊耳的位置，提前进行吊耳焊接及u型卡环、吊装钢丝绳的准备，保证运梁车在运输及喂梁过程中平稳。

(2)梁段架设

梁段架设顺序为：先外弧段钢箱梁9→后内弧段钢箱梁8。

运梁车喂梁后，将吊装外弧段钢箱梁9前端移到架桥机尾部的前天车16下，由前天车16吊起该外弧段钢箱梁9前端，外弧段钢箱梁9后端仍然支撑在运梁车上。前天车16和运梁车同步进行喂梁，直到外弧段钢箱梁9后端运到后天车17下，由后天车17吊起外弧段钢箱梁9后端后，前天车16和后天车17同步将该外弧段钢箱梁9运输到待架桥梁的位置。通过前天车16和后天车17的起升、下降、横移和纵移将外弧段钢箱梁9摆放到相应位置。按照上述同样的方法再将后内弧段钢箱梁8架设好。然后用临时支座作为支撑，用千斤顶及配套顶拉架调整内弧段钢箱梁8与外弧段钢箱梁9拼缝及高差，调整完成后及时采用码板焊接固定。

5.焊接、探伤

从事钢结构制造的铆工、电焊工在外弧段钢箱梁9和内弧段钢箱梁8之间对接的部位焊接，采用单面焊接双面成型工艺，焊接前在焊缝底面或焊接对面粘贴陶瓷衬垫，焊接时做好钢箱梁箱室内通风和有害气体的检测，确保焊接作业过程人员安全。

使用架桥机将外弧段翼缘板10-1和内弧段翼缘板10-2分别架设在外弧段钢箱梁9和内弧段钢箱梁8的临空侧，外弧段翼缘板10-1和内弧段翼缘板10-2安装时要根据设计图纸要求的桥面横坡进行板面横坡和梁面宽度的调整，通过测量相对高差确定外弧段翼缘板10-1和内弧段翼缘板10-2的横坡，安装后及时用码板进行固定，然后及时将外弧段翼缘板10-1和内弧段翼缘板10-2与外弧段钢箱梁9和内弧段钢箱梁8对接的部位焊接。

根据相关规范要求，焊缝焊接完成后及时安排进行打磨处理，自检合格后进行探伤检测，探伤合格后进行下一跨施工。

6.重复上述流程完成其他梁段架设

7.标高线型测量

采用全站仪、经纬仪、水准仪等测量仪器对架设完成的梁段现行测量例如桥面的横坡、纵坡等。

8.拆除架桥机、支架

本发明原理为：中支腿横移轨道5沿中支腿横移方向具有一定的坡度，坡度可选0-6％，从而，当移动中支腿横移轨道5上的中支腿滑动块12时，架桥机主梁1的梁尾也就会移动，从而可以将架桥机整机姿态调整到钢箱梁14架设状态，即调整好钢箱梁14的架设坡度，适合小曲线半径架设。

后支腿横移轨道6线型保持水平状态，便于调整钢箱梁14的线型。

架桥机主梁1为三角桁架结构，材质采用q345b，根据钢箱梁14节段划分等参数选用50m-180t架桥机，架桥机主梁1中心距6.3m，架桥机总长65.5m。

钢箱梁14梁面宽度10.5m，梁底宽度6.5m，梁中心线处截面高度1.8m。所述钢箱梁14可划分为外弧段钢箱梁9、内弧段钢箱梁8和钢箱梁翼缘板10，材质采用q345qd，曲线半径为130m，横坡为3％，架设完成的钢箱梁14内边缘高程比钢箱梁14外边缘高程低，防止车辆在小曲线半径转弯过程中冲出桥面。

钢箱梁14是全焊接结构，内部有大量的对接接头、熔透或角接接头等多种接头形式及各种不同焊接位置，且焊缝要求级别高，同时钢板厚度与钢度较小，焊缝密集，特别是支座处结构复杂，受力集中，因此保证焊接质量、控制焊接残余应力与焊接变形是钢箱梁安装焊接的最大难点。因此，主要焊缝尽量避免高空桥位焊接，均在工厂内或者现场拼装场地焊接，桥位只焊接大的节段焊缝。

钢箱梁14架设固定完成后及时做好临边安全防护，通过在桥面板上焊接钢管挂设钢丝绳作为临边防护，同时悬挂相关提示标语和警示彩旗，用电设备较多，做好临时用电的布设和管理。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。