峰福铁路中桥跨铁路T梁吊装专项施工方案.docx
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峰福铁路中桥跨铁路T梁吊装专项施工方案
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峰福铁路中桥跨铁路T梁吊装专项施工方案
一、工程概述
武夷山大红袍山庄专用通道工程位于武夷山市城区南部，为大红袍山庄专用进出通道。
该工程起点与省道S303平交，起点桩号为K0+014.995，终点与大红袍山庄外环路平面交叉，终点桩号为K1+331.168，路线长1346.163m。
主要构造物包含跨宁武高速大桥、跨峰福铁路中桥。
二、梁片架设
大红袍山庄专用通道在K0+560～K0+670处设置梁场,梁场计划生产30mT梁55片，其中跨峰福铁路中桥T梁15片（跨铁路吊装T型梁5片），跨宁武高速主线桥T梁40片。
梁场设置台座12个，现已预制T梁2片，每片中梁重68.6T，边梁重73T。
跨铁路吊装5片T型梁主要存放在梁场台座上，跨铁路梁吊装施工需向南昌铁路局申请“天窗修”时间。
计划每天架设跨铁路T梁一片，每片梁封锁时间为半小时，采用龙门吊吊装，运梁炮车运输，双导梁架桥机架设，运输距离约100m。
三、架桥机验算
（1）、架桥机结构及工作原理
导梁由3排单层贝雷片、支撑架、贝雷销、撑架螺栓、加强弦杆、弦杆螺栓等组成。
导梁下部安装有6台导梁台车，其中2台为可转位主动平车，2台为前部主动平车，2台为尾部被动平车。
两导梁上部铺设有枕木、钢轨。
两导梁钢轨上放置有4台横梁纵移平车，每两台横梁纵移平车之间由天车连接，天车横梁上铺设有钢轨，供天车横向行走。
横梁纵移平车是单轨主动平车，每组横梁的两台纵移平车由电气线路控制实现纵向行走。
两组横梁可以单独使用，也可以联机使用。
天车由行走机构和提升机构两部分组成，提升机构实现吊装，行走机构实现横向位移。
（2）、架桥机的拼装
1、工地准备工作
枕木：
①前部平车横移用枕木：
由于峰福铁路中桥第一跨曲率较大，处于超高段上，架桥机行走到桥墩边缘很难把边梁放到位置，为了解决这个问题，我们设计了由2个18cm的4米长的工字钢，用10mm厚的铁板焊接成一个护轨，这样护轨就可以伸出桥墩外，前部平车也可以行走到桥墩处面。
为了保证安全，护轨伸出桥墩只有20cm，这样一来保证了安全又可以顺利的架设边梁。
②导梁平车用枕木：
导梁平车用枕木由厂家设计的钢枕来代替，用螺栓固定在贝雷片上。
③中部平车横移用枕木。
④架桥机移跨用枕木：
架桥机在移跨时危险性很大，中部平车二轨道面一定要在一个平面上，这样架桥机在移跨时才有平稳。
如果二轨道面有高差，架桥机在移跨时就向低的一边倾斜，高差过大有可能发生倾斜。
⑤尾部平车行走用枕木（被动行走）：
尾部平车行走用枕木与中部平车向对应。
⑥架桥机移跨时用圆木：
一跨与一跨之间需要用圆木，在圆木上放1m×15cm×15cm的枕木，在枕木上放2cm×150cm×250cm的铁板，供架桥机移跨用。
1、主要结构及参数
①天车
天车由机架、提升机构及行走机构三部分组成。
机架是槽钢和钢板的焊接件，安装提升机构和行走机构。
表一天车提升机构和行走机构的主要参数
提升机构
行走机构
最大起重
50t
小车运行速度
5.9m/min
提升速度
0.85m/min
电动机
3Kw-8P
电动机
11Kw-8P
制动器型号
TJ2-200
减速器
JZQ400
减速器型号
JZQ350
总传动比
100
轨距
1505mm
制动器
TJ2-300
跑轮直径
φ400mm
滑轮组倍率
14
钢轨
P50
表二JM5卷扬机安全系数确定
额定拉力
50KN
钢丝绳抗拉强度
钢丝绳直径
φ21.5mm
破断力总和
152KN
安全系数
N＝5
②横梁纵移平车（单轨道）：
四台横梁纵移平车均由机架及行走部分组成，机架是用钢板与槽钢的焊接件，行走部分包括跑轮、电动机、减速器、齿轮副，由电动机带动减速器，通过齿轮副带动上跑轮运转。
表三横梁纵移平车主要技术参数
承载重量
25t
跑轮直径
φ400
减速器型号
JZQ350
制动器型号
TJ2-200
电动机
4Kw-6P
运行速度
7.6m/min
前后轮轴距离
1600mm
钢轨
P50
③导梁平车：
由4台单轨主动平车及2台被动平车组成。
表四导梁平车主要技术参数
名称
参数
前部主动平车
（单轨）
中部导梁动平车（单轨）
尾部导梁平车
（单轨）
承载t
25
350
25
跑轮直径mm
402
460
400
行走速度m/min
7.6
7.6
/
减速器型号
BWD-59
JZQ350
/
制动器型号
TJ2-200
TJ2-200
/
电动机
2.2Kw-6P
5.5Kw-6P
/
前后轮轮距
700
700
700
轨距mm
/
/
/
钢轨
P43
P43
P43
④拼装
架桥机的拼装场地大小为长60米，宽8米。
三排贝雷片拼装在一起为一个导梁架。
先把贝雷片伸出0#桥台外1.5米，为了品装好导梁架之后，在伸出的部分安装前部行走平车。
贝雷片之间用贝雷销进行连接，每一节之间用支撑架进行连接，加强弦杆之间用贝雷销连接，用弦杆螺栓把加强弦与贝雷片连接在一起。
在导梁的下面也有支撑架，用支撑架螺栓连接在加强弦杆上面。
导梁用枕木的垛子上进行拼装，为了拼装垛子不易过高。
导梁在拼装时要与泉州台垂直，二个导梁中心之间的距离为4.9m，为以后移跨和安装行走平车做准备。
二个导梁拼装完成后，用50t千斤顶把导梁顶起来，顶到导梁下面的空间能方便的安装中部平车和尾部平车为好。
在导梁前面用支撑架螺栓安装12孔支撑架，然后安装前部平车。
在距前部平车31.5m处安装中部平车，在距中部平车18m处安装尾部平车。
平车安装后，在导梁上面安装钢枕与钢轨，在地面上把横梁纵移平车安装好，用吊车把横梁纵移平车吊到钢轨上，然后用吊车再把天车吊到横梁纵移平车的轨道上。
铺设中部平车于尾部平车行走轨道，用千斤顶和枕木垛子相互配合把中部平车和尾部平车放到轨道。
然后开始布线，布完线开始试车，先试横梁纵移平车，看平车行走是否平稳，轮子是否有啃轨现象。
二台车联机行走是否方向一致，行走速度是否相同，刹车机构是否灵活。
如果有故障立刻进行处理。
用同样的方法对天车进行试车。
试完车后，用卷扬机把吊钩安装好。
（3）、架桥机安全稳定性计算
由于架桥机工作状态时，存在两种危险截面的情况：
一种为移跨时存在的危险截面；另一种为运梁、喂梁、落梁时存在危险截面，故此须分别对其进行稳定性验算和受力分析。
1、主体结构验算参数取值
①贝雷片导梁自重（包括枕木及轨道）：
0.1879t/m（单排加强贝雷）
②横梁纵移平车：
16t/台
③天车：
4.5t/台
④验算荷载（30mT梁）：
100t
⑤起重安全系数：
1.05
⑥运行安全系数：
1.15
⑦结构倾覆稳定安全系数：
≥1.5
⑧基本假定：
主梁现场拼装时重心最大偏差：
0.1m
架桥机纵向移动时吊装钢丝绳倾角：
β±20
2、总体布置说明
架桥机主要由导梁、天车横梁、横梁支腿、开车、前部平车总成、中部平车总成、尾部平车总成等组成，导梁采用贝雷片拼装式，动力部分全部采用电动操作。
①导梁中心距：
4.9m
②导梁全长：
54m，前支点至中支点的距离为33.5m
③架桥机导梁截面：
1.7m×1.3m
④架桥机导梁底部由前部平车总成、中部平成总成、尾部平车总成。
⑤吊装系统由2套天车横梁总成和4台横梁纵移平车组成。
⑥吊装系统采用：
2台天车。
3、结构验算
（1）施工状态分析：
状态一：
架桥机完成拼装或一孔T梁吊装后，前移至支点位置时，悬臂最长，处于最不利情况，需验算的主要内容：
①抗倾覆稳定性验算；
②支撑反力的验算；
③贝雷片内力验算；
④悬臂挠度验算；
状态二：
架桥机吊装时，前部天车位于跨中时的验算，验算内容为：
①跨中挠度验算；
②支点反力的验算；
③天车横梁验算；
④贝雷片内力验算；
（2）基本验算：
①状态一：
架桥机拼装完成或装完一孔T梁后，前移至最大悬臂时为最不利状态，需验算的主要内容：
a抗倾覆稳定性的验算；
b悬臂时刚度的验算；
c支架点反力的验算；
d主桁架内力的计算；
施工中的荷载情况：
a主桁架重：
q1＝11.275KN/m（六排单片加强贝雷片、含振木、钢轨）（其中：
贝雷片＝2700KN/m，贝雷销30N/套，支撑架螺栓＝6.9N/套,加强弦杆＝800N/根，弦杆螺栓＝20N/个，钢枕＝1000N/m，钢轨＝380N/m）
b套天车横梁总成（包括横梁、天车、横梁纵移平车等）自重：
p3＝11t
c前部平车总成自重：
p2＝3.5t
d尾部平车总成自重（含尾部边接架）:
p4＝3t
施工中计算：
A抗倾覆稳定性的验算（见计算模式图）
由于移跨时架桥机前端悬臂，此时为了生产安全，移跨之前应对架桥机尾部适当配重，设计过程中以25t计算：
取B点为研究对象，去掉支座A，以支点反力RB代替（由里矩平衡方程）注：
配重天车位于A点横梁上
P2×33.5m+RA×16m+q1L12/2＝q1L22/2+（2P3+250KN）×16m
（其中L1＝33.5m，L2＝20.5m）
RA＝149.4KN，RB＝964.45KN
因为RA远大于零，故是安全的。
倾覆里矩：
M1＝1/2×q1×33.52+p2×33.5＝7499.18KN.M
平衡力矩：
M2＝1/2×q1×20.52+（2p3×150KN）×16+p4×16＝10359.2KN.M
即：
M2≥M1，因此，平衡力矩大于倾覆力矩，满足规范要求。
B支点反力大计算：
当架桥机导梁最前端冲跨到下一片盖梁时，悬悬臂最长，中支点受力最大，这里按连续梁计算各支点反力，具体结果如下：
RA＝49.4KN，RB＝964.45KN。
C主桁架内力计算
贝雷桁架各构件允许荷载如下：
三排单层加强贝雷桁允许弯矩：
4809.4KN.M
三排单层加强贝雷桁允许剪力：
689.9KN
销子双剪状态允许剪力：
55t
a主桁架弯矩验算：
中支点处断面所受弯矩最大：
fmax＝f1+f2
f1＝-p2×33.53/（3EI）＝-35KN×33.53m3/（3EI）
f2＝-q1×33.54/（8EI）＝-11.275KN/m×33.54m4/（8EI）
所以：
fmax＝f1+f2＝-p2×33.53/（3EI）-q1×33.54/（8EI）
＝-35KN×33.53m3/（3×210×109N/m2×1732303.2m4×10-8）-11.275KN/m×
33.54m4/（8×210×109N/m2×1732303.2m4×10-8）＝-0.608m
此时由于贝雷片自身装配，产生架桥机前端下沉0.2m，故架桥机头部总下沉挠量为0.808m。
M中＝7499.18KN.m
由于贝雷片和加强弦杆共同受力，所以有：
允许弯曲M允许＝4809.4×2＝9618.8KN.m＞M中＝7499.18KN.m
即贝雷片抗弯强度满足施工要求。
b销子抗剪验算：
销子所受剪力为Q＝96.445t/2＝48.22t＜Q允许＝55t，满足施工要求。
c贝雷桁架抗剪验算：
贝雷桁架所受剪力为Q＝964.45KN/2＝482.225KN＜Q允许＝698.9KN,满足施工要求。
D悬臂端挠度的验算：
a弹性挠度计算：
前部平成总成产生挠度：
f1＝p2×33.53/（3EI）＝35KN×33.53m3/（3×210×109N/m2×1732303.2m4×10-8）＝0.12m
主桁架自重（含钢枕、钢轨）产生挠度：
f2＝q1×33.54/（8EI）＝11.275×33.54/（8×210×109N/m2×1732303.2m4×10-8）＝0.488m
所以弹性挠度f弹＝f1+f2＝0.12+0.488＝0.608m＝60.8cm
b非弹性挠度计算：
销子与销孔间隙为1mm，考虑到材料使用时间较长，以及贝雷片的变形，实际取2mm来计算非弹性挠度。
F非＝∑δ+∑300×SINNO＝2×11+0.3+0.6+0.9+1.2+1.5+1.8+2.1+2.4+2.7+3+3.3＝41.8cm
即悬臂挠度：
f＝F非+f弹＝60.8+41.8＝102.6cm
悬臂端翘起高度取125cm为一合理值，能够满足架桥机的前移就位。
E鼻梁的强度验算：
可能导致鼻梁破坏的工作状态有两种：
a鼻梁悬臂且架桥机继续前移状态
此状态时，鼻梁与主桁接头处为最不利截面，此处弯矩WA为鼻梁自重及前移牵引力（牵引力取得3.5t）所产生弯矩之和。
WA＝15.75×348.975+35×33.5＝6668KN.m＜W允许＝9618.8KN.m
b鼻梁搭上前支点且架桥机继续前移状态
此状态时，最大弯矩由前支点反力产生，前支点反力按简支梁收受力取值（偏于安全）
R前＝191.9875×33.5-15.75×348.975＝1403KN.m
（注：
鼻梁与主桁接头处工件按与贝雷片弦杆等强度设计）
②状态二
架桥机吊装梁段前移，前天车至跨中时为又一不利状态，验算内容：
a天车横梁受力验算
b支点反力验算
c主桁内力验算
d跨中挠度的验算
A、施工中的荷载情况
a、主桁梁重：
q1＝11.275KN/m（六排贝雷）
b、1套天车横梁总成（包括横梁、天车、横梁纵移平车等）自重
P3＝11t（天车自重P5＝4.5t）
c、梁重：
P4＝80t
B、施工中荷载组合分析
此状态中风荷载对结构本身作用不大，所以这里不考虑风荷载的影响。
C、施工验算
a、天车横梁受力验算
当荷载作用于横梁跨中时，弯矩最大：
荷载P＝P4/4+P5/2＝80/4+4.5/2＝22.25t（横梁支腿斜撑能承受一部分力）
横梁及轨道自重q＝0.184t/m，则横梁最大弯矩
M横梁＝Pmax×2.45+q×5.542/8＝22×2.45+0.184×5.542/8＝47.6t.m
横梁其组合截面抗弯模量（B＝320，H＝400，b＝296，h＝368）
W＝BH3-bh3/6H＝2.8，则横梁最大截面应力：
δ＝170Mpa＜235Mpa，故横梁满足施工要求。
b、支点反力的计算
当前天车运行到架桥机导梁前端跨中时，中支点弯矩最大，这里按连续梁计算各支点反力，具体结果如下：
RA＝62.5t，RB＝78.8t，RC＝41.6t
D、主桁内力验算
a、销子抗剪验算
同样，销子所受剪力q＝78.8/2＝39.4t＜q允许＝55t，满足施工要求。
b、主桁弯矩验算
当前天车运行至跨中处断面所受弯矩最大
M中＝41.6×16.75+1.1275×16.752/2＝854.97t.m＜480.94×2，
小于在状态一中主桁承受弯矩。
即贝雷片抗弯强度满足施工要求。
c、跨中挠度的验算
此状态中跨中挠度最大，作用力为天车吊梁时产生的集中荷载与主梁自重，以及鼻梁产生的弯矩。
P＝61t，q＝1.1275t/m。
M鼻梁＝577.5KN.m
所以跨中挠度：
f＝61×33.53/48EI+1.1275×5×33.54/384EI-57.75×33.53/4EI＝3.23cm＜L/400＝8.375cm
即跨中挠度未超过规范允许值，满足施工要求。
③状态三
架桥机吊梁就位时的验算，验算内容：
前部横梁强度及稳定性验算
当前天车运行至前部平车总成0.5m处时，前部横梁受力为最大。
A支点为处于零空状态。
由于此时支座A支点处于零空状态，B前端又多一个支座C，根据平衡条件求支点反力RC、RB。
计算简图如下：
取支座C点为研究对象，由力矩平衡得：
3×（16+33.5）+1.1275×542/2+9100+11×2）×30/2＝RB×33.5
RC+RB＝1.1275×54+（100+11/2）+3
由此得:
RC＝77.76t，RB＝108.13t，M中＝630.65KN/m
由于六排单层加强贝雷片允许弯矩M允许＝9618.8KN/m，从而：
M中＜M允许，所以是安全的。
求前段跨中E点挠度：
fE＝（RC×X3/6-q×X4/24-C×X）/（EI）
（其中X＝16m，q＝11.275KN/m，RC＝777.6KN，E＝210×109N/m2，
I＝1732303.2×10-8m2，C＝11879KN/m2）
故fE＝0.105m
校正前部横梁：
RC＝77.76t，横梁自重0.164t/m。
则横梁最大弯矩为：
M横梁＝P×0.7+0.164×6.32/8＝28t.m（横梁支腿斜撑能承受一部分力）。
横梁其组合截面抗弯模量（B＝400，H＝400，b＝380，h＝380）
W＝BH3-bh3/6H＝2.1，则横梁最大截面应力：
δ＝133.5Mpa＜235Mpa，故前部横梁能满足施工要求。
通过以上各方面的分析计算，此架桥机在任何状态下都能够安全的进行使用。
四、架桥机安全使用注意事项：
架桥机日常使用事项如下：
（1）操作司机必须得到指挥信号后才能进行操作。
操作员在每一个动作前必须鸣铃或报警。
对紧急听机信号，不论任何人发出，都应立即执行。
（2）操作司机应注意力集中，不得与其他人员闲谈或做其他事情。
（3）指挥人员动作要准确到位，口令要清晰响亮。
（4）不准非司机操作架桥机。
（5）每次开机前应空载试运行，发现无异常才可正式工作。
（6）严禁人员乘坐或利用起重机升降。
（7）起重量应严格按规定不超过50吨，整机不超过100吨。
（8）工作中休息或下班时，不得将起吊重物悬挂在空中，总电源要关闭。
（9）司机应注意起重物件的绑扎是否牢靠和合理，如有不牢靠和不合理的情况，要重新绑扎。
不允许斜拉和斜吊。
（10）起重机在工作中不允许任何人员上下爬梯，不允许在工作中检查和和调整机件。
（11）工作之前，应对制动器、吊钩、钢丝绳和安全装置进行检查，发现性能不正常，应及时检查原因并在操作前排除。
（12）对配电箱、控制柜和电动机做好防潮腐蚀工作，保持其清洁干燥。
（13）对多种电器设备进行定期检查，发现故障要及时排除，以保证安全用电。
（14）各连接处螺栓连接牢靠，不得有任何松动或脱落现象。
（15）制动器要灵活可靠，保证轴承、齿轮组减速器要润滑良好。
（16）任何人进入架桥机工作场地时，都要戴安全帽。
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