CN101570959B - 一种过空跨上承式移动模架造桥机及其过空跨施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过空跨上承式移动模架造桥机及其过空跨施工方法，包括承重主梁(2)，设在承重主梁(2)前端的前端导梁(10)，设在承重主梁(2)上的第一支腿(11)、第二支腿(12)和第三支腿(15)，在所述的承重主梁(2)上设有前过空跨支撑架(8)和后过空跨支撑架(4)，所述的前过空跨支撑架(8)和后过空跨支撑架(4)分别由固定在所述的承重主梁(2)上的横梁(16)和设置在所述的横梁(16)两端的调节支撑立柱(17)组成，在所述的承重主梁(2)后端设有后端导梁(1)。本发明是一种在空载条件下可连续跨过多个空墩、到达既定位置后逐孔现浇制梁，施工完毕后反向自动行走，跨空跨返回0号桥台，可双向纵移、双向施工的过空跨上承式移动模架造桥机，过空跨施工方法工艺简单、性能可靠。

Description

一种过空跨上承式移动模架造桥机及其过空跨施工方法

技术领域

本发明涉及一种过空跨上承式移动模架造桥机，本发明还涉及该过空跨上承式移动模架造桥机的过空跨施工方法。

背景技术

移动模架造桥机过空跨制梁施工现有技术状况：

1)、国内外常规的移动模架造桥机都是在原位拼装，然后在0号桥台后的路基上或者已浇筑后的桥面上行走，而且只能从桥梁的首跨开始施工，不能满足在特定情况下的连续梁桥面系施工时，移动模架造桥机连续跨过多孔空跨，然后再从桥跨中部开始逐孔现浇制梁的工况。

2)、我国铁路武合客运专线杨家坳大桥第4跨至第10跨一联6×32米900吨连续箱梁现浇的施工工况，要求移动模架造桥机必须从0号桥台位后的路基上拼装后，通过造桥机自动走行，首先连续跨过3孔空跨后，从第4跨开始再逐孔现浇连续箱梁。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种在空载条件下可连续跨过多个空墩、到达既定位置后逐孔现浇制梁，施工完毕后反向自动行走，跨空跨返回0号桥台，可双向纵移、双向施工的过空跨上承式移动模架造桥机。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供该过空跨上承式移动模架造桥机的过空跨施工方法。

为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的过空跨上承式移动模架造桥机，包括承重主梁，设在承重主梁前端的前端导梁，设在承重主梁上的第一支腿、第二支腿和第三支腿，在所述的承重主梁上设有前过空跨支撑架和后过空跨支撑架，所述的前过空跨支撑架和后过空跨支撑架分别由固定在所述的承重主梁上的横梁和设置在所述的横梁两端的调节支撑立柱组成，在所述的承重主梁后端设有后端导梁，第一支腿、第二支腿和第三支腿分别设有制梁时用的制梁立柱和过空跨时使用、制梁时拆除的过孔支架，承重主梁上设有第一小支撑杆、第二小支撑杆、第三小支撑杆、第四小支撑杆和第五小支撑杆。

为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的过空跨上承式移动模架造桥机的过空跨施工方法，过空跨上承式移动模架造桥机的结构包括承重主梁，设在承重主梁前端的前端导梁，设在承重主梁上的第一支腿、第二支腿和第三支腿，在所述的承重主梁上设有前过空跨支撑架和后过空跨支撑架，所述的前过空跨支撑架和后过空跨支撑架分别由固定在所述的承重主梁上的横梁和设置在所述的横梁两端的调节支撑立柱组成，在所述的承重主梁后端设有后端导梁，所述的第一支腿、第二支腿和第三支腿分别设有制梁时用的制梁立柱和过空跨时使用、制梁时拆除的过孔支架，所述的承重主梁上设有第一小支撑杆、第二小支撑杆、第三小支撑杆、第四小支撑杆和第五小支撑杆，包括如下步骤：

第一步：第三支腿摆放在承重主梁的靠后端位置，第二支腿销定在0号桥台上，在0号桥台的后方拼装移动模架的上部结构：承重主梁、挑梁、后端导梁；

第二步：在后端导梁上安装配重块，向前运行移动模架，同时从前端开始安装下部结构：底模架，第一支腿到达1号桥墩时，第一支腿与1号桥墩销定；

第三步：拆除配重块，向前运行移动模架，并继续拼装底模架，尾端到达第三支腿停下，第三支腿脱空悬挂在承重主梁尾端；

第四步：向前运行移动模架，后过空跨支撑架运行到0号桥台并与0号桥台上的预埋铁锁定，顶升后过空跨支撑架，第二支腿脱空并向前运行，第三支腿运行到0号桥台，安装支腿架并与0号桥台预埋铁锁定，从而完成第三支腿和第二支腿的转换，第二支腿向前运行；

第五步：解除后过空跨支撑架与0号桥台的锁定，向前运行移动模架，前过空跨支撑架到达1号桥墩处并与其锁定，顶升前过空跨支撑架，第一支腿脱空向前运行，第二支腿到达1号桥墩并与其锁定，从而完成第一支腿与第二支腿的转换；

第六步：向前运行移动模架，前端导梁到达2号桥墩停下，第三支腿与后端导梁锁定，第一支腿向前运行与2号桥墩锁定；

第七步：向前运行移动模架，第四小支撑杆5运行到1号桥墩处停下，第一支腿与前端导梁锁定，解除第三支腿与0号桥台的锁定，第二支腿顶升承重主梁，第三支腿脱空向前运行；

第八步：第三支腿运行到第二支腿后部，解除第一支腿与前端导梁的锁定，向前运行移动模架，后过空跨支撑架运行到1号桥墩锁定并顶升，第二支腿与第三支腿脱空并完成转换，第二支腿向前运行；

第九步：向前运行移动模架，前过空跨支撑架运行到2号桥墩锁定并顶升，第一支腿与第二支腿脱空并完成转换，至此完成了一次过空跨施工；

第十步：依此工作原理，移动模架可连续跨空运行到2号桥墩、3号桥墩之间，完成过空跨施工，跨其他空孔依此工艺进行。

采用上述技术方案的过空跨上承式移动模架造桥机及其过空跨施工方法，本移动模架造桥机采用上承式结构，承重的主梁系统位于桥面上方，外模系统吊挂在承重主梁上，主梁系统通过支腿支撑在梁端、墩顶。移动模架造桥机过空跨时，前后两个支腿的转换必须在墩顶完成，本过空跨移动模架造桥机在承重主梁的特定位置，独特设计了前过空跨支撑架和后过空跨支撑架，两条前过空跨支撑架和后过空跨支撑架横穿承重主梁并与承重主梁螺栓联接，前过空跨支撑架和后过空跨支撑架的两端的立柱分别支撑在桥墩的两端，前过空跨支撑架和后过空跨支撑架在前后支腿转换前支撑整个移动模架的自重，前后两个支腿的转换则可脱空在承重主梁上前后移动实现。移动模架造桥机过空跨原理：前端导梁到达前方桥墩时承重主梁停止前进，此时模架重心在第二支腿、第三支腿之间，移动模架由第二支腿、第三支腿两个支腿支撑；第一支腿即可脱空沿着承重主梁轨道运行到前方桥墩上，安装第一支腿，移动模架由第一支腿、第二支腿和第三支腿三个支腿支撑，此时移动模架为超静定体系；接着承重主梁在3个支腿上继续前移，当移动模架重心通过第二支腿，位于第一支腿、第二支腿之间时，移动模架停止前进，第三支腿脱空，移动模架由第一支腿、第二支腿两个支腿支撑；第三支腿脱空沿着承重主梁轨道运行到第二支腿所在的桥墩位置；利用承重主梁上的后过空跨支撑架支撑移动模架，此时移动模架由第一支腿和后过空跨支撑架支撑，第二支腿脱空前移，第三支腿补充到第二支腿位置；后过空跨支撑架落梁，此时移动模架由第三支腿和第一支腿受力，完成支腿转换；依次类推，移动模架即可通过空跨。

综上所述，本发明是一种在空载条件下可连续跨过多个空墩、到达既定位置后逐孔现浇制梁，施工完毕后反向自动行走，跨空跨返回0号桥台，可双向纵移、双向施工的过空跨上承式移动模架造桥机，过空跨施工方法工艺简单、性能可靠。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是沿图1中A-A线剖示图；

图3是沿图1中B-B线剖示图；

图4是沿图1中C-C线剖示图；

图5是本发明施工工艺第一步示意图；

图6是本发明施工工艺第二步示意图；

图7是本发明施工工艺第三步示意图；

图8是本发明施工工艺第四步示意图；

图9是本发明施工工艺第五步示意图；

图10是本发明施工工艺第六步示意图：

图11是本发明施工工艺第七步示意图：

图12是本发明施工工艺第八步示意图：

图13是本发明施工工艺第九步示意图：

图14是本发明施工工艺第十步示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

参见图1、图2、图3和图4，承重主梁2前端设有前端导梁10，后端设有后端导梁1，在承重主梁2上设有第一支腿11、第二支腿12和第三支腿15，第一支腿11、第二支腿12和第三支腿15分别设有制梁时用的制梁立柱19和过空跨时使用、制梁时拆除的过孔支架20，第一支腿11、第二支腿12和第三支腿15与承重主梁2之间分别设有纵称机构13和横称机构14，承重主梁2上设有第一小支撑杆9、第二小支撑杆7、第三小支撑杆6、第四小支撑杆5和第五小支撑杆3，在承重主梁2上设有前过空跨支撑架8和后过空跨支撑架4，前过空跨支撑架8和后过空跨支撑架4分别由固定在承重主梁2上的横梁16和设置在横梁16两端的调节支撑立柱17组成，在承重主梁2上通过挑梁21和吊杆22、吊梁23连接有外模系统18和底模架24。

考虑到过空跨移动模架造桥机在空载条件下必须连续跨过空墩，造桥机在自动走行的各个工作状态下的抗倾覆稳定系数满足规范要求，该模架主梁2和导梁设计总长为82米，约为标准跨度的2.56倍。这样可以保持整个模架的重心随时位于两个受力支撑腿之间，不会发生倾覆。承重主梁上在特定的位置分别设计了5个小支撑杆，可以实现各种不同工况下的承重主梁顶伸和支点转换，以及制造24米箱梁时的工况。第一支腿11、第二支腿12和第三支腿15的横梁下部承重结构有2种，一种为过孔支架20，在过孔时直接支撑于桥墩上，另一种为制梁立柱19，拆除过孔支架20，支腿可以直接支撑在已制好的箱梁顶面。制梁工况时，由于前支腿须支撑在前方桥墩上，所以须在横隔梁位置的两侧翼板上开孔，以便前支腿穿过梁体支撑在桥墩上受力。

过空跨上行式移动模架造桥机，在施工环境非常恶劣，交通运输非常不便，尤其桥梁最墩高达44米，桥墩墩顶尺寸非常有限，安全风险非常大等恶劣施工条件下，采用通用性设计与特殊性设计相结合，造桥机承重主梁对称设计、前后两端分别设置单导梁，承重主梁2特殊设计前过空跨支撑架8、后过空跨支撑架4、第一小支撑杆9、第二小支撑杆7、第三小支撑杆6、第四小支撑杆5和第五小支撑杆3，承重支腿采用组合结构型式，过孔时采用过孔支架20支撑，制梁时采用制梁立柱19支撑；移动模架主梁纵移、横移机构采用液压顶推技术。移动模架造桥机现浇制梁不再受桥梁制桥方向、桥墩高度、拼装场地、曲线半径和纵、横向坡度等多种条件的制约，顺利实现了移动模架在桥台后方平地拼装、拆卸，移动模架双向纵移、跨空孔、造桥，前中后支腿在墩顶顺利转换，移动液压操作等多项技术要求。

过空跨上行式移动模架造桥机适用于32米、24米简支梁和32+6.5米预应力混凝土连续箱梁逐孔现浇，特别是梁部从桥中开始施工、从首跨开始施工、墩身超过一定高度搭设支架有困难、施工现场地基软弱或桥下有通车通航要求时，本造桥机具有更大的优越性。本造桥机在武合客运专线杨家坳大桥1100吨预应力混凝土悬臂连续梁的成功应用，代表着我国上行式移动模架造桥机的设计、制造和应用技术水平达到了一个新的高度，移动模架现浇制梁的适用于复杂施工环境的范围大大扩宽，应用场合将更为广泛，也大大推动了我国移动模架现浇造桥技术的发展。

过空跨上承式移动模架造桥机的过空跨施工方法，包括如下步骤：

参见图5，第一步：第三支腿15摆放在承重主梁2的第四小支撑杆5位置，第二支腿12销定在0号桥台25上，在0号桥台25的后方拼装移动模架的承重主梁2、挑梁21、后端导梁1等上部结构；

参见图6，第二步：在后端导梁1上安装30吨配重块28，向前运行移动模架，同时从前端开始安装底模架24等下部结构，第一支腿11到达1号桥墩26时，第一支腿11与1号桥墩26销定；

参见图7，第三步：拆除配重块28，向前运行移动模架，并继续拼装底模架24，尾端到达第三支腿15停下，第三支腿15脱空悬挂在承重主梁2尾端；

参见图8，第四步：向前运行移动模架，后过空跨支撑架4运行到0号桥台25并与0号桥台25上的预埋铁锁定，顶升后过空跨支撑架4，第二支腿12脱空并向前运行，第三支腿15运行到0号桥台25，安装制梁立柱19并与0号桥台25预埋铁锁定，从而完成第三支腿15和第二支腿12的转换，第二支腿12向前运行；

参见图9，第五步：解除后过空跨支撑架4与0号桥台25的锁定，向前运行移动模架，前过空跨支撑架8到达1号桥墩26处并与其锁定，顶升前过空跨支撑架8，第一支腿11脱空向前运行，第二支腿12到达1号桥墩26并与其锁定，从而完成第一支腿11与第二支腿12的转换；

参见图10，第六步：向前运行移动模架，前端导梁10到达2号桥墩27停下，第三支腿15与后端导梁1锁定，第一支腿11向前运行与2号桥墩27锁定；

参见图11，第七步：向前运行移动模架，第四小支撑杆5运行到1号桥墩26处停下，第一支腿11与前端导梁10上的预埋铁锁定，解除第三支腿15与0号桥台25的锁定，第二支腿12顶升承重主梁2，第三支腿15脱空向前运行；

参见图12，第八步：第三支腿15运行到第二支腿12后部，解除第一支腿11与前端导梁10的锁定，向前运行移动模架，后过空跨支撑架4运行到1号桥墩26锁定并顶升，第二支腿12与第三支腿15脱空并完成转换，第二支腿12向前运行；

参见图13，第九步：向前运行移动模架，前过空跨支撑架8运行到2号桥墩27与预埋铁锁定并顶升，第一支腿11与第二支腿12脱空并完成转换，至此完成了一次过空跨施工；

参见图14，第十步：依此工作原理，移动模架可连续跨空运行到2号桥墩27、3号桥墩29之间，完成过空跨施工，跨其他空孔依此工艺进行。

本发明的优点及推广应用前景

1)具有广泛的社会效益

①过空跨上承式移动模架造桥机具有自行越过多个空跨的功能，在我国移动模架造桥史上尚属于技术空白，施工时的安全风险非常大；该项目技术填补了我国移动模架过空跨制架连续梁的空白。

②安全性高。对于高墩桥梁施工，上行式移动模架施工要比其它工法具有无可比拟的安全性，社会效益显著。

③设备通用性好。本过空跨上承式移动模架造桥机具有空载过墩、移动模架双向纵移、支腿自动转移、调整局部结构后可双向施工的功能。同时调整主梁之间的距离和模板顶托高度即可适应32米梁和24米梁的各种几何尺寸梁段的浇注。

④节约资源。一孔梁段施工完成后移动模架整体行走至下一孔，无需多次拼装模板及预压，施工周期短，同时移动模架逐孔施工，材料设备摊销量小，所需人员少。与同类移动模架相比，该模架还具有安全系数大、造价低的优势，节约了工程投资。

⑤保护环境和当地经济作物。桥跨间多为水稻和果树林，同时还有一条当地公路从桥跨间穿过，而采用本工法跨中无任何支撑，因此跨间地基不需处理，没有对当地经济作物造成损害，施工时不影响桥下交通，具有显著的社会经济效益。

2)具有较大的经济效益

①在复杂施工环境下，本过空跨上承式移动模架造桥机与采用下行式移动模架制梁方案相比，在移动模架进场道路改造、拼装场地改造、模架拼装、临时支墩拼装、拼装时间、压沙试验、过空跨、制梁周期等方面，累计节省直接经济成本约90万。

②本过空跨上承式移动模架造桥机制梁施工工艺与与采用满堂支架法制梁相比，在投入设备、周转材料、人工、地基处理、压沙试验、制梁周期等方面，累计节省直接经济成本约558万。

Claims (2)

1.一种过空跨上承式移动模架造桥机，包括承重主梁(2)，设在承重主梁(2)前端的前端导梁(10)，设在承重主梁(2)上的第一支腿(11)、第二支腿(12)和第三支腿(15)，其特征是：在所述的承重主梁(2)上设有前过空跨支撑架(8)和后过空跨支撑架(4)，所述的前过空跨支撑架(8)和后过空跨支撑架(4)分别由固定在所述的承重主梁(2)上的横梁(16)和设置在所述的横梁(16)两端的调节支撑立柱(17)组成，在所述的承重主梁(2)后端设有后端导梁(1)，所述的第一支腿(11)、第二支腿(12)和第三支腿(15)分别设有制梁时用的制梁立柱(19)和过空跨时使用、制梁时拆除的过孔支架(20)，所述的承重主梁(2)上设有第一小支撑杆(9)、第二小支撑杆(7)、第三小支撑杆(6)、第四小支撑杆(5)和第五小支撑杆(3)。

2.一种过空跨上承式移动模架造桥机的过空跨施工方法，过空跨上承式移动模架造桥机的结构是包括承重主梁(2)，设在承重主梁(2)前端的前端导梁(10)，设在承重主梁(2)上的第一支腿(11)、第二支腿(12)和第三支腿(15)，在所述的承重主梁(2)上设有前过空跨支撑架(8)和后过空跨支撑架(4)，所述的前过空跨支撑架(8)和后过空跨支撑架(4)分别由固定在所述的承重主梁(2)上的横梁(16)和设置在所述的横梁(16)两端的调节支撑立柱(17)组成，在所述的承重主梁(2)后端设有后端导梁(1)，所述的第一支腿(11)、第二支腿(12)和第三支腿(15)分别设有制梁时用的制梁立柱(19)和过空跨时使用、制梁时拆除的过孔支架(20)，所述的承重主梁(2)上设有第一小支撑杆(9)、第二小支撑杆(7)、第三小支撑杆(6)、第四小支撑杆(5)和第五小支撑杆(3)，其特征是：包括如下步骤：

第一步：第三支腿(15)摆放在承重主梁(2)的靠后端位置，第二支腿(12)销定在0号桥台(25)上，在0号桥台(25)的后方拼装移动模架的上部结构：承重主梁(2)、挑梁(21)、后端导梁(1)；

第二步：在后端导梁(1)上安装配重块(28)，向前运行移动模架，同时从前端开始安装下部结构：底模架(24)，第一支腿(11)到达1号桥墩(26)时，第一支腿(11)与1号桥墩(26)销定；

第三步：拆除配重块(28)，向前运行移动模架，并继续拼装底模架(24)，尾端到达第三支腿(15)停下，第三支腿(15)脱空悬挂在承重主梁(2)尾端；

第四步：向前运行移动模架，后过空跨支撑架(4)运行到0号桥台(25)并与0号桥台(25)锁定，顶升后过空跨支撑架(4)，第二支腿(12)脱空并向前运行，第三支腿(15)运行到0号桥台(25)，安装支腿架并与0号桥台(25)预埋铁锁定，从而完成第三支腿(15)和第二支腿(12)的转换，第二支腿(12)向前运行；

第五步：解除后过空跨支撑架(4)与0号桥台(25)的锁定，向前运行移动模架，前过空跨支撑架(8)到达1号桥墩(26)处并与其锁定，顶升前过空跨支撑架(8)，第一支腿(11)脱空向前运行，第二支腿(12)到达1号桥墩(26)并与其锁定，从而完成第一支腿(11)与第二支腿(12)的转换；

第六步：向前运行移动模架，前端导梁(10)到达2号桥墩(27)停下，第三支腿(15)与后端导梁(1)锁定，第一支腿(11)向前运行与2号桥墩(27)锁定；

第七步：向前运行移动模架，第四小支撑杆(5)运行到1号桥墩(26)处停下，第一支腿(11)与前端导梁(10)锁定，解除第三支腿(15)与0号桥台(25)的锁定，第二支腿(12)顶升承重主梁(2)，第三支腿(15)脱空向前运行；

第八步：第三支腿(15)运行到第二支腿(12)后部，解除第一支腿(11)与前端导梁(10)的锁定，向前运行移动模架，后过空跨支撑架(4)运行到1号桥墩(26)锁定并顶升，第二支腿(12)与第三支腿(15)脱空并完成转换，第二支腿(12)向前运行；

第九步：向前运行移动模架，前过空跨支撑架(8)运行到2号桥墩(27)锁定并顶升，第一支腿(11)与第二支腿(12)脱空并完成转换，至此完成了一次过空跨施工；

第十步：依此工作原理，移动模架可连续跨空运行到2号桥墩(27)、3号桥墩(29)之间，完成过空跨施工，跨其他空孔依此工艺进行。

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