CN110093863A - 一种不设置前支腿的双工作面一体化架桥机 - Google Patents

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李磊
庄万律
魏益峰
王昌将
陈向阳
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D21/00Methods or apparatus specially adapted for erecting or assembling bridges

Abstract

本发明公开了一种不设置前支腿的双工作面一体化架桥机,通过对现有双工作面一体化架桥机的改进,取消了前支腿,通过斜拉索支承起架桥机前部“悬臂”部分,使架桥机自身全部支承在已架设的梁跨上面,可以不受起伏变化的地形的影响,进行桥梁预制构件的架设,提高了运作效率,省去了以往前支腿反复固定和解锁、反复调节前支腿立柱高度的工序,简化了施工工序,提高了架设效率和架桥机的适应性。同时本发明一体化架桥机可以实现桥墩立柱、盖梁以及上部结构主梁的全预制一体化无便道运输和拼装架设,适应性强、架设效率高,可以适应山区、丘陵等地形起伏较大地区的桥梁全预制拼装。

Description

一种不设置前支腿的双工作面一体化架桥机
技术领域
本发明属于桥梁工程技术领域,具体涉及一种不设置前支腿的双工作面一体化架桥机。
背景技术
混凝土结构可以采用现浇和预制施工,常规高架桥梁的梁板(如T梁、组合小箱梁和空心板)一般采用预制装配式施工,而下部结构中的墩柱和盖梁都采用现浇施工。传统的墩柱和盖梁现浇建造技术由于高空作业工序多,造价高,风险大,质量难保证。在繁华城市区域,现浇施工会对周边交通和环境保护造成不利影响,矛盾更突出。
为缩短施工周期,减少对周边环境和交通影响,降低安全风险,确保工程质量,采用墩柱、盖梁、梁板等全预制拼装方案能充分发挥装配式技术在构件生产标准、现场安装便捷、施工节能环保等方面优势,减少对环境和居民出行的影响,提升桥梁建设工程品质和安全质量、文明施工水平。
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(除了前支腿)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。
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,故称之为双工作面一体化架桥机。
在施工当跨桥墩立柱8和盖梁7时,架桥机前支腿2需支承于已施工的桥墩承台(底系梁)9上,而当施工当跨上部结构主梁6时,由于架桥机需要横向移动,此时需要解除架桥机前支腿2与承台9的固定。此外,当施工下一跨时,如果地形起伏较大,桥墩承台(底系梁)9顶面标高也随地形起伏,此时支承架桥机的前支腿2就需要不断调节高度来适应变化,架桥机前支腿2结构如图2所示。图1和图2中:1—架桥机主桁架,2—架桥机前辅助支腿,2(a)—前支腿立柱,2(b)—前支腿横梁,2(c)—前支腿横向系梁,3—架桥机前承重支腿,4—架桥机后承重支腿,5—架桥机吊车,5(a)—吊车横向移动吊机,5(b)—吊车纵向移动桁架,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)。
如前所述,这种双工作面一体化架桥机在地形起伏较大地区的适应性较差,由于架桥机前支腿2支承于桥墩承台(底系梁)9上,因此每施工一跨就需要调整前支腿立柱2(a)的高度,以适应不同高程的桥墩承台(底系梁)9,降低了工作效率。而且前支腿2与桥墩承台(底系梁)9之间还需设置固定装置,在吊装桥墩立柱8和盖梁7时,需将前支腿2进行固定,但在施工上部结构主梁6时,则需要解除该固定,以满足架桥机的横向移动,工序较多。
发明内容
鉴于上述,本发明提出了一种不设置前支腿的双工作面一体化架桥机,该架桥机自身全部支承在已架设的梁跨上面,可以不受起伏变化的地形的影响,适应性强、架设效率高。
一种不设置前支腿的双工作面一体化架桥机,包括主桁架和索塔,架桥机通过斜拉索支撑起主桁架前部,利用主桁架后部重量以平衡主桁架前部的悬臂部分重量;斜拉索的一端锚固于主桁架前部或后部,另一端锚固于索塔顶端;对应索塔位置处的主桁架通过辅助支腿支承于第n+1跨与第n+2跨之间的梁板端部,第n+1跨和第n+2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,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、盖梁及梁板。
进一步地,所述索塔设置于主桁架上且位于主桁架的中部。
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跨的承台上完成墩柱及盖梁的安装工作后,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。
进一步地,所述主桁架通过后承重支腿、前承重支腿以及辅助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,所述主桁架两侧底部设有导轨,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。
本发明通过对现有双工作面一体化架桥机的改进,取消了前支腿,通过斜拉索支承起架桥机前部“悬臂”部分,使架桥机自身全部支承在已架设的梁跨上面,可以不受起伏变化的地形的影响,进行桥梁预制构件的架设,提高了运作效率,省去了以往前支腿反复固定和解锁、反复调节前支腿立柱高度的工序,简化了施工工序,提高了架设效率和架桥机的适应性。
同时本发明一体化架桥机可以实现桥墩立柱、盖梁以及上部结构主梁的全预制一体化无便道运输和拼装架设,适应性强、架设效率高,可以适应山区、丘陵等地形起伏较大地区的桥梁全预制拼装。
附图说明
图1为现有双工作面一体化架桥机及其施工示意图。
图2为现有双工作面一体化架桥机前支腿结构示意图。
图3为本发明不设置前支腿双工作面一体化架桥机的立面结构示意图。
图4为本发明不设置前支腿双工作面一体化架桥机的平面结构示意图。
图5(a)为本发明不设置前支腿双工作面一体化架桥机的横断面示意图。
图5(b)为本发明不设置前支腿双工作面一体化架桥机对应索塔位置处的横断面示意图。
图6(a)~图6(i)依次为本发明不设置前支腿双工作面一体化架桥机的施工架设流程示意图。
图3、图4、图5(a)~图5(b)中:1—主桁架,1(a)—主桁架纵向导轨,2—索塔,3—斜拉索,3(a)—斜拉索在主桁架上的锚固点,3(b)—斜拉索在索塔上的锚固点,4—前承重支腿,5—辅助支腿,6—后承重支腿,7—预制盖梁,8—预制墩柱,9—桥墩承台(底系梁),10—上部结构预制梁板,10(a)—前一跨已架设的梁板,10(b)—当前跨准备架设的梁板,11—吊车,11(a)—纵向行走机构,11(b)—横向行走机构。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明,下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供了一种不设置前支腿的双工作面一体化架桥机,这种架桥机自身全部支承在已架设的梁跨上面,可以不受起伏变化的地形的影响,适应性强、架设效率高,其结构布置如图3、图4、图5(a)、图5(b)所示。
如图3所示,这种不设置前支腿的双工作面一体化架桥机的主要基本构件主要有:主桁架1、索塔2及拉索3、前承重支腿4、辅助支腿5、后承重支腿6和吊车11。
如图4所示,主桁架1是两片平行的桁架结构,是架桥机的主体受力结构,通过首尾刚性梁进行横向联系,形成共同受力的结构,两片桁架之间形成吊车11的移动区域。
如图5(a)所示,主桁架1下面设置了刚性牛腿结构,牛腿上设置吊车移动的导轨,两者共同形成了主桁架的纵向导轨1(a),其作用为支承吊车11并提供吊车行走的轨道。
如图3所示,这种架桥机的工作特点就是主桁架1的前部分处于悬臂状态,没有通过设置支腿支撑于地面,而是通过斜拉索3进行悬吊支撑,因此在架桥机的整个施工作业中不受地面地形起伏的影响。同时,考虑到悬臂受力的特点,保证结构稳定,需要在主桁架1的后部分进行配重。
如图3、图5(a)和图5(b)所示,斜拉索3一端锚固于主桁架1,一端锚固于架桥机索塔2,索塔2是主桁架1的衍生结构,并与架桥机辅助支腿5形成一体,辅助支腿5支承于已架设的梁板10前端。施工过程中,索塔2主要承受斜拉索3的不平衡水平力及竖向力作用,竖向力通过辅助支腿5传递给已架设的下部结构(包括预制盖梁7、墩柱8、桥墩承台9)。此外,可以调节斜拉索在主桁架1上锚固点的位置,以适应不同跨径桥梁架设时主桁架受力的变化。
架桥机前承重支腿4是可移动的构件,实现架桥机整体移动的功能。此外,如图3所示,在架设下一跨的墩柱8和盖梁7时,架桥机前承重支腿4支承于上一跨已架设的盖梁上,架桥机处于悬臂作业状态,而当进行下一跨上部结构主梁的架设时,架桥机前承重支腿4则前移至下一跨架设好的盖梁上,起到支承架桥机前端的作用,并分担架设主梁时的荷载。
架桥机后承重支腿6也是可移动的构件,除了与架桥机前承重支腿4共同实现架桥机的行走功能外,还起到锚固斜拉索、增加架桥机整体刚度的作用。
如图3、图4、图5(a)和图5(b)所示,架桥机吊车11由纵向行走机构11(a)和横向行走机构11(b)组成,分别实现吊车11的纵向和横向移动功能,其中,纵向行走机构11(a)支承于主桁架1的纵向导轨1(a)上,横向行走机构11(b)则支承于纵向行走机构11(a)之上。施工作业时,吊车11移动至架桥机后部,通过吊机吊起桥梁预制构件,然后移动至架桥机前部对应位置,并通过横向移动进行精确定位。
架桥机的行走方案与可移动的支腿数量有关,本次提供的案例为最少的情况,可以通过增设可移动的支腿,改变架桥机的行走方案,以满足不同架设条件的需要。
本发明架桥机可以实现桥墩立柱、盖梁的架设以及上部结构主梁的架设,也是一种双工作面的一体化架桥机,不仅如此,由于这种架桥机自身全部支承在已架设的梁跨上面,可以不受起伏变化的地形的影响,进行桥梁预制构件的架设;下面对这种架桥机的架设工艺做简要描述:
步骤S1:如图6(a)所示,进行当跨桥梁架设时,架桥机前承重支腿4支撑于已架设完成的桥墩盖梁7上,辅助支腿5及后承重支腿6支撑于已架设完成的上部结构预制梁板10端部,此时架桥机处于悬臂作业状态,事先应根据架设梁跨的跨径长度,调节斜拉索在主桁架1上的锚固位置,且应根据所架设构件的重量,调节架桥机后部的配重情况,保证架桥机整体受力合理。
步骤S2:通过梁上运输方式,将下一个预制墩柱8/桥墩盖梁7运送至架桥机后部,此时,架桥机吊车11也应移动至对应位置,并准备起吊预制构件。
步骤S3:如图5(a)、图6(b)所示,架桥机吊车11吊起预制构件后向前移动至架桥机前部的指定位置,随后通过吊车11的横向移动,将预制构件精确定位到安装位置,并进行下放安装。需要注意的是,在进行预制墩柱8的吊装时,需要将立柱的空间姿态由水平调整至竖直,而在进行预制盖梁7的吊装时,需要将盖梁的空间姿态由纵向水平调整至横向水平,这一步都需要通过两台吊车11的协同工作实现。
步骤S4:如图6(c)所示,待当跨下部结构桥墩立柱和盖梁架设完成后,架桥机前承重支腿4前移至下一个盖梁,并支撑起架桥机的前部,架桥机进入上部结构架设状态。
步骤S5:如图5(b)、图6(d)所示,通过梁上运梁方式将当跨上部结构准备架设的梁板10(b)运送至架桥机后部,此时,架桥机吊车11也应移动至对应位置,并起吊预制主梁,将其运送至架桥机前部,通过吊车11的横向移动将梁板10(b)进行横向定位,最后架桥机吊车11将梁板10(b)落梁进行安装,重复此步骤,将当跨上部主梁全部吊装完成后,架桥机前移进入下一跨桥梁架设阶段。
步骤S6:如图6(e)所示,架桥机前移时,首先调节架桥机后部配重,并移动后承重支腿6至梁跨中间位置。
步骤S7:如图6(f)所示,架桥机后承重支腿6位置固定后,升起架桥机辅助支腿5,架桥机以后承重支腿6和前承重支腿4为支承进行前移。
步骤S8:如图6(g)所示,架桥机前移一定距离后,辅助支腿5放落支承于当跨上部主梁,并升起后承重支腿6,后承重支腿6进一步前移至上一跨主梁前端位置后放落进行支撑。
步骤S9:如图6(h)所示,进一步升起架桥机辅助支腿5,架桥机以后承重支腿6和前承重支腿4为支承进一步进行前移,前移完成后,辅助支腿5放落支承于当跨上部主梁前端并进行位置固定,此时架桥机完成整个移跨动作,并进入下一跨架设的悬臂工作状态。
步骤S10:如图6(i)所示,重复上述步骤,完成后续桥跨的拼装作业。
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发明。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,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种不设置前支腿的双工作面一体化架桥机,其特征在于:包括主桁架和索塔,架桥机通过斜拉索支撑起主桁架前部,利用主桁架后部重量以平衡主桁架前部的悬臂部分重量;斜拉索的一端锚固于主桁架前部或后部,另一端锚固于索塔顶端;对应索塔位置处的主桁架通过辅助支腿支承于第n+1跨与第n+2跨之间的梁板端部,第n+1跨和第n+2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,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、盖梁及梁板。
2.根据权利要求1所述的双工作面一体化架桥机,其特征在于:所述索塔设置于主桁架上且位于主桁架的中部。
3.根据权利要求1所述的双工作面一体化架桥机,其特征在于: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。
4.根据权利要求3所述的双工作面一体化架桥机,其特征在于: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。
5.根据权利要求4所述的双工作面一体化架桥机,其特征在于:当在第n+3跨的承台上完成墩柱及盖梁的安装工作后,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。
6.根据权利要求5所述的双工作面一体化架桥机,其特征在于:所述主桁架通过后承重支腿、前承重支腿以及辅助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。
7.根据权利要求1所述的双工作面一体化架桥机,其特征在于:所述主桁架两侧底部设有导轨,用以供吊车在导轨上纵向移动。
8.根据权利要求7所述的双工作面一体化架桥机,其特征在于: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。
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