CN111717798A - 上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装系统及工艺，该方法借助于位于桥头既有道路(8)的堑顶工位起重机A(40)及在桥址吊装区域处的路基工位起重机C(2)与路基工位起重机B(3)，桥址旁设置预制梁场，在梁场与桥址之间设置有用于运送箱梁(1)至吊装区域的炮车(38)；在箱梁(1)两端预设有A吊点(9)及B吊点(10)；在桥墩(4)中间预设有中间跨(5)，中间跨(5)两端有边侧跨(6)，堑顶工位在路基边坡坡顶处；本发明设计合理、结构紧凑且使用方便。

Description

上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装系统及工艺

技术领域

本发明涉及上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装系统及工艺。

背景技术

某地区铁路为深路堑地段，路堑边坡高27.7m，路堑边坡分四级，边坡坡率为1:1.25。依据设计，铁路路堑主体工程完工后，修建上跨铁路公路桥恢复既有公路工程。桥址概况示意图见图1。上跨公路桥为先简支后连续预应力钢筋混凝土连续箱梁桥，桥跨布置为3×40m，与铁路交叉角度为90o。桥宽7m，每跨横向布置两片箱梁，梁宽3.1m，桥墩高度25.7m。公路桥桥型布置图见图2。在铁路DK166+800右侧及DK166+900左侧分别设两个制梁场，修便道至既有道路，通过既有道路运至桥头堑顶架设。

由于箱梁长度长、重量大，且由堑顶运达，所以箱梁属于平移吊装。如起重机在堑顶进行作业时吊装作业半径过大，难以实现；如起重机在路基进行作业时吊装，由于坡脚距桥台的横向距离达43m、垂直高度达27.7m，起重机作业半径和吊装高度均过大，难以实现。另外，由于起重机在深路堑内作业，且作业范围内有桥墩，加之多机吊装过程需要转换吊点，因此吊臂与桥墩、梁之间，以及起重机吊臂之间发生碰撞的风险高。

常用的简支箱梁架设方法有架桥机法、现浇法和吊装法。采用预制梁的形式上跨铁路营业线时，一般采用架桥机或起重机架梁。铁路管理部门基于对铁路营业线安全考虑，在条件允许的前提下，一般优先选择架桥机架梁方式。不具备架桥机架梁条件时，可以考虑采用起重机架梁方式。

架桥机法适用于跨数较多的箱梁架设。本发明跨数较少，仅为三跨且吊装现场交通不便，若采用架桥机施工，需要修建施工便道、拼装平台；此外，架桥机组装、拆卸需要大吨位起重机配合，配备较多的专业人员，工程成本较大。现浇施工法现场作业量大，与边坡防护、排水工程存在交叉作业，也影响后续工序的开展，难以保证工期。起重机吊装法现场作业量小，对在建铁路工程施工影响小；通过平行作业，可尽早开通公路，对地方交通影响小。因此，本发明采用起重机吊装方案，起重设备采用全地面汽车式起重机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装系统及工艺。一种上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装工艺，该方法借助于位于路基边坡坡顶处的堑顶工位起重机A及在桥址吊装区域处的路基工位起重机C与路基工位起重机B，桥址旁堑顶设置预制梁场，在梁场与桥址之间设置有用于运送箱梁至吊装区域的炮车；在箱梁两端预设有A吊点及B吊点；在桥墩中间预设有中间跨，中间跨两端有边侧跨，堑顶工位路基边坡坡顶处；

该方法包括以下步骤；

步骤一，执行边跨箱梁吊装方案。

作为上述技术方案的进一步改进：

路基工位起重机C与路基工位起重机B均位于路基上，堑顶工位起重机A位于垫顶处；根据作业工况及起重机性能参数确定站位；然后，用炮车由桥头既有道路倒推递送箱梁，在梁左端接近接近桥台时，堑顶工位起重机A钩吊箱梁左端A吊点进行试吊，确认安全稳定后，开始吊装，炮车尾部撤离；其次，堑顶工位起重机A配合炮车继续平移递送箱梁；再次，当炮车接近桥台时，路基工位起重机B、路基工位起重机C通过平衡梁钩吊箱梁左端A吊点，堑顶工位起重机A换钩并钩吊箱梁右端B吊点，实现吊点转换后，炮车撤离；后来，由路基工位起重机B、C及堑顶工位起重机A三机协同操作，平移箱梁就位；

步骤二，执行中跨箱梁吊装方案；首先，用炮车沿桥头既有道路及已架设边跨箱梁倒推递送箱梁；然后，待吊装箱梁左端接近步骤一的右边跨箱梁左端时，路基工位起重机B钩吊箱梁左端A吊点，炮车尾部撤离；其次，路基工位起重机B配合炮车继续平移递送箱梁；再次，炮车接近步骤一的右边跨箱梁左端时，路基工位起重机C钩吊箱梁左端吊点A吊点，路基工位起重机B换钩并钩吊箱梁右端B吊点，实现吊点转换后，炮车撤离；后来，由路基工位起重机B、C双机协同操作，平移箱梁就位。

本发明有益效果：采用堑顶、路基面多工位多台起重机协同炮车喂梁的方法可以解决上跨在建铁路深路堑公路桥箱梁架设时，由于梁长度长、重量大，起重机平移吊装困难的问题。选用QAY200型和QAY650型起重机，型钢丝绳可满足吊装能力需求，并保证作业安全。地基承载力需满足吊装要求。起重机抗倾覆稳定性满足要求，能保证施工的安全性。实践证明，上跨在建铁路深路堑公路桥大跨箱梁多机协同吊装技术方法新颖、实用、安全可靠，应用效果良好。本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。

附图说明

图1是本发明的桥址概况示意图。图2是本发明的公路桥桥型布置图。图3是本发明的三机协同炮车喂梁吊装工艺流程图。图4是本发明的起重机A、B、C与运梁炮车就位。图5是本发明的起重机A协同炮车喂梁。图6是本发明的三机协同炮车喂梁。图7是本发明的起重机A摘钩。图8是本发明的炮车撤离。图9是本发明的三机协同平移吊装。图10是本发明的双机协同炮车喂梁吊装工艺流程图。图11是本发明的起重机B、C与运梁炮车就位。图12是本发明的起重机B协同炮车喂梁。图13是本发明的起重机B摘钩。图14是本发明的炮车撤离。图15是本发明的双机协同平移吊装。图16是本发明的箱梁吊点示意图。图17是本发明的起重机工作受力简图。图18是本发明的起重机示意图。图19是本发明的吊运辅助装置示意图。图20是本发明的吊运辅助装置爆炸示意图。图21是本发明的侧连接杆示意图。图22是本发明的炮车示意图。图23是本发明的示意图。图24是本发明的边跨箱梁吊装计算几何模型图。图25是本发明的边跨箱梁吊装计算几何模型图。

具体实施方式

如图1-25，如图1所示，本实施例的上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装工艺，该方法借助于位于路基边坡坡顶处的堑顶工位起重机A40及在桥址吊装区域处的路基工位起重机C2与路基工位起重机B3，桥址旁堑顶设置预制梁场，在梁场与桥址之间设置有用于运送箱梁1至吊装区域的炮车38；

在箱梁1两端预设有A吊点9及B吊点10；在桥墩4中间预设有中间跨5，中间跨5两端有边侧跨6，堑顶工位路基边坡坡顶处；

该方法包括以下步骤；

步骤一，执行边跨箱梁吊装方案。

路基工位起重机C2与路基工位起重机B3均位于路基上，堑顶工位起重机A40位于垫顶处；根据作业工况及起重机性能参数确定站位；然后，用炮车38由桥头既有道路8倒推递送箱梁1，在梁左端接近接近桥台时，堑顶工位起重机A40钩吊箱梁左端A吊点9进行试吊，确认安全稳定后，开始吊装，炮车38尾部撤离；其次，堑顶工位起重机A40配合炮车38继续平移递送箱梁；再次，当炮车38接近桥台时，路基工位起重机B、路基工位起重机C通过平衡梁钩吊箱梁左端A吊点9，堑顶工位起重机A换钩并钩吊箱梁1右端B吊点10，实现吊点转换后，炮车38撤离；后来，由路基工位起重机B、C及堑顶工位起重机A三机协同操作，平移箱梁就位；

步骤二，执行中跨箱梁吊装方案；首先，用炮车沿桥头既有道路及已架设边跨箱梁倒推递送箱梁；然后，待吊装箱梁1左端接近步骤一的右边跨箱梁左端时，路基工位起重机B钩吊箱梁左端A吊点9，炮车尾部撤离；其次，路基工位起重机B配合炮车继续平移递送箱梁；再次，炮车接近步骤一的右边跨箱梁左端时，路基工位起重机C钩吊箱梁左端吊点A吊点9，路基工位起重机B换钩并钩吊箱梁右端B吊点10，实现吊点转换后，炮车撤离；后来，由路基工位起重机B、C双机协同操作，平移箱梁就位。

其中，预制箱梁属于简支构件，为了保证吊装过程中箱梁的受力点及受力状态与其使用时保持一致，采用平行吊装两点吊，保证箱梁吊装过程中吊点处受力均衡以及吊梁和落梁时的稳定性。吊点距物体两端的距离以箱梁自身力矩平衡为计算标准，即保证吊点处正负弯矩相等。因此，两个吊点分别设于距梁端0.2L处。见图16。吊点采用钢丝绳捆绑兜吊式。本工程各片箱梁重量均为161.2t，双机抬吊情况下两个吊点的理论承重量均为80.6t。

步骤B1，路基工位起重机B及路基工位起重机C选型。

工况CZ3起重机、梁、环境的平面关系如图所示。

路基工位起重机B及路基工位起重机C的起重量要求相同，均为

G_jBC＝K₁K₂G₀ (3.1)

式中，G₀为起重机分担的吊物重量、吊耳及索具重之和，G₀＝161.2/2+2.0＝82.6t；K₁为动载系数，取1.1；K₂为双机抬吊不均衡系数，取1.2，计算可得G_jBC＝109.0t。

起重机B的作业幅度R_B应满足

起升高度H_B应满足H_B＞33.0m。起重机C的作业幅度R_C应满足

起升高度H_C同H_B。

根据G_jBC、R_B、H_B、R_C、H_C，考虑起重机B、C选用相同型号，参考起重机性能表，起重机B、C可选用QAY500型汽车起重机，选用起重量G＝118t、工作幅度R＝20m、臂长L＝48m工况，起升高度

即可满足吊装要求。

步骤B2，堑顶工位起重机A选型

根据起重机B、C的性能参数，确定工况CB2的吊点转换的位置后，确定起重机A性能参数要求。工况CB2起重机、梁、环境的平面关系如图所示。

吊点转换后起重机B、C的起重量要求为

G_jBC＝K₁K₂G₀ (3.2)

式中，G₀为起重机B、C共同分担的吊物重量、吊耳及索具重之和，G₀＝161.2/2/2+2.0＝42.3t；K₁、K₂分别为动载系数和不均衡系数，分别取1.1、1.2。计算可得G_jBC＝60.9t。根据QAY500型汽车起重机性能表，起重机B、C的操作工况选用起重量G＝69t、臂长L＝66m工况，起升高度

对应最大工作幅度R＝30m。

由此计算可得，要实现工况CB2起重机B、C与起重机A的吊点转换，需起重机A的最小工作幅度R_A≥17.64m。起重机A的起重量要求计算同式(3.1)，可得G_jA＝109.0t。参考起重机性能表，选用QAY500型汽车起重机，使用起重量G＝138t、作业幅度R＝18m，臂长L＝30m的工况，起升高度

可满足吊装要求。

本工程采用起重机应尽量选择相同型号，便于协同操作。

首先，确定被吊物的计算荷载G_j

G_j＝K₁K₂G₀(1)

式中，G₀为被吊物的重量、吊耳及索具重之和(t)，取82.6t；K₁为动载系数，取1.1；K₂为双机抬吊不均衡系数，取1.2，计算可得G_j＝109.0t。

然后，根据起重机参数，选择额定起重量Q≥G_j。在满足起升重量的前提下，根据吊装高度H和场地情况，选择吊臂长度L和工作半径R。根据吊装工艺，分不同工况计算各起重机的作业半径及起升高度。

根据上述起重机性能参数的要求，查阅不同吨位起重机性能表进行对比分析，在满足起升重量要求的前提下考虑经济性因素，起重机A选用QAY200型起重机，起重机B、C选用QAY650型起重机。

钢丝绳选型

粗直径钢丝绳的使用标准为

式中，D为吊装钢丝绳应满足的最小直径(mm)；Q为起重机承受重量(t)；β为载荷分配系数，一般取66％。考虑双机抬吊不均衡系数K，一般取1.2，多机抬吊工况下取

Q＝80.6×1.2＝96.7t,

根据式(2)计算可得D_min应达到60mm。

单侧单股钢丝绳受力F_N按下式计算

式中，1.05为夹角系数；Q为起重机吊索承受重量(t)，取97.2t。计算可得F_N＝25.4t。

拉力总和

Z_n＝K×F_N (4)

式中，k为起重吊装钢丝绳安全系数，取10。计算可得，拉力总和Z_n＝2489.2kN。钢丝绳为纤维芯，故需要对其破断拉力进行换算，换算式

式中，α为换算系数，取1.226，可得钢丝绳破断拉力为Z＝2030.3kN。根据文献[8]，破断拉力

式中，Z为破断拉力(kN)；F_C为钢丝绳抗拉强度，取1670kg/mm²，计算可得D＝65mm。

经上述分析与计算，钢丝绳选取Φ65-6×19zs+FC-1670。

支腿地基承载力

由吊装方案可知，起重机A、B承重量相等。单个起重机地基的总承重N按下式计算

式中，γ_G、γ_Q为静、动荷载组合系数，分别取1.2、1.4；G₀为起重机自重、超起配重、吊索及索具重量之和(kN)，对于起重机B、C型号相同，

G₀＝2855.7kN；

G_L为箱梁重量为789.9kN。

计算可得总承重N＝3979.8kN。

假定起重机四个支腿受力均匀，每个支腿施加于地基的平均压应力为

式中，A为起重机支腿钢垫板面积(m²)，支腿垫板采用2.5m×3.0m×0.05m钢板。计算可得，p＝132.7kPa。

考虑到上跨铁路架梁施工，取1.2倍的安全系数，则作业场地承载力要求为f_a≥1.2p＝159.2kPa。如现场地基承载力不满足上述要求，可采用夯实或换填等处理措施。

吊装安全性分析

为保证起重机在吊装过程中的稳定，需要对起重机的抗倾覆稳定性进行分析。起重机抗倾覆稳定性标准为

∑M＝K_G·M_G+K_Q·M_Q+K_W·M_W≥0 (9)

式中，∑M为抗倾覆力矩，K_G为自重加权系数，取1；K_Q为起升荷载加权系数，取1.15；K_W为风动载加权系数，取1；M_G、M_Q、M_W分别起重机自重、起升荷载、风荷载对倾覆边的力矩(kN·m)。起重机工作受力简图见图17。图中，G——起重机自重(kN)；Q——起升物重量(kN)；W——风动载(kN)，按起升物重量的20％考虑；a——起重机重心至支脚倾覆支点的距离(m)；R——为起重机作业半径(m)；h——风动载合力点高度(m)。

QAY650型起重机G＝291.4t，a＝5m，最不利工况下R＝40m，Q＝20.7t，W＝4.14t，风动载合力点取吊物重心，h＝26.7m，计算可得

∑M＝513.3kN·m＞0，满足要求。

同理，对QAY200型起重机，∑M＝77.3kN·m＞0，满足要求。

一种上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装工艺，该方法借助于位于桥头既有道路的堑顶工位起重机A及在桥址吊装区域处的路基工位起重机C与路基工位起重机B，桥址旁设置预制梁场，在梁场与桥址之间设置有用于运送箱梁至吊装区域的炮车；

在箱梁两端预设有A吊点及B吊点；在桥墩中间预设有中间跨，中间跨两端有边侧跨，堑顶工位在桥头既有道路；

该方法包括以下步骤；

步骤一，执行边跨箱梁吊装方案；首先，路基工位起重机C与路基工位起重机B均位于路基上，堑顶工位起重机A位于桥头既有道路，根据作业工况及起重机性能参数确定站位；然后，用炮车由桥头既有道路倒推递送箱梁，在梁左端接近桥头既有道路的堑顶工位时，堑顶工位起重机A钩吊箱梁左端A吊点进行试吊，确认安全稳定后，开始吊装，炮车尾部撤离；其次，堑顶工位起重机A配合炮车继续平移递送箱梁；再次，当炮车接近堑顶到预设位置时，路基工位起重机B、路基工位起重机C通过平衡梁钩吊箱梁左端A吊点，堑顶工位起重机A换钩并钩吊箱梁右端B吊点，实现吊点转换后，炮车撤离；后来，由堑顶工位起重机A与路基工位起重机B、C三机协同操作，平移箱梁就位；

步骤二，执行中跨箱梁吊装方案，首先，用炮车沿桥头既有道路及已架设箱梁倒推递送箱梁；然后，待吊装箱梁左端接近步骤一的右边跨箱梁左端到预设位置时，路基工位起重机B钩吊箱梁左端A吊点，炮车尾部撤离；其次，路基工位起重机B配合炮车继续平移递送箱梁；再次，炮车接近步骤一的右边跨箱梁左端到预设位置时，路基工位起重机C钩吊箱梁左端吊点A吊点，路基工位起重机B换钩并钩吊箱梁右端B吊点，实现吊点转换后，炮车撤离；后来，由路基工位起重机B、C双机协同操作，平移箱梁就位。

将吊运定位装置11安装在梁件1上；其次，起重机C与起重机B分别钩吊箱梁1的A吊点9及B吊点10，其中，起重机A的钢丝绳连接位于B吊点10的移动吊耳座31，进行试吊，确认安全稳定后，开始吊装，并观察监测侧垂直架26与监测摆动杆28之间的夹角，实现对箱梁1的观察，确定其是否吊正。

更换吊耳位置的时候，移动吊耳座31移动到A吊点9并通过吊耳A端横向档杆33进行阻挡，实现起重机A或C钩吊在A吊点9或B吊点10处；

当需要下降安装的时候，辅助转轴35带动辅助摆动臂36上摆动，通过卷扬机牵拉实现纵向位置调整。

在步骤一之前包括：

步骤A,吊点位置的确定，基于吊点距物体两端的距离以箱梁自身力矩平衡为计算标准，即保证吊点处正负弯矩相等，两个吊点分别设于距梁端0.2L处，吊点采用钢丝绳捆绑兜吊式；

步骤B，起重机选型；

首先，确定被吊物的计算荷载G_j

G_j＝K₁K₂G₀ (1)；

式中，G₀为被吊物的重量、吊耳及索具重之和；K₁为动载系数，取1.1；K₂为双机抬吊不均衡系数，取1.2；

然后，根据起重机参数，选择额定起重量Q≥G_j，在满足起升重量的前提下，根据吊装高度H和场地情况，选择吊臂长度L和工作半径R，根据吊装工艺，分不同工况计算各起重机的作业半径及起升高度；

根据起重机性能参数的要求，查阅不同吨位起重机性能表进行对比分析，选择起重机；

具体地说，起重机性能参数包括起升高度、作业半径、起升重量等。由于作业半径决定起重量的大小，因此以起重机作业半径R_A、R_B最小，即起重机吨位最小为优化目标。起重机的站位用其到公路中线的距离x、y描述，x、y为优化变量。作为优选：

步骤B1，起重机B优化模型；首先，根据对起重机作业工况的综合分析，依照中跨箱梁吊装计算几何模型图，以起重机B的站位为优化变量，在保证安全吊装的前提下，以起重机作业半径最小，即起重机吨位最小为优化目标，建立优化数学模型如下：

min R_B (3.1)

式3.2a～3.2c分别为起重机B在工况C1下的吊装距离、高度及起重量条件,式3.2d为起重机B在工况c3下的防碰撞条件，式3.2e～k为起重机B两个工况下的站位及变幅角的范围；x_B、y_B分别为起重机在坐标系中的横向距离和纵向距离，m；a为中跨箱梁左端中心位置，m；L为箱梁的长度，m；L_B为起重机吊臂长，m；θ_CZ1θ_CZ3为工况CZ1、CZ3起重机的变幅角，°；H_B为H_墩+H_绳+H_盖+H_梁＝33，m；G为起重机的起升重量，t；G₀为单台起重机载荷，t；P_B为平移过程中起重机吊臂至箱梁的最小距离且P_B＞0，m。

步骤B2,根据对起重机作业工况的综合分析，依照中跨箱梁吊装计算几何模型图，以起重机C的站位为优化变量，在保证安全吊装的前提下，以起重机作业半径最小，即起重机吨位最小为优化目标，建立优化数学模型如下：

min R_C (3-3)

式3.2a～3.2c分别为起重机C在工况CZ3下的吊装距离、高度及起重量条件,式3.2d～g为起重机C站位及变幅角的范围；

分别为起重机在坐标系中的横向距离和纵向距离，m；a为中跨箱梁左端中心位置，m；L为箱梁的长度，m；L_臂C为起重机吊臂长，m；θ_Z3为CZ3工况下起重机的变幅角，°；H_C为H_墩+H_绳+H_盖+H_梁＝33，m；G为起重机的起升重量，t；G₀为单台起重机载荷，t。

步骤B3,起重机B、C选型分析；有约束最优化问题的一般描述为：

其中，x＝[x₁,x₂,Λ,x_n]^T，在满足约束条件G(x)≤0的前提下使目标函数f(x)最小化。针对上述起重机站位优化模型，采用fmincon函数中的Interior Point算法(内点算法)进行求解，在解决实际中的最优化问题时，求解公式为：

min f(x)

式4.1中，Ax≤b和A₁x＝b₁是线性约束，C(x)≤0和C₁(x)＝0是非线性约束，LB≤x≤UB是有界约束。约束优化内点算法的基本思想是：通过引入效用函数的方法将约束优化问题转换成无约束问题，再利用优化迭代过程不断地更新效用函数，以使得算法收敛，通过当迭代点靠近边界时，目标函数徒然增大，以示惩罚，阻止迭代点穿越边界，确保最优解在可行域之内。

步骤B4，通过上述Interior Point算法，对根据边跨箱梁分步提升吊装过程中所建立的优化数学模型进行计算求解，即在起重机性能表中选择合适的起重量，并得到起重量所对应的臂长和工作半径，代入优化模型中进行计算，得到B、C吊车选型及站位配置方案如下所示：

(1)起重机B选型

表4-1起重机B模型计算结果表

针对起重机B的选型优化，当使用QAY 300型起重机参数进行计算时目标函数无解，QAY 300型起重机性能无法满足工况要求，故将该起重机配置组合排除；QAY 650型和QAY 500型起重机均满足要求，出于经济性考虑，起重机B选择QAY 500型起重机进行吊装,且起重机B到公路中线的距离x、y分别为13.27m、7m。

(2)起重机C选型

表4-2起重机C模型计算结果表

针对起重机C的选型优化，当使用QAY 300型起重机参数进行计算时目标函数无解，QAY 300型起重机性能无法满足工况要求，故将该起重机配置组合排除；QAY 650型和QAY 500型起重机均满足要求，出于经济性考虑，起重机C选择QAY 500型起重机进行吊装，且起重机C到公路中线的距离x、y分别为4.37m、7m。

步骤B5,起重机A选型分析,

由中跨选型分析结果可知，起重机B、C均选用QAY500型起重机，边跨在中跨选型的基础上，进行起重机A的选型。

G_j＝K₁K₂G₀ (4.2)

式中，G₀为被吊物的重量、吊耳及索具重之和(t)，起重机B、C取42.1 t，起重机A取82.6 t；K₁为动载系数，取1.1；K₂为双机抬吊不均衡系数，取1.2，计算可得起重机B、C的G_j＝46.3t起重机A的G_j＝109.0t。

在起重机B、C型号为QAY500型的基础上，参考起重机性能表，选择额定起重量Q≥G_j。在满足起升重量的前提下，根据吊装高度H和场地情况，选择吊臂长度L和工作半径R。起重机B、C应满足H≥33m，G≥46.3t，起重机A应满足G≥109.0t，分析可得：

起重机B、C选用R＝38m,L＝72m,

G＝46t＞40.5t，起重机A选用QAY300型，R＝8m,L＝25.7m,

G＝103t＞101.25t。

根据上述计算分析可知，当被吊装的边跨箱梁左端距离堑顶11m时进行吊点转换。

综上所述，出于安全施工及经济性和各个工况对起重机的性能参数要求考虑，起重机B、C选择QAY500型起重机，起重机A选择QAY300型起重机。

步骤C，钢丝绳选型

首先，粗直径钢丝绳的使用标准为

式中，D为吊装钢丝绳应满足的最小直径；Q为起重机承受重量；β为载荷分配系数，一般取66％。考虑双机抬吊不均衡系数K，一般取1.2，多机抬吊工况下取

Q＝80.6×1.2＝96.7t,

然后，根据式(2)计算得D_min；

其次，单侧单股钢丝绳受力F_N按下式计算

式中，1.05为夹角系数；Q为起重机吊索承受重量；

拉力总和

Z_n＝K×F_N (4)

式中，k为起重吊装钢丝绳安全系数，取10；

再次，钢丝绳为纤维芯，故对其破断拉力进行换算，换算式

式中，α为换算系数，取1.226，破断拉力计算为

式中，Z为破断拉力；F_C为钢丝绳抗拉强度，取1670kg/mm²；

经上述分析与计算，钢丝绳选取Φ65-6×19zs+FC-1670；

步骤D，计算支腿地基承载力，

首先，由吊装方案可知，起重机C、B承重量相等。单个起重机地基的总承重N按下式计算

式中，γ_G、γ_Q为静、动荷载组合系数，分别取1.2、1.4；G₀为起重机自重、超起配重、吊索及索具重量之和，对于起重机B、C型号相同，G_L为箱梁重量；

然后，假定起重机四个支腿受力均匀，每个支腿施加于地基的平均压应力为

式中，A为起重机支腿钢垫板面积(m²)；

其次，考虑到上跨铁路架梁施工，取1.2倍的安全系数，则作业场地承载力要求为f_a≥1.2p，如现场地基承载力不满足上述要求，可采用夯实或换填的处理措施；

步骤E，吊装安全性分析

首先，起重机抗倾覆稳定性标准为

∑M＝K_G·M_G+K_Q·M_Q+K_W·M_W≥0 (9)；

式中，∑M为抗倾覆力矩，K_G为自重加权系数，取1；K_Q为起升荷载加权系数，取1.15；K_W为风动载加权系数，取1；M_G、M_Q、M_W分别起重机自重、起升荷载、风荷载对倾覆边的力矩。

借助于上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装系统。

一种上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装系统，上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装系统，包括在梁场与桥址之间设置有用于运送箱梁至吊装区域的炮车、路基工位起重机C、路基工位起重机B及用于安装在箱梁上的吊运辅助装置；在吊运辅助装置两端具有A吊点与B吊点。

吊运辅助装置包括：

支撑装置，用于套在箱梁上；

平衡监测装置，用于监测吊运过程中，箱梁是否水平；

工艺底座，用于支撑箱梁从而方便安装；

移动吊耳装置，用于改变吊运的悬挂的位置。

支撑装置，包括两个侧支撑架及两个侧支撑架之间的中间支撑架；两个侧支撑架及中间支撑架通过侧连接杆连接为一体；在侧支撑架及中间支撑架上设置有用于与箱梁对应的侧中心豁口；在侧支撑架的侧中心豁口通过螺栓安装有放置箱梁纵向滑出的侧挡块，在两个侧支撑架及中间支撑架上均设置有侧固定挂圈；

平衡监测装置，包括垂直安装在支撑装置上的监测升降导向架；在监测升降导向架中升降设置有监测铰接轴，在监测铰接轴下端设置有用于压在箱梁上表面之上的监测下压头，在监测下压头一侧垂直设置有监测侧垂直架，在监测侧垂直架上垂直设置有监测水平垂直横杆，在监测水平垂直横杆下端摆动设置有监测摆动杆；在监测侧垂直架上设置有竖直标记线，通过观察监测摆动杆相对于竖直标记线摆动来判断箱梁是否水平；

移动吊耳装置，包括纵向设置在支撑装置上的吊耳纵向移动架；A吊点与B吊点设置在吊耳纵向移动架两端；在吊耳纵向移动架上由推杆驱动纵向移动有移动吊耳座；

在B吊点设置有吊耳B端限位块，在吊耳B端限位块输出端设置有用于阻挡移动吊耳座移动的吊耳B端横向档杆；

A吊点与B吊点结构相同；在A吊点输出端设置有用于阻挡移动吊耳座移动的吊耳A端横向档杆。

辅助定位装置包括设置在支撑装置上的辅助支架，在辅助支架上设置有由电机传动驱动的辅助转轴，在辅助转轴带动摆动的辅助摆动臂，在辅助摆动臂下摆动连接有牵引绳；

在支撑装置底部设置有滚轮；

在炮车上设置有卷扬机，牵引绳连接在卷扬机上；

卷扬机通过牵引绳牵引箱梁轴向定位并靠近相邻连接体。

本发明实现了箱梁1基于起重机C2，起重机B3的施工，巧妙实现了吊装点的自动化变更，实现中间跨5，边侧跨6的安装，通过堑顶工位7的巧妙设计，实现安装吊装，桥头既有道路8实现拉动到位，A吊点9，B吊点10实现吊装，吊运辅助装置11作为发明点，实现了对箱梁的支撑，避免传统吊装引起的箱梁下沉变形，从而通过支撑装置12框架，其优选可拆卸分体结构，通用性好，长度可调节，其整理受力，避免变形，平衡监测装置13可以利用摆动，实现肉眼直观观察夹角，工艺底座14方便离地支撑，便于组装，移动吊耳装置15实现吊装钢丝绳的位置调节，辅助定位装置16实现自动摆动，避免人工换钩，其通过钢丝绳与卷扬机连接，实现了箱梁向纵向定位靠近，从而解决了箱梁之间对接不方便的技术问题，监测升降导向架23实现导向，监测铰接轴24具有很好的兼容性，从而使得监测下压头25压在箱梁上表面，从而实现了监测侧垂直架26的垂直，利用监测水平垂直横杆27上摆动的监测摆动杆28(始终竖直状态)实现垂直与竖直的夹角调节。

Claims (6)

1.一种上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装工艺，其特征在于：该方法借助于位于路基边坡坡顶处的堑顶工位起重机A(40)及在桥址吊装区域处的路基工位起重机C(2)与路基工位起重机B(3)，桥址旁堑顶设置预制梁场，在梁场与桥址之间设置有用于运送箱梁(1)至吊装区域的炮车(38)；

在箱梁(1)两端预设有A吊点(9)及B吊点(10)；在桥墩(4)中间预设有中间跨(5)，中间跨(5)两端有边侧跨(6)，堑顶工位路基边坡坡顶处；

该方法包括以下步骤；

步骤一，执行边跨箱梁吊装方案；首先，路基工位起重机C(2)与路基工位起重机B(3)均位于路基上，堑顶工位起重机A(40)位于垫顶处；根据作业工况及起重机性能参数确定站位；然后，用炮车(38)由桥头既有道路(8)倒推递送箱梁(1)，在梁左端接近接近桥台时，堑顶工位起重机A(40)钩吊箱梁左端A吊点(9)进行试吊，确认安全稳定后，开始吊装，炮车(38)尾部撤离；其次，堑顶工位起重机A(40)配合炮车(38)继续平移递送箱梁；再次，当炮车(38)接近桥台时，路基工位起重机B、路基工位起重机C通过平衡梁钩吊箱梁左端A吊点(9)，堑顶工位起重机A换钩并钩吊箱梁(1)右端B吊点(10)，实现吊点转换后，炮车(38)撤离；后来，由路基工位起重机B、C及堑顶工位起重机A三机协同操作，平移箱梁就位；

步骤二，执行中跨箱梁吊装方案；首先，用炮车沿桥头既有道路及已架设边跨箱梁倒推递送箱梁；然后，待吊装箱梁(1)左端接近步骤一的右边跨箱梁左端时，路基工位起重机B钩吊箱梁左端A吊点(9)，炮车尾部撤离；其次，路基工位起重机B配合炮车继续平移递送箱梁；再次，炮车接近步骤一的右边跨箱梁左端时，路基工位起重机C钩吊箱梁左端吊点A吊点(9)，路基工位起重机B换钩并钩吊箱梁右端B吊点(10)，实现吊点转换后，炮车撤离；后来，由路基工位起重机B、C双机协同操作，平移箱梁就位。

2.根据权利要求1所述的上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装工艺，其特征在于：在步骤一之前包括：

步骤A,吊点位置的确定，基于吊点距物体两端的距离以箱梁自身力矩平衡为计算标准，即保证吊点处正负弯矩相等，两个吊点分别设于距梁端0.2L处，吊点采用钢丝绳捆绑兜吊式；

步骤B1,路基工位起重机B及路基工位起重机C选型；

首先，路基工位起重机B及路基工位起重机C的起重量要求相同，均为

G_jBc＝K₁K₂G₀ (3.1)

式中，G₀为起重机分担的吊物重量、吊耳及索具重之和；K₁为动载系数，取1.1；K₂为双机抬吊不均衡系数，取1.2；

然后，确定路基工位起重机B的作业幅度R_B，起升高度H_B；路基工位起重机C的作业幅度R_C，起升高度H_C同H_B；

根据G_jBC、R_B、H_B、R_C、H_C，考虑起重机B、C选用相同型号，参考起重机性能参数，确定路基工位起重机B及路基工位起重机C；

步骤B2,堑顶工位起重机A选型

首先，根据路基工位起重机B及路基工位起重机C的性能参数；吊点转换后起重机B、C的起重量要求为

G_jBc＝K₁K₂G₀ (3.2)

式中，G₀为路基工位起重机B及路基工位起重机C共同分担的吊物重量、吊耳及索具重之和；K₁、K₂分别为动载系数和不均衡系数，分别取1.1、1.2；根据汽车起重机性能参数，确定操作工况选用起重量G、臂长L工况，起升高度H，对应最大工作幅度R；

然后，计算可得，要实现工况CB2起重机B、C与起重机A的吊点转换，需起重机A的最小工作幅度R_A；起重机A的起重量要求计算同式(3.1)，可得Gj_A，参考起重机性能参数，选用汽车起重机；

步骤C，钢丝绳选型

首先，粗直径钢丝绳的使用标准为

式中，D为吊装钢丝绳应满足的最小直径；Q为起重机承受重量；β为载荷分配系数，一般取66％；考虑双机抬吊不均衡系数K，一般取1.2，多机抬吊工况下取

Q＝80.6×1.2＝96.7t,

然后，根据式(2)计算得D_min；

其次，单侧单股钢丝绳受力F_N按下式计算

式中，1.05为夹角系数；Q为起重机吊索承受重量；

拉力总和

Z_n＝K×F_N (4)

式中，k为起重吊装钢丝绳安全系数，取10；

再次，钢丝绳为纤维芯，故对其破断拉力进行换算，换算式

式中，α为换算系数，取1.226，破断拉力计算为

式中，Z为破断拉力；F_C为钢丝绳抗拉强度，取1670kg/mm²；

经上述分析与计算，钢丝绳选取Φ65-6×19zs+FC-1670；

步骤D，计算支腿地基承载力，

首先，由吊装方案可知，起重机C、B承重量相等；单个起重机地基的总承重N按下式计算

式中，γ_G、γ_Q为静、动荷载组合系数，分别取1.2、1.4；G₀为起重机自重、超起配重、吊索及索具重量之和，对于起重机B、C型号相同，G_L为箱梁重量；

然后，假定起重机四个支腿受力均匀，每个支腿施加于地基的平均压应力为

式中，A为起重机支腿钢垫板面积(m²)；

其次，考虑到上跨铁路架梁施工，取1.2倍的安全系数，则作业场地承载力要求为f_a≥1.2p，如现场地基承载力不满足上述要求，可采用夯实或换填的处理措施；

步骤E，吊装安全性分析

首先，起重机抗倾覆稳定性标准为

∑M＝K_G·M_G+K_Q·M_Q+K_W·M_W≥0 (9)；

式中，∑M为抗倾覆力矩，K_G为自重加权系数，取1；K_Q为起升荷载加权系数，取1.15；K_W为风动载加权系数，取1；M_G、M_Q、M_W分别起重机自重、起升荷载、风荷载对倾覆边的力矩。

3.根据权利要求1所述的上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装工艺，其特征在于：借助于上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装系统。

4.一种上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装系统，其特征在于：上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装系统，包括在梁场与桥址之间设置有用于运送箱梁至吊装区域的炮车、路基工位起重机C、路基工位起重机B及用于安装在箱梁上的吊运辅助装置；在吊运辅助装置两端具有A吊点与B吊点。

5.根据权利要求4所述的上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装系统，其特征在于：吊运辅助装置包括：

支撑装置，用于套在箱梁上；

平衡监测装置，用于监测吊运过程中，箱梁是否水平；

工艺底座，用于支撑箱梁从而方便安装；

移动吊耳装置，用于改变吊运的悬挂的位置。

6.根据权利要求1所述的上跨在建铁路路堑公路桥箱梁多机协同吊装系统，其特征在于：支撑装置，包括两个侧支撑架及两个侧支撑架之间的中间支撑架；两个侧支撑架及中间支撑架通过侧连接杆连接为一体；在侧支撑架及中间支撑架上设置有用于与箱梁对应的侧中心豁口；在侧支撑架的侧中心豁口通过螺栓安装有放置箱梁纵向滑出的侧挡块，在两个侧支撑架及中间支撑架上均设置有侧固定挂圈；

平衡监测装置，包括垂直安装在支撑装置上的监测升降导向架；在监测升降导向架中升降设置有监测铰接轴，在监测铰接轴下端设置有用于压在箱梁上表面之上的监测下压头，在监测下压头一侧垂直设置有监测侧垂直架，在监测侧垂直架上垂直设置有监测水平垂直横杆，在监测水平垂直横杆下端摆动设置有监测摆动杆；在监测侧垂直架上设置有竖直标记线，通过观察监测摆动杆相对于竖直标记线摆动来判断箱梁是否水平；

移动吊耳装置，包括纵向设置在支撑装置上的吊耳纵向移动架；A吊点与B吊点设置在吊耳纵向移动架两端；在吊耳纵向移动架上由推杆驱动纵向移动有移动吊耳座；

在B吊点设置有吊耳B端限位块，在吊耳B端限位块输出端设置有用于阻挡移动吊耳座移动的吊耳B端横向档杆；

A吊点与B吊点结构相同；在A吊点输出端设置有用于阻挡移动吊耳座移动的吊耳A端横向档杆；

辅助定位装置包括设置在支撑装置上的辅助支架，在辅助支架上设置有由电机传动驱动的辅助转轴，在辅助转轴带动摆动的辅助摆动臂，在辅助摆动臂下摆动连接有牵引绳；

在支撑装置底部设置有滚轮；

在炮车上设置有卷扬机，牵引绳连接在卷扬机上；

卷扬机通过牵引绳牵引箱梁轴向定位并靠近相邻连接体。

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