一种中跨连续梁造桥机及其造桥方法

摘要

本发明公开了一种中跨连续梁造桥机及一种节段拼装建造连续梁的造桥梁方法。该造桥机由前支腿、导梁、过渡段、弯折段、主梁、墩顶牛腿、悬吊及调梁系统、顶升落架系统、走行系统、电气动力系统、龙门吊、底模运输车、多功能运梁车及附属装置组成。该方法包括：将造桥机组拼于桥墩之上；在造桥机上对梁段进行一系列施工工艺的操作；造桥机靠自身动力前移至下一孔；如此反复完成整个桥梁的施工。采用该设备和方法具有施工速度快、工业化程度高等优点，适应我国铁路桥梁建设发展的需要；造桥机自带动力装置，可在墩台顶面移动，施工不受地形条件限制；跨度可适应最小曲线半径600m；提高施工安全性和作业效率，更好地保证了施工质量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥梁施工设备，尤其是一种铁路或公路桥梁的造桥机及其施工方法。

背景技术

近几年，在国内铁路桥梁施工中采用造桥机技术建造了大量的简支梁，但用造桥机直接建造连续梁还是空白。节段拼装法建造连续梁因其施工速度快、工业化程度高、梁体质量明显改善，已被公认是当今桥梁发展方向之一。

传统的造桥机具有如下缺点：

1、通常只适应简支梁，而不适应连续梁的建造；

2、利用千斤顶支撑梁段的底板，不利于梁段线性的调整；

3、桥梁线形调整通常利用人工调梁；

4、施工受地形条件限制，尤其不适合于深沟峡谷的高桥及施工难度大的深水桥梁等一些特殊复杂地段的桥跨施工；

5、利用滚轮箱直接支撑在桥墩之上，倒运滚轮箱需要借助人力；

6、通常只适应直线桥梁，最多可适应曲线半径在1000m以上的桥梁。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种中跨连续梁造桥机及一种节段拼装建造连续梁的造桥梁方法，利用该造桥机及方法，可以实现造桥机建造连续梁，并且其操作简单、建造成本低、施工效率高，还可以建造小曲线半径的桥梁。

基于上述发明目的，本发明提出了如下的技术方案：

造桥机由前支腿、导梁、过渡段、弯折段、主梁、墩顶牛腿、悬吊及调梁系统、顶升落架系统、走行系统、电气动力系统、龙门吊、底模运输车、多功能运梁车及附属装置组成；

其中，所述的前支腿悬吊在设置于导梁下部，与导梁横联的轨道上；过渡段位于导梁后端，弯折段位于主梁前段，通过过渡弯折段之间的连接将导梁和主梁连接在一起；弯折段中间有一处弯折，使主梁和导梁形成折线形状；主梁下盖板两侧焊接有支撑轨道，墩顶牛腿上端连接在支撑轨道上，并可沿支撑轨道移动；悬吊及调梁系统位于主梁上盖板中心的轨道上，所述轨道焊接在主梁上盖板中间位置；顶升落架系统设置在主梁上，由顶升横梁、底梁、千斤顶和泵站组成；走行系统由钢绞线液压油缸组成，液压油缸安装在墩顶牛腿上，刚绞线固定在主梁的下盖板上；所述电力系统由发电机、配电器组成，与走行系统的动力机电连接；所述龙门吊位于在造桥机支架上；多功能运梁车位于主梁的移位横梁处，可以沿铺设在已成梁上的钢轨轨道移动；附属装置包括栏杆、防护装置和底模运输车，所述栏杆通过螺栓连接在主梁外侧，所述底模运输车设置在两主梁内侧下盖板翼缘上，并可沿翼缘移动。

所述的导梁为空间桁架结构，其形状呈∏形，两边为两片主桁，主桁之间通过桥门架形式的横联连接；导梁上设有龙门吊走行轨道，龙门吊通过该轨道吊运墩顶牛腿；在导梁两片主桁下部中间位置设置墩顶牛腿支撑轨道。所述导梁横联是指两片导梁主桁之间的横向联接杆件。

所述的主梁的顶部上盖板中心设置悬吊系统的轨道，轨道采用方钢；龙门吊走行轨道设置于主梁外侧腹板顶部，轨道采用钢轨，用扣板固定；下盖板中心设置造桥机纵移钢绞线，两腹板处设置墩顶牛腿支撑轨道，也是造桥机过孔的轨道；

所述的弯折段为箱形结构，其弯折角度，同桥梁的曲线半径相匹配。

所述的导梁由若干节段组拼成；所述的主梁采用箱形梁结构，呈双箱上下叠置，并设置成若干段；导梁的高度与主梁高度相同。

所述的墩顶牛腿设置为左右两片，当造桥机处于建梁状态时，其下部固定在墩帽和墩身上，其上设置有顶推液压缸，通过顶推液压缸为造桥机走行提供动力；墩顶牛腿与主、导梁的支撑接触点处设置有摇轴，使该支撑沿线路方向能够上下摆动；墩顶牛腿上还设置有横移装置。

所述的悬吊及调梁系统由吊梁扁担、吊具、扁担纵移装置、调梁工具车和扁担梁垫槽组成；

所述的吊具将梁段悬吊在扁担梁上，扁担梁通过垫槽可以在设置于主梁上盖板中心的轨道上移动；通吊梁扁担上的穿心式千斤顶实现吊梁扁担和预制梁段的纵向调整，调梁工具车实现梁段的横向和竖向调整；

扁担梁上的吊具位置开有长圆孔，扁担梁两端设置有与主梁联接的螺栓孔位。

所述的底模运输车为两辆，在两主梁内侧下盖板翼缘上走行。

所述的龙门吊在造桥机支架上运行；龙门吊横向设有悬臂。

所述的多功能运梁车为轨行式，运梁车上还设有回转转台。

一种节段拼装建造连续梁的造桥梁方法，该方法包括以下步骤：

将造桥机组拼于桥墩之上，安装调试完成后成为梁段支撑的平台；

在造桥机上对梁段进行一系列施工工艺的操作，待桥梁成型后能承受自身重量和满足造桥机前移需要后释放已成桥梁与造桥机之间的连接；

造桥机靠自身的动力在前方墩顶安装走行支撑平台后前移至下一孔；

如此反复便完成整个桥梁的施工作业。

所述的施工工艺包括预制梁段节段拼装建造，或现浇制梁建造；

所述的预制梁段节段拼装建造步骤包括：

通过造桥机的多功能运梁车将预制好的混凝土梁段运送至造桥机的尾部，通过造桥机的龙门吊将预制梁段从多功能运梁车上移送至造桥机的悬吊支撑系统，通过造桥机上的悬吊及调梁系统对各预制梁段进行三维调整，使其达到设计的线性，最后进行接缝处理和预应力的张拉。

所述的造桥机靠自身的动力在前方墩顶安装走行支撑平台后前移至下一孔的具体步骤是：

通过造桥机的顶升横梁将造桥机顶升，使造桥机尾部和支撑的后墩顶牛腿脱离开，之后通过龙门吊拆除墩顶牛腿，回缩顶升横梁使其回到原来标高，造桥机尾部由顶升横梁支撑；

将前支腿顶升，留出墩顶牛腿的安装空间；龙门吊吊运墩顶牛腿至前支腿所在的桥墩安装墩顶牛腿；安装好后前支腿回缩，造桥机前端由墩顶牛腿支撑；

通过顶升横梁将造桥机顶升，运梁车装上均横梁后运行到移位横梁下方，回缩顶升横梁，使移位横梁支撑在运梁车，使运梁车支撑造桥机尾端；

在后牛腿移位油缸的推送下，造桥机纵移到下一桥墩处；

在桥墩处支立前支腿；顶升顶升横梁，撤出运梁车，顶升横梁回缩至正常标高，造桥机尾端由顶升横梁支撑，造桥机到位达到架梁状态。

所述的接缝处理采用干接缝或湿接缝。

采用该设备和方法具有施工速度快、工业化程度高等优点，适应我国铁路桥梁建设发展的需要；造桥机自带动力装置，可在墩台顶面移动，施工不受地形条件限制；跨度可适应最小曲线半径为600米；提高施工安全性和作业效率，能更好的保证施工质量。

附图说明

图1是造桥机的整体结构示意图。

图2是图1所示造桥机的俯视图。

图3是牛腿、龙门吊断面的示意图。

图4是顶升横梁断面的示意图。

图5是移位横梁、运梁车断面的示意图。

图6是移位横梁、龙门吊断面的示意图。

图7是附属装置断面的示意图。

图8是前支腿断面的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1至图8所示是根据本方案制造的一台造桥机，该造桥机的具体结构如下：

该机主要由主梁、过渡变折段16、前导梁8、前支腿7、墩顶牛腿2、梁段悬吊系统1、调梁工具车10、顶升落架系统9、走行系统15、龙门吊11、运梁车13、电气动力系统12及附属装置5等部分组成。

主梁

主梁采用箱梁结构，为双箱上下叠置。单箱断面为1660mm×3000mm，上下两箱采用M24×100螺栓(GB/T5782-2000，8.8级低碳合金钢)、M24螺母(GB/T1760-2000，8级)联结。主梁总长81.6m，共分13节，除尾节长度为8885mm外，其余各节基本按6m设计。各节之间采用螺栓拼接板联接，上下盖板联结螺栓为M30×100(GB/T5782-2000，8.8级低碳合金钢，光杆长度为44mm)、螺母为M30(GB/T1760-2000，8级)，腹板联结螺栓为M24×70(GB/T5782-2000，8.8级低碳合金钢)、螺母为M24(GB/T1760-2000，8级)，各段重量除1号段为8262kg和13号段为9707kg外，其余段一般在6～7t之间。

两主梁中心距为8380mm。主梁设置8处顶升横梁3(根据施工桥跨和梁型选用不同位置)和1处移位横梁4联结位，顶升横梁3及移位横梁4联结位法兰设置能满足不同跨度桥梁高度变化而需上下调整的要求，最大变化范围为2000mm。

主梁上盖板中心设置梁悬吊系统轨道，轨道采用50mm×50mm方钢。龙门吊走行轨道设置于外侧腹板顶部，轨道采用43钢轨，钢轨采用扣板固定。下盖板中心设置造桥机纵移牛腿推送轨道，两腹板处设置牛腿支撑轨道。

主梁外侧上设栏杆，主梁上下两箱内部设过人孔道，主梁腹板开过人孔洞。

过渡段

过渡段是为适应确定的曲线半径而设置，利用过渡段将主梁和导梁联接成一个整体，并使主梁和导梁形成所需要的夹角。过渡段设计为与主梁结构相同的箱形结构，例如使导梁和主梁成7.36度，根据施工条件可以计算并配置过渡段。

前导梁8

导梁是为造桥机过跨上墩而设置，其上能够走行龙门吊11来吊运牛腿。导梁采用桁架结构，为保证其过跨时的整体稳定性，整体采用∏形结构。导梁拼接全部采用10.9级M30螺栓。导梁节间上、下弦杆采用组焊箱梁结构，最大重量为3t。

导梁顶部设置与主梁同轨距的龙门吊走行轨道。底部设置与主梁同轨距的牛腿支撑轨道。导梁前端30m范围设置前支腿7走行轨道。

前支腿7

前支腿7是为实现牛腿随造桥机自动倒装而设置，由横梁、跳梁、吊杆和拖拉系统组成。

前支腿7悬吊在设置于导梁的轨道上，利用两台无极绳绞车拖拉在导梁上纵向移位，满足变跨作业需要。

与横梁螺栓联接的跳梁支撑导梁的下弦杆，实现导梁在前方墩的支撑。跳梁可以旋转，使前支腿7通过牛腿。

前支腿7设由两条伸缩柱，以实现前支腿7上墩，配备两台QF200T-20b分离式千斤顶(各配一套BZ63-6泵站)，实现导梁前端的顶升，以便安装牛腿。

前支腿7升降行程为1480mm，考虑了导梁的下挠、前支腿7安装所需空间及前支腿7上墩所必须的空间，同时也考虑了相邻跨度(如32-40m、40-56m、56-64m等)桥梁高差的适应。当相临桥跨按32-56m(或64m)配置时，应在前支腿7下支垫相应高度的支垫物。

若采用提前预装牛腿的方式，则可将前支腿7伸缩柱调至最高位，不必考虑其行程。

前支腿7能够承受350t支反力，能够提供340t的顶升力。

墩顶牛腿2

墩顶牛腿2为造桥机的支撑基础，牛腿利用墩帽和墩身进行固定，每墩上设左右两片，采用精扎螺纹钢与墩联结为一体。

牛腿系根据所施工桥梁之桥墩14而设计，墩身构造变化和施工桥跨重量变化，均应重新设计牛腿。例如在墩顶垫石根部向下3860mm，墩中心线(横桥方向)两侧800mm处设预埋件(每墩4件)，预埋件应能承受290t竖向力和140t横向力。

为适应不同的墩身结构，牛腿采用分块设计，工作部分为通用设计，与桥墩14相联部分为专用设计。

考虑64m与32m梁相连，两者墩高相差2000mm，因此，变跨施工时，牛腿上可以支垫2000mm的支垫物。施工时，应根据桥跨变化的具体情况进行支垫。

牛腿与支架的支撑点设置摇轴，即该支撑沿线路方向能够上下摆动，适应线路12‰坡度。

牛腿的支撑点能横向移位，最大横向移动量为可根据需要配置，例如860mm(满足32m梁施工要求)，施工40m梁横向移动量为530mm，施工56m及64m梁不需横向移动。

设置两条ZGGK1型油缸，使牛腿能够推送造桥机整机前移，移动速度为0.45m/min，每次最大推送距离为1000mm。

牛腿结构如附图3所示。目前牛腿按两种组装状态提供，仅斜撑杆二不同，能够满足32m和40m、56m梁施工需要。

梁段悬吊系统1

悬吊系统1由吊梁扁担、吊具、纵移装置和扁担梁垫槽等部分组成，参见附图4，扁担梁通过垫槽可以在设置于主梁上盖板中心的轨道上移动，吊具将梁段悬吊在扁担梁上，利用两台YDC24Q型穿心式千斤顶实现吊梁扁担和梁段的纵向位置调整。梁段的横向位置和标高利用调梁工具车10调整实现。吊梁扁担两端设置有与主梁联接的螺栓孔位，在造桥机完成施工后可以借助运梁车13将主梁分段运回。

调梁工具车10

调梁工具车10是为实现梁段横向位置和标高调整而设置，同时也可兼作工具和湿接头混凝土运输车。调梁工具车10顶升主要由车架、调梁扁担和液压系统组成。

调梁工具车10为轨行式，其轨道借用龙门吊轨道，本车走行不设动力，需人工推动。该车配备料斗可用于混凝土的运输。

顶升落架系统9

顶升落架系统9是为实现造桥机施工工况转换而设置，主梁上自前至后依次设置8个安装位置，可以满足32～64m简支和连续梁施工要求。顶升系统由顶升横梁3、底梁、QF320T-20b型千斤顶和BZ63-2.5型泵站组成。

主梁上8处安装位置的法兰，按32～64m梁高设计，顶升系统应根据施工桥跨选择合适的安装位置。

移位横梁4

移位横梁4是为实现造桥机纵向移位而设置，同时也构成造桥机两主梁的尾部横向联结。同顶升系统一样，其在主梁上的安装位置亦按32～64m梁高设计，应根据施工桥跨选择合适的安装位置。

运梁车13(造桥机驮运组装状态)支撑移位横梁4，实现造桥机尾端支撑，用于造桥机纵移过孔。

底模运输车6

底模运输在两主梁内侧下盖板翼缘上走行，用于驮运和安装湿接头底模。该车走行不设走行动力，需借助施工人员推动主梁实现其向反方向移动。该车配备两辆，简支梁施工时均安装在施工桥跨两桥墩14之间，施工连续梁时，两车分别安装在施工桥跨桥墩14的前后方。

龙门吊11

龙门吊11在造桥机支架上运行，主要用于吊装预制梁段和拆装转运牛腿，同时还可完成混凝土干料和湿料的吊装。由龙门架、走行台车、七台电动葫芦、动力系统和电气液压系统组成。

运梁车13

运梁车13为轨行式，轨道采用43kg/m钢轨，轨距为1730mm。运梁车13有两种组装形式，一种为梁段驮运状态，用于从制梁场向造桥机运送梁段；另一种组装状态为造桥机驮运状态，用于造桥机过跨作业，运梁车13设回转转台，实现在曲线上驮运造桥机。运梁车13采用全液压驱动，由一台斯太尔R4105P型发动机直接带动A7V225LVRPF型油泵，驱动两台1QJM32-0.63液压马达实现自力行走。

电气动力系统12

造桥机配备配备DY43C-40kW康明斯柴油发电机组一台，采用三相四线制供电，在各设备工作点设置电源插座向液压泵站、前支腿7走行绞车等设备供电。

4.2造桥机主要技术参数

1、整机自重：800吨

2、整机功率：150千瓦

3、适应曲线半径：600米

4、技术速度：月成梁200延米

5、最大线路坡度：25‰

6、造桥机总长：129米

7、两主梁中心距：8.380米

8、造桥机前移速度：每分钟0.2米

9、最大爬坡能力：12‰

10、龙门吊11走行速度：变频调速每分钟0至10米

11、龙门吊11起升速度：每分钟0.9米

12、运梁车13载重量：250吨

13、运梁车13自行速度：每小时10公里

实施例2

以某大桥为例进一步说明本发明的造桥方法，该大桥位于黄河上游河段其中的9×32m预应力混凝土简支梁+(39+4×56+39)m一联预应力混凝土连续弯梁采用本发明的中跨连续梁造桥机施工，该桥具有曲线半径小(曲线半径R＝600m)、坡度大(‰12上坡)、地形条件复杂等特点。

利用本发明进行造桥的过程是：

1.组拼造桥机，安装移位横梁4至建造32m梁高度的位置，准备建造32m简支梁。

2.运梁车13将预制梁段运送到造桥机的尾部，同时龙门吊11运行至造桥机的尾部，准备将运梁车13上的梁段起吊至龙门吊11。

3.由龙门吊11将预制梁段依次从前到后摆放到悬吊系统1上，经过调梁、绑扎湿接缝钢筋、立湿接缝模板、浇注湿接缝混凝土、张拉等工序后32m简支梁完成。

4.经过同样的工序，造桥机原位不动可完成下一孔32m简支梁的建造。

5.在8号位处安装顶升横梁3，8号位顶升横梁3将造桥机顶升200mm使造桥机尾部和支撑牛腿脱离开，之后龙门吊11拆除后支撑牛腿，回缩8号位顶升横梁200mm使其到原来标高，造桥机尾部仍由顶升横梁3支撑。

6.前支腿7顶升200mm，留出牛腿的安装空间；龙门吊11吊运后牛腿至前支腿7所在墩安装牛腿；安装好后前支腿7回缩，造桥机前端由牛腿支撑。

7. 8号位顶升横梁3将造桥机顶升200mm，运梁车13装上均横梁后运行到移位横梁4下方。回缩顶升横梁200mm，由运梁车13支撑造桥机尾端。

8.在后牛腿移位油缸的推送下，造桥机纵移到位，支立前支腿7；顶升8号位顶升横梁3，撤出运梁车13，8号位顶升横梁3回缩至正常标高，造桥机尾端仍由8号位顶升横梁3支撑，造桥机到位达到架梁状态。

9.龙门吊11到造桥机尾部起吊梁段，完成第三孔32m简支梁的架设；并重复以上过程一直完成第七32m简支梁的建造。

10.在做第八孔32m简支梁时，造桥机到位后，前支腿7需下伸1270mm，其他作业过程同上，完成第八孔梁的建造。

11.做第九孔32m简支梁时，前牛腿到位后要垫起1270mm，前支腿7需前移7400mm到前方墩顶位置，为适应墩顶的高差要下伸1270mm，其他作业过程不变，完成第九孔梁的建造。

12.做40m跨时，造桥机前移到位后，前支腿7前移6200mm到前方墩顶，并下伸1270mm。

13.龙门吊11至前牛腿处，6号位顶升横梁3顶升造桥机，拆除牛腿支垫200mm，回缩6号位顶升横梁3，使造桥机尾端降低200mm龙门吊11至后牛腿处，2号位顶升横梁3顶升造桥机，拆除牛腿支垫200mm，回缩2号位顶升横梁3，使造桥机中部降低200mm，之后前支腿7降低200mm。如此反复，使造桥机降落到位，完成40m梁的建造。

14.和建造32m梁过程基本相同，完成3孔56m连续梁建造。当做到最后一孔56m时由于前方墩高出1270mm，故要将造桥机顶升1270mm，其过程和造桥机降低基本相同。前支腿7也要随着跨度的不同移动到不同的位置，应始终在所在墩的墩顶。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术的方案范围内，进行的通常变化和替换，都应包含在本发明的保护范围内。