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自锁爬行顶推架设大跨度钢梁技术 1 前言 对于大跨度钢梁，目前架设的主要方法有拖拉法、浮运法、浮运拖拉法、悬臂拼装法等，在特殊条件也有采用悬索吊装法和转体架设法的。顶推法在钢梁的架设中不多见，它主要适用于短距离纵移桥梁，或用于横移架梁、横移更换旧梁等，对于大跨度钢梁采用顶推法时不便于设置连续的上滑道和顶推反力座，或者能够设置也不经济，因此，在架设钢梁时桥梁建设者一般不采用顶推法。 龙泉港特大桥是上海浦东铁路的控制工程之一，该桥主跨为1-80M下承式钢桁梁，总重400T。该桥的钢桁梁架设难度较大，经过对浮运拖拉法、单点顶推浮运法反复比较，认为这两种方法都有一定的局限性，投入大、安全程度低、作业程序烦琐。在反复调研国内外资料的前提下，提出了自锁爬行顶推浮运架设钢桁梁的方案，就是在桥头路基中线上拼好钢梁，液压自锁油缸工作使液压自锁器紧卡在下滑道钢轨上作千斤顶反力座提供反力，顶推液压缸则开始顶推，钢梁稳速前进，顶推液压缸到达预定位置时，顶推停止，液压自锁器松开，顶推液压缸回程并带动液压自锁器一同前移，顶推液压缸回收后，液压自锁器再度卡紧钢轨，开始顶推。如此循环，将钢梁顶推前进。 2 自锁爬行顶推法施工的技术原理 自锁爬行顶推法施工原理是沿桥轴纵轴方向的台后设置钢梁预拼场,分阶段将钢梁拼装完成。顶推液压缸一端连在钢桁梁下弦尾端，另一端连在液压自锁器上，每桁一套。液压自锁器在油缸的作用下锁紧钢轨, 顶推液压缸开始顶推，当顶推液压缸活塞到不超过一个行程的预定位置后,停止顶推，液压自锁器松开，顶推液压缸回程并带动液压自锁器一齐向前运动。待顶推液压缸活塞收回后，液压自锁器再度锁紧在下滑道钢轨上，又开始顶推并借助履带小车运行装置，就这样将梁逐段向前顶推，就位后落梁，更换正式支座。 自锁爬行顶推的动力学原理可用下述数学表达式表示： 当集中的顶 推力HKΣRi（fi±αi）时，梁体才能向前移动。 式中：K—是安全系数，一般取1.5—2.0； Ri—第i个履带小车承受的垂直支反力； fi—履带小车的滚轮与轨道间的静摩擦系数； αi—桥梁纵坡坡率，“+”为上坡顶推，“－”为下坡顶推。 这个表达式的物理意义是：如果千斤顶施力之和大于水平摩阻力±梁的水平分力之和（上坡顶推为+，下坡顶推为－），则梁体移动，反之，则梁体不动。 液压自锁器的自锁动力学原理可用下述数学表达式表示： 自锁力f＝N·（L÷L*）μ＞顶推力KH时，才能提供足够的顶推反力。 式中：N—液压自锁器油缸提供的顶力； L—液压自锁器油缸中心至支点的距离； L*—液压自锁器钳口中心至支点的距离； μ—液压自锁器钳口与钢轨间的摩擦系数； K—是安全系数，一般取1.5—2.0 H—顶推力。 这个表达式的物理意义是：如果液压自锁器提供的自锁力大于顶推反力，则液压自锁器在水平顶推力作用下不会移动，反之，液压自锁器会移动。 3 自锁爬行顶推设备 自锁爬行顶推设备主要包括液压自锁器、顶推液压缸、集中控制泵站以及履带小车等设备。见下图 3.1履带小车 履带小车为顶推架梁设备中的上滑道，链板传动，多轴滚动，体积小、宜安装布置,与钢轨轨道接触长度不小于60cm。为控制钢梁前进的方向，在履带小车前后的竖板上增设了导向轮，导向轮与钢轨间的间隙为5mm。 3.2液压自锁器 液压自锁器是承受顶推反力的主要装置，由自锁油缸、钳臂和铰轴、铰轴连接板组成。通过液压自锁器锁定钢轨产生摩擦阻力，提供顶推反力，共四套。 3.3顶推液压缸 其结构与普通液压缸基本相同，有滑塞、油缸和注排油孔等，油缸长度1.2m，最大行程1.0m。不同的是顶推液压缸前端与履带小车相连，设计采用了可自由旋转的圆环形接头，后端与液压自锁器相连，设计采用了圆环形接头。 4 龙泉港特大桥钢桁梁架设施工 4.1工程概况 龙泉港特大桥是上海浦东铁路的控制工程之一，该桥主跨为1-80M下承式钢桁梁，总重约为400T。特大桥主跨与龙泉港河道相交呈36o角。龙泉港河面宽度43m，为Ⅴ级航道，最高水位时，通航净高为5.0米。河道中心水深常年保持在4m左右，两侧河岸水深较浅，在0.8～1.5m之间。 4.2总体施工方案 龙泉港特大桥钢桁梁跨度大且为特别设计，同时根据施工现场的水文地质情况、通航要求、工期的要求等，从多方面考虑，龙泉港特大桥钢桁梁架设方案决定选用自锁爬行顶推设备顶推浮拖法。具体做法：在台后路基两侧设杆件存放、预拼及拼架场地，利用桥台、1#桥墩和桥台后的路基，搭设临时膺架和临时支架，在临时膺架和台后路基上拼装钢桁梁，拼装完毕后，利用浮船和自锁爬行顶推设备将钢桁梁浮拖至2#桥墩上。整个顶推过程分三个步骤：一、悬臂顶推；二、浮顶推；三、浮船撤出。见下图 4.3施工工艺流程见下图