30M跨架桥机架设方案及计算书

衡昆国道主干线云南富宁至广南高速公路第三合同段30M 跨架桥机架设方案及计算书编制单位：中铁二十三局集团一公司富广高速公路项目经理部 项目主管人：技术负责人：计 算 人：编 制 日 期： 2006 年 6 月 1日一 结构介绍衡昆国道主干线云南富宁至广南高速公路第三合同段全长 8.215Km,安登特大桥、安登 1大桥、戈风大桥为 30 米预制安装 T 梁，安登中桥为预制安装 20米空心板。受地形限制 4 座桥梁均采用 拼装式架桥机架设。此架桥机结构参考中国铁道部建筑研究设计院设计， 南京登峰起重 设备制造有限公司制造的 NF120t/40m 型架桥机设计而成。在此只对 纵梁和横梁进行受力计算。二 技术参数额定起重量T2x60适用跨度M30适应纵坡8%吊钩提升速度M/min天车运行速度M/min边梁架设速度M/min过孔运行速度M/min桥机横移速度M/min运梁平车速度M/min斜桥斜角可满足架设任意斜角弯桥半径 m230总功率Kw70三 结构概述该桥机为了运输方便和现场安装， 主结构采用销轴连接及法兰连 接，其结构见总装图。（一）主梁主梁是架桥机的主要承力构件， 每列主梁全长 48米（共 2列）， 主梁上、下铺设轨道满足天车运行和过孔的需要，为了方便拼 装，每列主梁由 3m1.5m 贝雷片拼装而成，其特点是：结构 简单、刚性好、稳定性可靠、抗风性强、安装、拆卸便利等优 点。（二）天车由纵移天车和横移起重台车担梁 天车由上下轮箱组、担梁、横移小车、卷扬机、定、动滑轮 组、起升装置等组成。它的功能是提升运送预制梁，并一次性 架设边梁，轮箱上的电机通过摆线针轮减速机，开式齿轮组将 动力传给车轮，实现天车在主梁上运行。天车上的卷扬机通过动、静滑轮组提起或放下预制梁。（三）托轮箱中托轮箱采用双层轮箱， 分为上轮箱， 下轮箱及转盘三部分， 它由箱体、电机、摆线针轮减速机、开式齿轮副与车轮等部件 组成。轮箱支座、支座马鞍、支座销轴、转盘和转盘销轴等组 成。上下层轮箱通过转盘可以任意调整角度便于斜桥和弯桥的 架设。中托轮箱支撑在桥机主梁下部是桥机过孔及横移架梁的 主要动力（四）前框架前框架为组焊件，它是将两列主梁采用销轴连成整体。销轴 在主梁的中心轴线上，很方便满足任意角度梁的架设。后上横梁装在主梁后端上部，采用钢板焊接而成，两端通过 转向法兰与主梁相连接。前框架、天车横担梁，后上横梁的长度都可以自由调节，可 以满足不同梁宽的架设。（五）前支腿 前支腿由前支轮箱、连杆转向法兰、前伸缩筒、伸缩导向架、 定位销轴、液压升降装置等组成。前支腿安装在主梁前端，它 是桥机的前端支撑及横移运行机构， 前支腿轮箱与桥机双层托 轮的下层轮箱共同实现整机横移，可满足整幅梁的架设。（六）后支腿 后支腿是由伸缩筒、伸缩导向架、定位销轴、液压升降装置 等组成。 它是桥机的后部支撑， 液压升降装置可以顶起主梁和 收起后支腿，配合前支腿顶起主梁，以便运送中托轮箱，中托 轮组以及横移轨道等其它工作的完成。（七）中拖轮 中拖轮由轮箱、立柱、地梁等组成，它是桥机过孔时的后部 支撑，通过调整地梁下的垫木调整中拖轮高度。 中拖轮支撑在 主梁下弦中端， 桥机过孔完毕后落下中拖轮， 桥机既可横移架四 安装调试(一) 运梁轨道安装 在桥面上选择预制梁最佳受力位置铺设枕木，枕木上面铺设 轨道垫板。(二) 横移轨道安装 架桥机在横移梁轨道上运行架设预制梁，所以横移轨道安装 很重要，基础必须坚实牢靠，纵向和横向均应校平后方可使用。 如果横向坡度较大，每间隔 2 米用支架或枕木垫平、抄实，保 证横向水平。(三) 架桥机安装1 主梁的安装(1) 按要设运梁轨道(2) 在桥面上摆放托轮箱横移轨道， 调整平后将前托轮箱按过孔方 向放在上部，两托轮箱中心距为 5 米。 (运梁轨道置于中间 ) 接上临时电源，检验中托轮箱车轮转向是否一致。(3) 将中托轮距中支轮箱后约 6 米处调整高度与拖轮箱相平，两 中拖轮中心距为 2.2 米。(4) 按主梁编号依次将主梁用销轴连接成整体，前端放在中托轮 箱上，后端放在中拖轮上。(5) 连接主梁前框架及中间临时连接系。(6) 连接主梁后横梁。(7) 安装后支腿。(8) 安装电器装置。注：安装过程中注意编号对应。2 前支腿安装(1) 将前支腿各部件组装成整体， 用吊车或手拉葫芦吊起并用螺栓 固定主梁前端。(2) 将前支横移轨道垫在主前支腿下部调平并固定。3 天车的安装(1) 将天车下轮箱体吊起放在主梁轨道上。(2) 将起吊平车放在下箱体的轨道上。4 电器设备的安装 接线后各驱动电机转向正确一致，制动器工作灵敏，各安全装置安 全牢靠。5 吊钩(即滑动轮 )的安装按要求缠绕钢丝绳，安装吊钩。(1) 钢丝绳需先从吊钩中部穿入。(2) 端头固定钢丝绳扣应使用 3 圈以上。(3) 穿完后吊钩自然下垂不得扭转，钢丝绳互相不得干涉。五 使用在架桥机试车前，必须检查电动机的转向是否符合要求。运行 机构电动机必须转向相同， 调整卷扬机制动瓦片与制动间隙， 检查各 减速机构内油量是否充足，各个油嘴、油杯、油管、油路是否畅通， 待一切经检查确认正常后方可试车运转。1 空载试验(1) 天车空载沿主梁轨道来回行走数次， 车轮无明显打滑现象。 启动， 制动正常可靠。(2) 开动起升机构，空吊升降数次，开关动作灵敏准确。(3) 把两台天车开至跨中，整机在前后 5 米范围内行走数次，启动， 制动车轮不打滑，运行平稳。2 静载试验把两台开车载梁停在桥跨中， 起升额定负荷， 再起升倍额定负荷 离地面 100毫米处，悬停 1 分钟后卸去负荷，检查桥机主梁是否 有残余变形，反复数次后，主梁不得有残余变形，检查实际上拱 度应大于 4cm.3 动载试验以倍额定负荷使起升机构和天车在 5 米范围内反复运转，启动， 各制动机构的制动器、电器控制灵敏、准确、可靠，主梁震动正 常，机构运转平稳，卸载后各机构和主梁无损伤和变形。六 过孔步骤： 第一步：把架桥机各部分按要求组装完成，经调试合格后把中 托双层轮箱及天车置于正确位置。 收起前支腿， 并把前支横梁道 轨临时固结在前支腿上， 收起后支撑千斤顶， 把双层轮箱的下层 轮箱与中支横移梁道轨用夹轨器临时固结。第二步：启动双层轮箱上的上层轮箱的电机减速机，在电力拖 动下主梁向前平移， 这时，同时启动天车的下层轮箱使两天车同 步后移，上梁前移到前方桥墩的上方。放下前支横移轨道，并用 枕木每间隔 2米垫实牢靠。 调整前支腿的高度， 使整个桥机保持 水平。第三步：把双层轮箱的上层轮箱用夹轴器与主梁下轨道临时固 结，解除下层轮箱与中支横移轨道之间的连接。第四步：启动后支撑千斤顶，作为主梁的辅助支撑。把两天车 后移至主梁尾部。第五步：利用运梁平车把预制梁从存梁处运至架桥现场喂梁，两 天车卷扬机提起预制梁前行， 把预制梁放到合适的位置上， 然后， 整个桥机架设下一片梁，如此反复。第六步：边梁的架设，考虑到架设边梁时桥机必须安全，所以， 尽可能不让桥机悬出。第七步：整跨桥架设完毕，开始准备第二孔过孔。七 中梁架设(1) 用运梁平车配合桥机天车把预制梁喂至桥机内部。(2) 两天车吊起预制梁，通过横移将其放置要求位置。八 边梁架设(1) 用运梁平车运边梁喂到桥机内。(2) 用两天车吊起边梁，然后横移架桥机，将整个桥机开到适当位置 处，然后开动起重小车横移到边梁位置，放好边梁，连接牢固。九 架设1 桥机整体拼装完毕后须配重过孔，过孔完毕后用运梁车配合桥机 前天车将预制梁喂到桥机内部，用后天车将预制梁后端吊起将其 放到要求位置，架设边梁时参考以上条文。2架设斜桥时根据其桥轴线与桥墩的夹角，将两列主梁前后错位， 用调节盘上的转交调整斜度以达到各种斜度要求，这时前支腿随 之变动，过孔原理同上。3.架设弯桥时原理同架设斜桥。十 维护保养正确使用，定期检查， 合理保养才能保证起重机的安全工作，延长 其使用寿命。1. 金属结构的维护保养 主梁是桥机金属结构中最主要的受力结构件，保养的好坏直接关 系到桥机的性能，安全和寿命，因此，使用中应加倍注意保养。(1) 必须避免急剧的启动，制动，打反车。(2) 检查各梁连接焊缝，发现裂缝应停止使用，实施重焊。(3) 当发现主梁有残余变形或主梁换稳现象，应立即停止使用，并酌 情加以处理。(4) 定期进行油漆保养，以防金属结构锈蚀。2. 主要部件的维护保养(1) 钢丝绳应定期润滑， 润滑前应清除污垢， 凡在任何拧结处发现断 裂超过 6 根，应立即报废予以更新。(2) 轴承必须始终保持润滑状态， 定期涂油，涂油前清洗干净， 若发现温度高，噪音大，须认真检查，若有损坏及时更换。(3) 当各处车轮磨损超过原厚度的 15%或有崩裂应更新。天车、运 梁平车、中支、前支主动车轮的工作直径在不均匀磨损后新产生 的相对偏差，不得超过公称直径的 1/60，如果超差，允许重新 车削，但不能小于原公称直径的 10mm(4) 减速机构内不能缺油，应定期更换，发现异常及噪声及时检修。(5) 起升机构的制动器每天检查一次， 运行机构的制动器 2 至 3 天检 查一次，检查时注意制动系统各部动作是否灵活， 瓦块应贴合在 制动轮上，表面无损伤，起升机构的制动器必须可靠的保证额定 起重量的倍，及时更换破损的睛雨棚。3. 电气设备的维护保养 为保证桥机的安全工作，必须熟悉桥机各种事故发生的原因和排 除方法。(1) 经常保持电气设备的清洁，如电阻器、控制屏、接触器等，清除 内外部灰尘、污垢，防止漏电、击穿、短路等不良现象发生。(2) 经常观察电动机转子滑线、电刷接触是否良好。(3) 电动机、电磁铁、继电器、电磁开关等发出的声音是否正常。(4) 检查凸轮控制器， 接触器是否有烧毛现象， 如有应及时更换或用 砂布磨平后再用。(5) 使用条件恶劣时，应定期测量电动机、电线、绝缘电阻，注意电 缆滑线绝缘与各项外壳接地。(6) 滑线轨上的铁锈，污物必须随时清除。(7) 各电气设备安装是否牢靠， 是否有松动现象， 活动部位是否转动 灵活，做到经常检查，消除不良因素。4. 安全操作注意事项(1) 不得吊运超过起重机额定起重量的重物， 达到额定起重量的吊重 行走应以运梁小车辅助。(2) 严禁吊架超过该机定额起重量的重物。(3) 空中运行时吊钩的高度不得低于人的高度。(4) 严禁用吊钩斜拉重物和地埋重物。 (尤其横移时 )(5) 不得利用电机的突然反向旋转作为运行机构的制动， 只有在发生 意外事故时方允许用此方法。(6) 禁止利用限位开关作为正常操作的停电， 限位开关只能在发生意 外方允许用此方法。(7) 司机和工作人员离开时， 吊钩上不准悬挂物， 各控制手柄扳到零 位，切断电源。夜间定人值班。(8) 严格遵守安全操作规程，严格按起重操作规范操作。(9) 下班时应做好当天的记录，便于以后合理操作。(10) 在有台风的地区使用时，如有 6级以上大风天气，必须用链子、 钢缆将整机紧紧栓牢在地面上，以防强风刮翻。(11) 尽是避免夜间操作，以防强风刮翻。一 受力验算1. 说明双导梁架桥机纵梁采用国产贝雷片拼装而成， 为单层三排加强贝 雷桁架结构。 T 梁重量为每边吊装受力 32t，取超重系数为，每边按 Q=起重量验算。其具体构造见 2. 计算依据 3. 荷载(1) 单根纵梁自重贝雷片： 33=加强杆： 66=支撑架： 32= 销子： 60= 钢轨： 16KN 轨枕： 5KN = q=/L=32=m(2) T 梁自重根据设计图纸中跨中梁： 63t/24.21立方米，中跨边梁： 22.45 立方米边跨中梁： 24.59 立方米，边跨边梁： 22.83立方米4 起重小车的计算：（1） 起升钢丝绳的计算：本架桥机采用 637 起升钢丝绳，钢丝绳直径 17.5mm，破断拉 力总和为 p=。滑车组采用公司现有的起重量为 80t 门滑车组。根据桥 梁施工工程师手册。钢丝绳的容许拉力 T（安全荷载 ）为： T=ap n/k1=384KN （满足要求） a换算系数p破断拉力总和K1- 钢丝绳安全系数，取 K13 n滑车组的工作绳数（2）车架的受力计算： 车架行走梁单边由二根 36a 槽钢组合而成，卷扬机及滑轮组 承重横梁由二根 36a槽钢和二根 22a 槽钢组合而成，具体结构及尺寸 详见平车结构图。a. 单边车架行走梁验算：Mmax=PL/4= 【( 384 +60) /2】 /4= Qmax=P/2=(384 +60 1/21/2=Mmax/Wx= 106/ 2103)=73MPa 145MPa 满足要求QSx/(Ix ) 103103/104 2)=85MPa 满 足要求b.承重横梁的计算Mmax PL/4=【 (384 +60】 /4= Qmax=P/2=(384 +60 1/2=Mmax/Wx=106/2103+2103)=145MPa 满足要求 =QSx/(Ix)=103 103+103)/ 【+104+2】 = 85MPa 满足要求5 横梁验算(2) 说明横梁由四根 I40b 工字钢组合而成。前后纵梁下承行走横梁结 构与纵梁顶横梁结构相似(详见结构图) ，受力更为有利，在 此只对纵梁顶横梁进行受力验算。(3) 受力计算计算简图Mmax=PL/4=(K G 小 + *Q)*L/4=(384*+60*4= Qmax=384*+60*= =Mmax/Wx=*10 6/ ( 4*1139*10 3+*2*10 3 ) = 145MPa 满足要求 max=Q*Sx/ (Ix* ) =( *10 3*10 3)/(22781*104*4 ) = 85MPa满足要求注：查公路桥涵钢结构及木结构设计规范A3 钢容许弯曲应力 =145MPa，容许剪应力 =85MPa6、纵梁受力验算（1）、纵梁弯矩及剪力验算共验算两种受力状况工况一：当导梁过孔时， 纵梁悬臂伸出， 到达前跨支撑位置时， 受力最不利，详见受力简图一。工况二： 当导梁过孔完毕， 前后支撑固定好， 开始定点起吊时， 受力最不利，详见受力简图二。受力验算（一）：当导梁悬臂伸出过孔时，按悬臂梁受力验算，受力计算图如下受力简图（一） 弯矩Mmax=ql 2/2+pl=2322+3032= 满足要求安全系数： K=M/Mmax= 注：查装配式公路钢桥使用手册 ，单排加强贝雷桁架容许弯矩 M= 剪力QA=p+ql=30+ 32= Q 满足要求安全系数： K=Q/Qmax=注：查装配式公路钢桥使用手册 ，单排加强贝雷桁架容许剪力 Q= 受力验算（二）：当导梁过孔完毕， 开始定点起吊时， 按简支梁验算，受力计算如 下图：取起重冲击系数： KII= ，起重动载系数 II= （起重机设计 手册）横梁、小车及吊具： G 小=60KNP=(KIIG小+IIQ)=(602+3842)=弯矩M AP=P/L（ 2+） 2=32 2= P/L （ 2）（） =32 = Mqmax=ql 2/8=（322）/8=686 经分析自重均布荷载和集中荷载两种受力弯矩叠加， 纵梁最大弯矩位 于 C点 16m处。Mmax=（MAP.14.5）/+Mqmax=（） /+686= M满足要求安全系数： K=M/Mmax=注：查装配式公路钢桥使用手册 ，单排三层贝雷桁架容许弯矩M= 。 剪力Qmax=（4824+30）32=Q满足要求安全系数： K=Q/Qmax= 注：查装配式公路钢桥使用手册 ，单排三层贝雷桁架容许弯矩 Q= KN。（2）、纵梁推移时纵向稳定计算：纵梁推移时的稳定计算，以纵梁后支腿铰支座 A 为坐标原点取 力矩，在铰支座后面的重量对坐标原点所产生的力矩（平衡力矩） ， 必须大于在前端悬出部分的重量对坐标原点所产生的力矩（倾覆力 矩）。纵梁推移后端以 T梁单端自重 Q=292KN 作平衡力。W5=3W4=652KN0KNW1=60KNW3=W2=A8m32m14m15m16mW1=60KNW2=322=W3=162=W4=60KNW5=Q+60=292+60=352KN 将上列恒载分别对 A 点取力矩，得出相应得倾覆力矩和平衡力矩： 倾覆力矩： M1= W2 16=16= 平衡力矩： M 2=W3 8+W 1 14+W 5 15 =8+6014+35215M 2 M 1故纵梁在推出时是稳定的。 （3）、纵梁推移时悬臂的挠度计算：架桥机纵梁推移时， 悬臂将产生下挠度。 前支腿的下挠度由弹性 挠度和非弹性挠度两部分组成。 计算下挠度可确定前支腿在接近墩顶 时的预留高度和前支腿的分节高度，以便前支腿顺利着落于前墩。本架桥机在推移时靠后端 T 梁自重产生的平衡力矩使纵梁绕铰 支座在一定范围内旋转， 使前端悬臂纵梁翘起。 架桥机纵梁底距安装 好的 T 梁面高度为 1.8m，而悬臂前支腿的下挠度根据计算为 33.3cm， 这样可保证纵梁在不拆卸前支腿的情况下移至前墩。 前支腿及吊重所产生挠度：f1=pl3/3EI=60103323/(3105106210-8)=9.0cm 纵梁自重所产生挠度f2=pl4/8EI=2103324/(8 105106210-8) 节点螺栓和销子所产生的非弹性挠度f 3=05 10=5.0cmf= f1+ f2+ f3=+=33.3cm