非自行式移动模架牛腿转运施工技术

非自行式移动模架牛腿转运施工技术

丁锐,程亚龙

中交第一航务工程局天津深基工程有限公司，天津 300202

摘   要：舟山嵊泗至定海公路小干—长峙通道工程主桥箱梁采用非自行式移动模架施工，模架支撑梁（牛腿）体积大、重量大、需周转使用。通过工程实践总结出一套跨海桥梁墩柱间牛腿倒运技术。该倒运系统包括沿混凝土箱梁上行走的桥面吊机、锚固在桥墩柱顶部的墩顶吊机、设置于承台与钢栈桥之间的横移梁、设置于横移梁上用于运送牛腿的转运小车，通过系统内各单元的协调配合解决了非自行式移动模架超重牛腿倒运的难题，由海上施工转为陆上作业，提升了施工的可靠性和安全性，为类似工程施工提供参考。

关键词：移动模架；转运小车；起重受限；牛腿；施工工艺

1工程概况

舟山嵊泗至定海公路小干—长峙通道工程，东起小干岛，西至长峙岛，工程桥梁全长1404.517m，分为主桥、长峙侧引桥、小干侧引桥。主桥箱梁跨越浅滩区、深水区、海中礁石区，主跨为 55m~57m三跨连续梁，桥梁圆曲线半径610m，最大纵坡3%。因工程圆曲线半径小，海中礁石高，采用自行式移动模架无法转弯和过孔，因此本项目箱梁施工采用非自行式移动模架现浇的施工工艺。

2非自行式移动模架简介

非自行式移动模架组成单元有：牛腿及其支撑体系、主梁、鼻梁、液压推进和顶升系统、横梁以及内外模板。

图2-1 移动模架组合

2.1 牛腿及其支撑体系

2.1.1支腿设计

支腿安装在承台上，墩柱的两侧，通过不同高度的组合来适应墩身高。支腿横向用钢桁架连接，并用螺纹顶杆撑于桥墩，并用精轧螺纹紧固。

图2-2支腿组合图

2.2.2牛腿设计

牛腿为移动模架系统主要的受力构件，承受主梁以及上部的荷载，并通过支腿传递至承台上，同时为主梁纵移和横移提供支撑面。牛腿单个长22m，重19.6吨，每个桥墩前后各一组。四周通过螺纹顶杆与桥墩固定，非自行式移动模架施工时需同时布设三组牛腿。

图2-3牛腿安装布置图

2.2主梁和鼻梁

移动模架主梁和鼻梁为钢结构，截面尺寸4.2m×2.2m（高×宽），是移动模架主承重梁。单个主梁共分5节，单节最大重量18.4t，最大长度15.8m，鼻梁共6节，单节最大重量15t,长度10m，主梁底部设计双层滑道，分别由20mm厚，宽200mmQ345钢板作为基础,201不锈钢贴面，完成主梁滑道设置。主梁刚度在最大施工载荷2200吨时，挠跨比≤1/500。

2.3推进小车设计

推进小车用于移动模架的横移和纵移，位于主梁与牛腿之间，每套移动模架配6台推进系统。每台推进小车有两个推力470KN行程500mm横向移动液压缸，一个推力640KN行程900mm纵向顶推液压缸。主梁支撑在小车上，小车支撑在牛腿上。小车上表面安有MGE滑板，通过三向液压系统使主梁在横桥向、顺桥向及竖向正确就位。

图2-4 三向液压千斤顶小车模型图

3 牛腿倒运系统

牛腿作为整个模架的支撑体系，具有重量大、体积大的特点，利用现有栈桥进行完成转运是施工的难点。施工过程中通过大型吊机下放牛腿至转运小车，小车横移、转向，墩顶吊机提升安装到位，箱梁现浇完成后，通过桥面吊机提升、转运小车再次横移转向的工艺流程，成功的完成了牛腿转运、安装、拆除全过程。

图3-1 牛腿倒运系统图

3.1 桥面吊机设计

桥面吊机包括横向设置于混凝土箱梁上，长度宽于混凝土箱梁的横梁以及设置于其两端的电动葫芦，横梁下端安装有行走轮，横梁通过行走轮滑动于混凝土箱梁上。

表3-2 桥面吊机表

图3-2 桥面吊

3.2墩顶吊机

墩顶吊设置在墩柱上，用于将牛腿提升并安放在承台指定位置。该装置包括两个与桥梁轴线平行的钢梁、通过基座与桥墩墩顶锚固，电动葫芦滑动设置钢梁两端，可沿钢梁全长滑动。墩顶吊的基座通过精轧螺纹钢与墩柱内预埋装置进行连接。

图3-3 墩顶吊

3.2.1预埋螺纹钢受力计算

（1）墩顶吊机额定载荷

起吊重物最大载荷23t，两台墩顶吊机同时起吊，每台墩顶吊机最大起重载荷取额定载荷的75%：

，墩顶吊机选取额定载荷16t，满足要求。

（2）螺纹钢筋载荷计算

 图3-4墩顶吊机布置图

工作时每台墩顶吊机由2根预埋精轧螺纹钢锚固，

预埋精轧螺纹钢最大拉力：

图3-5 精轧螺纹钢拉力计算图

吊重距墩中心5m时，反方向配置5吨配重，

预埋钢筋最大拉力：

（3）螺纹钢筋预埋锚固力计算

锚固长度修正系数：

——带肋钢筋公称直径大于25mm，取1.10

——保护层厚度5d，取0.7

螺纹钢筋锚固长度为940mm

螺纹钢筋基本锚固长度：

螺纹钢筋最大拉应力：=501MPa，

式中：——混凝土轴心抗拉强度设计值，墩柱混凝土C40取1.71MPa，

a——锚固钢筋外形系数，螺纹钢筋取0.13

，

d——锚固钢筋直径，取32mm，

PSB830精轧螺纹屈服强度830MPa满足使用要求。

螺纹钢筋最大锚固力：t

锚固安全系数n满足使用要求。

3.3贝雷架组合横移梁

该装置用于将从栈桥侧运输至墩台，使用完成后从墩台运输至栈桥，是转运小车的运行轨道基础。

横移梁共两组，分别设置于拆除位和安装位桥墩。每组横移梁为两根，桥墩前后各一根，横移梁两端分别固定于桥墩承台和钢栈桥上。在于栈桥连接的区域，由于存在高差，采用“7”字形设计。

图3-6 贝雷梁端座图

3.4转运小车

为满足牛腿的转运，特研发转运小车，作为整个牛腿倒运工艺的核心系统。转运小车包括上车架、下车架。小车设置于横移梁的轨道上，下端安装有行走轮，上部的平台可放置牛腿，并实现360旋转。

图3-7 转运小车模型图

表3-1转运小车参数表

4牛腿倒运施工技术

4.1安装墩顶吊机

在待安装牛腿的桥墩墩顶安装两组起吊能力16吨的墩顶吊机，墩顶吊机主梁通过墩顶预埋的φ32mm精轧螺纹与桥墩锚固。

图4-1 精轧螺纹钢锚固图

4.2安装贝雷架轨道

根据承台与钢栈桥间距选用不同长度的贝雷片作为转运小车的轨道支撑，通过承台上预埋φ32mm精轧螺纹采用井字架将贝雷架与承台进行锚固，贝雷梁端座采用扁担梁与钢栈桥锚固。轨道安装至贝雷梁上，通过高强螺栓与贝雷架固定。

图4-2精轧螺纹钢锚固示意图

4.3安装转运小车

提前将转运小车两侧限位板螺栓拧松，通过楔形木楔子使其开口，吊机将转运小车安装至轨道梁，行走轮与轨道梁吻合后拆除木楔子，恢复两侧限位板，使转运小车在轨道上行驶演练后在贝雷梁边缘处等待。

4.4安装桥面吊机

桥面吊机通过已浇筑完成的箱梁上行驶，在待拆除牛腿上方进行驻位，箱梁横坡存在2%~-2%变化，为完成桥面吊机拆除牛腿，分别位于桥面吊机支腿位置安装液压油缸，进行顶升桥面吊机，安装不同组合支腿进行调节桥面吊机平衡。

①线路平面布置：全桥分别位于直线、缓和曲线、 R610圆曲线段，左右双幅。

②线路纵断面布置：纵坡0.33%，2.18%。 竖曲线要素T=-55.500，  R=-6000，E=-0.257；

纵坡2.18%，-2.39%。竖曲线要素T=-114.250，R=-5000，E=-1.305。

③横坡±2%。

表2-2 桥面吊机横坡调节块高度

根据不同工况在桥面吊机支腿法兰衔接处处增设调节块，利用调节块找平桥面吊机同位高差。

4.5安装牛腿

使牛腿梁角度与钢栈桥平行，吊机站位于牛腿中心侧，吊机将牛腿吊装至转运小车上，通过牛腿与转运小车中心标线重合，利用扁担梁+螺纹钢组合进行加固，转运小车横移和旋转同步进行，将牛腿运输至桥墩中心并使其与桥墩平行，利用墩顶吊机进行起吊，墩顶吊机起吊后进行纵移至支腿上方后下放，牛腿下边缘距离支腿1cm时，利用高强螺栓和冲钉进行对中和初步固定，直至螺栓安装完成后方可解除吊索具。

图4-3牛腿安装图

4.6拆除牛腿

在已施工箱梁的桥面上布置桥面吊机，桥面吊机从箱梁翼缘板两侧对牛腿及支腿进行拆除。

牛腿构件拆除与安装逆序操作，横移轨道（贝雷梁）分段拆除。

4.7效益分析

通过使用上述牛腿转运技术，具有以下优势：

1、施工作业影响小，可持续作业。与水上运输相比，避免了水流，波浪的影响。同时桥墩之间空间狭小，也给船舶驻位带来不便，增加了施工的难度。采用陆上牛腿倒运，可在狭小的空间内灵活转运，同时不受海况的影响，施工作业可靠性和安全性较好。

2、费用节省。随着箱梁施工推进，每月完成4跨现浇箱梁，需倒运4次牛腿，工作间断但总持续时间长。如采用船舶，每次进退场作业一次均需要较高费用，如采用陆上转运工艺，只需要一次性投入小车的研发和加工费用即可，具有较高的经济效益。

5 结语

非自行移动模架牛腿倒运技术在舟山嵊泗至定海公路小干—长峙通道工程的成功应用，取的了较好的经济效益和社会效益，为移动模架牛腿倒运技术积累了从理论计算、设备创新到实际应用等一整套的施工经验，可为类似工程的施工提供参考。

参考文献

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