空间受限山区跨河桥梁架桥技术研究及分析

1 工程概况

某水电站位于某省某市某县境内，是某河梯级开发规划的第三级，上接某水电站，下游与某水电站库尾衔接，为闸坝引水式电站。电站厂址位于某县某乡上游约1.0km 处的磨子沟口，坝址位于某县某乡下游1.8km 处，厂址距某市约92km，距另外一某市约 428km，坝址、厂址之间公路里程约22km。电站由首部闸坝、左岸引水系统、左岸厂区枢纽组成。根据《某水电站预可行性研究报告》研究成果以及电站最新设计成果，1#渣场为电站施工的重要组成部分，由于连接某国道至1#渣场的原有公路无法满足施工中重型车辆通行要求，故需新建1#公路，同时1#公路主要满足1#渣场及某沟暂存堆料场渣料堆渣及回采、某砂石加工厂成品骨料等运输需要，并作为至某沟内的永久改线通道，1#公路全长约2.8km。本工程合同文件施工内容中，1#永久桥桥梁类型采用 3-25m预应力混凝土小箱梁+2-13m 钢筋混凝土连续板，桥梁全长 108m，桥面宽度：8 .0m=7.0m+2×0.5m ，桥梁设计荷载为气-40，1#永久桥预制小箱梁共计9 片，其中边梁6 片、每片尺寸均为2450*1500*25000mm（b*h*L），中梁3 片、每片尺寸均为 2200*1500*25000mm （b^*h^*L） ）；1#临时桥位于某水电站闸首下游约500m 处，起点与现有某国道成平面交叉，跨越某河后与6#公路相接，桥型为： 2×25m 预应力混凝土小箱梁，桥梁全长57m，桥面宽F ^♯_gtrsim：8.0m=7.0m+2×0.5m ，桥梁荷载为汽-40，1#临时桥预制小箱梁共计 6 片，其中边梁 4 片、每片尺寸均为2450*1500*25000mm（b*h*L），中梁 2 片、每片尺寸均为 2200*1500*25000mm（b*h*L）；本工程桥梁工程中预制小箱梁总计15 片，其中边梁 10 片，中梁5 片，每片小箱梁的重量约为 100.2T。

2 架桥机技术参数

（1）JQGs160t-40m 型架桥机主要技术参数详见表 2-1 JQGs160t-40m 型架桥机技术参数表。

（2）JQGs110t-30m 型架桥机主要技术参数详见表 2-2 JQGs110t-30m 型架桥机技术参数表。

3 架桥机选型

3.1 选型对比分析

3.1.1 JQGs160t-40m 型架桥机（1）JQGs160t-40m 型架桥机适用条件

主要用于多跨的预制装配式预应力混凝土梁桥，对于单跨或跨数极少的桥梁，其经济性不佳，适用于重量≤160 吨的混凝土梁片，最常见的是30m、35m、40m 跨径的T 梁和箱梁，桥头需有足够的拼装场地（长约80m，宽约20m），用于组装架桥机，运梁通道必须平整、坚实，能承受运梁车的重量，线路纵坡最好≤3%，过大坡度会导致设备重心偏移，增加稳定风险，需额外加固，可适应≥400m 的曲线桥，在曲线桥上架梁时，需要通过调整前后支腿的横移位置来使主转弯，操作更为复杂。

（2）JQGs160t-40m 型架桥机优点与缺点

优点：技术成熟，可靠性高双导梁结构经过长期工程实践检验，结构力学性能明确，运行稳定，故障率相对较低；机械化程度高，效率较高，实现了喂梁、起吊、纵移、横移、落梁全流程机械化作业，相比桅杆吊等老方法，施工速度大大提升，正常情况下可每班（8 小时）架设2-3 片梁；对桥下场地要求低，属于“桥面上方作业”设备，无需桥下大型吊装设备通道，特别适合跨越深谷、河流、公路铁路的桥梁施工。

缺点：自重大，拆装转运繁琐，整机重量通常在250-300T 之间，现场拼装和最终拆卸需要大量人力和大型汽车吊配合，耗时较长（拼装通常需12 天左右）；桥头作业存在安全风险，拼装和首次过孔是风险最高的环节，需对导梁的悬臂状态进行严格的抗倾覆稳定性验算，并采取可靠的临时支撑措施；过孔工序复杂，耗时较长，每次架完一跨，需要完成了支腿转换、纵移过孔、支腿锚固等一系列工序，才能进行下一跨架设，此过程通常需要半天到一天时间。

3.1.2 JQGs110t-30m 型架桥机（1）JQGs110t-30m 型架桥机适用条件

主要适用于多跨的中小跨径桥梁工程，它是25m 标准跨径小箱梁（重量通常在90-110t）的“黄金搭档”， 所需桥头拼装场地更小（长约60m，宽约15m），对场地的承载力要求也更低，降低了临时征地和平整费用，配套100t 级运梁车即可，拼装所需吊车吨位大幅下降，通常一台70t 汽车吊作为主吊，一台25t 汽车吊辅助即可完成拼装，极大降低了门槛和成本。

（2）JQGs110t-30m 型架桥机优点与缺点

优点：显著的轻量化，整机重量仅百吨左右，转场运输便捷（所需货车台次少），对桥墩和路基的压力小，应用场景更广；拼装快捷，机动灵活，部件更轻，连接简单，拼装和拆卸时间可比大型号缩短 30%-50% ，提高了设备利用率和工程效率；技术成熟，操作简便，作为小型化双导梁架桥机，继承了该类型的所有技术优点，结构稳定，控制系统简单可靠，对操作人员的技术要求相对较低；极致的经济性，这是其最核心的优势，设备采购价、租赁费、运输费、拼装拆卸费、运行能耗均远低于大型号，显著降低施工成本。

缺点：能力限定明确，无法超能力使用，不能架设超过110t 或30m 跨径的梁片，应用范围有天然上限;市场保有量可能较少，相比160t 等“通用”型号，专用轻型型号可能需要更费心去寻找租赁资源。

3.1.3 选型确定

综上所述，通过从两种型号架桥机的适用条件、架桥机的优点与缺点、架桥机的主要设备配置情况、架桥机架设单片梁的成本上进行对比分析，可以看出JQGs110t-30m 型架桥在架设本工程预制梁时有明显的优势，它被确定为最终的选型。

3.2 架桥机稳定性受力计算

3.2.1 架桥机设计荷载单片25m小箱梁的梁自重（t） Q1=100.2t；

前支腿总重（t） Q₂=5t; ；后支腿总重 （1）Q₃=51; ；起重小车重（t ）Q₄=6.8t ；天车梁重（t） Q₅=6.6t （根据设备厂家提供的图纸）；

1#天车总重量（t）Q6=Q4+Q5=6.8+6.6=13.4（t）; 2#天车总重量（t） Q₆= Q4+Q5=6.8+6.6=13.4（t）;

架桥机的主梁及连接均布荷载（t/m） q=0.6*1.1=0.66（t/m），主梁增重系数取1.1，活荷冲击系数取1.2，不均为系数取1.1；

风荷载（kg/m2） q_f=19（kg/m²） ，最大允许工作环境风力为6级，取不利条件按照7级风计算。

3.2.2 架桥机纵向倾覆稳定性受力计算

前段主梁自重 （t）q₂=q^∗26m^∗2 榀=0.66*26*2=34.32（t）；后段主梁自重（t）q3= q*29m*2 榀=0.66*29*2=38.28 （t）架桥机顺桥向受风面积（m ） A_h=113（m₂） ，根据设备厂家提供的图纸；

架桥机横向风荷载（t） q₄= qf*1.2*Ah/1000=19*1.2*113/1000=2.58（t），活荷冲击系数取 1.2悬臂状态下抗稳定性（t·m） Mk= Q3*29+Q7*28+Q6*24+q3*29=6*29+13.4*28+13.4*24+38.28*29=1951.92（t·m）；悬臂状态下倾覆性（t·m）Mq =Q2*25+q2*26+q4*2=5*25+34.32*26+2.58*2=1022.47（t·m）；纵向抗倾覆安全系数ⴄ Π=M_k^′ （Mq*1.1）= 1951.92/（1022.47*1.1）=1.74＞1.3，架桥机纵向倾覆稳定性受力计算可行。

3.2.3 架桥机横向稳定性受力计算

根 据 施 工 图 纸 桥 梁 横 向 宽 度 （m）L_b=8（m） ； 架 设 边 梁 时 抗 稳 定 性 （t ·m） =（5+5+6.6*2+34.32+38.28）*8/2=383.2（t·m）；架桥机横桥向受风面积（m2）

A_h=258.10（m²） ，根据设备厂家提供的图纸；

架 设 边 梁 时 预 制 梁 重 心 平 均 高 度 Lg=1.6（m）; 架 设 边 梁 时 的 倾 覆 性 （t ·m） MΓ=（Q₁+Q₄*2）*L_g+q_f*1.Γ 6*Ah/1000=（100.2+6.8*2）*1.6+19*1.6*258.1/1000=189.93（t·m）， 导梁形状系数取 1.6;

纵向抗倾覆安全系数ⴄ ^∘=M_k/（M_q^∗1.1）=383.2/（189.9^∗1.1）=1.81>1.3， ， 架桥机横向倾覆稳定性受力计算可行

4 预制梁架设施工

4.1 预制梁架设顺序

1#永久桥预制梁安装依次从 0#桥台向3#桥台方向进行安装，1#临时桥预制梁安装依次从0#桥台向3#墩依进行安装，每幅从左向右进行安装。

4.2 预制梁安装

（1）架梁前，支座垫石标高及支座的安装要通过监理的验收合格后方可进行吊装，中跨设漏砂筒作为临时支座，确保尺寸无误。在梁安装之前，测量组对所安装梁的位置进行放线，保证梁的两端安装在支座上。在梁两端用墨线弹出竖向的中心线，在支座上弹出纵桥向中心线，梁中心线与支座中心线偏差在5mm 之内，并应对梁的纵向位置进行放样，保证伸缩缝宽度，避免出现伸缩缝偏小或偏大的问题。

（2）架桥机就位架桥机就位后工作状态见下图。

（3）运梁

预制梁由存梁场通过汽车吊运送梁到运梁平车上，由架桥机运梁平车将梁向前运送，梁的中心线与运梁平车的中心线要重合，偏差在 1cm 之内，梁与运梁平车连接牢固，防止运输过程中梁倾覆。

（4）喂梁

运梁平车前行进入架桥机后部主梁内，后运梁平车距架桥机后支腿 30cm 时运梁车停止前进并设止轮器，前起吊提升小车运行至梁吊点处停车。安装梁吊具，并与前起重吊具连接牢靠。解除梁前端支撑，前起吊提升小车吊起梁前端，之后开动前起吊提升小车、后运梁平车，两车以均速前进， 当后运梁平车运行至前运梁平车净距30cm 时停止前进并设止轮器。后起吊提升小车运行至梁尾端吊点处，安装梁吊具，并与起吊提升小车连接牢靠，解除梁后端支撑。后起吊平车吊起梁后端，此时，.两起吊平车已将梁吊起，运梁车退至梁场，准备运送下一片梁。

（5）安装边梁

运梁轨道延伸铺轨，喂梁→前﹑后提升小车起吊梁，前、后提升小车将混凝土梁纵向运行到前跨位→落下梁至挡块顶面5cm（必须保持梁的稳定）→整机携梁横移至距边梁最近的一片梁的位置→改用边梁挂架起吊边梁→整机携梁横向移至边梁位置下落就位→完成边梁就位安装。

（6）安装中梁

运梁轨道延伸铺轨，喂梁→前﹑后提升小车起吊梁→前﹑后提升小车将混凝土梁纵向运行到前跨预定位置→落下梁并脱开→完成中梁的就位安装。

（7）梁下落就位时，用两把水平尺对梁的垂直度进行控制，保证梁体不倾斜。

4.3 安装过程注意事项

（1）预制梁安装程序：先架两侧边梁，再架中梁，最后中间合拢

（2）预制梁从存梁区运至架桥机运梁平车上时，移梁过程中安排专人全过程进行指挥，被吊装的梁下严禁有人，确保安全。

（3）经验算，支撑腿处于距已架梁梁端1/4 范围内为安全范围，架梁时应注意控制支撑腿的位置。

（4）梁从运梁平车上吊起时，当梁刚好脱离运梁平车的时候（即起吊 2～3cm 时）停止起吊，然后对架桥机进行一次全面检查，若无异常现象，再进行下一步。

（5）运输到指定安装位置进行落梁时，先放下一端，然后对这一端进行固定，固定完毕后再放下另一端，不允许两端同时放。两吊机高度尽量水平，高差不能超过30cm。

（6）边梁安装时，因架桥机横向运行受盖梁长度影响，安装操作要分二次横向移位。第一次混凝土梁横移后临时放在已安装好的中梁上，再用两侧边梁挂架起吊（用液压千斤顶顶升），然后架桥机横移到位进行安装。（7）梁就位后，要检查梁底与支座以及支座底与垫石顶是否密贴，若没有密贴，则须重新安装。

（8）在安装过程中，钢丝绳与梁之间用角钢，避免梁损坏，安装时要有专人指挥，避免出现梁与梁相撞而损坏梁。

4.4 架桥机架设特殊梁跨说明

（1）第一片（梁）跨的架设

架桥机架设第一跨梁时，后台车一般在桥台上，此时后台车横移方梁下的基础必须压实，以防止架桥机在架梁过程中出现下沉，造成事故，前支腿纵移时，应调整好支腿高度，使前支腿能够顺利就位；检查运梁平车轨道中心线和架桥机主梁中心线，保证两条中心线重合；架桥机在纵移前，全部检查一遍，作到万无一失。

第一跨梁的架设，架桥机刚开始使用，一切还不熟悉，不要追求架梁速度，宁慢勿快，安全第一。

（2）最后一跨梁的架设

最后一跨桥，对面是桥台，架桥机前支腿必须在桥台上运行，所以高度必须降低，本架桥机配备前支腿专门在桥台上使用的联结架，架设最后一跨时，可把前支腿框架整个拆下，把联结架和行走箱联结，再把联结架和前支腿托梁联结起来。

（3）架桥机工作要求

1）在每次架桥机纵向行走时，每孔要求横隔梁主筋完全焊接完成后方可纵向行走。

2）每片梁就位时要在两端设临时支撑，主要作用使大梁保持垂直中心和稳定，防止倾覆位移。第二片梁就位后除临时支撑外，迅速将横隔梁两头钢筋进行焊接，增强稳固性。预制梁安装完成后，则应及时浇筑横隔板及湿接缝预制梁砼。

5 结束语

根据上述空间受限山区跨河桥梁架桥技术研究及分析，成功比选出一款最高效、最经济、并安全可靠的预制梁架桥机，通过对该型号架桥机进行稳定性受力计算，其架桥机的纵向和横向倾覆稳定性受力计算均满足要求，该型号架桥机运用到本工程预制梁架设施工时如“量身定做”，为后续类似工程提供技术指导。

参考文献

[1] 铁路简支T 梁架设方案比选与成本分析_王双合；

[2] 受限空间下架桥机架设箱梁施工技术_李振东；

[3] 流动式架桥机架设铁路箱梁施工技术_耿波；

[4] （U415-05）路桥施工计算手册；

[5] JTG∕T 3650-2020 公路桥涵施工技术规范

[6] GBT 26470-2011 架桥机通用技术条件；

[7] GB 50017-2017 钢结构设计标准。