摘要：桥梁架设是影响桥梁工程进度、安全性、经济性的关键因素，如何改进因河流或地形以及高压线等导致桥下运梁便道及桥头无法拉通技术，已经成为亟待解决的重要问题。本课题结合实际工程概况，对预制梁吊装提出了龙门吊提升转换预制梁施工方案，通过和传统吊装方法对比，利用Midas/Civil有限元分析软件对龙门吊和承受龙门吊及预制梁荷载的工字钢纵梁建立力学空间模型，验算了龙门吊及支撑边梁的受力情况。
关键词：龙门吊；转换；工作空间；轨道；架梁
近些年来，国家的经济高速发展，为了与国家高速发展的经济相匹配，全国高速公路、铁路、城市道路等基础设施的建设也在紧锣密鼓的开展，而桥梁往往是此类工程所不可或缺的。桥梁是对于国民基础建设的最重要的道路跨越方式和交通设施。它在国民生产，经济，政治文化和交通发展中起着十分重要的作用。随着城市发展和交通运输扩张，桥梁的作用变得越来越明显。
桥梁架设是桥梁建设中的关键技术，也是影响桥梁工程进度、安全性、经济性的关键因素，因河流或地形以及高压线等导致桥下运梁便道及桥头无法拉通是国内交通行业日益关注的问题。如何改进因河流或地形以及高压线等导致桥下运梁便道及桥头无法拉通技术，已经成为亟待解决的重要问题。
国内对桥梁架设中预制梁的移梁、提梁和架设技术已有相关研究和报道，但主要涉及的是高低腿龙门吊在桥梁施工中的应用，高低腿龙门吊存在造价高、安全系数小等问题，与该项目采用的非高低腿龙门吊不同。由于提梁机价格昂贵，而且需要在场地内铺设大量的轨道，构成复杂的轨道网络，其设计成本极其昂贵。所以本项目综合考虑地形地貌与成本因素，用传统的龙门吊代替价格昂贵的提梁机，将普通龙门吊的安全性、经济性与高低吊提梁机的实用性结合，从根本上解决了因河流或地形地貌以及高压线等导致桥下运梁便道及桥头无法拉通的技术问题。
1.工艺概述
由于地形条件的限制，运梁路线上各种因素影响，选用龙门吊作为提梁设备，将有效的解决因河流中断，地形条件限制，运梁车无法到达架桥机位置的问题。其主要技术原理如下：
1.1起重机安装提梁跨的边梁
（1）利用平板车将2片提梁跨边梁通过桥下运梁便道运送至提梁跨；
（2）本桥提梁跨边梁采用“双机抬吊机”法，采用2台50吨汽车吊将2片边梁依次架设就位。
1.2安装桥面龙门吊轨道
（1）首先在提梁跨的2片边梁上测量放出轨道中心线；
（2）其次在垂直于中心线上每隔1米放置一块20cm*30cm长方形枕木，保证龙门吊稳定且梁体不受到破坏；
（3）然后在枕木上安装龙门吊轨道，与梁体上的中心线保证一致，用钢管对钢轨位置进行微调，使其调整就位；
（4）最后在轨道两侧每隔30cm放置2根钢筋，用电焊把梁体上的剪力筋与龙门吊轨道焊接牢固。
1.3拼装桥面龙门吊
（1）验收各个零部件是否正常，检查龙门吊出厂合格证及检验报告是否齐全；
（2）考虑到施工场地受限，龙门吊安装采用地面拼装整体起吊的办法，缆风绳在拼装过程中用于调整两支腿间距并起稳定支腿的作用，立柱与在安装过程中的自身稳定性主要依靠缆风绳来保持；
（3）首先，将分段的主梁与分段支腿及行走天车及各个零部件运送至提梁跨侧，将分段的主梁及支腿用螺栓连接起来，用缆风绳连接主桁架及支腿，用2台50吨汽车吊起吊主桁架至支腿刚好与桁架垂直，再由操作人员系上安全带爬上主桁架调整支腿位置用螺栓连接牢固，拆除缆风绳，汽车吊同时起吊龙门吊放置桥面龙门吊轨道上；
（4）安装行走天车及机电部分，由地面安装天车与卷扬机，由汽车吊吊至桁架上。
图1-1 施工示意图
1.4预制梁的地面运输
（1）针对本工程拆迁难特点，没有多余运梁便道，所有运梁平板车利用桥下两墩柱间作为运梁便道，运梁车启动速度为1.5米/分，运行正常后速度调至12米/分。
（2）采用运梁车将预制箱梁运输到龙门吊下，应保证安装现场道路通畅并满足重车的碾压要求，作业现场保证足够宽度，满足运输车辆和吊装车辆的安全通行。在运梁车运输过程中，专人跟着运梁车，随时掌握运输情况，如发现异常立即通知操作人员停车检查，待维修人员检查修理后再进行作业。
1.5龙门吊提升预制梁
（1）吊装作业前进行试吊，试吊分为机器空转，静载试吊、动载试吊、三个过程，以确保吊装过程的安全。运梁车抵达指定位置后，将两台龙门吊牵引绳捆绑在预制梁吊装孔上，检查确认安全后同步起吊，起吊设备将预制梁吊离地面10cm时，进行全面检查，确认正常后方可正式起升。提升用竖向成15度平吊方法，将预制梁缓慢提升；
（2）待梁板吊至桥面上后，摆正方向，缓慢前行，待梁板运至炮车上。
1.6预制梁的桥面运输
（1）选择相邻两片梁作为运梁炮车承重构件，龙门吊提升到桥面上的箱梁采用轮胎式炮车运输。用龙门吊提升预制梁至桥面上一定高度，预制梁落位至炮车上，操作人员指挥炮车前行至架桥机后方准备喂梁；
（2）运梁炮车的轮迹线应尽量布置在预制梁的腹板位置附近；
（3）在轮迹线范围的预制梁梁面的预埋钢筋应先行打弯；
（4）作为运梁通道的两片相邻预制梁的端横隔板底部设置临时支座，保护已架预制梁在未施工湿接缝时避免横向侧倾及永久橡胶支座的剪切变形；
（5）作为运梁通道两片相邻预制梁的端横梁处预留粗钢筋并进行焊接连接以增加其横向稳定性。
1.7架桥机采用桥面尾部喂梁方式正常架梁
由炮车运送箱梁到架桥机跟前，开始喂梁施工。本桥总体思路为，采用架桥机整机横移方法，架设相应箱梁。为防止发生偏心受压致使盖梁结构破坏，架梁顺序按照外边梁→内中梁→外中梁→内边梁进行，不得擅自更改作业顺序。
2.与传统施工工艺的对比
2.1经济效益
传统的施工工艺面临着两方面的问题：在借助大型提梁机施工时，造价高昂，维修保养成本较贵，增加了工程措施费用的投入。本施工技术有效的解决了运梁便道无法拉通技术难题，并且结合高低腿提梁机的安全性、经济性、实用性，大大地提高了生产效率，因此，本施工技术具有加以推广的市场实用价值和非常广泛的应用前景。
表2-1两种工法工程费用比较
2.2社会效益
预制梁安装施工是保证桥梁进度工期能否按时完成的关键工序。通过龙门吊提升转换预制梁施工技术手段来保证因高压线及河流地形地貌等导致桥下运梁便道及桥头无法拉通的技术难题，从而提高施工效率，确定了龙门吊提升转换预制梁施工技术理念，具有很高的社会效益。龙门吊提升转换预制梁施工技术作为高压线阻碍桥头无法拉通新的有效技术手段，推广使用该工法有利于提高施工进度、质量、保障施工安全，节约投资建设和社会资源，保护环境，直接服务于资源节约型、环境友好型社会建设，社会效益巨大。
3项目研究方法
3.1技术和理论研究
1、从多个提梁施工方案选择出龙门吊提升转换预制梁方法
2、基于结构力学，分析龙门吊提升转换预制梁方法中吊梁和立柱的受力情况，进行相应的理论推导。
3.2建模与数值分析
1、基于有限元方法和midas软件分析，计算龙门吊提升转换预制梁方法中吊梁和立柱的受力情况，以用于与其计算理论做对比分析。通过计算建模得出理论计算应力与有限元计算应力十分吻合，证明理论和midas模型的正确性。
2、基于有限元方法和midas软件分析，求解出龙门吊中吊梁的动态特性。通过贝雷吊梁的动态特性分析，得出以下结论：（1）在模态分析中贝雷吊梁的第一阶固有频率为2.8Hz，第二阶固有频率为13.2Hz，第三阶固有频率为17.0Hz。卷扬机和吊车的动态作用不会让其发生共振。（2）贝雷吊梁的第一阶模态振型为面外侧倾振型，要注意做一些防止倾覆的措施。
图3-1 midas软件分析
3.3现场施工经验分析
本项目的研究是通过结合工程实际施工作业，并调研其他已建与在建桥梁关于安装预制梁施工工艺等来开展研究工作的。本次课题研究阶段主要在潮惠高速公路工程TJ20标现场开展工作，同时也得到了相关单位相关部门的支持与帮助。本课题项目研究在工程施工期间开展了大量有效的研究与理论分析工作，结合Midas有限元模拟软件进行结构安全分析，并且在后期资料整理阶段，通过理论分析与实际工程实施得出的结论进行对比总结，最终得出此处课题研究的成果。
4 展望
预制梁架设施工在桥梁工程中很常见，受地形条件及拆迀限制架设施工难度较大，如果不进行新工艺的研究，势必会出现进度慢、安全隐患多等问题，极大的制约了施工效率。而本成果的应用则解决了上述问题，提高了施工质量，加快了施工进度，减少了安全隐患，降低了施工成本，具有指导施工的可操作性，具有广阔的应用前景。
本技术在潮惠高速工程项目中得到了很好的应用，在以后的高速公路项目施工中，我们将进一步采取措施推广该成果的使用，同时编制作业指导书指导施工，加强交流和推广力度，使本技术更好的为梁板架设基础施工服务。本施工技术有效的解决了运梁便道无法拉通技术难题，并且结合高低腿提梁机的安全性、经济性、实用性，大大地提高了生产效率，因此，研究成果具有加以推广的市场实用价值和非常广泛的应用前景。
论文作者:邓超
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/5
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