7.1.2 TP120型节段拼装架桥机在金台铁路项目的应用
节段拼装TP120型架桥机是用于金台铁路JTSG-4标田市跨永安溪、台金高速公路特大桥节段预制胶结拼装简支箱架设新型架桥机，目前，国内节段预制拼装架桥机基本分为上承式和下承式两种型号。结合墩型、梁场位置、节段结构尺寸、梁段悬挂、拼装顺序、最小曲线半径和最大纵坡过孔、导梁与前方结构物是否冲突等考虑。节段拼装TP120型架桥机正是在以上技术背景下成功研制的，使用表明该机完全满足本桥的设计及布局特殊要求。
7.1.2.1 TP120架桥机主要性能参数及总体组成
1. 主要的技术参数
见表7-1。
表7-1 架桥机主要技术参数
2. 节段梁架桥机总体组成
TP120型架桥机由主梁框架、导梁、起重天车、中支腿、后支腿、前支腿、辅助支腿、吊具、吊挂、2×10 t行车等组成。如图7-1所示。
图7-1 TP120型架桥机组成
1—主梁；2—起重天车；3—中支腿；4—后支腿；5—前支腿；6—后辅支腿；7—吊挂。
1）主 梁
如图7-2所示。
图7-2 主 梁
主梁由主箱梁和导梁桁架结构两部分组成。主要材料采用Q345B，具有结构简便、刚度大、制造工艺成熟等优点。主箱梁采用拼接板连接，采用高强度螺栓固定，导梁接头处采用双头螺柱连接， 实现安装便捷的目的。主梁上盖板设有天车轨道，上盖板既可作为工作走台，同时也是天车电缆的铺设平台。下盖板两边分别设有纵移滑道，下盖板中间有纵移轨道。主箱梁内侧设有吊挂纵梁，用于安装吊挂预制节段箱梁。为方便运输，主梁设置为上下两侧，中间采用高强螺栓连接。长度方向分为11节。
2）起重天车（如图7-3所示）
图7-3 起重天车
1—起升卷扬；2—金属结构；3—行走台车；4—横移机构。
起重机采用两个11 t卷扬机起升，两个卷扬机既可以单动，又可联动，联动时依靠编码器控制同步。单台卷扬机对应的滑轮数量4，起升倍率8。钢丝绳抗拉强度1 770 N/mm2。此钢丝绳耐磨损，耐挤压，抗腐蚀，具有高度的稳定性和使用寿命。卷扬机在高速端安装有块式制动器，低速端安装有盘式制动器，两套安全系统确保起重万无一失。
3）中支腿（如图7-4所示）
图7-4 中支腿
1、2—连接件；3—支腿；4—顶升油缸。
中支腿与主箱梁刚性连接，通过底部油缸实现升降功能，其主要作用是承受混凝土梁和桥机自重。
4）后支腿（如图7-5所示）
图7-5 后支腿
1—滑动支承；2—旋转铰座；3—纵移机构；4—横移梁；5—横移机构；6—横梁；7—顶升装。
后支腿是整个架桥机的关键部件之一。它的主要功能有：承载混凝土梁及架桥机自身重量，驱动架桥机前移过孔。通过起重天车吊运进行前后移动。
后支腿从上至下分别由滑动支承、旋转铰座、纵移机构、横移梁、横移机构、横梁、顶升装置等组成。
后支腿滑动支承与主框架连接，主框架下轨道直接置于滑动支承上面的滑板上。滑动支承与主框架连接处，为防止走行时跑偏，在滑动支承上设置有限位挡块，分别位于主框架下轨道的两边。这样可以有效防止主框架垂直方向的跳动，确保工作状况时整个架桥机安全可靠，万无一失。
5）前支腿（如图7-6所示）
图7-6 前支腿
1—前支腿上承受铰；2—上下横梁；3—连接架；4—底部框架；5—斜撑；6—竖支腿。
前支腿的移动通过前支腿倒运装置完成，到位后固定到桥墩上，顶部的拖轮在主梁底部的内侧轨道上运行，用于完成整机过孔。
6）后辅支腿（如图7-7所示）
图7-7 后辅支腿
1—支撑架；2—油缸支架；3—顶升油缸；4—下横梁；5—转轴组件；6—铰座横梁；7—行走组件；8—轨道。
辅助支腿共1套，通过螺栓固定在导梁桁架尾部，在工作时随主框架一起移动并满足工况所需的功能要求。
顶升油缸是由一独立液压站驱动工作，通过液压缸的伸缩来改变伸缩套的高度。外伸缩套是一空腔结构，内伸缩套在其内腔里可做伸缩运动，油缸顶升到位以后插上销轴，使伸缩套承载。支腿上设有独立液压站，安装位置在导梁内，便于操作和检修。后辅助支腿横梁下部安装有台车行走机构，可沿梁面铺设的钢轨行走，过孔过程中辅助支腿行走机构可以输送主框架向前移动，同时在倒运后支腿时，需要将辅助支腿锁死，以提高过孔稳定性。
后辅助支腿上部刚性连接，支腿纵向加宽，保证纵向行走稳定性。
7）吊挂（如图7-8所示）
图7-8 吊 挂
1—吊具横梁；2—吊挂横梁；3—连接座。
吊挂悬挂节段时采用四点悬挂的方式，扁担梁与吊挂横梁采用铰轴连接，受力明确。吊杆采用精轧螺纹钢筋作为吊杆，吊挂的吊杆由于分布在主梁内侧，在整机纵移时，把吊杆抽出放在主箱梁里即可。
吊挂适用于所有的节段，其与节段之间采用精轧螺纹钢筋连接，要求预紧。连接座反扣在吊挂梁上，可以滑动，通过穿过挂座的螺纹钢筋调解的锁紧。要改变挂座与吊挂梁的相对位置时，先将钢筋上的螺母拧松，推动挂座移动，调整到位后再锁紧螺母。
7.1.2.2 TP120架桥机架梁、过孔技术说明
根据架桥机工作在此次架梁中的需要，分为架梁、过孔共两个工况分别介绍。
架桥机过孔一般需要解决的问题主要有3个方面：（1）纵向倾覆：一般都能满足，也比较好解决；（2）曲线过孔：曲线半径越小越难解决；（3）纵向坡度：大坡度比较难解决。TP120型架桥机具有很好的过曲线大坡度的适应能力。
1. 架梁步骤
（1）架桥机准备工作完毕。
（2）运梁车运梁。
（3）运梁车载梁行至架桥机尾部制动停止。
（4）逐块吊挂节段，据节段拼装架桥机的吊梁方式，先吊挂1#和11#（13#）节段梁到规定位置，然后从大里程向小里程依次吊装节段梁，吊装顺序为1#、13#、12#、2#、11#、3#、10#、4#、9#（下放）、5#、6#、7#，最后8#节段。
如图7-9所示。
图7-9 梁段悬挂
（5）完成全部节段吊挂后，调整标高，由后至前逐块胶拼。
（6）完成张拉后将吊挂移至存梁区，准备过孔。
2. 直线、小曲线、大纵坡整机过孔技术
架桥机过孔是通过后支腿纵移机构作为整机纵移动力，进行步进式推进实现的，前支腿和后辅支腿作为主框架的前、后支撑支腿辅助整机过孔。
后支腿纵移机构位于主框架纵移轨道平面内，其工作原理是利用纵移滑块与纵移孔板的销轴连接来实现整个架桥机的前进。纵移油缸的前端配有纵移滑靴，后端安装在支撑梁上，纵移滑靴是通过油缸的伸缩驱动主框架前进和后退，而纵移滑靴能够随着油缸沿纵移轨道来回移动，实现步进式移动。
整机过孔中，为增加安全性，两支纵移油缸带动的纵移滑靴不可同时脱离主梁。两套纵移滑靴与主梁下滑轨销轴连接，每完成一次步进距离后，左侧纵移滑轨连接销轴拔出，右侧保持不动，待左侧纵移滑靴回退完成安装好销轴后，右侧纵移滑靴方可拔出销轴，回退安装后销轴。而后两侧油缸同步顶推。两侧纵移滑靴连接销轴交错回退，始终保证有一侧纵移滑靴与主梁下滑轨销轴连接。
1）曲线过孔
需要通过后支腿横移机构实现，其工作原理是通过油缸调整中支腿上部结构与主横梁相对位移。此套系统是为了满足主框架横向调整以及满足整机曲线工况。
2）坡度过孔
施工线路在1% 纵坡以内，整机可随坡就坡过孔。
施工线路纵坡在1%到2%范围内时，整机可随坡就坡过孔，也可通过调整后支腿、后辅支腿顶升油缸改变支腿高度进而改变主框架纵坡姿态，一般通过支腿调整使主框架控制在1%纵坡以内。
3. 正常过孔施工工法（直线桥）
（1）步骤1（如图7-10所示）：
① 架梁完成，准备过孔。后辅支腿油缸顶起，后支腿台车支撑在梁面轨道上。
② 后支腿顶升油缸收起，脱离桥面悬空，反挂在主梁下盖板上，通过纵移油缸向前移动约2 m。
③ 主天车运行至后支腿附近，落钩、挂钩后支腿，吊运后支腿前移。
图7-10 步骤1示意图
（2）步骤2（如图7-11所示）：(https://www.daowen.com)
① 主天车吊运后支腿前移至桥头，落放至梁面，后支腿顶升油缸顶起，使后支腿支撑起主梁。
② 后支腿与梁面吊点孔通过精轧螺纹钢进行锚固。
③ 主天车运行至后导梁尾部做配重，整机准备前移。
图7-11 步骤2示意图
（3）步骤3（如图7-12所示）：
① 中支腿油缸收起，脱离桥墩处于悬空状态，中间连杆打开、折叠收起。
② 后支腿纵移油缸推动主框架步进前移，注意左右两支纵移油缸同步顶推，油缸缸杆回退时分步回退，始终保证一支油缸与主梁固结。
③ 整机纵移约8 m时暂停推进，此时前导梁前部运行至前方桥墩上方。
图7-12 步骤3示意图
（4）步骤4（如图7-13所示）：
① 辅天车运行至前支腿上方，落钩、挂钩前支腿。
② 解除前支腿与前导梁连接，辅天车吊载前支腿。
③ 辅天车吊运前支腿前移至前方桥墩上方，落放前支腿至桥墩上。
④ 前支腿与桥墩墩顶预埋精轧螺纹钢连接锚固。
图7-13 步骤4示意图
整机过孔随坡就坡，由于前导梁下挠约36 cm（大悬臂吊装前支腿），为保证前支腿顺利上桥墩，需调整主梁姿态。通过后支腿顶升实现前导梁前端暂时升起约50 cm来抵消前导梁下挠。
（5）步骤5（如图7-14所示）：
① 前支腿倒运、锚固完成后，后支腿及后辅支腿回复正常高度，导梁前端下部轨道搭接在前支腿上部滚轮中。
② 后支腿纵移油缸继续推动主框架步进过孔。
图7-14 步骤5示意图
（6）步骤6（如图7-15所示）：
整机步进过孔前移约8 m后暂停过孔，为减小后辅支腿对梁面载荷，主天车运行至后支腿上方。在后续过孔中，始终保持主天车位于后支腿上方附近。
此状态后辅支腿对梁面载荷很小，几乎为零。
图7-15 步骤6示意图
（7）步骤7（如图7-16所示）：
① 后支腿纵移油缸继续推动主框架步进过孔，此过程中，主框架前移，主天车向后运行，始终保持主天车位于后支腿上方附近。
② 中支腿随主框架前移至前方桥墩上方到位后，中支腿油缸顶起支撑在墩顶上，前支腿上部滚轮脱离前导梁下轨道。
此过程中观察后辅支腿运行状态，运行约2 m后缓慢收起后辅支腿至悬空状态。
图7-16 步骤7示意图
（8）步骤8（如图7-17所示）：
① 解除前支腿锚固，前支腿倒运挂轮闭合挂在主梁前横联轨道上，中支腿油缸顶起使前支腿悬挂在轨道上。
② 通过辅天车将前支腿沿轨道前移约1.2 m，方便辅天车起吊前支腿为准，到位后打开前支腿挂轮。
③ 辅天车起吊前支腿前移至导梁固定处，将前支腿与导梁固结在一起，辅天车落钩、脱钩。
图7-17 步骤8示意图
至此，整机过孔完毕，准备架梁。
4. 曲线过孔施工工法（曲线桥）
在过孔前，后辅支腿轨道下面铺设轨道垫板，轨道与垫板之间涂抹黄油。后辅支腿轨道为2 m短节，单侧台车配备两段轨道，连同垫板交替铺设。轨道垫板布置如图7-18所示（垫板400 mm×400 mm）。
图7-18 轨道垫板布置图
前支腿、后辅支腿设置转轴机构，在曲线过孔时，跟随后支腿横调油缸动作而被动回转，达到曲线过孔的目的。前支腿、后辅支腿转轴机构上下两层横梁之间限位在过孔时全部打开，保证不限制两层横梁相对回转。
（1）步骤1、2（如图7-19所示）：
后支腿倒运完毕，中支腿收起，后辅支腿支撑在梁面轨道上，主天车在后导梁尾部做配重。
图7-19 步骤1、2示意图
（2）步骤3（如图7-20所示）：
① 中支腿油缸收起，脱离桥墩处于悬空状态，中间连杆打开、折叠收起。
② 后支腿纵移油缸推动主框架步进前移，注意左右两支纵移油缸同步顶推，油缸缸杆回退时分步回退，始终保证一支油缸与主梁固结。
③ 整机纵移约10 m时暂停推进，此时前导梁前部运行至前方桥墩上方。
在整机纵移10 m过程中，2 m节轨道交替5次。后辅支腿从起始位置开始，每纵移2 m调节后支腿横移油缸1次。
按适应最小线路曲线半径2 500 m模拟计算，后支腿油缸总共需横移约635 mm，过孔时后辅支腿每走行2 m后，后支腿横移油缸横移量约为127 mm。后辅支腿走行8 m（5个2 m）后，后支腿横移油缸完成横移635 mm（5×127 mm），主框架横移到位。
以上数值为理论计算所得，实际工况中，由于线路曲线误差、整机站位误差等因素可根据实际调整，横移最终的目的是保证前支腿能安装到前方桥墩上。
图7-20 步骤3示意图
后辅支腿轨道铺设：
a. 后辅支腿轨道下面铺设垫板，垫板涂抹黄油。在过孔过程中由于后辅支腿走行轨迹只能接近线路曲线，无法做到绝对重合，因此后辅支腿台车轮缘与轨道之间会产生侧向力，当支腿压力产生的摩擦力小于侧向力时，轨道会随车轮横向移动。轨道涂抹黄油作用是让轨道横向移动顺畅，平缓地释放侧向力。
b. 轨道每节长度2 m，跟随车轮走向铺设，即让轨道配合车轮走向，用分段折线铺设轨迹来达到接线线路曲线。
（3）步骤4～6：
整机过孔约18 m，此时后辅支腿对梁面载荷很小，几乎为零。
（4）步骤7（如图7-21所示）：
① 整机继续过孔，运行约2 m后缓慢收起后辅支腿至悬空状态。
② 后辅支腿脱离轨道悬空后整机继续过孔直至中支腿运行到前方桥墩到位。
此时在落放支撑中支腿前，先横移后支腿（反向），整机以前支腿转轴回转调整姿态，使后支腿上部“回正”（即保证主梁中线与待架孔中心线重合）。
③ 后支腿横移完成后，落放支撑中支腿，前支腿解除锚固，反挂悬空脱离桥墩。
图7-21 步骤7示意图
（5）步骤8（如图7-22所示）：
① 通过辅天车将前支腿沿轨道前移约1.2 m，方便辅天车起吊前支腿为准，到位后打开前支腿挂轮。
② 辅天车起吊前支腿前移至导梁固定处，将前支腿与导梁固结在一起，辅天车落钩、脱钩。
图7-22 步骤8示意图
至此，整机曲线过孔完毕，准备架梁。
7.1.2.3 总 结
TP120型架桥机于2018年11月在金台铁路4标施工以来，针对铁路桥梁48 m、56 m节段节段预制胶结拼装简支箱小曲线、大纵坡架设及整机过孔技术，无需在桥面铺设架桥机纵移轨道，省料、省工、省时， 更重要的是可以简便地防止架桥机溜坡现象的发生，保证了施工的安全。
因为节段拼装这种施工方法有其特有的优越性，节段拼装桥梁在国内外城市高架桥及铁路桥梁建设中使用越来越多，鉴于实际道路的需求会对架桥机的功能更多的要求，TP120型架桥机在金台铁路项目工程实际工况，对后期有类型架桥机过孔具有参考意义。