1、连续下坡急转弯复杂环境下 35m 预制箱梁运输技术摘要：结合某项目两座大桥的箱梁运输过程，重点阐述了箱梁提升运输设备性能、运梁工艺流程、箱梁运输受力计算，对确保运输安全和特殊情况处理提出了解决办法。 关键词：连续下坡；急转弯；预制箱梁；运输受力计算 中图分类号：TU74 文献标识码： A 1 工程概况 1.1 设计简介 工程包含两座隧道、两座桥梁及部分路基，两桥位于两隧之间，两桥间通过 76m 路基连接。1 号大桥为 1 号隧道出口的接线桥，与洞门相接，孔跨布置为 4-35m 预应力混凝土分体箱梁，先简支后刚构，共一联，全桥长 143.5 米，最高桥墩为 33.5m、32m。2 号大桥为 2
2、号隧道进口的接线桥，与洞门距离 65m，孔跨布置为 35.1+35.2+35.1+35+35m 预应力混凝土分体箱梁，先简支后连续-刚构（1 号墩连续，24 号墩固结） ，共一联，全桥长 184.9 米，最高桥墩 51.1m、60.5m。两桥横桥向每跨布置 3片梁，共 27 片。边跨长 34.62m,中跨长 34.4m；边梁底宽 1m，顶宽2.42.95m；中梁底宽 1m，顶宽 2.4m；梁高均为 1.8m；边跨及中跨箱梁重 127130t。 1 号桥平面位于直线接 A=144.914m 缓和曲线段内，2 号大桥平面位于 R=300m 的左偏圆曲线接 A=144.914m 缓和曲线再接直线段内
3、。见图 1。 1.2 工程地形位置 工程位于湖北省恩施自治州鹤峰县境内，地处鄂西南褶皱山区，属武陵山脉与大巴山的交汇地带，山脊线多呈北东向展布，区域山峰陡峻，沟谷深切，为深切割中高山区，呈构造剥蚀、溶蚀地貌，最高海拔+1755m，位于大垭林场。 工程施工场地布置极其困难，无场地，预制场的选址经过比选，最终确定于 2 号隧道的弃碴场上设置，紧邻既有省道，运输线路经过既有省道与改扩建省道（2 号隧道出口路基）形成的“人”字形道路。见图1。 图 1 预制梁场与桥梁平面位置示意图 1.3 运输线路 运梁小车从预制梁场出发后，沿既有省道连续下坡运输，至既有路与扩建路交汇处，通过连续下坡急转弯，急转弯最小
4、半径为 28m，再通过“人”字形便道经 2 号隧道洞内运至架梁位置，详细行走线路见图 1 中运梁行走路线示意。 既有路路面为沥青路面，无凹凸坑洼地段， “人”字形便道路面为泥结碎石，经过压实，能承载运梁小车运输预制箱梁，既有省道下坡坡度最大为 10%， “人”字形便道上坡坡度最大为 5%，急转弯段路面最大横坡为 7%。 运梁时对既有省道进行交通管制，拟定每天上午 8:0010:00 和下午 1:003:00 进行道路封闭，确保运梁安全，无其他车辆干扰。 2 工艺流程 首先编制施工组织方案报监理单位、业主单位审批，然后技术部门进行箱梁运输技术交底。 运梁工艺流程：运梁小车检查就位龙门吊吊梁（提升
5、设备检查）承载箱梁运行线路监控、液压自动均衡走行运梁下坡爬坡、曲线转弯减速接近架桥机（架桥机提前就位）载梁驶入架桥机支前支撑架桥机吊梁安装空车返回运梁小车检查就位。 3 运梁设备 设置在预制梁场的 2 台 75t 龙门吊负责直接从台座上提升 35m 预制小箱梁到运梁小车上，两台三轴运梁小车再沿运梁道路运输到桥墩架梁区。 3.1 龙门吊 采用两台 75t 龙门吊（MQ75t/21m 轮轨式提梁机）作为吊梁设备，将预制梁吊装至运梁小车上。龙门吊配 10t 电动葫芦，便于箱梁钢筋、模板吊装，砼浇筑。 MQ75t/21m 电动龙门起重机是用于箱梁吊装的专用起重设备。由如下主要部件组成：额定起重量为 7
6、5t 的主小车、主起升机构、主小车牵引机构、主梁、刚性支腿、柔性支腿、大车运行机构、主起升吊具、电气系统等。 其主要特点为： 大车运行采用双轨、桁架主梁、刚性柔性支腿、跨度 21m、主起升高度根据梁场的具体情况定，大车运行及主小车牵引采用变频调速； 整机采用行程中点电缆卷筒供电； 人工手动控制。 该设备能够满足在预制梁场作业，既能在提梁机走行线范围内直接浇梁，又能通过起吊、重载走行和横移箱梁，将箱梁从地面吊装到运梁车上。 3.2 轮胎运梁小车 采用两台三轴运梁小车将预制梁运输至架梁现场。轮胎搬运机采用内燃液压驱动和司机室集中控制操作。 其主要特点为： 自行运行，采用独立的动力系统工作（主要采用
7、柴油机发动机） ，可有效避免因距离、天气等不确定因素的影响； 重心偏低，行走平稳； 载重量大，同时增加功率或减速增扭，整套设备共安装 24 个轮胎，同时经过四级变速而大大减速增扭，可承载 160 吨左右，并达到 5%的爬坡度； 既能长距离运梁，又能同时喂梁； 独立的动力系统设计不同的档位，运输过程中根据路面选取不同速度，制动性能可靠； 其运行速度较低，并有离合器、制动器等刹车系统，考虑到载重物自重大、体积大、运输路面较差，出于对安全性的更高要求，在特殊情况下可采用手动刹车； 无须铺轨，运输成本低。 预制梁装车完毕后，在运梁道路上行走时，主车在前倒行，副车在后，主车亦可在后副车在前，在弯道处，主
8、副小车均具有导向功能。 4 运梁行走受力计算 固体表面之间的摩擦力分滑动摩擦、滚动摩擦、滚压摩擦和转动摩擦。 在运梁小车正常行使时存在滚动摩擦，只有在运梁过程中出现异常情况需要制动，才产生滑动摩擦；运梁受力计算也只计算出现异常情况下须制动时，或运梁小车不工作时产生的滑动摩擦是否能让运梁小车停止不下滑。 4.1 摩擦力 定义：当两接触构件间存在正压力时，阻止两构件进行相对运动的切向阻力。见图 2。 图 2 摩擦力示意图 计算摩擦力的大小时，应先判断该摩擦力是滑动摩擦力还是静摩擦力。再用相应方法求出。 4.2 滑动摩擦力 1）定义：一个物体在另一个物体表面上相对滑动时，要受到另一个物体阻碍它相对滑
9、动的力，此力就为滑动摩擦力。 2）滑动摩擦力的产生条件： 接触面粗糙 两个物体互相接触且相互间有挤压 物体间有相对运动。 3）滑动摩擦力的大小与方向： 方向：总是跟接触面相切，并且跟物体与相对运动方向相反。所谓相对，仍是以施加摩擦力的施力物体为参考系的。 大小：滑动摩擦力 f 的大小跟正压力成正比，即 f=N。 为动摩擦因数也叫滑动摩擦系数：与接触面的材料、粗糙程度有关。接触面的粗糙程度及接触面间的弹力有关。N 为正压力。 滑动摩擦力的大小比最大静摩擦力 fmax 略小。通常的计算中可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 影响滑动摩擦力大小的因素： a）物体所受压力大小。在接触面粗糙程度相同时，
10、所受压力越大，滑动摩擦力越大。 b）物体与桌面接触面粗糙程度。在物体所受压力大小相同时，与桌面接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 c）滑动摩擦力的大小与接触面面积无关。 4）静滑动摩擦力定义：当仅有滑动趋势时，产生的摩擦力，称为静滑动摩擦力。静滑动摩擦力一般用 FS 表示。 4.3 滑动摩擦系数 在交通力学中阐明：摩擦系数主要反映在车辆行驶中路面所提供的横向或纵向制动性能，路面摩擦系数又可以分为纵向摩擦系数和横向摩擦系数。纵向摩擦系数决定车辆在刹车时的滑行距离，良好的纵向摩擦系数对避免追尾交通事故的发生有决定作用；横向摩擦系数影响车辆的方向控制能力，良好的横向摩擦系数可减少弯道侧滑引起的交通事故。
11、 在干燥情况下,水泥路面与沥青路面的摩擦系数差别不大,但在雨后,差别就比较大。正常干燥沥青路面的摩擦系数为 0.6，雨天路面摩擦系数降为 0.4，雪天则为 0.28，结冰路面就更低，只有 0.18。 4.4 运梁受力计算 运梁过程中,为了避免在下坡转弯时发生因道路在转弯处存在超高而引起的运梁小车和梁体整体扭曲和侧翻，采取对弯道路面加宽并在转弯处内侧（超高路面）浇筑混凝土填平消除横坡，防止大梁倾覆。来避免运梁小车和梁体整体扭曲和侧翻；所以，在运梁时只计算运梁小车和梁体整体的纵向受力分析。 下坡受力计算 1）受力模型： 图 3 受力计算模型示意图 如图 3，斜角为 6，折合最大纵坡 10.5% 梁
12、体自重 G=127000Kg*9.8N/Kg=1244600N=1244.6KN 垂直路面分力 G2=G*cos6=1237.78 KN 平行路面分力 G1=G*sin6= 130.10 KN 垂直路面分力 G2 作用在路面上形成摩擦力，摩擦力 F=N=G2，N为正压力等于垂直路面分力 G2 2）摩擦力计算： 正常干燥沥青路面的摩擦系数为 =0.6。 摩擦力 F=N=G2=0.6*1237.78=742.668kN 平行路面分力 G1摩擦力 F 符合要求，须制动时或运梁小车不工作时产生的滑动摩擦能让运梁小车停止不下滑。 雨天路面摩擦系数降为 =0.4 摩擦力 F=N=G2=0.4*1237.7
13、8=495.112kN 平行路面分力 G1摩擦力 F 符合要求，须制动时或运梁小车不工作时产生的滑动摩擦能让运梁小车停止不下滑。 雪天路面摩擦系数降为 =0.28 摩擦力 F=N=G2=0.28*1237.78=346.578kN 平行路面分力 G1摩擦力 F 符合要求，须制动时或运梁小车不工作时产生的滑动摩擦能让运梁小车停止不下滑。 结冰路面摩擦系数降为 =0.18 摩擦力 F=N=G2=0.18*1237.78=222.800kN 平行路面分力 G1摩擦力 F 符合要求，须制动时或运梁小车不工作时产生的滑动摩擦能让运梁小车停止不下滑。但纵向摩擦力已接近平行路面分力，在路面结冻后，为了安全，
14、将停止运梁。 5 结论 通过下坡受力计算，除了在路面结冻情况外，运梁小车与路面间的摩擦力大于梁体自重产生的平行路面分力，摩擦力能使运梁小车在无其他外力的情况下制动。在下坡运梁过程中要求运梁小车的行驶速度不得大于 2km/h，减小运梁过程中因惯性产生的受力；同时为了防止运梁小车制动失控，采用 CAT320 挖掘机通过钢丝绳后拽梁片提供保护。 图 4 通过陡坡急转弯与挖掘机通过钢丝绳后拽梁片示意图 6 结束语 本文阐述了 35m 预制小箱梁在连续下陡坡急转弯复杂环境下的运输方法及工艺流程，但对箱梁架设、安装未做论述，这也是以后进一步研究的方向。大垭隧道两座桥梁于 2011 年 1 月正式开始运输，工地运输时正逢冬季低温大雪季节，白昼各时段温差大，增加了现场运梁的难度和成本，受制存梁场地限制，施工工期延长。在以后类似的桥梁工程施工前应合理安排各分部工程进度计划，为箱梁运输施工提供有利的外部条件。 参考文献： 1 引用部分网络资源，文中 4.1 摩擦力，4.2 滑动摩擦力，4.3 滑动摩擦系数部分。 作者简介：吴海清（1981-） ，男，2005 年毕业于华中科技大学，工
