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采用轮胎式运梁车运输、步履式架桥机架设大吨位箱梁施工工法
中铁二局股份有限公司

随着经济的日益发展和建筑施工技术的不断进步，世界各国特别是发展中国家越来越重视交通路网的建设和完善。作为道路交通的一个重要环节，跨江河、跨海湾等特大型桥梁的建设也得到了日益重视，各种桥型设计和施工工艺不断取得新的突破。其中如何高质量、高效率的实现沿岸、沿海大面积滩涂区的桥梁上部结构施工，是一项关键技术和重难点工程。本文结合杭州湾跨海大桥50m/1430t整体预制箱梁运架的成功经验，重点介绍了如何在沿海大面积滩涂区，利用“梁上运架”成套设备和施工工艺，完成大吨位整体预制箱梁的运输和架设。

一、工法特点
大型整孔预制箱梁的运架施工，可行的方式有浮吊架设、架桥机架设等。受作业地域、水文、气象等条件影响，浅海滩涂区只能采用沿桥面运输、架桥机架设方式施工。其工法特点为：
(一)、 采用轮胎式组合平车梁上运梁、简支型步履式架桥机逐跨架设施工工艺，满足大吨位整体预制箱梁沿桥面运输与左右双幅架设的要求。
(二)、 设备自重轻、集中载荷小、受力分布合理，无需对桥梁（箱梁、墩台、桩基等）进行特别设计或采取临时加固措施。
(三)、 作业效率远高于移动模架和挂篮施工。在工作半径10公里范围内，平均可日架2片箱梁，月架设能力约60片，折合50m箱梁达3000单幅米。
(四)、 作业安全性好，受环境影响小。工作状态抗风能力72公里/小时（8级风）；非工作状态抗风能力140公里/小时（12级风）。
(五)、 设备操作系统采用计算机和遥控装置，能够实现故障故障诊断、智能报警和自锁保护、自动停机，安全性好。
(六)、 工艺简洁、操作方便，人工劳动强度低。
三、适用范围
本工法适用于大型箱梁（或混凝土预制构件）批量化、工厂化预制，工期较紧、造价适中，并且受地址和环境影响大，不能或不适宜采用预制节段拼装、移动模架、挂篮法等施工技术，特别适用于在大面积发育的河岸淤积区、沿海滩涂区段采用轮胎式组合运输平车沿桥面跨双幅、双跨运输箱梁，采用步履式架桥机逐墩、双幅架设箱梁。采用该法施工的国内范例是中铁二局在杭州湾跨海大桥南岸滩涂区实施的50米/1430吨大型箱梁的运输与架设施工。
四、工艺原理
本工法施工工艺的核心是1600t轮胎式运梁车、1600t步履式架桥机研制和使用，配套设施包括桥梁支座安装、墩顶锚固、运行监护等。
（一）、1600t轮胎式运梁车
1、 结构形式
TE1600轮胎式运梁车为组合式车体、轮胎式走行、液压驱动的大型桥梁运输设备，它由主机架、走行轮组、承载横梁、液压辅助支腿、转向机构、平衡系统、电气系统、动力机组等部分组成。轮胎式运梁车结构总体方案见图1。
图1：TE1600轮胎式运梁车结构总体方案图
⑴主机架: 它是运梁车的主要骨架，其主箱梁截面形式为箱型结构。单台运梁车的主箱梁长度为30米。
⑵走行轮组: TE1600运梁车走行轮共640个，分主动轮组和被动轮组，主动轮组由液压马达驱动，被动轮组用于分担运梁车自重和箱梁的重量。
⑶平衡系统:该系统的主要作用是保证载荷均匀分布在各轮组上，而且当障碍物出现时，该系统也能保证轮组载荷再均匀分布，避免局部超载，始终保持前后车轮组的平衡，并能降低工作中产生的对结构、动力机组驾驶室的震动。
⑷转向机构：其主要作用是用于调节行驶方向，保证运梁车不偏离安全的行驶路线。
⑸动力机组：它由柴油发动机组、分动箱和液压泵站组成，将发动机的动力通过液压泵站、高压管、各种控制阀等元件为运梁车的行驶、转向等提供动力。
⑹承载横梁：它是运梁车用来承载和放置50米箱梁的平台，前承载横梁设计成移动式，后承载横梁设计成固定式（可微量转动）。
⑺液压辅助支腿：TE1600型运梁车前后运梁车组分别设有两组和一组液压辅助支腿。其中，前运梁车组设置液压支腿的主要作用是：协同运梁车轮胎组共同承受垂向载荷；抵消因运梁车对位二次纵移时后方运梁车组推动箱梁所致的附加水平力；同时在二次喂梁过程中，随着移动式承载横梁的位移，前运梁车组的受力重心向前偏移，前车组液压支腿受力逐渐增大（装有限压装置），确保前运梁车组前面的轮胎不超载，保持前方运梁车组的稳定和平衡。后运梁车组设置液压支腿的主要作用是架梁时将架桥机后支腿上的负荷均匀分布在已架箱梁的对称两侧，确保箱梁受力不偏载。
⑻电气系统：由连接线路、传感器、中央处理器等电气元件组成，用于传感、指示、自动控制等功能。
2、 工作原理
TE1600型运梁车由4台运梁平车组成，前后2个车组，再通过电子控制系统实现前后车组的“软”刚性整体，并在前后车组设置液压支撑油缸配合架桥机架梁，同组运梁单车通过承载横梁连接，后承载横梁为固定式，前承载横梁为滚动式，可以实现后车组推动箱梁向前作二次纵移，前后车组均设置有回转式司机室。并配备线路走向电子监控系统，确保轮胎载荷始终分布在已架箱梁腹板上方。
运梁车组轮压载荷的分布范围、数值严格控制在设计许可范围内。运梁车在运梁过程中左右台车组始终沿各自所在半幅纵轴线对称行驶，确保驮运箱梁和机体载荷至少由4片箱梁承载。运梁车轮组液压均衡油缸可自动调整各支点载荷使之相等。
利用计算机软件计算每台独立的运梁单车上每个轮组的正确转向角度，并控制每一个转向油缸的进出油量，以确保整机绕同一中心转向，轮组上的角度测量系统能将实测转向角度反馈给控制软件，保证每个轮组的转角符合要求；各独立小车的速度控制是通过液压马达的压力自动调整系统实现的，它能确保在角速度一致的情况下运行在外侧曲线的轮组比运行在内侧曲线的轮子具有较快的线速度。由三节段箱形钢梁以高强度螺栓联接而成。主梁一端设置有动力引擎和主控制柜安装平台，顶端铺设有横移台车运行导轨，内部布设有液压管路。
3、 主要技术参数
根据50m箱梁梁上运梁以及与架桥机架梁作业配合的需要，确定TE1600轮胎式运梁车主要技术参数如下：

表1：TE1600轮胎式运梁车主要技术参数表
序号
项 目
技术参数
备 注
1
自重
约524t

2
有效负荷
约1430t

3
车轮数量
640轮胎

4
整机两列间跨度
17m

5
纵向爬坡能力
2%

6
桥面横坡
2%

7
行走机构上平板高度
2300 +/-300mm

8
行走机构的行走高度
4600 +/-300mm

9
发动机
4台Deutz/柴油

10
功率
286kW（2100转/分）

11
水平面最大空载速度
5kM/h

12
水平面最大重载速度
2kM/h

13
行走状态轮组最大转向角
±5

14
总长
约76m

15
总宽
约26m

4、 关键技术
⑴通过箱梁支承结构的优化设计实现箱梁运输过程的“三支点”体系，保证箱梁运输过程中受力正常。
⑵整机分组模块式设计及支撑位置的确定，确保驮运箱梁和机体载荷至少由4片箱梁承载，并且轮组载荷位于箱梁腹板上方附近。通过“二次纵移”运梁就位，大大缩短了架桥机的长度。
⑶通过电子系统控制将前后车组组成一个刚性整体的同步控制系统，确保四台运梁车组合进行箱梁运输过程中的同步运行，避免对箱梁造成过大的拉应力。
⑷采用PLC集中控制系统，通过角度传感器、方向传感器及电液伺服系统实现四台单车的同步运行和方向自动控制，并且具备手动控制和自动控制两种模式。
⑸采用640个轮子及配套的液压系统和载荷均衡系统，自动调整轮组压强(对地压力仅9.5kgf/cm2)，保证载荷均匀分布在各轮组上，而且当障碍物出现时，该系统也能保证轮组载荷再均匀分布，避免局部超载，始终保持前后车轮组的平衡，并能降低工作中产生的对结构、动力机组和驾驶室的震动。
⑹前后车组辅助支撑系统的设置。确保二次纵移时前运梁车组前端轮胎不超载，保持前方运梁车组的稳定和平衡，协助架梁时，后车轮胎组能够承担部分架桥机后支腿的支反力，有效降低了该处的集中载荷。
5、 配套设施
运梁作业所需临时工程量极少，仅在桥梁伸缩缝和湿接缝处搭设运梁车过桥钢板，并沿桥面用油漆标示出走行引导线即可。
（二）、1600t步履式架桥机
1、 结构形式

主机臂
后吊梁桁车
（主）
后起升绞车
后支腿
后支撑
前吊梁桁车
（副）
前起升绞车
箱梁
前支撑
前支腿

墩
墩
墩

架设方向

机臂A
机臂B
后横联

后吊梁桁车
前吊梁桁车
前横联
后横移台车
前横移台车

LGB1600步履式架桥机为跨两跨架梁、双桁车吊梁的双臂简支型桥梁架设专用机械。整机由机臂、前后横联、前后支撑、前后支腿、吊梁桁车、吊具、液压系统、电气系统及安全保护系统等组成，结构总体方案见图4。
图2：LGB1600步履式架桥机结构总体方案图
2、 工作原理
架桥机自尾部起吊由TE1600运梁机运来的50m/1430t预制箱梁，桁车吊梁纵移到前方待架跨，经横移调整后后将箱梁落放到桥墩顶面的支座上。箱梁架设时架桥机的前支腿支撑于待架梁跨的前桥墩上，后支撑支于已架箱梁前端顶面，后支腿支于后运梁车上面，通过运梁车的螺旋支腿将力传递到箱梁的承载截面上。架桥机通过前后支腿、前后支撑的
它具有遥控操作、全幅架设、自重及支腿载荷小、安全可靠性好、架梁效率高、整机自力过孔等特点。
3、 主要技术参数
为满足50米/1430吨箱梁架设需要，考虑作业的安全、方便及架梁工期要求，架桥机的主要技术参数确定如下：
⑴起吊重量：50箱梁的实际重量为1430吨，考虑一定的安全和技术储备，确定架桥机的额定起吊重量为1500吨，最大起吊重量为1600吨。
⑵起吊高度：根据架桥机后支撑及箱梁高度确定。取已架箱梁梁面为零点，则架桥机后支撑顶面高度+5.1米，箱梁架设到位高度-3.5米，因此最小起吊高度为5.1-（-3.5）=8.6米，考虑一定的裕度，最终确定起吊高度为9米。
⑶跨度：考虑吊梁、落梁空间，以及部件尺寸、安全距离和纵向抗倾覆性要求，整机跨两跨，总长度111米。
⑷横移行程：根据桥梁左右幅中心线距离(17m)和设计最小架设曲线半径确定，即17/2+0.3/2=8.65米。式中0.3米为5000米曲线半径架梁的横向偏移量。
⑸起吊和运行、横移速度：参考国内外类似设备参数选取的经验，结合起重机械设计规范要求，考虑到本工程“每天架设两片箱梁、纵移过孔一次”的进度需要，确定了架桥机的起吊和运行、横移速度。
表2：LGB1600型架桥机主要技术参数表
序号
项 目
技 术 参 数
备 注
1
额定起升能力
750+750吨

2
最大起升能力
800+800吨

3
最大架设跨度
50米

4
最小架设曲线半径
5000米

5
架梁纵向坡度
2%

6
起吊高度
9米

7
吊梁小车横移行程
±8.65米
满足5000m曲线架梁
8
空载起吊速度
0～0.72 m/min（±10%）
可调
9
满载起吊速度
0～0.36 m/min（±10%）
可调
10
吊梁桁车横移速度
0～1.5 m/min（±10%）
可调
11
吊梁桁车纵移速度
0～2.0 m/min（±10%）
可调
12
主梁纵移速度
0～2.0 m/min（±10%）
可调
13
制动系统
常规制动+紧急制动

14
设备总重
1268吨

4、 设备关键技术
⑴总体要求：为了能够安全、高效的架设大吨位箱梁，架桥机结构设计必须综合考虑使用性能、对墩台和箱梁的施工载荷等影响，并必须满足以下要求：
①整机结构稳固、安全裕度大，同时又要严格控制自身重量。
②既要保证吊梁桁车、机臂和前后支撑三者间能够灵活的实现相互运动，又要能够互相可靠锁定。
③各受力点，特别是在桥面和墩顶的支撑位置、最大载荷数值必须严格控制在桥梁设计许可范围内。
④宽度方向能够满足全幅和曲线架设要求，长度方向满足悬臂过孔和后端取梁、前端落梁要求。
⑵机臂：机臂作为架桥机的主承重结构，其设计的关键技术点是：
①采用等强度设计。虽然截面外形轮廓尺寸一致，但是机臂上下盖板、腹板、连接板和内部加强筋依据受力不同而选取不同的材质和厚度，以尽可能的优化结构、降低重量。
②采用柔性反拱设计。针对架桥机受力最大工况，即箱梁横移到位时，后支撑部位载荷较大、可能超出桥面允许载荷的情况，创造性地提出了利用后支腿大行程顶升，使得机臂尾段反拱，将后支撑承受的部分箱梁载荷传递到后支腿处承载的解决方案，并依照载荷传递模型计算出了所需反拱值和油缸顶升量。
③合理设计节段长度。架桥机机臂全长111米，在设计单节段长度时，既要做到尽量减少节段数量，以达到降低组装工作量和安装风险，易于保证机臂在全长范围内的精度要求，又要满足公路运输、吊装部件尺寸和重量限制的要求。单机臂分为10个节段，很好的解决了上述矛盾。
⑶前支腿：前支腿作为架桥机前端的辅助支撑，主要作用是支撑并调平架桥机机臂前端，为前支撑纵移上墩（台）创造条件，设计的关键点技术是：
①采用曲腿设计（见图3）。在纵移过孔时，架桥机前支撑需要运行并支撑到待图3：曲腿设计
架跨前方墩台的前端，受前支撑托挂轮组尺寸限制，架桥机前横梁所处位置必须处于墩台范围之外，所以铰接在前横梁上的前支腿如果采用直腿方式，将无法直接支撑在墩顶上。此前国内其他型号架桥机也有采用在桥墩上开洞或预埋螺栓、架设牛腿的方式解决此问题，但是对墩台施工影响大、安全性差、作业效率低。为此，采用了曲腿设计，并且在结构设计时，将前支腿与前横梁的铰接销轴位置，在垂直方向与墩顶曲腿位置基本处于一条直线上，以保证不会因曲腿设计对前横梁和机臂产生附加弯矩。
图：双层设计
②采用双层设计（见图4）。正常过孔工况，架桥机前支腿支撑在待架跨墩顶上；架设末跨工况，前支腿需要支撑在桥梁或桥台顶面上。由于二者之间存在高度差，故采用双层框架结构设计以满足两种不同工况的需要。正常过孔工况上下两层框架采用螺栓固定连接（联接面旁边设有回转销轴），架设末跨工况只需拆除螺栓、利用油缸将下层框架绕回转销轴向上收折即可。前支腿上下双层框架底部均设置有2个液压油缸，用于支撑并顶升机臂。
⑷后支腿：后支腿作为架桥机后端的辅助支撑，其主要作用是支撑和顶升机臂，为起吊和横移箱梁、纵移后支撑创造条件，设计的关键技术点是：
①采用双层设计。吊梁桁车自架桥机尾部取梁时，架桥机后支腿利用上层框架支撑在运梁车车架顶部，以利用运梁机后车的轮组和辅助支撑合理传递载荷；运梁机退出、箱梁准备横移时，架桥机后支腿利用下层框架支撑在已架箱梁腹板正上方的桥面上，并利用液压油缸进行反拱顶升，以降低后支撑处的施工载荷。为满足上述要求，采用了双层框架结构设计。横移箱梁前上下两层框架采用销轴固定连接（液压油缸插拔销），起吊箱梁状态拔出销轴，利用收折油缸将下层框架外翻即可。前支腿上下双层框架底部均设置有2个液压油缸，用于支撑并顶升机臂。
②采用翻转设计。后支腿的设计，必须满足运梁机载梁驶入架桥机尾部的要求。为此，可行的设计方式包括垂直提升、向外翻转等。此前国内类似施工机械多采用垂直提升方式，但是同步性差、作业效率低，并且由于外导柱较长将会增加架桥机的总高度。为克服上述缺陷，本机设计上层框架采用链条葫芦向外翻转、下层框架采用收折油缸向外翻转的方案，具有动作灵活、作业效率高、工作可靠的特点。
③采用机械锁定。在吊梁桁车自架桥机尾部起吊箱梁状态，架桥机后支腿利用上层框架的液压油缸支撑在运梁机主梁顶面上。由于载荷大、液压油缸杆伸出长，容易造成后支腿失稳，并且液压系统难以完全避免因泄漏、爆管、液压锁故障等原因造成油缸支撑失灵。为确保吊梁安全，在液压支腿油缸外侧设计了刚性套+螺旋式机械锁定装置，即在油缸支撑到位后，利用辅助液压油缸将刚性套罩在油缸伸出杆外侧，再用螺母旋转锁定。这样，即使液压装置在起吊箱梁时突然失灵，机械锁定装置也能可靠承载后支腿载荷，不会发生重大机械事故。
图：前支撑托挂轮组
⑸前支撑：前支撑作为架桥机前端的承重支撑，其主要作用是支撑机臂，并将机臂前端的载荷合理的传递到墩顶上。设计关键技术点是：
①托挂轮组设计（见图5）。为了保证前支撑与机臂之间能够做相对运动，前支撑设计采用托挂轮组与机臂作滚动连接，即机臂纵移时压在托轮上，支撑纵移时吊在挂轮上。为了保证运行的平稳及受力合理，托挂轮组采用三级均衡梁+多轮组设计。
图6：曲线摆头机构图
②墩顶锚固设计。在过孔工况，机臂纵移时会在前支撑托挂轮组处产生向前的水平推力；在架梁工况，吊梁桁车重载运行到前方待架跨时，由于机臂挠度的影响会在前支撑托挂轮组处产生向后的水平推力。为了防止前支撑倾斜甚至倾覆，设计采用前支撑底部与墩顶锚固的方案，即在墩顶上预埋精轧螺纹钢筋，前支撑支立在墩顶后，通过液压千斤顶张拉（单根张拉力50吨，共8×2根）将前支撑与预埋精轧螺纹钢牢固的锚固在一起。
行程：400mm

③曲线摆头设计（见图6）。曲线架梁时，为满足支撑到位和横移箱梁的要求，需要将架桥机前端向曲线内侧摆头（架桥机后端向曲线外侧摆头）。为此设计采用液压油缸驱动，托挂轮组反扣在前支撑横梁上并能够作横向滑动。考虑5000米曲线半径的摆头量和适当的余量，液压油缸最大伸缩量为400mm。
④末跨架设设计。架设末跨箱梁时，架桥机前支撑支立在桥台或桥面上。为此，参照后支撑的结构形式设计了前支撑末跨架设专用下部结构，在末跨架设纵移过孔时，取掉前支撑立柱换上该结构，即可以保证前支撑支立在桥台或桥面上。
⑹后支撑：
后支撑作为架桥机中部的承重支撑，其主要作用是支撑机臂，并将机臂中部的载荷合理的传递到已架箱梁顶面上。设计的关键技术点是：
①托挂轮组设计（同前支撑）。
②曲线摆尾设计（同前支撑）。
③采用机械锁定（同后支腿）。
④

支撑位置设计（见图7）。箱梁起吊、纵移、横移、落梁工况，架桥机后支撑支立在已架箱梁顶部并承受待架箱梁和设备自重的主要载荷。为避免压坏已架箱梁，支撑位置的确定必须合理并经过桥梁受力检算。为此，设计采用单幅四个液压小支腿，支撑在已架箱梁腹板正上方。小支腿前后间距2600mm，左右间距7200mm。
图7：后支撑在桥面上的支撑位置图
⑤多级均衡设计。后支撑是承受载荷最大的部件，如何将待架箱梁和设备自身的载荷合理、均衡的传递到已架箱梁顶面，是设计时应考虑的一个重要因素。为此，后支撑采用了多级均衡结构，自上而下传递载荷依次为：机臂——托挂轮组——后支撑均载横梁——中心铰销——后支撑分配梁——液压支腿，最终保证同组各支点受力均匀一致，不会造成箱梁顶板局部受力过大或给支点处箱梁带来旁弯力矩。
⑺吊梁桁车：吊梁桁车作为沿架桥机机臂顶端轨道运行的大型桥式起吊装置，其主要作用是起吊、纵移和横移箱梁。设计的关键技术点是：
①车架结构设计。为满足架梁要求，吊梁桁车必须能够实现箱梁的三维运动，即水平方向的纵移、横移和垂直方向的起落。为此，设计采用了桥式门吊方式。单台吊梁桁车由两条横跨左右机臂的钢梁及左右的端梁形成主车架。钢梁上部安装有钢轨为横移台车提供支撑，端梁下部支撑在纵移台车上能够作纵向运行，端梁外侧设置有起升绞车组提供垂直方向的运动。
图8：吊梁桁车起吊传动链示意图

②起吊系统设计（见图8）。采用对称布置双起升液压绞车组、单卷筒双出绳方式。单侧传动链依次为：液压马达——液压制动器——减速机——钢丝绳卷筒——对侧导向轮——横移台车定滑轮组——吊具动滑轮组——横移台车定滑轮组——本侧导向轮——横移台车定滑轮组——吊具动滑轮组——横移台车定滑轮组——对侧导向轮——钢丝绳卷筒。钢丝绳直径φ32mm，倍率48，采用压板将死端固定在卷筒体上。
③横移系统设计。采用对称布置双横移变频电机、链轮链轨传动、单侧双轨运行方式。单侧传动链依次为：带制动变频电机——圆锥齿轮减速机——行星齿轮减速机——链轮——链轨。横移车架采用“田”字形布置，中心对称布置四组定滑轮组（每组7个滑轮），下部采用销轴与走行台车连接。台车横移距离±8650mm，满足最小半径5000m曲线架梁要求。
图9：吊梁桁车纵移台车图

④纵移系统设计（见图9）。采用液压马达带动自缠绕钢丝绳卷筒驱动、纵移台车运行、单侧双轨布置。单侧传动链依次为：液压马达——液压制动器——减速机——液压自缠绕钢丝绳卷筒——钢丝绳——导向滑轮——桁车架。为保证纵移台车受力均衡，吊梁桁车端梁中部采用销轴与纵移台车连接，端部采用滑动摩擦支撑在纵移台车上。
⑤锚固方式设计。采用吊梁桁车与机臂共用一套钢丝绳牵引纵移系统。在机臂纵移过孔时，吊梁桁车与支撑固定连接，以实现吊梁桁车“静”而机臂“动”。为此，后吊梁桁车采用一组油缸与后支撑固定连接在一起。机臂因向前纵移而对后吊梁桁车产生的向后的反作用力，通过该组液压油缸传递到后支撑上。
⑻控制方式：架桥机设计采用分散控制、集中联锁、遥控与线控相结合的操作方式。
①分散控制。架桥机各运行机构的配电柜、控制单元并非集中设置在一处，而是分散布置在各总成部位，如前支腿、后支腿、前支撑、后支撑、前吊梁桁车、后吊梁桁车等处。每处均包含PLC控制模块、信号放大及转换模块、弱电执行元件、强电配电元件等标准组件。分散控制的好处是布线距离短、信号衰减少、抗干扰性好、且结构相对简单，易于检修维护。
②集中联锁。为保证架桥机各部分动作严格按照标准施工工艺执行，并且动作准确可靠、不会产生误动作和互相干涉，架桥机在采用分散控制的同时也采用了集中联锁。架桥机总控制单元对各分系统（如吊梁桁车控制系统、后支撑控制系统）“激活”与否进行集中监控。例如，当吊梁桁车起吊箱梁时，总控制单元即发出禁止信号（或不给允许执行信号），不允许支腿和支撑控制系统发出动作指令，以避免支腿和支撑产生危险动作。架桥机总控制单元安装在机臂后横联的操作平台上。
③遥控与线控相结合。为提高架桥机的易操作性，并有利于就近观察动作执行结果和进行微调控制，架桥机主要动作均采用遥控操作，如箱梁起吊、纵移、横移，支撑的纵移等。同时，对于某些辅助动作，如支腿与支撑的支立、机臂水平调节、锚固装置等，采用了就近设置线控板操作方式，以避免遥控器功能过多不易操作和过大过重携带不便。另外，为确保操作系统的可靠性，每一处控制柜均设置了线控板接口并配备了相应的线控操作板，在遥控系统失灵时可以实现应急操作。
⑼安全装置：由于架梁作业危险性高、事故危害大，故设计时应考虑完善的安全防护装置，包括人员防护、设备防护和重大危险防护等。
①人员防护。所有需要操作和维护人员到达的区域，均设置带护圈的爬梯、栅格板走道、操作平台和扶手护栏。其中在架桥机右机臂内侧，因吊梁桁车运行无法设置护栏，采用了三道钢丝绳护绳以防止人员向内侧坠落。爬梯通向走道的开口处还设置了反扣活页门，以防止作业人员不慎从开口处坠落。针对待架跨墩顶人员作业范围狭窄、易高处坠落的情况，在架桥机前支腿处设置了三面合围的防护栏杆。
②设备防护。包括设备动作防护和设备损坏防护两部分。前者包括电气联锁机构、速度测量装置、控制位置的行程开关等，主要目的是防止误动作、保证动作灵活、安全、可靠；后者包括防撞限位开关、限位块、载荷测量装置、液压系统安全与溢流装置、后支腿和后支撑的机械锁定装置等，主要目的是防止设备因意外碰撞、超载、失灵等造成设备的损坏。
③重大危险防护。包括紧急制动操作按钮（安装在遥控器、操作板和控制柜上）、起升卷筒法兰盘液压紧急制动装置（由超速传感器自动控制）和重大灾害性天气防护措施（如后支撑预留的与箱梁顶板连接的锚孔）、风速测量装置等。
5、 稳定性分析与控制
根据设备结构和架梁步骤，架桥机稳定性最差的工况为后全悬臂工况（即机臂纵移初始阶段）和前全悬臂工况（即机臂纵移终了阶段）。
⑴后全悬臂工况：该工况情况见图10，最大垂直挠度 = -915mm。
倾覆力矩:80×54+264×27=11448吨.米；
稳定力矩:60×55+274×28+180×49.15+180×4.15=20566吨.米；
抗倾覆安全系数 = 20566/11448 = 1.8
图10：后全悬臂工况图

⑵前全悬臂工况：该工况情况见图11，最大垂直挠度 = -770mm。
倾覆力矩:60×51.7+258×26.35=9900吨.米；
稳定力矩:80×57.3+280×28.65+180×49.15+180×4.15=22200吨.米
抗倾覆安全系数 = 22200/9900 = 2.24
图11：前全悬臂工况图

6、 支反力分析与设计
根据桥梁设计单位提供的施工载荷控制要求，在架桥机设计阶段，就充分考虑了在纵移过孔、箱梁架设等不同工况下，对设备的结构、各支点的布局、载荷值情况进行认真地分析、计算和优化，通过设计检算确保架桥机对箱梁及墩台受力在设计允许范围内。
⑴纵移过孔最不利工况：前支撑支立于前方墩顶上并锚固，收起前支腿，吊梁小车运行到N+1跨位置，提升后支腿，打开喂梁通道准备架梁（如图12），此时后支撑受力最大，各受力点载荷情况见表3。

图12：纵移过孔最不利工况

表3：架桥机纵移过孔最不利工况载荷表

垂向V(吨)
纵向HL(吨)
横向HT(吨)
后支撑左、右铰载荷
478±16
±15
±18
前支撑左、右铰载荷
156±0.4
±1.6
±0.5
前支撑左、右铰力矩
±16吨.米
⑵箱梁架设最不利工况：箱梁横移到待架幅位上方，尚未落梁到支座上时（如图13），各受力点载荷情况见表4。

图13：箱梁横移工况图

表4：架桥机横移箱梁到位工况载荷表

竖直V（吨）
纵向HL（吨）
横向HT（吨）
后支撑右铰载荷
117±17
±13
±17
后支撑左铰载荷
943±17
±13
±11
前支撑右铰载荷
288±24
±4
±14
前支撑左铰载荷
1056±24
±15
±14
前支撑右铰力矩
±40吨.米
前支撑左铰力矩
±150吨.米
7、 配套设施
图14：1000T临时支座组装图
⑴墩顶预埋钢筋。为确保架梁的安全及受力合理，架桥机前支撑作业时与桥墩锚固在一起。为此，在桥墩施工时，每个墩顶均须预埋8根精轧螺纹钢，螺纹钢直径、预埋深度应满足单根抗拔力大于50吨的要求。
⑵1000T临时桥梁支座。为满足箱梁简支架设的需要，研制了1000T临时桥梁支座（见图3-49），该支座分上支座、下基座两部分，类似于液压油缸的工作原理，但是将工作介质由液压油更换为钢珠。上支座顶部设置橡胶胶层，以便与箱梁底面密贴并受力均匀，基座下设置混凝土垫块，以调整临时支座顶面标高。架梁时，单片箱梁安放在4个1000T临时桥梁支座上；体系转换时，打开下基座侧面孔道螺栓，钢珠在重力作用下流出，上支座下降，将箱梁落放在桥梁正式支座上。
四、施工工艺流程及操作要点
（一）、运梁施工工艺
⑴ 作业程序
①运梁车在提梁站装梁。
②运梁车沿桥面运输箱梁，到达架桥机尾部。
③架桥机后支腿打开，运梁车载梁驶入架桥机后段。
④运梁车二次纵移，箱梁到达起吊位置。
⑤架桥机起吊箱梁后，纵移台车回位。
⑥运梁车分前后两组空机退出架桥机尾部。
⑦运梁车分前后两组返回提梁站装梁。
⑵操作要点
①运梁车装梁时，必须密切监视边梁支座、承载横梁支座接触情况，避免碰损。
②运梁行驶途中，应派监护人员监视桥梁伸缩缝、湿接缝过桥钢板搭接是否良好。
③运梁车载梁进入架桥机尾部时，特别是接近架桥机后支撑时速度要尽可能的慢，并设专人监护车头端部，避免碰撞架桥机支撑。
⑶工艺流程图

图15：运梁车运梁作业工艺流程图
⑷作业图片

图16：运梁车运梁作业图片
（二）、架梁施工工艺
⑴ 架梁作业程序
① 喂梁
Ø 运梁车载梁行至架桥机尾部，架桥机后支腿外翻让出进入通道（见图17）。
Ø 运梁车载梁前行至架桥机后支撑尾部，停止运行，支撑运梁车前车组辅助支腿（见图18）。
Ø 驱动运梁车后车组，使后车组带梁向前运行13.1米，支撑运梁车后车组液压辅助支腿（见图19）。
Ø 架桥机后支腿支撑到运梁车后车组上，两台吊梁桁车后退至箱梁起吊位置，联接吊具（见图20）。
图17

图18

图19

图20
② 吊梁纵移
Ø 起吊箱梁，吊梁桁车吊梁纵移至前方待架梁孔位（见图21）。
Ø 架桥机后支腿收缩并外翻，运梁车前、后车组分别退出，返回提梁站运输下一片箱梁（见图22）。
Ø 放下架桥机后支腿，支撑于箱梁梁面上（见图23）。

图21

图22

图23
③ 横移落梁
1) 箱梁降至低位，利用横移台车将箱梁横移至桥梁墩顶上方（见图24）。
2) 测量箱梁在墩顶的平面位置，纵移、横移箱梁满足桥跨及轴线偏差等要求，精确对位后落梁至墩顶支座。

图24
⑵过跨作业程序
①架设完一跨箱梁后，两台吊梁桁车后退到过孔位置，分别与前后支撑相距4150 mm。后吊梁桁车与后支撑锁定后，收起后支腿，由前后支撑承载架桥机机臂（见图25）。
②驱动卷扬机构，架桥机主梁前移50m，前支腿到达待架跨前墩处，后支腿到达距后支撑3500 mm处。主梁前移时，两台吊梁桁车与前后支撑相对固定而与机臂作相对运动（见图26）。
③前支腿支承在待架梁墩顶上，解除后吊梁桁车与后支撑的锁定，后支腿支承在箱梁顶面上，收起后支撑液压油缸并使其前移至距前支撑2500mm处（见图27）。
④后支撑支承于箱梁顶面，解除前支撑在墩顶的锚固连接，纵移前支撑到前方墩顶处（见图28）。
⑤前支撑支承于前方墩顶并锚固，收起前支腿，吊梁桁车前移到前方待架跨位置，后支腿外翻打开喂梁通道，准备喂梁（见图29）。

图25

图26

图27

图28

图29
⑶末跨架设作业程序
变换架桥机前支腿、前支撑变为末跨架设状态，其余步骤同上（见图30）。

图30
⑷操作要点
①吊具联接注意事项：吊具穿好后，检查吊杆上部应伸出螺母60～65mm；内箱螺母上紧后，各吊孔垫板必须与箱梁顶板密贴。。
②吊梁升降应遵循“单起双落”的原则，即吊梁时 “单吊点”2号机先起升至箱梁脱离运梁机支座，落梁时“双吊点”1号机先下落至箱梁接触墩顶支座。
③起落箱梁时应检查左右升降高度是否一致，必要时调整两侧起吊卷筒。
④起吊箱梁必须进行制动及保持试验，期间观察应制动可靠、不溜钩、无异响方可继续起吊箱梁。
⑤吊梁或过跨时，操作司机及监护人员应密切观察卷筒、台车、滑轮组等的运转情况，遇异常响声、振动等情况应立即停机检查。
⑸施工工艺流程图
图31：箱梁架设施工工艺流程图

吊梁桁车后退
至起吊箱梁位置
运梁机载梁进入
架桥机尾部
架桥机就绪
等待运梁机运送箱梁
运梁机二次纵移
箱梁到达起吊位置
架桥机后支腿
支撑在运梁机上
吊具下降，穿入箱梁
顶板并连接吊梁桁车
后退至起吊箱梁位置
起吊箱梁
制动及保持试验
两台桁车沿桥中线
吊梁纵移到待架跨
架桥机后支腿打开
运梁机分两组退出
架桥机后支腿支立在桥面上并顶升机臂至反拱
落梁到低位
横移箱梁
位置微调
落梁到墩顶支座上
解除吊具与
箱梁的连接
吊梁桁车回中位
架桥机后支腿打开
安装支座
现场清理

图32：架桥机纵移过孔工艺流程图

机臂向前
纵移50m
后桁车运行到后
支撑处并互相锚固
架桥机就绪
准备纵移过孔
解除机臂与后
桁车的锚固状态
后支腿油缸收缩至
脱离与桥面的接触
支撑前支腿在待架跨
桥墩上吊梁桁车后退
至起吊箱梁位置
支撑后支腿在
已架箱梁顶面上

解除后支撑与
后桁车的锚固状态
后支撑油缸收缩至
脱离与桥面的接触
后支撑与驱动销连接
向前纵移50m
支立后支撑到已架
箱梁顶面预定位置
将后支撑与机臂锚固
解除前支撑与
墩顶的锚固状态
后支撑油缸顶升至前
支撑脱离与墩顶的接触
前支撑与驱动销连接
向前纵移50m
支立前支撑到待架跨
墩台顶面预定位置

前支撑与墩顶
预埋钢筋锚固

吊梁桁车运行到
前后支撑之间
打开后支腿
准备架梁

⑹作业图片

图33：架桥机架梁作业图片
五、劳动力组织
按照每天运输和架设2片箱梁作业，工作约8～10小时考虑，架桥机配置一班作业人员，运距超过5公里后运梁机配置二班作业人员，劳动力组织分配情况见下表。按照特种设备作业的要求，指挥和操作人员必须具有国家认可的装吊资格、操作资格证书。全班组人员均须经过岗位培训、技术培训，经考试合格才能上岗作业。
表5：劳动力组织分配表
岗位名称
人员配置及分工
人员数量
队长
负责具体安排、指挥箱梁运架作业
1
副队长兼技术主管
负责施工、机械技术
1
施工技术人员
施工测量、控制
2
机械技术人员
专职机械工程师
2
安全监督人员
现场安全管理
1
运梁作业班
桥面运梁、走行监护（2班4名司机）
8
架梁作业班
支座安装、箱梁架设（1班）
24
维修保养班
设备维修保养（电工/液压/机钳/内燃/电焊等）
5
合 计：
/
44
六、主要机具设备
主要机具设备表
顺号
设备名称
规格型号
单位
数量
用途
1
1600吨运梁车
TE1600
台
1
桥面运输箱梁
2
1600吨架桥机
LGB1600
台
1
架设箱梁
3
叉车
5t
台
1
转运支座、垫石等
4
载重汽车
5t
台
1
转运吊具、钢板等
七、质量控制
（一）、职责分工：建立各级技术人员的岗位责任制，逐级签订技术包保责任状，做到分工明确，责任到人，严格遵守基建施工程序，坚决执行施工规范。
（二）、技术交底：在施工前，组织有关人员认真学习新技术、新工艺、新材料、新设备、新测试方法的技术要点，并认真进行技术交底，确保在施工中正确应用，提高工程质量。
（三）、质量检测：设专职质检工程师，在施工过程中自下而上，按照“跟踪检测”、“复检”、“抽检”三个等级分别实施质量检测职能，重点是对吊孔及支座附近混凝土表面缺陷、裂纹及裂纹扩展情况进行跟踪监测。
（四）、架梁精度： 架梁前必须复核检查桥墩里程、支座垫石高程、支座中心线及预埋件等竣工资料，检查待架箱梁梁型及支座与设计一致。架梁时应严格控制箱梁的中线偏差和梁边对齐，支座安装精度必须符合设计要求。架梁后应对垫石及支座标高进行后期沉降观测，避免箱梁因支点沉降过大或不均匀受到偏扭。
（五）、技术标准：施工中各项技术标准应满足《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）、《杭州湾跨海大桥专用施工技术规范》和《杭州湾跨海大桥专项工程质量检验评定标准》的要求。
八、安全措施
（一）、班前
1、 根据当班任务安排，指挥、操作及监护人员必须分工明确、到位齐全。
2、 当班指挥检查机组人员身体和精神状态是否良好，个人防护用品及通讯工具是否装备到位。
3、 检查气象条件及作业场地，严禁在八级及以上大风、暴雨、大雾等情况下作业。
4、 当班司机必须在作业前半小时对设备进行班前检查，并逐项填写检查记录。发现问题应及时向现场指挥或主管工程师报告，未经班前检查禁止作业。
（二）、班中
1、 工作时应集中精力、听从指挥。严禁在无指挥或信号不明的情况下操作设备；设备处于启动状态时，操作司机禁止离开遥控器。
2