重物移运器在架设跨铁路连续钢箱梁中的应用

摘 要：介绍了重物移运器在上跨京沪铁路和沪宁城际铁路的连续钢箱梁拖运中的应用，解决了桥墩抗剪能力弱等不足，顺利完成钢箱梁拖拉过孔。

关键词：重物移运器；钢箱梁；拖拉；卷扬机

近年来，随着我国连续钢箱梁桥梁技术的不断发展，连续钢箱梁吊装、拖运施工技术逐渐成为施工单位研究课题。重物移运器作为新型的拖运设备，具有“载重量大、高度低、摩擦阻力小、稳定性好”等优点，在连续钢箱梁吊运施工中得到广泛应用，取得较好的实用效果。

1 重物移运器的结构和工作原理

重物移运器俗称小坦克，是短距离拖运重物安装就位的一种新型的有效工具。其基本型式主要由支撑板、滚道板、滚柱、铆销及链片组成，如图1所示。工作原理是：在拖运重物时能保持滚柱从前至后连续自行移动，从而使重物能连续移运。重物移运时，由于滚柱与滚道板为钢-钢摩擦，摩擦系数极小，从而降低了移运牵引力。

2 重物移运器的优点

（1）由于重物在重物移运器表面作连续运动，在重物移运中，重物移运器与底座固定后，既可移运到位又免除了滚棒移运中大量的频繁的搬移滚棒的工作，从而大大减轻了劳动强度和提高了工效，同时避免了操作人员手被滚棒压伤的危险性。

（2）由于重物移运器滚动磨擦系数很小，所以移运重物所需的牵引力也很小，从而可以减少部分牵引设备，从而降低了成本。

（3）重物移运器特别适宜于狭窄场地或有限制范围的场地内使用，而在这种工况上使用滚棒是十分困难的。

（4）重物移运器对移运重物的宽度没有限止。而用滚棒时重物宽度一定要不与滚棒长度。

（5）重物移运器具有体积小，承载能力大。

3 工程实例

3.1 工程概况

某钢结构桥梁工程为跨越沪宁城际和京沪铁路的16#～19#墩30+35+35m连续钢箱梁，如图2所示。钢箱梁顶宽21.2m，底宽16.88m，梁于竖曲线上，钢箱梁底设计为水平，采用单箱四室变高截面使梁顶适应竖曲线线型。连续钢箱梁分为76m直线段和24m曲线段，直线段钢箱梁跨铁路架设完成后拼装剩余曲线段钢箱梁。这次拖拉的钢箱梁长度为（35m+35m+6m）76m的直线段+16m导梁，总长度为92m，钢箱梁重量为1080t（钢箱梁950t+16m导梁50t+附属设备80t）。

3.2 工况分析

连续钢箱梁在14#～17#桥跨内的钢支架上拼装好76m钢箱梁和16m导梁，在14、15、16#盖梁上设置两台ZWY400t重物移运器，在17、18#盖梁上设置两组重物移运器，每组由2台ZWY400t重物移运器组成。在地面混凝土基础上固定两台JM8B（80KN）卷扬机作为动力输出源，通过地面的导向滑轮、17#墩盖梁顶的定滑轮组和钢箱梁底的动滑轮组组成反向拖拉动力系统，连续钢箱梁在重物移运器上滚动。钢箱梁拖拉^京沪铁路导梁前端到达19#桥墩时，18#桥墩的支点反力最大，如图3所示。

采用MIDAS建模进行受力分析如下，如图4和图5所示。

由图形分析可知，钢箱梁处于悬臂35m时，钢箱梁导梁挠度值最大，此时在17#或18#墩处钢箱梁底板支点受力最大，最大反力值约为6650kN，对桥墩产生水平推力也最大，但18#桥墩的允许水平推力为360KN，所以钢箱梁被拖拉时摩擦系数不能大于0.054，类似工程大多采用聚乙烯四氟板作为摩擦媒介，但它的滑动摩擦一般在0.05-0.1范围之内，无法满足施工要求。

3.3 重物移运器选型

由上面分析可知，17#、18#墩处钢箱梁底板支点最大反力值为6650kN，按照支点部位2组重物移运器受力，平均每台最少须承受1662.5kN荷载，综合考虑重物移运器结构安全性、加工条件因素，取安全系数不小于2倍受力荷载满足要求，所以选型ZWY400t重物移运器，它的滚动摩擦一般在0.02-0.04范围之内，减少了18#桥墩的水平推力，符合本工程施工技术要求。

ZWY400t重物移运器设计由11个宽300mm，直径98mm的钢制滚轮与钢箱梁底板接触受力，钢箱梁底板接触受力满足承载力要求，如图6所示。

3.4 摆动支架设计

钢箱梁反向拖拉时两个阶段都有最大悬臂35m工况，此时钢箱梁导梁端头最大挠度值16.2cm，在17#或18#墩顶的重物移运器的布置既要满足最大承载力6650kN，还要保证与竖曲线的钢箱梁底面全接触受力，保证钢箱梁底板结构安全。在17#和18#桥墩顶面分别设置两套摆动支撑架，摆动支撑架由受力钢槽外框和摆动承垫梁组成，摆动承垫梁由钢槽外框内中心半圆弧受力轴限制并承受荷载，承垫梁前后端留有上下2cm的摆动量，既能保证重物移运器在承受荷载时运转正常，同时解决了钢箱梁悬臂35m时梁底与部分滚轮脱空，造成部分滚轮过载而破坏的问题，使2台400t重物移运器始终能与钢箱梁底全接触来承受荷载作用，从而保证钢箱梁结构安全，如图7所示。

3.5 钢箱梁结构加固

17#、18#墩顶分别布置4台400t重物移运器，每2台为一组纵向安装在摆动支架上，正对应钢箱梁中腹板位置。由于底板板厚方向的受压不对结构造成明显影响，不进行考查，仅考虑其对于腹板受力的扩散作用。

腹板与底板接触位置的局部应力：

偏安全的考虑14mm腹板（板厚最小）与14mm底板（扩散最小）相交位置的腹板应力。

17#、18#墩最大反力6650kN，平均每个支点处最大反力=6650kN/2=3325kN，每个支点位置放置2台400t重物移运器安装在摆动支架上，每个重物移运器有11个滚轴，单个滚轴接触力：P=3325/22=151.1kN

由于接触点按45°扩散至底板与腹板交接位置的腹板处受力长度为，如图8所示。

l=2×tan45°×0.014=0.028m

由于接触点按45°扩散至底板与腹板交接位置的腹板处应力为：

σ=P/（l×t）=151.1/0.028/0.014=385MPa

为使局部受力扩散能有效保证钢箱梁底板和中腹板不变形，增加结构强度，采取在钢箱梁2条滑行轨道底板与中腹板焊接位置两侧进行加强，具体沿钢箱梁中腹板在两侧焊接三角板进行横向加强，三角板尺寸为-16mmX（100mm、500mm、300mm），沿钢箱梁中腹板在两侧纵向焊接加劲板进行纵向加强，加劲板尺寸-16mmX250mm，由此将之前简单的Ⅰ型受力结构优化成田框结构，更利于受力的扩散，保证结构更安全，如图9所示。

4 结束语

随着国家对基础建设的不断投资，在各种工程项目施工中，经常碰到由于现场施工条件限制，钢箱梁、砼箱梁等各种形式的重物需要在狭小的场地内拖移，利用重物移运器作为新型拖运设备具有“载重量大、高度低、摩擦阻力小、稳定性好”等优点，改变利用滚棒作为拖移工具的传统施工工艺，从而大大减轻了劳动强度和提高了工效，保证了现场施工安全。在以后类似重物拖移施工工程中，具有一定的参考价值。

参考文献

[1]GB50017-2014.钢结构设计规范[S].

[2]JTGD60-2004.公路桥涵设计通用规范[S].

[3]周水兴，何兆益，等.路桥施工设计手册[M].北京：人民交通出版社，2006.

[4]曹振刚，刘旭.重物移运器在大型设备托运中的应用[J].湖南电力，2010，30（2）：40-42.