单元桥梁工程机械施工.ppt

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1、公路工程施工机电基础（多学时）,单元五 桥梁工程机械施工,单元五 桥梁工程机械施工,单元学习目标1认识桩工机械、水泥混凝土机械、起重机械与架桥设备的类型、组成和结构特点；2简述桩工机械、水泥混凝土机械、起重机械与架桥设备工作装置的基本工作原理；3认识桩工机械、水泥混凝土机械、起重机械与架桥设备的选用与使用；4了解此类机械施工作业方法和生产率计算；5能根据使用技术和选用原则组织此类机械进行机械化施工。,5.1桩工机械施工,一 桩工机械的类型及结构特点 用于完成预制桩的打入、沉入、压入、拔出或灌注桩的成孔等 作业的机械称为桩工机械。按工作原理分打桩机、压桩机、振动沉桩机、灌注桩钻孔机等。,桩工机械

2、主要用于各种桩基础、地基改良加固、地下连续墙及其 他特殊地基基础等工程的施工。根据施工预制桩或灌注桩的不同，把桩工机械分为预制桩施工机械和灌注桩施工机械两大类。,5.1桩工机械施工,1）预制桩施工机械施工预制桩主要有三种方法：打入法、振动法和压入法。(1)打入法 打入法是用打桩机靠桩锤冲击桩头，在冲击瞬间桩头受到一个很大的力，使桩贯入土中。打桩机由桩锤和桩架组成。打入法的桩锤有四种型式：落锤。贯入力低，生产效率低，对桩的损伤较大；柴油桩锤。公害(噪声及污染)较为严重；气动桩锤。以压缩空气为动力；液压桩锤。具有冲击频率高、冲击能量大、公害少等优点，但构造复杂，造价高。,5.1桩工机械施工,(2)

3、振动法 振动法是用振动沉拔桩机，靠振动桩锤使桩身产生高频振动，使桩尖处和桩身周围的阻力大大减小，桩在自重或稍加压力的作用下贯入土中。(3)压入法 压入法采用静力压拔桩机对桩施加持续静压力，把桩压入土中。这种施工方法噪声极小，桩头不受损坏。但是压桩机本身比较笨重，组装、迁移都较困难。除以上施工方法外，还有钻孔插入法、射水沉拔法和空 心桩的挖土沉桩法等。,5.1桩工机械施工,2）灌注桩施工机械 灌注桩的施工关键在成孔。成孔办法有挤土成孔法和取土成孔法。挤土成孔法 是把一根钢管打入土中，至设计深度后将钢管拔出，即可成孔。这种施工方法中常用振动桩锤，因为振动桩锤既可将钢管打入，还可将钢管拔出。取土成孔

4、法 取土成孔法主要采用的成孔机械有：全套管钻孔机、回转斗钻孔机、反循环钻孔机、螺旋钻孔机和钻扩机等。,5.1桩工机械施工,二 柴油打桩机 柴油打桩机由柴油桩锤和打桩架组成。主要工作参数：冲击部分质量w、行程H、一次冲击最大能量E和每分钟冲击次数n。履带式打桩架的优点是稳定性好，承受横向载荷的能力大。由于斜撑是伸缩式的，所以立柱能够倾斜。打桩时，桩锤的冲击力通过桩帽传给桩。桩锤装在打桩架的立柱上。由起升机构提升和启动，桩锤启动后，起升机构松放，桩锤沿立柱将桩打入地下。柴油桩锤靠活塞的往复运动产生冲击进行沉桩，活塞往复运动的能量来源是不断喷入的柴油。柴油桩锤是柴油打桩机的主要部件，按构造不同分为导

5、杆式和筒式两种。导杆式构造简单，造价低，但打击效率不高；筒式柴油锤是目前广泛采用的打桩设备。,5.1桩工机械施工,三 振动沉拔桩机 振动沉拔桩机由振动桩锤和通用桩架或通用起重机械组成。振动桩锤系利 用机械振动法使桩沉入或拔出。振动桩锤按作用原理分为振动式和振动冲击式；按动力装置与振动器连接分为刚性式和柔性式；按振动频率分为低、中、高和超高频等。振动桩锤不仅适合于沉桩，而且适合于拔桩。沉桩、拔桩的效率都很高，故称这种桩机为振动沉拔桩机。振动桩锤为电力驱动。振动桩锤的优点是工作时不损伤桩头；噪声小，不 排出任何有害气体；使用方便，可不用设置导向桩架，用普通起重机吊装 即可工作；不仅能施工预制桩，而

6、且也适合施工灌注桩。振动桩锤是使桩身产生高频振动并传给桩周围的土壤，在振动作用下破坏 桩和土壤的粘接力，减小阻力使桩在自重作用下下沉。,5.1桩工机械施工,四 灌注桩成孔机械1）挤土成孔设备挤土成孔是把一根与孔径相同的钢管打入土中，然后把钢管拔出即可成孔。挤土成孔设备是由打桩架和振动桩锤组成。在振动桩锤1下部装有一根与桩径相同的桩管4，桩管上部有一加混凝土的加料口3，桩管下部为一活瓣桩尖5。桩管就位后开始振动桩锤，使桩管沉入土中。活瓣桩尖受到端部土压力作用，紧紧闭合。达到设计标高以后，根据要求放钢筋笼，将混凝土从加料口注入桩管内。启动振动桩锤，逐渐将桩管拔出。拔管时活瓣桩尖在混凝土重力作用下打

7、开，混凝土落入孔内，一面拔管一面振动，孔内混凝土浇筑得很密实。最后形成桩。采用挤土的方法一般只适于直径为50cm以下的桩。对于大直径桩采用取土成孔的方法。,5.1桩工机械施工,振动灌注成孔桩工艺过程,a)组成 b)桩管下沉到位 c)混凝土注入 d)混凝土浇筑密实 e)形成桩1-振动桩锤；2-减振弹簧；3-加料口；4-桩管；5-活瓣桩尖；6-上料斗,5.1桩工机械施工,2）旋转式钻机由带转盘的基础车、钻杆回转机构、钻架、工作装置(钻杆和钻头)等组成。旋转钻机利用旋转的工作装置切下土，使之混入泥浆中排出孔外。根据排出渣浆的方式不同，回转式钻孔机分为正循环和反循环两类。正循环钻机钻头旋转钻孔泥浆从钻

8、头下部喷出冲刷孔底钻渣与泥浆混合排出流入沉淀池钻渣沉积下一个工作循环反循环钻机工作泥浆循环与正循环方向相反。,1-基础车；2-钻架；3-水龙头；4-钻杆回转机构；5-钻杆；6-钻头,5.1桩工机械施工,3）长螺旋钻孔机在800mm以下小直径、30m以下小深度混凝土灌注桩施工领域，长螺旋钻机最具有优势，效率高、成本低。取土成孔中钻孔成桩采用长螺旋钻孔法，由长螺旋钻孔机来完成。钻杆的作用是传递扭矩并向上输土。钻头在刀板的端部装有切削刃，切削软土时应装硬质锰钢刀刃，切削冻土时必须装合金刀头。钻头前端定心尖起导向定位作用，防止钻孔歪斜。,长螺旋钻孔机1-电动机 2-减速器 3-钻杆 4-钻头 5-钻架

9、 6-无缝钢管 7-钻头接头 8-刀片 9-定心尖 10-切削刃,5.2 水泥混凝土机械施工,水泥混凝土机械用来拌制、输送、振实水泥混凝土。主要有水泥混凝土拌和机、水泥混凝土拌和输送车、水泥混凝土泵车等。1.混凝土输送泵 混凝土泵用于垂直与水平方向混凝土的输送工作，已被广泛地应用在现代混凝土浇筑工程中。特点：效率高质量好机械化程度高作业不受现场条件限制减少环境污染,5.2 水泥混凝土机械施工,1）混凝土泵的类型及结构特点 国内外均普遍采用液压活塞式混凝土泵，主要由料斗、混凝土缸、分配阀、液压控制系统和输送管等组成。按形式分：固定式混凝土泵(HBG)、拖式混凝土泵(HBT)、车载式混凝土泵(HB

10、C)按驱动方式分：电动机驱动和柴油机驱动按分配阀形式分：垂直轴蝶形阀、S形阀、c形阀、裙形阀、斜置式闸板阀与横置式板阀,5.2 水泥混凝土机械施工,2）混凝土泵的主要结构、工作原理及分配阀形式混凝土输送泵由料斗、泵送系统、液压系统、清洗系统、电气系统、电机、行走底盘等组成。通过液压控制系统使分配阀交替启闭。液压缸与混凝土缸相连，通过液压缸活塞杆的往复运动以及分配阀的协同动作，使两个混凝土缸轮流交替完成吸入与排出混凝土的工作过程。通过反泵操作，使处在吸入行程的混凝土缸与分配阀连通，处在推送行程的混凝土缸与料斗连通，将管路中的混凝土抽回料斗。,5.2 水泥混凝土机械施工,HBT60型混凝土输送泵1

11、-分配机构;2-搅拌机构;3-料斗;4-液压系统;5-动力系统;6-清洗系统;7-电动机;8-电气系统;9-泵送系统,5.2 水泥混凝土机械施工,3）混凝土泵的生产率混凝土泵的生产率按下式计箅Q=60AnsK式中：Q混凝土泵的生产率，m3/hA混凝土泵活塞断面积，m2s混凝土泵活塞行程，m n混凝土泵活塞每分钟循环次数，次/min混凝土泵缸数 K容积效率，一般为0.60.9,5.2 水泥混凝土机械施工,4）混凝土泵的选用混凝土泵的最大水平输送距离混凝土泵的泵送能力优先选用拖式混凝土泵混凝土泵理论输送量在缺少电源工地宜选用柴油机驱动隧道施工宜选用电动机驱动根据输送量及泵送混凝土压力确定混凝土缸径

12、料斗容积尽可能大一些根据混凝土浇筑量、单机实际输送量和施工作业时间确定台数,5.2 水泥混凝土机械施工,2.混凝土泵车 可一次同时完成现场混凝土的输送和布料作业。具有泵送性能好、布料范围大、能自行行走、机动灵活和转移方便等特点。适用于混凝土浇筑需求量大、超大体积及超厚基础混凝土的一次浇筑和质量要求高的工程。,5.2 水泥混凝土机械施工,1）混凝土泵车的类型及结构特点（1）混凝土泵车的类型 混凝土泵车臂架高度指臂架完全展开后，地面与臂架顶端之间的最大垂直距离。其主参数为臂架高度和理论输送量。臂架节数：2、3、4、5节臂 臂架折叠方式：Z形折叠、卷折式,5.2 水泥混凝土机械施工,（2）混凝土泵车

13、的结构特点 混凝土泵车由料斗1、Y形管2、锥形管3、固定输送管4、支腿5、回转盘6、臂架基节7、输送管8、下臂9、中臂10、上臂11软管12和13、下臂缸14、中臂缸15、下臂缸16、操纵系统、液压系统和电气系统等组成。分配阀是混凝土泵车的关键部件之一，泵送机构通过分配阀的转换完成混凝土的吸入与排出动作。,5.2 水泥混凝土机械施工,2）混凝土泵车选用选用机型时考虑混凝土浇筑量、建筑的类型和结构、施工技术要求、现场条件和周围环境等选用高臂架混凝土泵车年产1015万m3的混凝土搅拌站，需装备23辆混凝土泵车根据混凝土浇筑量、单机实际输送量和施工作业时间确定数量全液压技术、发动机性能与质量、汽车底

14、盘性能、承载能力及质量等混凝土泵车操纵控制系统安全性、机械性能、生产厂家售后服务和配件供应,5.3 起重机械与架桥设备施工,1 起重机械的类型及主要结构特点 起重机械主要由起升机构(使物品上下运动)、运行机构(使起重机械移动)、变幅机构和回转机构(使物品作水平移动)、金属机构、动力装置、操纵控制及必要的辅助装置组 合而成。,5.3 起重机械与架桥设备施工,起重机械主要分为轻小型起重设备、起重机和升降机三大类。起重机械分为轻小型起重设备、桥式型起重机械和臂架类型起重机三类。轻小型起重设备如千斤顶、葫芦、卷扬机等。桥架类型起重机械如梁式起重机、龙门起重机等。臂架类型起重机如固定式回转起重机、塔式起

15、重机、汽车起重机、轮胎起重机、履带起重机等。,5.3 起重机械与架桥设备施工,a)手动葫芦 b)电动葫芦 c)电动卷扬机,常用的轻小型起重设备,5.3 起重机械与架桥设备施工,(1)通用液压千斤顶 适用于起重高度不大的各种起重作业，它由油室1、油泵2、储油腔3、活塞4、摇把5、油阀6等主要部分组成。,2 轻小起重设备 1)液压千斤顶 液压式千斤顶结构紧凑，工作平稳，有自锁作用，使用广泛。液压千斤顶分为通用型和专用型两种。,5.3 起重机械与架桥设备施工,(2)专用液压千斤顶 专用液压千斤顶是专用的张拉机具，在制作预应力混凝土构件时，对预应力钢筋施加张力。专用液压千斤顶多为双作用式，常用的有穿心

16、式和锥锚式两种。穿心式千斤顶 穿心式千斤顶是适应性较强的一种千斤顶，适用于张拉钢筋束或钢丝束，能张拉钢绞线、钢丝束、螺纹钢、圆钢筋，还能配套卡具等附件，用作顶推、起重、提升等用。它主要由张拉缸、顶压缸、顶压活塞及弹簧等部分组成。它的特点是：沿拉伸机轴心有一穿心孔道，钢筋(或钢丝)穿入后由尾部的工具锚锚固。,5.3 起重机械与架桥设备施工,锥锚式千斤顶 锥锚式千斤顶是具有张拉、顶锚和退楔功能三作用的千斤顶，用于张拉带钢质锥形锚具的钢丝束。锥锚式千斤顶由张拉油缸、顶压油缸、退楔装置、楔形卡环、退楔翼片等组成。其工作原理是当张拉油缸进油时，张拉缸被压移，使固定在其上的钢筋被张拉。钢筋张拉后，改由顶压

17、油缸进油，随即由副缸活塞将锚塞顶人锚圈中。张拉缸、顶压缸同时回油，则在弹簧力的作用下复位。,5.3 起重机械与架桥设备施工,2)卷扬机 卷扬机主要用于提升和拖曳重物。它可以单独使用，也可以配合滑车作其他起重机构使用。卷扬机实际上是由一个卷筒再配上齿轮或蜗轮减速器而组成的简单起重设备，有手动、机动或电动。电动式卷扬机由机架、卷筒、减速箱、制动器和电动机等部分组成。,5.3 起重机械与架桥设备施工,3 自行式起重机 自行式起重机是起重机中应用较广泛的一种类型，按行走装置的构造不同，可分为汽车起重机、轮胎起重机和履带起重机。自行式起重机具有行走机构、起升机构、变幅机构和回转机构。其中汽车起重机、轮胎

18、起重机的工作机构及其工作设备均安装在流动式充气轮胎底盘上，统称为轮式起重机。,5.3 起重机械与架桥设备施工,1）汽车起重机 安装在标准或特制汽车底盘上，底盘以上回转部分称为上车部分，底盘称为下车部分。汽车起重机有两个驾驶室，除原有汽车驾驶室外，在回转平台上另设有一个操纵作业的驾驶室。,1-起重吊钩；2-动臂；3-行走驾驶室；4-动臂油缸；5-起重操作室；6-回转机构；7-支腿,5.3 起重机械与架桥设备施工,2）轮胎起重机 装在专用轮胎行走底盘上的起重机，称为轮胎起重机。轮胎起重机的最高行驶车速一般不超过30km/h。其底盘为专门设计制造，横向尺寸较大，故横向稳定性好，能四面作业，在一定条件

19、下，可在平坦场地上吊重行驶。轮胎起重机通常只有一个驾驶室，装在平台上，操纵所有机构。对于作业地点相对固定而作业量较大的场合，采用轮胎起重机更为合适，它能360范围内作业。,5.3 起重机械与架桥设备施工,4 起重机械在桥梁施工中的应用 1）起重机械安全使用注意事项 起重机作业时须有专人指挥，并有统一信号，在进行任何作业前，起重司机必须先发出信号。吊装重物必须绑扎牢固。吊钩的吊点应在重物的重心。提升时勿使吊钩到达顶点。提升速度要均匀平稳，重物下落要低速轻放，禁止忽快忽慢或突然制动。在重物或动臂下严禁站人，以防钢丝绳断裂或操纵机构失灵使动臂或重物落下而发生事故。两台起重机同时吊装一件重物时，重物的

20、质量不得超过两机在各动臂的仰角下起升质景总和的75%。,5.3 起重机械与架桥设备施工,2）汽车起重机在桥梁施工中的应用(1)单汽车起重机安装 安装步骤修筑运梁道路清理停放吊车位置的场地布置吊车运进安装的梁，并将钢丝绳挂到梁上用吊车起吊梁，安装到支座上,5.3 起重机械与架桥设备施工,(2)双汽车起重机安装 双汽车起重机安装是在桥墩附近布置两台起重机，把平板车运来的梁用两台起重机吊起，安装到支座上的施工方法。安装步骤与单汽车起重机安装步骤基本相同。要特别注意两机的互相配合，现场指挥特别重要。,5.3 起重机械与架桥设备施工,5 架桥机械施工 架桥机是将桥梁预制钢筋混凝土(或预应力混凝土)梁片(

21、或梁段)吊装到桥梁支座上的专用施工机械。架桥机作为施工机械的一个门类，在未来的高等级公路建设中起着至关重要的作用。1）架桥机的分类导梁式架桥设备缆索式架桥设备专用架桥机,5.3 起重机械与架桥设备施工,2）架桥机的组成及结构原理 架桥机由主梁、前、后吊梁小车、运梁车、液压顶升装置、前支腿、中支腿、后支腿、横移轨道以及电气系统、液压系统、安全装置及配套的前后运梁车及发电车等组成。架桥机主梁为双轨三角刚架结构，长度约为架桥机能架设最大跨度的2倍，在双轨三角刚架的前端和后端连接成为整体。起重小车运行在承载梁上面的轨道上，常采用电动机驱动。运梁车用电动机驱动或内燃机驱动，运行在专用的轨道上，其上配备有

22、大吨位卷扬机。前支腿固定在承载梁的前端，配有液压顶升装置，在架桥机过跨时收回，以免支撑梁悬臂挠度的影响而撞上桥墩，在架桥机过跨就位后靠它来支撑。前支腿上面带可横向移动的驱动机构。中支腿和梁体之间可相对运动。架桥机过跨主要由中支腿支撑来实现，中支撑具有纵向和横向移动功能。,5.3 起重机械与架桥设备施工,3）架桥机在桥梁施工中的应用双导梁式架桥机的架梁作业过程运梁车运梁前吊梁小车吊梁前行后吊梁小车吊梁前行落梁就位架桥机过孔准备架桥机过孔前移调移下导梁架桥机过孔完毕，进入下一循环,5.3 起重机械与架桥设备施工,单导梁架桥机的架梁作业过程在待架设桥头组装架桥机，架桥机自行过孔铺设前横移导轨，将前走

23、行台车落在前横移导轨上、后走行台车落在后横移导轨上架桥机定位后起动运梁车，将混凝土梁送至架桥机，前运梁车接近架体时，用前吊梁小车吊起混凝土梁前端，启动前吊梁小车和后运梁车将混凝土梁往前运送待混凝土梁全部送至架桥机内时，用后吊梁小车吊起混凝土梁后端，同时启动前后吊梁小车，将混凝土梁纵向运送过孔待混凝土梁纵向到位后，停止运行，启动起升装置将混凝土梁下降，至接近支座。启动架桥机前后台车，架桥机吊粱横移，待横移基本到位后，利用小吊梁小车将混凝土梁横移定位，放置梁到桥墩上归位架桥机重新回到运梁轨道的位置，运梁小车再次到梁场运梁,单元小结,1.桩工机械、水泥混凝土机械、起重机械与架桥设备的主要类型和结构特

24、点。2.桩工机械、水泥混凝土机械、起重机械与架桥设备工作装置的基本工作原理。3.桩工机械、水泥混凝土机械、起重机械与架桥设备的施工作业方式。4.桥梁工程机械的主要生产率计算。5.桥梁工程机械的选用与使用。,自我检测一,一、填空题1.用于完成预制桩的 入、入、入、拔出或灌注桩的成孔等作业的机械称为桩工机械。2.施工预制桩主要有三种方法：法、法和 法。3.旋转式钻机由带转盘的(履带式或轮胎式)、钻杆回转机构、工作装置(钻杆和钻头)等组成。4.水泥混凝土机械主要有、等。5.液压活塞式混凝土泵主要由、液压控制系统和输送管等组成。6.混凝土泵车可以一次同时完成现场混凝土的 和 作业。7.混凝土泵车泵送机

25、构是通过 的转换来完成混凝土的 与 动作的。8.起重机械以重复的工作循环完成、及多种作业兼作的吊装工作。9.自行式起重机按行走装置不同分为 起重机、起重机和 起重机。10.架桥机根据纵导梁形式可分为 式架桥机和 式架桥机。,自我检测二,二、选择题1.振动压路机振动轮中的振动轴在液压马达的驱动下高速旋转时，带动激振室中的偏心块旋转，使偏心块的偏心质量产生（即激振力）来振动，从而使振动轮以一定的频率和振幅振动。A.向心力；B.扭矩；C.摩擦力；D.离心力2.振动压路机用来表示振动性能的两个主要参数是指 和。A.速度和牵引力；B.功率和转速；C.振动频率和振幅；D.重量和尺寸3.下列压路机中，具有“

26、揉搓作用”的压路机是。A.单钢轮振动压路机；B.双钢轮振动压路机；C.静力式光轮压路机；D.轮胎压路机4.使用振动压路机时，应。A.起步后起振；B.起振后起步；C.边起步边起振；D.以上都可以5.压路机压实沥青路面时应先压。A.路段；B.横接缝；C.纵接缝；D.以上都可以6.选用振动压路机碾压地面时，应采用。A.静力压实；B.振动压实；C.先振动压实后静力压实；D.先静力压实后振动压实7.采用振动压路机碾压厚铺层粘性土或粗粒时，应选用 进行振动。A.高幅低频；B.高幅高频；C.低幅高频；D.低幅低频,自我检测三,三、判断题1.压入法采用打桩机靠桩锤冲击桩头，把桩压入土中。（）2.液压桩锤由液压

27、缸提升或驱动锤体产生冲击力沉桩，它具有冲击频率高、冲击能量大、公害少等优点。（）3.机械式振动器由两根带有偏心块的高速轴组成。两轴的转向相同、转速相等。（）4.采用挤土的方法一般只适于直径为50cm以上的桩。（）5.长螺旋钻孔机采用电力驱动的原因是，电动机适合于在满载工况下运转，同时具有较好的过载保护装置。（）6.混凝土泵的选用中，优先选用固定式混凝土泵。（）7.年产15万m3左右的混凝土搅拌站，需装备23辆混凝土泵车。（）8.起升机钢丝绳放出后，钢丝绳在卷筒上的余量不得少于一圈。（）,自我检测四,四、问答题1.混凝土泵分配阀有哪几种形式？各有何特点？2.常用的轻小起重设备主要有哪些品种？3.叙述龙门起重机的类型和特点。4.叙述起重机械安全使用的注意事项。5.叙述双导梁式架桥机的架梁作业过程要求。,