大型橋梁主跨橋面吊機的設計及應用

王海生

摘要：在橋梁工程施工的過程中，使用的橋面吊裝設備和吊裝技術(shù)是施工的重點，對施工質(zhì)量有較大的影響。基于此，本文對大型橋梁主跨橋面吊機的設計和應用進行探討。

關鍵詞：大型橋梁；主跨橋面；吊機設計

中圖分類號： U 445134 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（c）-0000-00

1 工程簡介

某工程橋梁使用塔索梁結(jié)構(gòu)作為橋面吊機的主要承重結(jié)構(gòu)，使用全焊接桁架式結(jié)構(gòu)進行主梁的焊接，使用格構(gòu)式鋼塔，在橋的頂部設置鋼錨梁，使用平行鋼絲成品索對一些豎向彎矩和荷載進行平衡，整個吊機的為三角形，上弦和下弦桿的中心距離為三米，橫向中心距離為兩米，桁架的總長度為44.5m。

2 設計橋面吊機的難點和總設計思路

2.1 設計橋面吊機的難點

（1）需要吊機可以同時適應各種吊裝工況，設計橋面吊機時，要達到標準段、結(jié)合段、合龍段的吊裝要求，由于這三種吊裝工況在節(jié)段中心、節(jié)段重量、支錨點的位置存在差異性，對橋面吊機結(jié)構(gòu)的設計造成了很大的影響。（2）需要吊機支錨點傳力結(jié)構(gòu)符合該橋梁主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的基本要求，由于該橋梁是使用橋面板和桁架受力桿構(gòu)成橋梁的主跨鋼梁節(jié)段，橋面很薄弱，需要在主要的受力桿件上進行吊裝設備、臨時吊點支撐點和錨固點的設置，和箱梁結(jié)構(gòu)相比，在選擇吊機支錨點的時候，會被限制在一定范圍中。（3）限制了吊機自身的重量。由于該橋梁的吊機支錨點處于主弦桿上，斜拉索是在梁端的錨固節(jié)段的弦桿上進行固定的，在轉(zhuǎn)換荷載時，結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)反向變形的情況，這時在拼裝橋梁結(jié)構(gòu)時，如果使用全焊接的形式會產(chǎn)生不利影響，所以字設計吊機時，要盡可能降低吊機自身的重量。綜上所述，在對該橋梁的橋面吊機進行設計時，除了要考慮吊機是否可以很好的適應此橋面結(jié)構(gòu)，還要符合各個施工節(jié)段的安裝要求。

2.2 設計橋面吊機的基本思路

（1）使用液壓千斤頂時，有比較穩(wěn)定的提升速度，不會以為鋼絲繩穿道過多，出現(xiàn)提升速度流失的情況。和本工程封航時間長、吊段重量大的要求相適應。（2）使用千斤頂進行施工，可以利用電腦系統(tǒng)對四個吊點進行單獨控制，適應各個節(jié)段工況因中心變化導致的前后吊荷載變化。（3）因為主桁架之間距離比較大，應使用分體式的吊裝設備，為了達到結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定要求，要使用重心比較低的設備進行提升，考慮到卷揚機系統(tǒng)的鋼絲繩滑輪組對凈空的要求比較高，在卷揚機系統(tǒng)中是無法使用低重心吊機結(jié)構(gòu)的。

經(jīng)研究決定，本工程使用分離式低重心液壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)類型將吊機成對工作完成，使用桁架的承載結(jié)構(gòu)形式，前面的支點位于主弦桿和橋面桁架梁的上橫梁處。

3 設計橋面吊機的結(jié)構(gòu)類型

3.1 主承載結(jié)構(gòu)的設計

3.1.1 鋼塔的結(jié)構(gòu)

使用門架形式作為鋼塔橫橋的結(jié)構(gòu)，為了提高鋼塔的橫向穩(wěn)定性，在鋼塔的內(nèi)部設置交叉的剪刀撐，鋼塔的頂部使用鋼箱橫梁，并將整體式拉索耳板設置在橫梁的兩側(cè)，使用拉索和銷軸對鋼塔的上部進行連接，為了保證吊裝前和吊裝后，鋼塔持續(xù)處于軸向受力的狀態(tài)，架橋機主桁架上弦桿節(jié)點和下端使用銷軸進行連接。

3.1.2 主桁架結(jié)構(gòu)

在設計主桁架時，要對斜拉鎖初始預拉力對結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力造成的影響，對斜拉索張拉初始預拉力后上下弦桿的拉應力以及吊重情況下產(chǎn)生的拉壓應力的絕對值要基本相同。此外，在吊重狀態(tài)下的變形要控制在張拉索產(chǎn)生反變形以內(nèi)。

3.1.3 拉索系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

使用四根平行鋼絲鎖作為架橋機拉鎖系統(tǒng)，根據(jù)架橋機吊載前后主桁架的撓度對背索和前索進行設計，也就是說要控制好主桁架吊載前和吊載后的豎向撓度范圍。背索設計為可調(diào)索，并使用連接接頭分別和主桁上弦點與銷軸的結(jié)點連接，另一端利用兩根螺桿和拉索錨具進行錨固，并利用張拉螺桿進行調(diào)索。

3.2 定位錨固系統(tǒng)

定位錨固系統(tǒng)主要是用來對行走到位的吊機進行精確調(diào)整，并進行后錨點力和前支點的錨固和傳遞，使用千斤頂和墊梁將前支點支撐在吊機主桁架下方，由于需要降低后錨點和前支點的受力，在確定后錨點的錨固位置時，需要考慮一個半節(jié)間，并使用節(jié)段吊裝吊點錨固。

3.2.1 后錨點螺桿系統(tǒng)的主要構(gòu)成

吊機后錨點錨固系統(tǒng)主要是由螺桿、錨固橫梁、連接頭等構(gòu)成，在吊機下弦桿最后面兩根橫連的位置分別設置了一個箱形斷面的錨梁，并使用兩個強度比較高的螺桿和連接頭進行連接，為了適應吊裝過程中，吊機加載的過程中錨點出現(xiàn)縱向位移的情況，在螺桿的一側(cè)設置球狀墊圈，保證錨后主拉螺桿可以持續(xù)保持軸向受力，防止出現(xiàn)受彎的情況。

3.2.2 前支點墊梁結(jié)構(gòu)構(gòu)成

使用鋼墩的形式將吊機前支點架橋機的豎向荷載傳輸?shù)綐蛎娴闹麒旃?jié)點上，從而來保證吊機的橫向穩(wěn)定。使用變截面箱形梁作為墊梁，分別設置三個鋼墩，其中主要受力鋼墩為中間橋面結(jié)構(gòu)桁上的鋼墩，穩(wěn)定鋼墩為小縱梁位置的鋼墩，使用斜撐對主桁架上弦桿和墊梁的一端進行連接，對桁架進行橫向穩(wěn)定支撐。

4 吊機的實際應用

4.1 吊裝標準段

在吊裝標準段的時候，一般會從駁船上直接進行起吊，在吊裝時，橋面吊機前支點處于已經(jīng)安裝好的節(jié)段主橫梁上，在進行錨固前，后錨固點位于已經(jīng)安裝的一個近塔端主吊耳上，而且，在第一個錨固橫梁上進行后錨點的錨固，各個吊點之間的距離為9.8m，千斤頂?shù)奶嵘龗旒芴幱跇蛎娴鯔C前端1～5個節(jié)點之間，所以，在對標準段進行吊裝前，要先把吊裝結(jié)合段第三個節(jié)間縱移小車系統(tǒng)和第三個節(jié)間千斤頂掛架移動到首個節(jié)間。

4.2 吊裝結(jié)合段

在對結(jié)合段進行吊裝時，橋面吊機的前支點要處于邊跨鋼混結(jié)構(gòu)最后面的結(jié)點鋼結(jié)構(gòu)上，利用鋼墩連接橋面吊機墊梁，在第二個錨固橫梁上設置后錨固點，在邊跨鋼混凝土的第三個結(jié)點鋼結(jié)構(gòu)上進行梁端錨固，結(jié)合段之間的距離為6.276，提升千斤頂掛架處于橋面吊機第三節(jié)和第五節(jié)之間。

4.3 吊裝合龍段

該橋梁工程的合龍段的重量為721t，各個吊點之間的距離為20.12m，不符合橋面吊機前后吊具距離的基本要求，為了使吊裝過程中，受力比較對稱，使用四個橋面吊機對中跨合龍段進行吊裝，不同的吊機使用一套提升系統(tǒng)，為了達到四臺吊機聯(lián)動的效果，要重新連接和調(diào)試四臺吊機控制系統(tǒng)。

5 結(jié)語

綜上所述，本工程整體使用拉索系統(tǒng)進行橋面吊機的設計，并對預拉索力進行了合理的設置，使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了反向預拱變形，提高了結(jié)構(gòu)的豎向承載力，有效的減少了鋼的使用量，整體結(jié)構(gòu)比較輕巧，降低了設備自身的重量，具有良好的科學性和經(jīng)濟型，在細節(jié)方面，使用雙向鉸接的結(jié)構(gòu)作為吊機結(jié)構(gòu)，可以更好地適應吊裝構(gòu)件吊裝時出現(xiàn)的縱橫向擺動，具有移動速度快，操作簡單、控制準確度高等優(yōu)點，值得同類工程引用借鑒。

參考文獻：

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