夜郎大橋拱座基礎施工出碴設備的選型計算

蔣榮輝

【摘要】夜郎大橋為鋼管拱橋，是渝黔改擴建鐵路施工的重點、難點工程之一，施工方案技術要求高。拱橋基礎斷面大，具有一定斜度，開挖后的裝運碴作業難度極大，并且沒有施工案例可供參考，因此選擇合理設備完成裝運碴作業意義重大。

【關鍵詞】拱橋；龍門；選型；安裝；

正文：

1、項目概況

渝黔鐵路夜郎河特大橋分為雙線特大橋，位于貴州省桐梓縣夜郎鎮涼水村與新站鎮交界一帶，橋梁全長1120.8m。橋跨布置為（5×32m簡支T梁+370m上承式鋼管混凝土拱+16×32m簡支T梁）。主拱基礎為貫入式大體積嵌巖基礎（基礎斷面：16.38×25.5m；斜向長42m）。主橋工程量：基礎結構挖方53000方，結構砼84905m?。

2、出碴方案設計

夜郎河特大橋主拱基礎施工遇到的難題有：開挖斷面大16.38×25.5m，出碴量大，一般出碴設備難覆蓋；工期緊，對施工設備的效率要求高；斜坡角度大，55度的傾斜角，挖掘機、裝載機、自卸車等裝運碴設備無法延斜坡進出裝運碴。

原始出碴方案設計為：在基礎坑內設置軌道，使用提升系統牽引箕斗出碴。方案存在以下問題：①箕斗結構不合理； ②箕斗卸載機構易于發生卡死； ③安全保護措施不完善；④無法實現挖掘機及材料的下放和升起。⑤操作復雜、可靠性差；⑥極易損壞鋼絲繩。⑦整體方案造價高。

在多次論證之后，制訂了使用門吊提升出碴的方案，采用門吊起吊挖掘機上下基礎坑完成裝碴。方案的優點：①有利于挖機和材料的下放； ②操作簡單不易出事故；③運渣、運料、挖掘機吊運采用同一套系統，設備利用率高； ④寬度尺寸最小；⑤方案造價低。

3、龍門吊的設計

為了滿足夜郎河特大橋主橋拱座基礎施工出渣需要，專門設計了30T龍門吊，龍門橫梁由兩榀工鋼、角鋼桁架組成，總跨度27m，門吊高度4.17m，凈高18m，凈跨度22.3m，橫梁高2.73m，寬4.2m。

龍門吊由主梁結構、起升機構、起重小車、運行臺車、電氣系統、液壓系統、安全裝置等部分組成。現場錨點要提前做好（甲方準備錨點及安置錨點），由于現場施工條件決定，取消支腿結構。

3.1荷載取值：

本設計按承載力極限狀態法。永久荷載分項系數1.2，活載分項系數1.4，安全系數二級，取1。

3.1.1自重

3.1.1.1 橫梁： 27t（包括軌道），

3.1.1.2走行梁： 2.5×2=5t，

3.1.1.3走行結構：走行機構按1.25t計算，共4個，則共重：4×1.25=5t，

3.1.1.4其余小件：0.5t。

則恒載總重： =1.2×（27+5+5+0.5）=45t

恒載產生的反力： = /2=22.5t。

3.1.2活載：（取最不利情況）

設小車及吊具，滑輪總重： 10t

吊重量設計為： 30t

活載合計：1.4×（30+10）=56t

風荷載：ωk=βzμzμsω0

βz：高度Z處的風振系數；通過計算取1.17；

μz：風壓高度變化系數，取1.25；

μs：風荷載體型系數，擋風系數取0.4；

ω0：基本風壓；

3.2承重梁受力驗算：

承重梁為型鋼桁架，在計算中主要根據彎矩計算橫梁安全性能，當荷載在跨中時，彎矩最大驗算主梁。利用midas civil建模計算 。

單片梁恒載為22.5噸作為均布荷載作用于主梁上即為

，活荷載為28噸作用于單片型鋼主梁上單點荷載為140kN。

通過模型圖可知主梁最大彎曲應力為113.5MPa，小于允許應力210MPa，其強度滿足要求。

4、龍門吊的安裝

夜郎大橋地處貴州省，屬高山地區，拱座基礎位于半山腰，施工場地狹小，龍門安裝最大單重27噸，支腿和橋架的安裝都是在20米以上的高空，全部屬于高空作業和立體交叉作業。

4.1主體結構安裝

該門機的構件單件重量很大，單件最重達27噸，用2臺200噸汽車吊進行吊裝。在地面完成各組裝單元的組裝工作。為提高安裝速度，對于小的結構件的組裝可選用70噸汽車吊配合作業。

安裝總體順序是：用70t汽車吊在軌道內完成主梁的組裝→兩臺200t汽車吊吊裝兩根主梁→螺栓過沖安裝→各個螺栓擰緊→單臺200t汽車吊在橋架的一端吊裝小車→其它附件的吊裝。

4.1.1主梁組裝：主梁由花梁組成的整體平面框架結構，主梁組裝完成后總重約為27噸。組裝方法同支腿。組裝完成之后對主梁的拱度和旁彎及對角線進行調整，達到標準要求后進行全部高強螺栓的緊固。

4.1.2利用70噸汽車吊安裝電氣設備、液壓設備等附件。

4.2電氣系統安裝

4.2.1門吊主梁起吊前，按安裝實際情況，盡可能完成電纜槽及電纜穿線管的敷設工作（特別是主梁側面豎直走線管及電纜線槽的敷設），主電纜和控制電纜要分別布置穿線管和電纜槽。檢查電器元件如有損壞的元件需將更換。

4.2.2門吊主體起吊完畢后，按電氣系統設計布置圖要求，吊裝、安裝各電氣柜箱、電氣器件，安裝縱移車移動電纜架等。

4.2.3整車電線、電纜敷設，特別注意主電纜和控制電纜分別走線，以免相互干擾（如果有遙控器的話，必須同時檢查遙控器的控制電纜是否為屏蔽電纜，并且屏蔽網必須可靠接地），對電線、電纜進出管槽的地方必須要用橡膠護口進行保護，對豎直敷設的電線電纜必須可靠固定。

4.2.4電線電纜校線、接線，接線端子必須壓接牢固可靠，線號必須嚴格按電氣圖進行標識，對6mm2以下的電線必須用機打線號。壓線之前需對電線作最后一次校對，確保線號無誤。

4.3待液壓系統安裝完成后，起動自發式動力電源，接通動力電，對整車的控制電纜、電線進行分步調試。各部分調試完成后，進行空載調試和試運行。

4.4組裝注意事項

4.4.1主梁組裝時需打過沖，過沖數量不少于孔數的1/10。貝雷片的安裝由陰陽頭，用銷軸連接。主梁與橫梁進行組裝后應對整體結構的對角線進行檢測和調整，并達到標準要求。所有組裝測量數據必須做好記錄工作。

4.4.2支腿總成立起后，需保證其垂直度，主梁吊裝完成后測量各支腿垂直度并記錄數據。

4.4.3門吊各部位所用螺栓需按技術人員及圖紙要求使用，不得隨意代用。拆下的高強螺栓不能再次使用。

4.5整機系統調試

4.5.1根據產品使用說明書及生產廠家現場技術人員的指導，對門吊進行全面的調試，保證各種安全裝置的靈敏可靠。

4.5.2根據門吊試驗規程和生產廠家的調試方法，配合廠家對設備進行系統調試。

4.5.3在試驗完成并自檢合格后，報請當地主管部門進行設備的檢測工作。檢測合格后取得合格證，作為竣工并向甲方移交的依據。

5、結語

通過使用情況來看，6個月完成了出渣任務，掘進38米，共出渣58450方，4臺龍門出碴方案設計比較合理，在使用過程中沒有出現安全和質量事故，達到使用要求，保證了施工進度。

參考文獻：

1、《材料力學》（上冊、下冊）孫訓方 胡增強 主編；

2、《鋼結構設計規范》GB50017-2003；

3、《建筑結構荷載規范》GB 50009-2001

4、《起重設備安裝工程施工驗收規范》（GB50278-98）。

5、《建筑機械使用安全技術規程》（JGJ33—2001）