淺談鳳凰山高架橋鋼箱梁吊裝技術(shù)

吳德鴻, 孫躍紅

(四川省建筑機(jī)械化工程公司，四川成都 610051)

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淺談鳳凰山高架橋鋼箱梁吊裝技術(shù)

吳德鴻, 孫躍紅

(四川省建筑機(jī)械化工程公司，四川成都 610051)

【摘要】為了保證城市道路高架橋梁的工程質(zhì)量和安全施工, 根據(jù)鋼箱梁“Z”形分段吊裝架設(shè)的要求，在每個(gè)分段接頭處設(shè)臨時(shí)支墩，起到臨時(shí)支撐作用和調(diào)整作用。為了確保吊點(diǎn)的安全可靠, 在鋼箱梁上焊接了臨時(shí)吊耳。

【關(guān)鍵詞】重型鋼箱梁;大型起重吊裝;吊裝技術(shù);臨時(shí)支墩;吊耳

1工程概況

本工程位于成都市鳳凰山，高架橋跨地鐵9號(hào)線(xiàn)(30+50+35)m重型鋼箱梁在ZX99#～ZX102#橋墩之間。本橋分左右兩幅修建，均為等寬橋梁，左幅橋?qū)?0.75m，右幅橋?qū)?2.75m。鋼箱梁箱體高1.82～2.52m，鋼箱梁總長(zhǎng)度115m，按37m+36m+42m分段。左幅劃分為15個(gè)分段，右幅劃分為9個(gè)分段，最長(zhǎng)件為42.3m段，最重件重量約121t。

2吊裝難點(diǎn)

鋼箱梁長(zhǎng)度長(zhǎng)，吊裝過(guò)程中變形控制難度大；鋼箱梁構(gòu)件外形尺寸大，重量較重，屬大型起重吊裝；橋梁下方布有管道，吊運(yùn)安裝時(shí)困難較大；是超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程。

3施工準(zhǔn)備

在260t履帶吊吊裝區(qū)域內(nèi)的溝涵處及地基軟弱處鋪上長(zhǎng)5.8m、寬2.1m、高0.19m走道板6張，以利于260t履帶吊吊裝作業(yè)。履帶式起重機(jī)行走區(qū)域采用連砂石換填處理，吊裝前對(duì)地基做承載力試驗(yàn)，確定地基承載力達(dá)到30t/m2的要求。

4工藝流程

(1)吊裝前搭設(shè)臨時(shí)支墩。

①臨時(shí)支墩搭設(shè)位置見(jiàn)圖1，臨時(shí)支墩平面見(jiàn)圖2。

圖1　鳳凰山高架橋99號(hào)-102號(hào)鋼箱梁橋

圖2　臨時(shí)支墩平面

②臨時(shí)支墩的設(shè)計(jì)。根據(jù)鋼箱梁分段安裝的要求，分段吊裝架設(shè)鋼箱梁。分段形式為“Z”形分段(圖3)。為確保安裝順利進(jìn)行，按分段口在每個(gè)分段接頭處設(shè)臨時(shí)支墩，起到臨時(shí)支撐作用和調(diào)整作用。

圖3　鋼梁分段

在原有自然路面上澆筑結(jié)構(gòu)尺寸為260cm×260cm×30cm的C30鋼筋混凝土，鋼筋布置為φ6@150單層雙向，共16組鋼筋混凝土支墩基礎(chǔ)，滿(mǎn)足方案中地基承載力85kPa要求，作為臨時(shí)支墩基礎(chǔ)，再在混凝土面(基礎(chǔ))上鋪設(shè)鋼板，并用膨脹螺栓與路面固定牢固。臨時(shí)支墩根據(jù)鋼箱梁橫向劃分單元布置，每個(gè)鋼箱梁?jiǎn)卧虏贾靡唤M臨時(shí)支墩，臨時(shí)支墩用4根φ325×12鋼管柱和L100×10角鋼焊接為1 500mm×1 500mm×6 000mm正方體小單元，角鋼間距1 000mm雙面焊接，間距間加角鋼三角形支撐，支墩高度根據(jù)施工使用自然拼接，鋼管柱上、下口焊接φ450×20鋼板封口，再在鋼板上橫、縱向焊接H350×250×10×14型鋼。為了滿(mǎn)足臨時(shí)支墩的防撞安全要求，臨時(shí)支墩鋼立柱上貼上反光導(dǎo)向標(biāo)并掛設(shè)警示燈,以確保臨時(shí)支墩及吊裝完成的鋼箱梁安全。臨時(shí)支墩基礎(chǔ)鋪設(shè)鋼板(厚度20mm)。

(2)鋼箱梁按預(yù)定的時(shí)間運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)，盡可能一次運(yùn)輸?shù)降跹b位置，掛好索具，進(jìn)行試吊，在吊離拖車(chē)托板200mm時(shí)停車(chē)效驗(yàn)吊裝設(shè)備性能數(shù)據(jù)及工作狀況是否符合方案要求，確定無(wú)誤后起吊。鋼箱梁吊裝流程見(jiàn)圖4。

圖4　施工流程

(3)逐步操作吊車(chē)旋轉(zhuǎn)至指定安裝位置，確定到位后，停穩(wěn)吊車(chē)。

(4)利用絲杠、手拉葫蘆、千斤頂?shù)裙ぱb將箱梁定位安裝，測(cè)量位置無(wú)誤后安裝到位。

5計(jì)算書(shū)

5.1鋼絲繩的選用及計(jì)算

5.1.1鋼絲繩實(shí)際受力計(jì)算

本次吊裝最重鋼箱梁為121t，吊裝用的鋼絲繩與水平面的夾角為50°計(jì)算(最重箱梁)。采用4根鋼絲繩同時(shí)起吊，則單根鋼絲繩所受的拉力P為：

P = 121/ (4×sin50°) = 39.5t=39500kg

5.1.2鋼絲繩直徑的計(jì)算

(1)鋼絲繩的容許拉力可按下式計(jì)算：

P=ΣS0/K

式中：P為鋼絲繩的容許拉力(kg)；ΣS0為鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和(kg)；K為鋼絲繩使用安全系數(shù)，6～7。

(2)鋼絲繩的選用。

本工程起吊箱梁采用6×61+1的纖維芯鋼絲繩。

由上述公式計(jì)算可知：

ΣS0=K×P=7×395000kN=276500kg

本橋箱梁吊裝使用的鋼絲繩擬選用公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度為170kg/mm2，查表得知直徑66.5mm的鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和為281 000kg。

因此選擇直徑為66.5mm的公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度為170kg/mm2的6×61+1的纖維芯鋼絲繩。

5.2吊耳

吊耳尺寸如圖5所示。

圖5　吊耳尺寸

吊耳的驗(yàn)算:

根據(jù)鋼箱梁分段劃分，鋼箱梁最重段126t，每個(gè)吊耳承重為

Q=1/4×126×1.1=34.65t； f=215N/mm2

P=Q/(2DG)=34.65×10 000/(2×9×6.6)=

2 916.67N/cm2

σ=2 916.67×(222+92)/(222-92)=

4 089N/cm2=40.89N/mm2<215N/mm2(拉曼公式)

吊耳的強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

5.3260 t履帶吊吊裝能力復(fù)核

根據(jù)需要本次吊裝選用型號(hào)為160t吊鉤，吊鉤重量為2.8t。

該工況下260t履帶吊的起重量為147.2t

Q實(shí)=1.1×(Q箱梁+ Q吊鉤+Q吊具、吊繩)=

1.1×(121+2.8+2)=138.38t<147.2t

所以260t履帶吊起重量滿(mǎn)足吊裝要求。

5.4臨時(shí)支墩的驗(yàn)算

(1)臨時(shí)支撐柱荷載分析。

根據(jù)鋼箱梁分段信息，得知臨時(shí)支撐柱所支撐的最重鋼箱梁重量為W=108.5t，經(jīng)受力分析該段梁由4根鋼管柱支撐。

取鋼箱梁即將就位時(shí)的動(dòng)載系數(shù)K1=1.1

考慮到鋼箱梁就位時(shí)偏心，取不均衡系數(shù)K2=1.15

故每根鋼柱的荷載為：

N=(1/4)K1K2W=(1/4)×1.1×1.15×108.5=

34.313t=34 313kN

(2)臨時(shí)支撐柱的驗(yàn)算。

臨時(shí)支撐柱由直徑325mm厚10mm鋼管構(gòu)成。

慣性矩：Ι=π/64(3252×3252-3052×3052)=1.23×1000000cm2；

抗壓強(qiáng)度：í=215N/mm2

彈性模量：E=2.06×100000N/mm2

支端情況：按一端固定另一端自由計(jì)算U=2，支撐高度h=10m

強(qiáng)度驗(yàn)算：δ=N/A=3431.3×102/[π/4×(3252-3052)]=34.76N/mm2<215N/mm2

強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

(3)臨時(shí)支撐柱混凝土基礎(chǔ)驗(yàn)算。

經(jīng)計(jì)算格構(gòu)柱的總重量為4.426t，每根鋼管柱承重N=34.131﹢4.426×(1/4)=35.42t。已知C30混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為í=30MPa=3000kN/m2=300t/m2

σ=N/A=35.42÷[(1/4)×π×0.452]=220t/m2<300t/m2

故混凝土基礎(chǔ)承載力滿(mǎn)足要求。

(4)地耐力驗(yàn)算。

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》及地質(zhì)資料得：

地基承載力特征值fak=120KPa=12t/m2

N=34.313×2+4.426+2.6×2.6×0.3×2.4=77.92t

P=N/A=77.92÷(2.6×2.6)=11.52t/m2<12t/m2

故地耐力滿(mǎn)足要求。

參考文獻(xiàn)

[1]JGJ3000-2013建筑施工臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JGJ276-2012建筑施工起重吊裝工程安全技術(shù)規(guī)范[S].

[3]GB50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]沈從周. 機(jī)械設(shè)備安裝手冊(cè)[M]. 中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1986.

【中圖分類(lèi)號(hào)】U445.46

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

[定稿日期]2016-03-02