超長(zhǎng)棧橋的鋼結(jié)構(gòu)桁架安裝技術(shù)

姚習(xí)紅 楊建新 陳志達(dá)

1. 武漢城市職業(yè)學(xué)院 湖北 武漢 430064；2. 中國(guó)一冶集團(tuán)有限公司 湖北 武漢 430081

1 工程概況

某糧庫(kù)輸送棧橋由上部鋼結(jié)構(gòu)通廊及下部混凝土支架組成，其中，上部鋼結(jié)構(gòu)通廊由7個(gè)通廊連接組成輸送棧橋；下部混凝土支架中心間距最大跨度58 m（圖1）。輸送棧橋全長(zhǎng)300.5 m，上部鋼結(jié)構(gòu)桁架、棧橋起連接清理塔和提升塔的作用，是糧食傳運(yùn)通道；輸送棧橋通廊鋼結(jié)構(gòu)形式為桁架式結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)為Q235B，鋼結(jié)構(gòu)總質(zhì)量約150 t。

圖1 輸送棧橋布置

輸送棧橋現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)吊裝施工中，3#通廊桁架跨度最大，跨度58 m，構(gòu)件質(zhì)量35.67 t，為本項(xiàng)目吊裝的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文以3#通廊桁架為例，介紹超長(zhǎng)構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)施工方法。

2 桁架吊裝方案

2.1 桁架預(yù)拼裝

3#通廊桁架投影總長(zhǎng)58 m，寬3.2 m，高3.0 m（圖2）。

圖2 3#通廊桁架布置

為便于運(yùn)輸，通廊桁架在工廠分5段制作 ，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)地面拼裝成58 m通廊整體構(gòu)件，然后利用2臺(tái)吊車雙機(jī)抬吊，吊裝就位。因此，在拼裝前，根據(jù)構(gòu)件總長(zhǎng)，應(yīng)在地面上用路基箱（或厚30 mm的鋼板）安裝組裝胎架，胎架搭設(shè)按棧橋總長(zhǎng)的l/500起拱要求搭設(shè)，組裝胎架同時(shí)搭設(shè)3組，確保拼裝吊裝機(jī)械連續(xù)使用。以3#棧橋胎架搭設(shè)為例，胎架中，底板尺寸為4 500 mm×1 000 mm×30 mm，拼接HW200 mm×200 mm ×8 mm×12 mm型鋼（圖3）。

圖3 拼裝胎架示意

搭設(shè)拼裝胎架時(shí)，需保證地面堅(jiān)實(shí)平整，路基箱由1塊厚30 mm鋼底板、2段豎向放置的H型鋼和1段水平放置的H型鋼組成馬凳形狀，在橫梁上放置楔子，便于逐段調(diào)節(jié)桁架下弦高度，跨中起拱110 mm，滿足l/500起拱要求（圖4）。

2.2 桁架吊裝方案

該通廊下部跨過鐵路，并且兩側(cè)道路狹窄，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)吊裝條件，在計(jì)算機(jī)上運(yùn)用BIM技術(shù)模擬桁架吊裝，從吊車選型、站位、吊裝角度、回轉(zhuǎn)半徑等因素全面考慮，消除吊裝過程中桁架、吊車、混凝土支架、現(xiàn)場(chǎng)建筑物碰撞或干涉現(xiàn)象。決定采用2臺(tái)200 t汽車吊雙機(jī)抬吊方案（圖5）。構(gòu)件質(zhì)量35.67 t，加上吊車吊鉤、鋼絲繩、吊耳等其他質(zhì)量，驗(yàn)算吊車起重量時(shí)取構(gòu)件質(zhì)量約38 t。

圖4 桁架拼裝立面起拱示意

圖5 雙機(jī)抬吊3D示意

2.2.1 吊機(jī)起吊能力驗(yàn)算

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)吊車站位條件，選擇通廊起吊重心（圖6），根據(jù)力矩平衡方程，計(jì)算出x、y位置兩吊車應(yīng)該承擔(dān)的起重量分別為25.1 t和12.9 t。

圖6 雙機(jī)抬吊受力示意

根據(jù)JGJ 276—2012《建筑施工起重吊裝工程安裝安全技術(shù)規(guī)范》，雙機(jī)抬吊，單機(jī)荷載不得超過額定起重量的80%。因此要求x、y位置兩吊機(jī)的最大起吊質(zhì)量分別為31.4 t和16.1 t。

經(jīng)計(jì)算，x位置吊機(jī)作業(yè)半徑14 m，主臂長(zhǎng)度34.8 m，y位置吊機(jī)作業(yè)半徑28 m，主臂長(zhǎng)度39.1 m，可滿足施工需求。

2.2.2 吊索、吊耳的選擇

本段通廊吊裝的每臺(tái)吊機(jī)采用1組2根吊索，4個(gè)吊點(diǎn)。根據(jù)吊點(diǎn)受力計(jì)算，吊裝受力最大的吊索和吊耳在x點(diǎn)位，以此點(diǎn)來計(jì)算吊索、吊耳的受力，從而選擇吊索和吊耳。

2.2.3 吊索設(shè)計(jì)分析

兩根吊索夾角為30°，吊索擬采用鋼絲抗拉強(qiáng)度為1 700 MPa、直徑47.5 mm的6×37＋1鋼絲繩。經(jīng)驗(yàn)算，鋼絲繩能滿足吊裝安全要求。

2.2.4 吊耳設(shè)計(jì)分析

現(xiàn)場(chǎng)吊裝時(shí)，鋼絲繩穿過卡環(huán)，卡環(huán)與預(yù)先焊在桁架吊點(diǎn)上的吊耳（圖7）連接。經(jīng)驗(yàn)算，設(shè)計(jì)吊耳的規(guī)格和吊耳連接焊縫均滿足吊裝要求。

圖7 吊耳設(shè)計(jì)示意

3 桁架吊裝技術(shù)參數(shù)分析步驟

1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，確定吊車起吊旋轉(zhuǎn)半徑和起吊高度，預(yù)先選定吊機(jī)類型。

2）根據(jù)構(gòu)件總長(zhǎng)，確定起吊重心位置、吊點(diǎn)位置等，進(jìn)一步求得2臺(tái)吊車分別承擔(dān)的起重量。

3）驗(yàn)算選定的吊車能否安全起吊。

4）設(shè)計(jì)鋼絲繩、吊耳等。

5）嚴(yán)格按工序施工，按照方案選用吊機(jī)、鋼絲繩，確定吊點(diǎn)位置及起吊高度等參數(shù)，保證吊裝安全[1]。

4 安裝過程中的安全監(jiān)測(cè)報(bào)告

根據(jù)前期理論計(jì)算結(jié)果和自身技術(shù)裝備條件，選擇x（主）、y（輔）位置各設(shè)置1臺(tái)200 t吊機(jī)聯(lián)合吊裝。吊裝過程中嚴(yán)格觀察主、輔吊機(jī)實(shí)際質(zhì)量的變化，現(xiàn)以起吊點(diǎn)1、作業(yè)半徑最大處2、吊車臂最長(zhǎng)點(diǎn)3、落位點(diǎn)4這4個(gè)特征值，對(duì)吊機(jī)起重量與理論計(jì)算量對(duì)比，進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，主、輔吊機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比見表1、表2。

表1 主機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

表2 輔機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)知，主、輔吊機(jī)儀表盤上顯示起重量（圖8、圖9），與吊車起吊、空中移位和安裝就位的工況吻合。輔助吊機(jī)在任何工況下實(shí)際起重量均小于13.89 t（含吊鉤自重），且主、輔吊機(jī)儀表盤力矩限制器顯示數(shù)據(jù)換算為理論安全起重量也始終小于吊車額定起重量，說明整個(gè)吊裝方案安全可靠。

圖8 主機(jī)監(jiān)測(cè)對(duì)比

圖9 輔機(jī)監(jiān)測(cè)對(duì)比

5 監(jiān)測(cè)分析

理論與監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：實(shí)測(cè)吊裝值與理論計(jì)算結(jié)果基本吻合，表明此計(jì)算方法的準(zhǔn)確性，吊裝所使用的吊具各構(gòu)件在吊裝過程中受力合理，整體安全性滿足要求。

通過以上研究，充分證明了超長(zhǎng)棧橋桁架雙機(jī)抬吊是安全可靠的，整套吊具可以放心投入桁架實(shí)際吊裝作業(yè)中，同時(shí)也建議吊裝施工過程應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，盡量選擇在風(fēng)力較小、天氣穩(wěn)定、溫度適中等外界干擾較少條件下進(jìn)行吊裝施工。

6 應(yīng)用效果

該棧橋利用此設(shè)計(jì)方案，實(shí)際應(yīng)用效果很好。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際吊裝時(shí)，2臺(tái)吊車從進(jìn)場(chǎng)站位、試吊、吊裝、安裝就位，用時(shí)3 h，吊裝過程順利，吊裝成功。既無吊機(jī)資源浪費(fèi)，又能保證現(xiàn)場(chǎng)施工安全，桁架雙機(jī)抬吊吊裝工藝應(yīng)用效果良好，為同類桁架施工提供有益參考。