受限空間內構件吊裝方案設計

陳駿旅

摘 要：以馬鑾灣水閘工作橋鋼結構的吊裝為實例，介紹在受限空間情況下，鋼結構吊裝的線路、吊點、鋼絲繩卡環選型等設計，以及所需的受力驗算，提出類似情況下吊裝方案設計建議和注意事項。

關鍵詞：受限空間 構件吊裝 應力計算

1.工程概況

馬鑾灣水閘工作橋位于廈門馬鑾灣新陽大橋新橋與老橋之間的閘墩上。上部結構為1*11m（工字鋼梁橋a）+1*6.5m（工字鋼梁橋b）+9*25m（簡支鋼桁架橋梁c），下部結構以現狀的閘墩為橋墩，在閘墩上植筋，澆筑支座墊石，安放橡膠支座。

構件質量，橋a重6 . 5 t，橋b重1 . 8 7 t，橋c單跨重1 2 t。尺寸橋a（1 1 * 2 . 4 * 0 . 4 m），橋b（6.5*1.5*0.3），橋c（25*1.9*2.3）全橋長242.5m。其中，橋c原單跨長27m，相鄰跨相連，經設計優化，單跨改為25m，相鄰跨間隔2m。

2.現場調查勘測

新、老橋成南北走向，西側為老橋，老橋下部為防護墩，新橋下部為馬鑾灣水閘閘墩，防護墩與閘墩頂面同寬等高，兩墩間設置伸縮縫（下無說明，“閘墩”統指防護墩與水閘閘墩）。水閘工作橋設計位于新老新陽大橋之間閘墩上，其中主橋橋c需全部擱置在防護墩上，相鄰兩個閘墩中線間距27m，兩個墩相鄰兩個側面間距24m。閘墩寬3m，新橋橋墩寬1.8m，兩墩中線重合。不考慮新橋橋墩影響，兩橋間凈寬4m。

若橋a、b、c安裝就位，障礙物橋a上方無，橋b長度方向約占3/5，橋c橫向方向約占2/5。橋c安裝位置東側上方有寬4m，長25.2m凈空，可進行構件下放。

3.方案設計

3.1橋c結構優化

原設計單跨長27m，若安裝就位后，兩端部約1m在新橋橋墩下。依據勘測，安裝時構件需兩端高差4m，縱向與新陽橋成約15°夾角，一端插入新橋橋墩下方，再調整另一端就位，至少需兩吊機臺吊。該過程經CAD模擬，安裝線路為曲線，過程中避免碰撞的富余空隙僅3cm，施工的安全風險高，施工的周期長。因新老橋均為廈門市的主干道，交通繁忙，不能封橋施工，長時間安全風險高的作業不利于部分占道施工申請，不滿足工期要求。

鑒于此情況，復核原設計圖紙，該圖紙對現有構筑物測量尺寸偏差較大，在保障結構安全和使用功能前提下，同業主、設計單位協商，對構件進行優化，將單跨長度調整為25m，橡膠支座位置不變，增加桁架底端部防落梁，橫向限位等措施，保障結構安全。

3.2吊機選型

根據起重吊裝規程要求，以要求最高的橋c進型。吊重12t，工作幅度14m，以吊機擱置橋面為起算高度，吊鉤垂直升降范圍為-6～10m，選用100t汽車吊。

3.3吊裝線路、吊點、吊索布設

（1）橋a吊裝。橋a位置上空寬度有4m，長度大于11m范圍內無障礙物。采用4點吊裝，吊點分布在橋a的四角，吊耳為Q345b鋼板，規格8*8*2cm，開孔的直徑4cm，與橋面板焊接吊索與所吊構件的水平夾角取53°。安裝線路：垂直起吊-向西平移-垂直下發就位。

（2）橋b吊裝。橋b位置上方有障礙物占全長的3/5，采用配置配重臨時改變安裝時的重心位置，使得4個吊點在橋的一側，安裝時構件可自西向東插入就位。采用4點吊，以橋全長6.5m計，吊點分布距離一端部0.3m與4.1m處各2個吊點，配重重心距離該端部0.89m，橋b重1.87t，配重1.5t。配重在鋼構廠預制構件時一起安裝，先試吊，驗證配重預先計算擺放位置并按試吊情況進行適當調整，得出配重擺放的最佳位置。吊耳設置同橋a。安裝路線：垂直起吊-向西平移-垂直下放-旋轉90°（配重在西側）-向東平移-垂直下放就位-拆除配重-起吊配重。

（3）橋c吊裝。采用4點吊裝，吊索分兩側，單側為倒Y型設置，下部2條鋼絲繩交叉處由卡環與上部單條鋼絲繩。倒Y型下部鋼絲繩與構件橫向水平夾角，上部鋼絲繩與構件縱向水平夾角均取55°。吊耳為Q345b鋼板，規格12*12*2cm，開孔的直徑6cm，與頂面型鋼主梁焊接，距離構件端部520cm。每端相對吊耳間采用槽鋼加強支撐。安裝線路：垂直起吊-向西平移-垂直下發-向西平移-垂直下發就位。因空間受限，吊裝時兩端鋼桁架橋與新橋橋墩側面僅有10cm的富余空間，避免鋼桁架梁與橋墩相互碰撞，需設置攬繩進行牽引。

3.4吊索選型

以橋a吊索的選擇為例，根據《簡明施工計算手冊》（第三冊）第644頁計算說明如下：

吊裝橋a時，每吊點各一條鋼絲繩，吊點平面位置設置在距離橋a端部1.1m處。計算梁、板起吊吊索內力，單根鋼絲繩的受力計算：

4.吊裝注意事項

受限空間下的構件吊裝，在不同工程中條件大相徑庭，各有的特點，需根據實際情況進行選定吊裝方案，通過該工程實踐，在方案選定中提以下幾點建議，以供參考：

（1）受限空間一般在既有構筑物中，由于調用既有構筑物工程圖作為設計的基礎資料。在施工前應嚴格核實受限空間中各構筑物的尺寸數據，為吊裝方案的制定，或構件合理優化打下堅實基礎；

（2）在吊裝線路的設計和復核環節，可利用CAD建模進行模擬，對于復雜的情況可采用BIM可視化安裝模擬，以助于掌握安裝時注意要點或方案改進；

（3）吊點、吊索布設結合吊裝路線考慮，并進行受力驗算，確保安全。

5.結語

通過吊裝方案的精心設計，馬鑾灣水閘工作橋的11跨鋼構件的吊裝分3個班次，共約9h，吊裝時間總長較原設想節省一半以上，較大減少吊裝設備占道時間，該方案有效降低施工安全風險和質量管控難度，有力保障了施工安全質量。

參考文獻：

[1]江正榮，朱國良.簡明施工計算手冊[M]（第三版），北京：中國建筑工業出版社，2005.

[2]袁曉龍.變截面構件吊裝受力分析[J].四川建材，2018， 44（10）： 131-13.