上承式拱型橋梁拱肋安裝工作吊籃的布置方法

摘 要：拱橋在我國已有上千年的歷史，在過去由于受到建筑材料的限制，只能以天然石材作為建造橋梁的主要材料，從而制約了大跨徑形式的橋梁出現。到了現代，伴隨著新科技新材料的出現應用，建造大跨徑的拱橋已不在是困難，拱橋的結構形式也得到了擴展，有下承式、中承式、上承式，藝術美感也煥然一新。拱橋之美在于拱，拱也起著整座橋梁傳遞荷載至基礎的作用，但對于采用無支架方法施工的箱形拱橋時，在拱肋安裝過程中，需要人員到達拱肋安裝點進行螺栓安裝調節、扣索掛扣緊固、風纜掛扣緊固、端頭上部殺尖等工作，這種工作屬典型的高空作業，安全風險高，這時就要利用一種工作吊籃運輸人員到達拱肋安裝位置，這種工作吊籃設施極大的方便了橋梁施工并保障了人員的安全。

關鍵詞：拱橋；無支架法施工；工作吊籃

前言

上承式混凝土箱形拱橋適用于在陡峭山川、高峽河谷等地形修建，橋梁跨度一般可達百米以上，拱肋節段一般按3段、5段或7段設計，拱肋線型采用懸鏈線，組成每段拱肋的預制件均在預制場的拱胎上組拼成箱后，再澆筑底板、接頭、頂板部位的混凝土固結，形成單榀拱肋節段，接著利用懸索吊裝系統兩岸對稱安裝并用混凝土固結接頭，這樣就形成了拱圈。在拱肋吊裝過程中，施工人員需要在拱肋的安裝點進行拱肋設計參數的調整和加固工作，但在拱肋未形成固結的拱圈時，人員直接上拱非常危險，這時我們利用工作吊籃運輸人員及工器具到達拱肋安裝位置展開施工，從而方便了施工也減輕了人員高空作業的風險。

⒈工作吊籃系統

拱肋懸索吊裝系統是吊裝拱肋的設施，工作吊籃系統是協助拱肋安裝的設施，它們是相對獨立的兩個懸索系統。工作吊籃系統布置見圖一。

圖一：工作吊籃系統布置圖

⒈1工作吊籃系統的原理

天索鋼絲繩起著天車行走導向的作用，行走鋼絲繩起著天車行走牽引的作用，起重鋼絲繩起著吊籃升降的作用。當啟動行走卷揚機時，行走鋼絲繩因是閉合圈，可使天車沿著天索來回行走到達我們需要作業位置的正上方；啟動起重卷揚機時，由于鋼絲繩的回收或出放，可使吊籃上升或下降到達我們要到的作業點。

⒈2工作吊籃系統的布置

工作吊籃系統利用索塔和錨錠進行布置，選用的鋼絲繩必須符合《重要用途鋼絲繩》（GB8918—2006）標準的要求。利用二臺6噸快速單筒卷揚機來提供吊籃行走和起重的牽引力，卷揚機可安置在索塔底部，行走鋼絲繩與起重鋼絲繩的轉向利用安裝在索塔頂端的滑輪進行轉向。

根據工作吊籃設計的提升承載力選用天索鋼絲繩、行走鋼絲繩、起重鋼絲繩。天索鋼絲繩是整個系統的承載繩，應選用鋼芯鋼絲繩；行走鋼絲繩和起重鋼絲繩需要質地柔軟的鋼繩，應選用天然纖維芯或合成纖維芯的鋼絲繩，鋼絲繩截面直徑的選取依據吊籃提升荷載的大小選擇截面直徑。

天索鋼絲繩的兩端與兩岸錨錠聯系并用繩卡栓緊牢實；行走鋼絲繩在卷揚機滾筒上纏繞三圈后翻過塔頂并經滑輪轉向，一頭直接與近端天車聯系，另一頭引至遠端索塔并經塔頂滑輪轉向引回至天車的另一端聯系形成閉合圈，為防止行走鋼絲繩運行過程中在卷揚機滾筒上“打滑”，需要提前在滾筒上按一定間隔焊接大直徑的光圓鋼筋使滾筒自身圓弧線變化成圓折線，以增強鋼絲繩與滾筒接觸點的摩擦力而避免鋼絲繩出現“打滑”現象；起重鋼絲繩一端直接與另外一臺卷揚機滾筒固定，另一端翻過塔頂并經滑輪轉向，引至近端天車滑輪再下放引至動車后，再向上引至天車另一端滑輪再與遠端索塔聯系形成兜吊的形式。

⒉鋼絲繩的選配

假設索塔之間的跨徑為250m，天索鋼絲繩選擇截面直徑為44㎜級的圓股鋼芯鋼繩，行走鋼絲繩及起重鋼絲繩選擇截面直徑為22㎜級的圓股纖維芯鋼繩，并以吊籃的提升荷載為50kN的情況進行計算，校核選配的鋼絲繩能否滿足承載要求。

⒉1天索鋼絲繩

查GB8918—2006標準：6×25Fi+IWR型φ44㎜級且公稱抗拉強度σ=1570MPa的圓股鋼芯鋼絲繩的最小破斷拉力F=1080kN，在跨徑250m范圍內的繩重G=2022.5㎏=20225N并疊加于掛籃荷載之上。那么，當天車位于跨中并在外荷載50kN時，可得天索的軸向拉力f=20.225+50=70.23kN﹤[1080kN]最小破斷拉力，安全系數K=1080÷70.23=15.38，抵抗破斷拉力符合要求。鋼絲繩在荷載作用下產生的拉應力σ0=70230÷[π×（44÷2）2]=46.19MPa﹤[σ=1570MPa]公稱抗拉強度，安全系數K=σ÷σ0=1570÷46.19=33.99，抗拉強度符合要求。

⒉2行走鋼絲繩

查GB8918—2006標準：6×37S-FC型φ22㎜級且公稱抗拉強度σ=1570MPa的圓股纖維芯鋼絲繩的最小破斷拉力F=251kN，在行走卷揚機對鋼絲繩施加60kN牽引力情況下，可知鋼絲繩的軸向拉力f=60kN﹤[251kN]最小破斷拉力，安全系數K=251÷60=4.18，抵抗破斷拉力符合要求。鋼繩在荷載作用下產生的應力σ0=60000÷[π×（22÷2）2]=157.84MPa﹤[σ=1570MPa]公稱抗拉強度，安全系數K=σ÷σ0=1570÷157.84=9.95，抗拉強度符合要求。

⒉3起重鋼絲繩

因起重卷揚機的最大提升荷載為60kN，所以定義起重鋼絲繩的最大軸向拉力為60kN，起重索與行走索采用的是同一規格的鋼絲繩，當鋼絲繩的軸向拉力在60kN時，對照行走鋼絲繩的校核結果，同理得出起重索鋼絲繩的抵抗破斷拉力和抗拉強度兩項指標都符合要求。

⒊工作吊籃的幾大優勢

懸索工作吊籃具備大跨度運輸和起重的功能，是其它起重機械無法比擬的。運輸和起重作為工作吊籃最基本功能，它能快速運輸人員及小型工具器到達施工點，具備懸空施工時的快速投放能力。

利用工作吊籃牽引鋼絲繩過跨、滑車組等部件的安裝工作，協助完成拱肋懸索吊裝系統的安拆。

利用工作吊籃掛扣拱肋扣索與風纜、調節拱箱節段水平、吊移建筑材料及設備，安裝調節拱上排架模板及拆除模板等。

⒋使用工作吊籃需要注意的基本事項

卷揚機操作工上崗前須經專業機構培訓合格持證，兩臺卷揚機一個人操作即可。平時須加強對卷揚機、鋼絲繩、天車、動車以及滑輪的檢查維護，特別是吊籃起重鋼絲繩起著載人安全的關鍵作用。載人吊籃的吊耳應選用Q235鋼材鋼筋制作，提升物體的荷載不要超過工作吊籃的允許荷載。

結語

采用無支架方法懸索吊裝拱圈時，工作吊籃起著協助拱肋安裝的作用。在設計工作吊籃系統的過程中，應依據橋梁規模、荷載重量、施工環境條件等，選用適宜的卷揚機、鋼絲繩、滑車等起重設備機具，鋼絲繩的截面直徑和數量應根據起重物體的重量通過計算確定且安全系數應不小于6。起重鋼絲繩也稱升降索，直接起著承載吊物荷載的作用，也是整個吊籃系統的薄弱環節，應加強對升降鋼絲繩的質量檢查和維護。工作吊籃系統是一個相對復雜的懸索吊裝設備系統，整個系統由錨錠、索塔、滑輪、天索、行走索、起重索、天車、動車、鋼制吊籃、卷揚機、各種繩卡部件組成，除了在設計方面要確保系統的穩定安全外，還應在基礎施工、材料購置、系統部件安裝、人員操作等環節確保質量合格，任何一個環節存在質量問題或安裝問題以及人員違規操作等不利因素，都將給工作吊籃系統的運行帶來安全風險。

參考文獻：

[1]重要用途鋼絲繩（GB8918—2006）.發布.中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局/中國國家標準化管理委員會.

[2]公路工程施工安全技術規范（JTG F90—2015）.主編.中國交通建設股份有限公司/中交第四公路工程局有限公司

[3]公路橋涵施工技術規范（JTG/T F50—2011）.主編.中交第一公路工程局有限公司.

作者簡介：

婁世權 —男 —漢.1972-大學本科 —現任技術職稱：高級工程師。