石家莊南繞城高速大跨鋼-混凝土簡支結合梁橋吊裝安全分析

王立忠 鄭云飛 車珮瑤

（石家莊鐵路職業技術學院1） 河北石家莊 050041 西北農林科技大學2） 陜西楊凌 712100 ）

1 工程概況

本項目位于石家莊市南繞城高速公路西南環互通，全橋共11 聯： 3*35+4*35+4*35+45+4*35+5*35+65+65+3*35+3*30+3*25m 下穿石武鐵路客運專線，上部結構采用45m 簡支鋼-混組合梁，下部結構橋墩采用柱式墩，基礎采用樁基礎。主梁截面均由預制開口鋼箱梁和現澆預應力混凝土橋面板通過抗剪連接器組成，橫斷面由五片鋼箱梁組成，橋梁橫坡通過腹板不等高形成，橋面鋪裝等厚，橫斷面如圖1 所示。全橋共計10 根鋼梁，左右幅各5 根，每根鋼箱梁根據實際情況分為3 個制作段：A、B、C，每段長度約為15 米，各段重約為33.3 噸。

圖1 橫斷面圖（單位：mm）

2 施工總體部署

施工現場按照如下施工程序進行：場地平整→胎架搭設→胎架找平→鋼梁現場組拼→鋼梁運輸→鋼梁吊裝→連接區域焊接打磨→焊接→涂裝。以石武客運專線79#橋墩為中心，由兩側向中間依次吊裝鋼箱梁，直至全橋組裝完畢，最后調整標高和線型。施工整體布置如圖2 所示。

圖2 施工整體布置圖

3 吊裝安全檢算

本工程制作安裝運輸采用工廠內制作梁段，現場組拼成單根箱梁，單片箱梁整體吊裝的方案。本工程桿件重約100 噸，選用200 噸汽車吊，采用雙機抬吊作業。

3.1 拼裝胎架搭設

整座橋的結構形式是開口箱梁通過橫梁相連接，考慮安裝的難度和可實施性，由于整座橋的跨度不是很長，場內根據實際情況分成三段，搭設胎架進行現場拼裝成單根整梁，然后單根整體吊裝。拼裝胎架的布置情況如圖3 所示。拼裝胎架由400mm 高工字鋼組成。

圖3 拼裝胎架布置圖

3.2 吊索具的選用與檢算

構件吊裝用吊耳的設置位置按鋼箱梁吊裝段內橫隔板位置進行設置。吊耳的型式：頂板設置吊耳，其位置對正箱內頂板橫隔板。本工程吊裝時，采用2 臺200 噸汽車吊進行吊裝，鋼梁吊裝段最大質量100 噸（單側按60 噸）進行設計。構件兩端各設2 個吊耳，且對稱布置。實際吊裝吊耳受力簡圖如圖4 所示。

圖4 吊耳受力簡圖

吊耳材質選用Q345qD，彈性模量E=2.06x105N/mm2，泊松比v=0.3，抗彎強度設計值為290N/mm2，抗剪強度設計值為170N/mm2。吊耳選用板厚為30mm 和36mm。

吊裝單元最大質量為60 噸，每個吊耳的受力為60/4=15 噸。為確保吊裝單元中裝平穩，考慮k=1.5的安全系數，因此每個吊耳的受力應為15*1.5=22.5 噸=225KN。

截面An1=113*30=3390mm2， 截面An2=113*3=4068mm2。

鋼構件的吊耳根據它的結構形式，其受力最不利截面為圖中M 截面處，在計算吊耳大小時可將重點放在M 截面處。對M 截面進行抗剪強度進行計算。剪應力公式如下：

計算結果：1）30mm 耳板抗剪強度計算值：225KN/3390 mm2=66.4N/mm2＜170 N/mm2；2）36mm耳板抗剪強度計算值：225KN/4068mm2=55.3 N/mm2＜170 N/mm2；吊耳設計的各項參數滿足本工程各鋼箱梁吊裝單元的要求。

3.3 鋼絲繩檢算

本工程鋼梁重量為100 噸，選用鋼絲繩按120 噸考慮，因此采用Ф60mm 鋼絲繩(6×37 纖維芯)，公稱抗拉強度1870MPa，查《五金手冊》，其破斷拉力為2130kN。繩頭采用編結連接時，連接強度不小于鋼絲繩最小破斷拉力的75%。

鋼梁采用兩臺汽車吊抬吊，4 點吊裝的方式，每個吊點采用雙股Ф56mm 鋼絲繩，則單根鋼絲繩受力計算如下：

F——鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和（kN）

G——重量120t

α——不均勻受力系數，取0.82

k——鋼絲繩使用安全系數，本計算取6

n——動荷載系數，取1.08

可見其鋼絲繩的選型滿足要求。

3.4 臨時支架布置與檢算

在距離11 軸15m 的位置設置臨時支架，先安裝的L1 和R1 鋼梁的每個接口處設置4 根鋼管柱，其余鋼梁下每個鋼管處設置2 根鋼管。鋼立柱采用Φ426*6 的鋼管，平撐采用Φ89*5 的鋼管，斜撐采用Φ140*5 的鋼管；鋼立柱頂部設置橫橋向通長的分配梁，分配梁采用雙拼HN350 的H 型鋼；分配梁頂設置調節高程用的馬鐙，馬鐙采用16#槽鋼。支架立面布置如圖5 所示。

圖5 支架立面布置圖

鋼材采用Q235b 材質，抗拉、壓、彎曲的容許應力為215MPa，抗剪容許應力為85MPa。馬鐙采用16#槽鋼，橫截面積S=2515mm2，單個馬鐙最大承受的最大豎向力=66.6/2=33.3t，馬鐙的最大壓應力=33.3*1000/2515=132.4MPa＜215MPa，滿足要求。

分配梁為雙拼HN350*175 的H 型鋼，橫截面積=2*6291=12582mm2，分配梁的最大剪力為33.3t，分配梁最大剪切應力=33.3*1000/12582=26.46MPa＜85MPa，滿足要求。

（1）鋼立柱承載能力檢算

計算荷載：①立柱高度：12200mm；②柱頂主梁結構產生的豎向荷載：1374.8KN；③柱底由全部結構產生的豎向荷載：1428.8KN；④立柱承受自身風荷載產生的柱底彎矩：61444Nm；⑤立柱承受主梁風荷載產生的柱底彎矩（選取工況全橋焊接后）：83704Nm。

柱底的控制截面需考慮的荷載組合：

Ⅰ風載控制時：1.2*1.1*③+1.4*(⑤+④)；

Ⅱ恒載控制時：1.35*1.1*③+1.4*0.6*(⑤+④)；

6）強度計算：

Ⅰ風載控制時：

Ⅱ恒載控制時：

立柱強度滿足要求。

（2）鋼立柱穩定檢算

將對應參數代入公式f

Ⅱ恒載控制時：

4 安全吊裝技術

鋼梁吊裝時由兩邊向中間進行吊裝，即從靠近高鐵78#墩和80#墩的鋼梁開始進行吊裝，左幅按照L1、L2、L3、L4、L5 的順序進行吊裝，右幅按照R1、R2、R3、R4、R5 的順序進行吊裝，鋼梁編號及吊裝順序如圖6 所示。

圖6 鋼梁編號及吊裝順序

安裝總體工作流程為：

1）在拼裝胎架上將工廠內制作完成的鋼梁分段拼裝焊接成完整的鋼梁；

2）利用兩臺160t 汽車吊將拼裝胎架上的鋼梁吊裝至運梁炮車上；

3）利用運梁炮車將鋼梁運輸至橋位；

4）利用兩臺200t 汽車吊將鋼梁吊裝就位。

單根梁吊裝后利用梁上的控制線與橋墩支座上的控制基準線對位。按照此原則完成全部梁的定位安裝。第一段為全橋的安裝基準段，定位必須準確。用全站儀隨時進行測量，隨時調整。按上述安裝步驟，待全橋鋼結構安裝完畢后，自檢并進行全橋橋型的總調整。自檢合格后，即可進行鋼結構分項的報驗，同時注意觀測橋梁支座橡膠變形。

鋼箱梁定位調整技術要求：

1）調整時千斤頂必須頂在胎架與調整短柱上。

2）調整完畢后，才能摘鉤，防止后續調整時產生變動。

3）調整時必須設專人觀測傾斜、位移。

4）兩臺吊車一定要協調好，統一指揮，減小支座水平推力。

5 結束語

石家莊市南繞城高速公路西南環互通大跨鋼-混凝土簡支結合梁橋下穿石武鐵路客運專線工程采用了本文闡述的施工安全檢算分析與安全吊裝施工技術，施工現場全過程一直處于安全可控的狀態，最后圓滿的完成了施工項目，取得了很好的安全和經濟效益。