鋼混工字組合梁橋梁吊裝方式分析

中國水電四局（蘭州）機械裝備有限公司，甘肅 蘭州 730050

隨著我國高速公路建設和市政工程的快速發展，鋼結構橋梁得到了廣泛應用，其中鋼混工字組合梁橋梁因其結構簡單、用鋼量低、工廠加工制造機械化程度高等優勢，被廣泛應用于橋梁工程的建設中。津石高速的天門口特大橋建設采用的結構形式是鋼混工字組合梁，而文章主要分析了鋼混工字組合梁履帶吊吊裝方式，從而更好地指導施工。

1 工程簡介

天門口特大橋位于津石高速公路津冀界至保石界段的JSLQ4標段，該橋上部為58跨30m鋼混組合工字梁，單幅橋梁的主梁采用5片鋼工字梁，組合梁橋面單幅全寬為16.512m，鋼梁中心線處的梁高為1.65m，梁間距為3.4m。鋼主梁采用Q345D工字形直腹板鋼梁，由頂板、底板和腹板焊接而成，主梁分段之間采用高強螺栓連接，每兩片鋼主梁通過實腹式橫梁焊接連接，橫向桿件采用螺栓連接。全橋共14聯，吊裝總工程量約為9770t。

2 鋼混工字組合梁橋梁施工

2.1 吊裝方式的確定

橋梁鋼混工字組合梁的常用吊裝方式有三種：架橋機、汽車吊和履帶吊。

（1）架橋機。架橋機架設方式適用于工期長、高墩、汽車吊等一些移動起吊設備不利實現的工況，缺點是施工工期相對較長，與土建施工不能交叉作業，運梁效率低。

（2）汽車吊。汽車吊架設方式適用于工期短、低墩、吊裝數量較少、進場道路相對較好的工況。優點是工期短，設備轉場速度快，如果架設完成后具備土建施工條件，可馬上進行橋面施工；缺點是吊車站位和轉場耗費人力，租賃費用高。

（3）履帶吊。履帶吊架設方式適用于連續架設、低墩、平原地帶等。優點是設備利用率高，吊裝平穩安全，入股架設完成具備土建施工條件，可馬上進行后續作業；缺點是對吊裝場地及行走路線要求較高，長距離不便轉場。

津石高速公路工程天門口特大橋地處華北平原，場地平整，墩柱高度較低，總工程量大于9770t，共計348塊吊裝單元，可持續吊裝，設備大范圍轉場率低，綜合安全、經濟、速率等多方面考慮，履帶吊是最為適用于天門口特大橋的吊裝方式。

2.2 吊裝機械的計算

最重鋼梁吊裝單元的重量約為44.32t，吊裝最高高度約為14m，選用一臺180t履帶吊進行吊裝作業。

在最不利工況下，履帶吊回轉半徑為15m，吊臂長度為41m，實際起重量為44.32t，需要考慮增加2t的吊索具。由三一重工SCC1800主臂起重性能表可知，180t履帶吊幅度為15m，臂長為41m，額定起重量為53.5t，荷載率為（44.32+2）÷53.5=86.6%，可滿足吊裝需求。

2.3 吊索具的計算

此次吊裝最重構件約為45t，當被起吊重量一定時，鋼絲繩與鉛垂線的夾角愈大，吊索所受的拉力愈大。該工程吊裝的所有鋼梁鋼絲繩與鉛垂線的夾角為45°～60°，以鋼絲繩與水平面的夾角為60°計算，采用四根鋼絲繩同時起吊，吊裝負荷如下：

根據鋼絲繩設計規范《重要用途鋼絲繩》（GB 8918—2006），可選用直徑為50mm、抗拉強度為1870MPa、結構為6mm×50mm的鋼芯鋼絲繩。

3 吊裝前準備工作

在履帶吊吊裝施工前，需要對履帶吊進行試吊，以確定履帶吊的正常工作性。空載試驗動作需要重復進行不少于3次；吊臂、吊鉤要做起落、升降到規定的極限位置；回轉機構向左右各回轉360°；各儀表、信號應顯示正常；安全控制裝置應靈敏有效；運轉部位應無異響、過熱現象。額定荷載試驗以最低和最高速度進行提升、制動、變幅、回轉，重復次數不得少于2次；滿載試驗力矩限制器自檢功能必須靈敏有效；試驗過程中各項動作應連續進行。超載試驗以起重機額定起重量的110%進行超載動態試驗，然后將起重量增加到125%，提升到離地20cm的高度處，重物在空中停留時間不得少于10min。完成履帶吊試吊調試，在進行每個塊體吊裝前，需要再次試吊。試吊的主要用途如下：（1）保證履帶吊能夠正常吊起鋼梁塊體，確保吊裝安全性；（2）調整吊裝用鋼絲繩的長度，保證鋼梁塊體吊裝時保持平穩提升。

4 梁段吊裝

4.1 鋼梁吊裝順序

由于天門口特大橋分為14聯，各聯結構及塊體劃分相同，安裝方法相同，每聯鋼梁均是由一端頭開始依次安裝。橫向部分先進行左幅的吊裝，左幅吊裝完成后從大里程向小里程方向完成右幅的吊裝作業。

4.2 吊裝步驟

第一步：履帶吊行走至橋墩處對可能吊裝受壓的地面進行再次碾壓，保證梁段吊裝過程平穩。

第二步：運梁汽車將梁段運輸到指定安裝位置。

第三步：將掛有3副20t手拉葫蘆及一根鋼絲繩的一端掛在履帶吊吊鉤上，另一端通過卡環與鋼梁的吊耳相連接，通過手拉葫蘆調平。

第四步：履帶吊起勾，當梁段吊起離開運梁車約50mm時，靜止不少于10min，然后汽車頭優先移開，再由工人牽扯牽引繩，履帶吊起勾、旋轉、移位、基本對位。

第五步：工人通過撬棍配合履帶吊精準對位。

第六步：將梁段與支座對正，控制其左右前后偏差，梁段之間的螺栓連接使用沖釘進行穿孔定位。

第七步：落梁，各工序完成后進行摘勾，該段吊裝完畢。

鋼-混工字組合橋梁安裝見圖1。

圖1 鋼-混工字組合橋梁安裝

5 鋼梁安裝時的安全保證措施

5.1 人員安全保證措施

鋼梁安裝現場必須嚴格統一指揮，指揮人員用的各種手勢、信號在吊裝前與相關人員做出統一規定并嚴格遵照執行，不得私自隨意更改；相關操作人員分工明確，熟練掌握操作規范流程；高空作業人員要身體健康且具備上高空的條件，并嚴格佩戴好各種安全防護用具，方可上崗；安裝時人員上下設置安全爬梯；嚴格執行“十不吊”；非工作人員不得進入施工現場。

5.2 吊裝設備安全保證措施

對所使用的180t履帶吊在使用前進行空載和重載試驗，每次起勾前均需要試吊，定期檢修設備，嚴格規范所選用的吊索具安全系數應符合或高于安裝方案所計算的吊索具。

5.3 操作安全保證措施

鋼梁的起落、左右移動、前后移動均不得同時進行；鋼梁落梁時必須平穩慢速，不得急落急停；鋼梁落梁后，及時與橡膠支座進行有效固定；高空作業嚴禁高空拋物。

6 結束語

綜上所述，津石高速公路工程天門口特大橋安裝選用履帶吊進行吊裝是科學合理的，保證了每天至少吊裝3榀鋼梁，基本上實現了流水線作業，施工的進度、質量、安全均得到了保證，加快了橋面的施工，滿足了業主的工期要求。通過此次吊裝方式的成功，證明了平原地帶、墩升不高、吊裝數量較多的情況下，采用履帶吊吊裝方式是實用而經濟的，可廣泛應用于后續類似的橋梁施工。