雙機吊配合單導梁吊裝方法研究

杜慶民

雙機吊配合單導梁吊裝方法研究

杜慶民

（甘肅建投隧道工程有限公司，甘肅 蘭州 730000）

橋梁的結構類型及施工方法的選擇決定了橋梁施工方案。基于傳統的吊裝方式，雙機吊配合單導梁吊裝方法被提出，此法所用機械設備簡單且適用性強、費用少，很適合梁體數量少的小型橋梁的梁體安裝施工。本文根據蘭州市泥麻沙溝橋箱梁吊裝施工實例，主要分析雙機吊配合單導梁吊裝方法在小型橋梁中的應用。通過以項目中兩跨30m的預應力混凝土簡支箱梁的吊裝為例，研究在施工運輸與架設吊裝過程中的問題，并且研究了箱梁吊裝的常見問題及處理措施。

雙機吊；導梁；小型橋梁；混凝土預制梁體；吊裝

在市政道路工程小型橋梁所占比例較大，橋梁的跨度及橋梁的結構是橋梁施工方法選擇的決定性因素[1]。橋梁施工方案圍繞梁體吊裝方法進行編制，以在保證施工質量的條件下，節省工時、減少工程費用。

1 橋梁的吊裝方法

橋梁的吊裝方法較多不同的吊裝方法適用于不同的施工環境，所需的機械設備也不同。所以要根據綜合因素選擇吊裝方法[2]。

1.1 傳統吊裝方式

傳統自行式吊機架設法適用于橋下地形平坦、堅硬，適于自行式吊機行走，常用于梁體質量較輕的吊裝。跨墩龍門吊架設法與自行式吊機架設法在地形條件要求方面一樣，橋梁高度低于跨墩龍門吊，需要動力電。簡易型鋼導梁架設法、聯合架橋機架設法、雙導梁架橋機架設法適用于橋下地形復雜、不能中斷交通。三者都需要使用動力電。簡易型鋼導梁架設法適用于梁體孔數多的中小跨橋梁。聯合架橋機架設法作業過程復雜，設備有進出場費用，又要進行組裝，成本較大。雙導梁架橋機架設法式基于聯合架橋機法，架設跨徑大，多用于重型梁的吊裝過程。

1.2 雙機吊配合單導梁吊裝方法

為了適應復雜的工程環境，常利用傳統吊裝方法的技術進行組合。本文介紹的方法是雙機吊配合單導梁吊裝法，如圖所示。

圖1 雙機吊配合單導梁吊裝法實例圖

雙機吊配合單導梁吊裝法是利用架設在橋跨之間的導梁將梁體縱移到橋跨上，再利用兩臺吊機（一臺吊機在上部，一臺吊機在下部）將梁體橫移到設計部位，這樣連續安裝三片梁體后，移走導梁，將梁體利用移梁平車在已安裝的三片梁體上縱移到橋跨，用兩臺吊機橫移梁體到設計位置，直到完成一孔梁體的安裝；繼續以上步驟完成其他橋孔的梁體安裝。

雙機吊配合單導梁吊裝法的優點是所用機械設備簡單、場地適應性強、吊裝噸位大、吊裝速度快、費用少，很適合梁體數量少的小型橋梁的梁體安裝施工。下面結合泥麻沙溝橋預制箱梁吊裝施工實例，進行計算與研究。

2 工程概況

泥麻沙溝橋為裝配式預應力混凝土簡支箱梁橋，位于蘭州市安寧區T511#路道路工程中西段。溝底有流水，施工區域預設擋水圍堰，且地基進行回填夯實處理，預制場采用回填換填等方式處理，箱梁預制場中間留有通行道路。橋梁為兩跨30m箱梁，邊梁4片，中梁22片。兩者自重不同，邊梁自重約為100噸，中梁自重約為93噸。

3 吊裝全過程計算

為保證吊裝全過程吊力及承載力滿足要求，并且最大限度地合理使用資源，分別對吊車的起吊力、索具承受力及汽車吊抗傾覆性進行計算。

3.1 吊車起吊力計算

方案選用兩臺汽車吊同時起吊，汽車吊站位為一個橋上、一個溝底。溝底的汽車吊處于較為不利的站位，故以此最不利情況計算。

（1）起重質量計算

選取最大自重的邊箱梁作為計算對象，則：

(Q主+Q副)K≥ Q1+Q2（1）

其中Q主、Q副分別為主、副起重機的最大起重能力，K表示起重機降低系數，Q1代表構件質量，Q2代表起吊索具的質量。

本項目中，箱梁最大自重為100噸，索具約為0.7噸，起重機降低系數K取0.8，則帶入后需滿足

(Q主+Q副)≥ 125.9t （2）

（2）起重高度計算

圖2 起重高度示意圖

如上圖所示，只有汽車吊將箱梁起重至足夠高度，方可引入導梁，安裝到位。故應滿足：

H≥H1+H2+H3+H4（3）

上式中，H為起重機的起重高度（即停機面至吊鉤的凈距離），H1表示橡膠支座安裝位置的高度（即停機面至安裝支座表面的凈距離），H2、H3、H4分別為安裝間隙、綁扎點至構件底面的距離、索具高度（即綁扎點至吊鉤的凈距離）。

在本項目中，橡膠支座安裝距離谷底汽車吊為13米，安裝間隙選取0.3米，綁扎點至構件底面的距離約為1.6米，索具高度為3米，故應滿足起重高度H≥17.9m。因此選取起重高度為18米。

(3）起重臂長度計算

起重臂的長度影響起重機吊裝過程中的轉動范圍，合理的臂長可以在有限的轉動空間里提供更大的吊力。故起重臂臂長應滿足：

L≥（H+h0-h）/sina （4）

其中，L代表起重臂長度，H為起重機的起重高度，h0與h分別表示起重臂頂至吊鉤底面的距離和起重臂底鉸至停機面距離，a則為起重機的起重臂仰角。

在本項目中，根據所選起重機機型及現場情況，h0與h分別取值為2米和1米，起重臂仰角為70度，則

L≥（18+2-1）/ sin(70°)≈20.2m （5）

依據現場實際情況，起重機工作半徑為6米。本次選用的起重機機型為QA130t吊車，

當其配重為38噸且主臂長度為21.3米時，其吊力為69.2噸。則由（2）、（3）、（5）式所得結果帶入（1）式，可得

（69.2+69.2）=138.4＞125.9 （6）

綜上所述，所選汽車吊方案的吊力滿足施工要求。

3.2 索具承載力計算

索具是連接汽車吊與箱梁的關鍵部件，應滿足承載力，保證在吊裝過程中不發生斷裂。依據吊裝方案，選擇鋼絲繩兜底捆扎，其力學性能如下表所示：

表1 6×37鋼絲繩吊主要性能數據表

（截選自《建筑施工起重吊裝工程安全技術規范》（JGJ276-2012）[3]）

以最大自重的邊箱梁為例進行計算，則鋼絲繩所需負擔的拉力為：

N=K1×G/n×1/sina≤P/K2（7）

（7）式中，N表示每根鋼絲繩所受拉力，G為箱梁自重的一半，n為吊索的根數，a代表吊索鋼絲繩與設備水平夾角，K1、K2分別表示吊裝時動載系數與吊索鋼絲繩的安全系數，將其帶入（7）式，可得：

N=1.2×1000÷4×1/sin60°=346.4（KN） （8）

若按吊裝方案選取直徑為65毫米的6×37絲鋼絲繩，則由表2可得，抗拉強度為1700N/mm2，破斷拉力為2665KN。6×37絲鋼絲繩在捻制過程中存在捻制不均的現象，影響鋼絲繩的最大承受拉力，可表示為：

Sp=ΨΣSi（9）

上式中，Sp表示鋼絲繩破斷時的的最大拉拉力，Ψ為鋼絲因捻制不均的折減系數，此處取Ψ=0.82，帶入可得：

N=346.4KN≤P/K2=（0.82×2665）÷6=364.2（KN） (10)

綜上所述，所選索具方案的承載力滿足施工要求。

3.3 汽車吊抗傾覆驗算

在吊裝過程中，易產生較大的傾覆力矩，需保證汽車吊的傾覆力矩控制在穩定力矩范圍內，依據《起重機設計規范》（GBT3811-2008)[4]，得：

ΣM= KG?MG+KQ?MQ+KW?MW≥0 （11）

上式中，KG、KQ、KW分別為汽車吊自重加權系數、載重加權系數、風動載加權系數，則MG、MQ、MW為其對應力矩。在本工程中，汽車吊自重加權系數、風動載加權系數取1，載重加權系數取1.15；汽車吊機型為QA130t吊車，自重約86噸，支腿全伸約為8.5米，工作半徑為6米；因采用雙臺汽車吊同時起吊，故載重為50噸，考慮最大風荷載，取載荷的20%。代入可得：

ΣM=KG×G×a-KQ×Q×（R-a）-KW×W×h=1248750（N?m）＞0 （12）

綜上所述，汽車吊的抗傾覆性滿足施工要求。

4 雙機吊配合單導梁吊裝過程

4.1 吊裝施工工藝流程

吊裝施工工藝流程為：施工準備→導梁安裝→導梁鋼平車安裝→運梁→安裝支座→落梁→松鉤→完成。

4.2 導梁及軌道平車

導梁采用兩根工字鋼作為主梁，主梁節段拼裝采用高強度螺栓及加強鋼板連接而成，主梁間采用角鋼進行連接加固，鋼導梁架設在蓋梁上，在架設位置事先鋪設好枕木，并調整枕木使之水平，利用汽車吊安裝到位。調整軌道，再安裝軌道平車。將箱梁前端用汽車吊吊起，移位到軌道平車上，半掛平板車慢慢后退將箱梁縱移運送到橋跨位置。

4.3 雙機抬吊法施工注意要點

使用兩臺汽車吊抬吊同一構件，根據雙機協作系數選擇吊機，使各機安全力距均控制在80%以內。吊索安全系數應大于6。起吊時兩機吊鉤應基本垂直，以防構件離地時造成一臺吊機失重而另一臺吊機超荷[6]。應十分注意箱梁進行抬吊作業時的水平度。雙機抬吊時的箱梁始終在兩端高低交替中起升，起重機的負荷量也始終在一定幅度內變化。為了避免使起重機負荷量增加的各種因素同時發生，一臺起重機不得同時進行兩個機構的操作；兩臺起重機同時動作時，應進行同樣性質的動作。箱梁轉至承托點（投影）上方時，才徐徐落下，起吊時2臺吊機垂直起吊，一般情況下吊臂不應變幅。待構件起吊上升至超過支承點高度2～3cm時，各吊臂向同一方向旋轉，待指揮員確認構件支點安全時對線就位。

5 結束語

雙機吊配合單導梁吊裝方法是針對小型橋梁梁體吊裝施工而提出的吊裝方法，其優越性主要體現在其所用的設備簡單，為后續類似工程中遇到的吊裝問題提供解決方案。

[1]賴建坤.橋梁工程中吊裝施工管理措施研究[J].交通世界,2019(27):130-131.

[2]趙玉峰.橋梁吊裝施工關鍵技術及控制要點[J].交通世界,2017(08):76-77.

[3]JGJ276-2012,建筑施工起重吊裝工程安全技術規范[S].

[4]GBT3811-2008,起重機設計規范[S].

[5]熊華濤.上跨深路塹公路橋箱梁雙機協同吊裝技術研究[J].鐵道建筑技術,2020(10):89-94.

[6]華臻.市政鋼箱梁吊裝施工技術關鍵點解析[J].福建建材,2019(09):66-68.

杜慶民（1970.06- ），男，漢族，甘肅省定西市人，大學本科，中南大學，工程師，甘肅建投隧道工程有限公司，研究方向：工程施工。

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