高壓線下預制板梁采用雙機抬吊的技術(shù)分析

郭銀龍

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

1 工程概況及周邊環(huán)境

六合新城二期馬營片區(qū)市政基礎(chǔ)設(shè)施配套項目位于南京市六合區(qū)，龍池路在樁號K1＋295處需跨越規(guī)劃河道高余河，擬在此處新建1×20 m簡支空心板梁橋，橋梁與道路兩側(cè)邊線正交，橋梁區(qū)域的道路寬度為48 m。

橋梁的橋臺采用重力式橋臺，河道駁岸及邊坡與橋臺順接，橋臺樁基均采用φ1.0 m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。上部結(jié)構(gòu)均采用20 m先張法預應(yīng)力混凝土空心板梁，中板高95 cm，底寬99 cm，梁長19.96 m，每片質(zhì)量23.816 t；邊板高95 cm，底寬99.5 cm，翼緣板寬度33 cm，每片質(zhì)量29.83 t，共計48片。

橋梁區(qū)域周邊環(huán)境復雜，高余河橋施工場地上方存在（35 kV東門369線，110 kV雄巖9F6線）密集分布的高壓線，且橋梁的北側(cè)、南側(cè)的高余河已經(jīng)完成施工，需要在該環(huán)境下進行橋梁區(qū)域的預制板梁吊裝施工（圖1）。

圖1 現(xiàn)場施工環(huán)境示意

2 雙機抬吊方案

1）本工程20 m邊梁質(zhì)量29.83 t（14.92 t）＞20 m中梁質(zhì)量23.816 t（11.908 t），因而選取20 m邊梁進行受力計算。現(xiàn)場采用2臺50 t吊車施工，吊車工作半徑為8 m、起吊高度為11.40 m時，每臺吊車可吊裝的質(zhì)量22.2 t＞14.92 t，滿足梁板吊裝要求（圖2）。

圖2 雙機抬吊示意

2）雙機抬吊時的水平度是相對的，起重機的負荷率要始終在一定幅度內(nèi)變化。如果兩主吊車提升速率不一致，提升快的主吊車的負荷率將迅速增大。要求2臺吊車的負荷率不得超過額定起重量的75%，本工程汽車吊可吊起的質(zhì)量為44.4 t，空心板梁最重的一片為29.83 t，質(zhì)量為允許起重量的67.2%，小于75%。

3）雙機抬吊時，吊裝須統(tǒng)一指揮、動作配合協(xié)調(diào)。

4）2臺汽車吊同時吊裝作業(yè)時，要做同樣性質(zhì)的動作，雙機均應(yīng)勻速輕放，禁止突然制動。

5）指揮人員必須站在兩主吊車司機都能看見的地方，并盡可能地靠近設(shè)備，以便掌握具體的吊裝情況，及時與監(jiān)護人員、司機等工作人員聯(lián)系，遇到問題時也能及時進行處理。

3 高壓線下安全距離控制

1）為確保現(xiàn)場汽車吊施工的距離控制（供電公司要求機械最高點距離高壓線底部至少6 m），現(xiàn)場利用GPS和全站儀對現(xiàn)場的高壓線標高進行測量[1-4]。

2）高壓線標高測量情況：

① 橋梁東側(cè)利用GPS測出的場平標高8.606 m，即為全站儀棱鏡底標高。

② 利用全站儀測110 kV高壓線底標高，棱鏡底與高壓線的距離為19.766 m，高壓線的底標高為19.766 m＋8.606 m＝28.372 m。

③ 利用全站儀測35 kV高壓線底標高，棱鏡底與高壓線的距離為17.057 m，高壓線的底標高為17.057 m＋8.606 m＝25.663 m。

3）通過儀器的精確測量和計算轉(zhuǎn)換，35 kV高壓線最低處的標高為25.633 m，機械最高點與高壓線距離為8.513 m＞6 m；110 kV高壓線最低處的標高為28.372 m，機械最高點與高壓線距離為11.252 m＞6 m。

4）由吊裝示意圖可以看出，只要保證汽車吊臂最頂端距離站位區(qū)域的地面距離不超過10.02 m（即8.020 m＋2.000 m），即可以保證汽車吊臂與高壓線底的安全距離。

5）根據(jù)汽車吊操作室的電子吊裝性能圖，控制汽車吊臂距地面不超過10.02 m，從而控制與高壓線的安全距離。

6）預制板梁吊裝施工安排在晴天進行，雨天不進行施工，現(xiàn)場安排專職安全員全過程監(jiān)督雙機抬吊。

4 板梁吊裝平面布置

1）橋梁共計48片邊梁，編號為1#-48～1#-1，整體安裝順序為南側(cè)→中間→北側(cè)。橋臺路基灰土需回填、壓實完畢，以保證安裝條件，現(xiàn)場采用50 t汽車吊安裝20 m梁板，梁板吊點在距離梁端0.6 m處。

2）因板梁車需由1#橋臺東側(cè)已施工的道路開至已施工的板梁上，汽車吊站位底標高距離橋面有2 m高差。為保證板梁車順利上橋，在1#橋臺東側(cè)2 m高差的區(qū)域，沿道路寬度方向每間隔16 m增加4 m寬、20 m長、2 m深的運梁車便道，共計增設(shè)2道。板梁車沿著4 m寬的便道運輸至已吊裝的板梁區(qū)域。

3）南側(cè)板梁安裝：將2臺50 t吊車架設(shè)在南側(cè)的0#、1#橋臺，運梁車運來梁板后，停靠在施工便道上，吊車從側(cè)方將梁板直接起吊，安裝1#-48～1#-32梁板。

4）中間板梁安裝：南側(cè)板梁安裝結(jié)束后，挪動吊車至0#臺、1#臺中部，板梁車通過運梁車便道駛上已安裝完畢的梁板，吊車繼續(xù)安裝1#-31～1#-17梁板。

5）北側(cè)板梁安裝：北側(cè)板梁安裝與南側(cè)一樣，利用汽車吊安裝剩余的1#-16～1#-1板梁，保證邊板與橋臺耳墻直順、板梁與兩側(cè)橋臺距離符合圖紙要求（圖3）。

圖3 橋梁預制板梁吊裝平面示意

5 板梁吊裝安全驗算

5.1 汽車吊支腿承載力計算

1）考慮到50 t吊車吊裝時的實際工況，汽車吊大臂轉(zhuǎn)45°，吊裝空心板梁、配重與吊車2個支腳成一條直線時，為吊車最不利受力狀態(tài)（圖4），故進行支腿承載力計算時，根據(jù)圖4中的吊車受力平面圖進行計算。

圖4 吊車受力平面

2）根據(jù)各項參數(shù)，汽車吊支腿的最大反力Fmax為：

式中：G——汽車吊及被吊構(gòu)件的總重，kN；

M——重物對旋轉(zhuǎn)中心的彎矩，kN·m；

C——支腿縱橫間距的較小值。

G＝汽車吊自重44 t＋被吊構(gòu)件質(zhì)量14.92 t＝58.92 t，即589.2 kN。

M＝構(gòu)件質(zhì)量1 4.9 2 t×汽車吊吊裝半徑8 m ＝1 193.6 kN·m。

Fmax＝(589.2/4)＋(1 193.6/1.414×6.13 m)＝285 kN。

3）考慮汽車吊支腿下部鋪設(shè)1.5 m×1.5 m的鋼板，則支腿在最大受力狀態(tài)下的應(yīng)力為285/(1.5×1.5)＝126 kPa，汽車吊站位的土層地基承載力特征值為190 kPa，可滿足現(xiàn)場施工要求。

5.2 吊裝鋼絲繩受力驗算

每根鋼絲繩索具的受拉力可按下式計算：

式中：N——每根鋼絲繩索具的受拉力；

G——PC構(gòu)件質(zhì)量，取298.3 kN；

n——吊索根數(shù)，取4；

α——吊索鋼絲繩與板頂水平夾角，取90°；

K1——吊裝時動載系數(shù)，取1.1。

經(jīng)計算，N＝82.03 kN。

擬選用φ36.5 mm的6×37＋1型號鋼絲繩，公稱抗拉強度1 700 MPa，破斷拉力總和856 kN。

鋼絲繩容許拉力可按下式計算：

式中：[Fg]──鋼絲繩的容許拉力；

Fg──鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和，取856 kN；

a──鋼絲繩之間荷載不均勻系數(shù)，取0.85；

K──鋼絲繩使用安全系數(shù)，取7.00。

經(jīng)計算，[Fg]＝103.94 kN。

綜上所述，N＝82.03 kN≤[Fg]＝103.94 kN，因此所選鋼絲繩滿足要求。

5.3 預制板梁吊耳受力驗算

吊耳鋼筋示意如圖5所示。

圖5 吊耳鋼筋示意

本工程橋梁預制梁板為4個吊點，一個吊環(huán)的鋼筋截面積為A＝615.752 mm2，構(gòu)件質(zhì)量為29.83 t，吊環(huán)鋼筋型號為HPB300，抗拉強度設(shè)計值fy為270 MPa。因此，吊環(huán)鋼筋所受應(yīng)力為σ＝79.183 MPa≤容許應(yīng)力[σ]＝270 MPa，抗拉強度滿足要求。

6 結(jié)語

預制板梁上方存在高壓線，高壓線的存在對板梁吊裝造成極大影響。要與電力部門密切聯(lián)系，書面征得其同意，施工過程中一定要保證機械頂與高壓線底的安全距離，避免機械發(fā)生觸電事故。

雙機抬吊具有一定的危險性，編制方案時需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行平面及豎向部署，進行吊重分析及地基承載力、鋼絲繩、吊耳等受力驗算。結(jié)合雙機抬吊的技術(shù)特點和注意事項，對作業(yè)人員進行安全技術(shù)交底，全程派專職安全員進行監(jiān)督，從而順利完成吊裝作業(yè)。