橋梁工程預制板梁吊裝專項施工方案

賈 磊

（中鐵二十二局集團第四工程有限公司，天津 301700）

預制梁板的吊裝是橋梁工程施工中比較常見的施工工序，將預制梁板通過專業吊裝施工吊運到橋墩蓋梁上，再進行橋面施工，最終完成整個橋梁工程。常用的架梁施工方法主要有架橋機吊裝、2 臺或多臺起重機同時抬吊和單臺起重機吊裝3 種，它們都有自己的特點，適用于不同的工況。

考慮現場施工條件和經濟性，通過比較可得出，采用單臺起重機吊裝是最普遍的施工方法。現以河道工程中跨河橋預制梁架設吊裝方案為例，通過對地基承載受力、抗傾覆能力、吊車各關鍵受力點進行驗算，驗證單臺起重機吊裝施工的可靠性。

1 工程概況

北京市房山區夾括河治理工程第二標段位于房山區周口店鎮黃山店村及拴馬莊村境內，需要架設預應力空心板梁——拴馬莊1#橋（河道樁號K9+886），所處河道為東西走向。該橋下部為擴大基礎設計墩（臺）結構，橋梁上部結構為預應力空心板梁，預應力空心板梁委托北京東霖水泥制品廠負責制作及吊裝就位。表1 為預應力板梁吊裝工程量。

表1 預應力板梁吊裝工程量

2 梁板運輸和機械設備選用

2.1 主要運輸機械設備

（1）半掛重型牽引車

牽引車型號 華菱 驅動形式 6×4牽引車自重/t 9.05 發動機功率/kW 336外型尺寸/m 6.651×2.48×3.6 準牽掛總質量/t 35（2）重型平板半掛車掛車型號 環達總質量/t 4.9 核定載質量/t 60外型尺寸/m 16.1×3.2×1.78

（2）重型平板半掛車

牽引車型號 華菱 驅動形式 6×4牽引車自重/t 9.05 發動機功率/kW 336外型尺寸/m 6.651×2.48×3.6 準牽掛總質量/t 35（2）重型平板半掛車掛車型號 環達總質量/t 4.9 核定載質量/t 60外型尺寸/m 16.1×3.2×1.78

2.2 其他車輛及料具

類別 型號 數量備用牽引車 北方奔馳 1 輛工程指揮車 面包車 1 輛吊索具 Φ=48mm L=16m 2 根倒鏈 3t 24 個

2.3 梁板運輸

梁板運輸采用單臺吊車將梁板平穩放落在平板車上，吊車提升時要平穩，不能運轉過猛，梁板在平板車上就位后要固定牢靠，待檢查確認后才能運走。運輸中用方木等作為支撐，梁板要支撐穩定，防止產生過大負彎矩，避免梁板在運輸過程中斷裂損壞。運輸車輛在轉彎、掉頭時要預先選好路面平整、滿足回轉半徑要求的地段行進，遇不平整或較大斜坡路段，能繞行就繞行，必須通過時應預先修整，防止車輛傾覆。運輸時要特別注意：

（1）梁板的固定點位置應與安裝時的支撐點相同，保證梁板運輸時的受力正確。（2）通過交叉道口時要安排專人預先指揮交通，保證交通秩序安全。（3）安排專人護送運輸車隊，前后都要安排引導車觀測路況和車隊狀況，避免發生意外。

3 吊裝機械設備的選用

3.1 單機吊車的選擇

該案例單座橋的吊裝工程量總共8 榀16m 長空心板梁，安裝用時不會很長，1 個工作臺班完全滿足作業時間，故擬選用汽車吊吊裝施工。現有通行道路為既有道路且通行能力較好，橋下停機面地質條件好，不用處理就能滿足汽車吊施工要求。由于作業半徑較大，為避免吊裝過程中再移動吊車位產生二次吊裝，綜合考慮吊裝方法采用較大噸位且起重臂較長的汽車吊單機吊裝。

3.2 作業吊車的選擇

經比較，用16m 的較重邊梁數據進行驗證，如果受力滿足，那么中梁也就能滿足受力。

本橋的8 片梁都計劃用汽車吊單臺安裝。

（1）計算起重力Q。

式中：Q—超重力（t）；K—安全系數；Q1—橋邊板重（t）；Q2—用的索具重（t）。

Q1=28.95t、Q2=2.0t、K 取0.8，則：Q×0.8 ≥28.95t+2.0t，Q ≥38.7t， 即 起 重 力 不 能 小 于38.7t。

（2）計算起重高H。

式中：H—起重高，吊鉤到停機面距離（m）；H1—安裝支座表面高，安裝支座表面距離停機面高（m）；H2—視現場情況定，安裝間隙取0.2～0.3m，這里取H2=0.3m；H3—構件起吊后綁扎處距離底面高（m）；H4—索具全高 （m），綁扎處距離吊鉤高 （m），根據實際狀況定。

H1=84.862m-81.081m=3.781m，取值3.8m；H2=0.3m；H3=梁高0.8m+吊環高度0.1m=0.9m；H4=（16m÷2-1m）÷tan45°=7m。則：H ≥3.8m+0.3m+0.9m+7m，H ≥12m，即起重機的起重高不能小于12m。

（3）計算起重臂長l。

式中：l—起重臂長（m）；H—起重高（m）；h0—起重臂頂距離吊鉤底面高（m），本處取10m；h—停機面至起重臂底鉸距離（m），本處取1.5m；α—起重臂仰角一般取60°～77°，本處取60°。

則：l ≥（12m+10m-1.5m）/sin60°=23.67m，選用起重機的起重臂長度不能小于23.67m。

（4）根據場地大小、橋梁尺寸、運梁車停放位置，實際汽車吊的工作半徑R=12m，綜合以上3 點考慮和起重機工作特點，比較吊車性能表，1臺160t 汽車吊即可滿足施工需求。

3.3 地基承載力驗算

施工現場吊裝位置的地質為中密-密實卵石層，為了避免吊裝過程中吊車的各支撐點產生不均勻沉降，需在吊車4 個支腿下鋪長和寬均不小于2.5m、厚度大于4cm 的方鋼板，分散集中應力。

吊裝前用梁板的總重量驗算地基承載力，滿足后才能吊裝梁板。驗算地基承載力后，對現場地面要釬探檢測，看實際承載力是否符合作業要求。在首片梁板起吊時，要觀察地基有無異常沉降，若有則立即停止施工并采取措施，使地基達到承載力的要求，保證安全后再吊裝梁板。

整臺吊車的重量僅有3 個支腿支撐（含自重和荷載重量），是汽車吊工作時最不利情況，即：

式中：Q—汽車吊自重，采用160t 吊車的車體71t，工作時配重45t，小計為116t；G—汽車吊最大荷重（額定荷重），最重邊板自重為28.95t，即Q1=28.95t，另加上索具重量Q2＝2.0t，合計為Q1+Q2=30.95t。

則：F=（116t+30.95t）÷3=48.98t=48 980kg。

汽車吊對路基的壓強應為：

式中：S—支腿著點面積，采用2m×2m 鋼墊板，S=2m×2m=4m2。

則：P支腿=48 980kg÷4m2=12 245kg/m2=122 450Pa=122.45kPa，即160t 汽車吊在工作時的地基承載力要求是不小于122.45kPa。因為汽車吊停機面所處的地質為中密-密實卵石層，此處地基承載力基本容許值fa0=500kPa，P支腿＜fa0，故滿足吊裝要求。

3.4 索具、卡環等工具的選擇

根據吊物選擇吊裝所用鋼絲繩。計算鋼絲繩要受到多少拉力，根據拉力選鋼絲繩直徑。確定了起吊重量，鋼絲繩與鉛垂線夾角a 越大，鎖具受拉力值就越大。

（1）計算板梁的總重量，以計算較重16m板梁邊板來驗算。

16m 梁邊板用C50 混凝土10.7m3，按單位重量2.5t/m3換算。

m=10.7m3×2.5t/m3=26.75t=26 750kg；g=9.8N/kg，為方便計算取10N/kg。則：G混凝土=26 750kg×10N/kg=267 500N=267.5kN。

16m 空心板梁邊板的鋼絞線、鋼筋重量是：鋼絞線334kg、一級鋼筋427kg、三級鋼筋1 438kg。

m=427kg+1 438kg+334kg=2 199kg；g=9.8N/kg，為方便計算取10N/kg。則：G 鋼=2 199kg×10N/kg=21 990N=21.99kN。

G總=G混凝土+G鋼=267.5kN+21.99kN=289.49kN。

若鋼絲繩受力后保證性能安全可靠，需要使N ≤P安。

式中：N— 每根鋼絲繩索具的受拉力（kN）；G— 梁 板 質 量 一 半 的 重 力，267.5kN÷2=133.75kN；n—吊索根數，取2 根；β—吊索鋼絲繩與板梁水平夾角，β 取45°；K1—吊裝時動載系數，取1.2。

則：N=1.2×133.75kN÷2×1÷Sin45 °=113.49 kN。

式中：P—鋼絲繩的破斷拉力（kN）；K2—吊索鋼絲繩的安全載重系數，取4；ΣSi—查鋼絲繩規格表，對應鋼絲破斷拉力的總和（kN）；Ψ—鋼絲捻制可能是不均勻的，折減安全選擇系數，如果選6×37 鋼絲繩，Ψ=0.82。

擬選用6×37 鋼絲繩，鋼絲繩直徑43mm，公稱抗拉強度1 870N/mm2。

ΣSi=公稱抗拉強度×鋼絲總斷面積s（mm2）=1 870N/mm2×6×37×π×（2.0mm÷2）2=1 304 200N=1304.2kN。

則：P安= P÷K2=1 069.4kN÷4=267.4kN。

N（113.49kN）

（2）選擇卡環類型。工作時最大拉力N=113.49kN，卡環的允許荷載[FK]=40d2，根據以往類似工程經驗，卡環擬用17.5 型，在《路橋計算手冊》查表d=64mm。則：[FK]=40×（64mm）2=163 840N=163.84kN，163.84kN>最大拉力N（113.49kN）。因此，此次選擇17.5 型卡環能滿足拉力的要求。

3.5 驗算抗傾覆能力

為保證工作狀態時的穩定安全，驗算抗傾覆能力，計算穩定力矩是否大于傾覆力矩。以16m邊梁為驗算對象，查《起重機設計規范》可知：

式中：Kg—自重加權系數，取1；Kq—起升荷載加權系數，取1.15；Kw—風動載加權系數，取1；Mg、Mq、Mw分別為汽車吊自重、起升荷載、風動荷載對傾覆邊的力矩（N·m），Mg=Q×a、Mq=G×（R-a）、Mw=W×h合。

圖1為預制板梁吊裝起重機工作時受力示意圖。

圖1 預制板梁吊裝起重機工作時受力示意圖

圖1 中：Q—汽車吊自重，車體71t，工作時配重45t，小計為116t；G—起升物重量，單機作業，取28.95t；W—風動載，按起升物重量的20% 考 慮， 即G×0.2=28.95t×0.2=5.79t；a—汽車吊重心至支腳傾覆支點的距離，支腿全伸8.5m，故a 取4.25m；R—汽車吊工作半徑，最大取12m；h合—風動載合力點高度，h合=H1+H2+H梁÷2=3.8m+0.3m+0.8m÷2=4.5m。

KgMg+KqMq+KwMw=1×Q×a-1.15×G×（R-a）-1×W×h=116 000kg×4.25m-1.15×28 950kg×（12m-4.25m）-1×5 790kg×4.5m=208 928.125N·m ＞0。

故穩定性滿足要求。但為了施工安全，仍要注意吊裝作業當天的天氣情況，最好是晴朗天，風力在3、4 級以下，5 級以上大風陰暗天氣影響觀察，不要進行吊裝作業。

4 安全注意事項

（1）吊裝時要平穩安全起落，低速平穩運行，不能忽快忽慢，防止碰壞板梁的邊角。

（2）吊裝時要降效20%載荷工作，保持穩定安全吊裝，就位須配置牽引繩控制板梁的方向。

（3）施工機械設備必須符合國家標準規定，

5 結語

使用前必須進行全面檢查，保證機械性能良好，安全防護裝置齊全、靈敏、有效。

（4）開始時先試吊，起吊5～10cm 時要停吊檢查（主要查索具、鋼絲繩、支腿是否牢固等），如果沒有問題再繼續工作。

（5）施工前檢查各吊索具設備，符合安全要求才能用，否則立即更換，杜絕使用不安全設備。

（6）在吊裝作業范圍內，適當擴大安全范圍，排除其他障礙物，尤其是與現場高壓線保持安全距離。

（7）現場地面要平整結實，預先夯實松軟土層并給支腿底部鋼板加墊木，必要時采取換填基礎處理，保證吊裝過程安全。

（8）施工前標識出橋梁中線、墩臺中線、板梁支承中線和蓋梁端線，用來校核安裝過程的輔助線，同時標識板梁端的豎向中線和板梁安裝的就位控制線。

（9）預制板梁安裝就位后，立即安排人員分別對板梁兩端的位置進行質量控制和驗收，發現位置偏差立即糾正，位置準確后再摘鉤吊裝下一片梁。

根據現場的施工條件和板梁重量，選用1 臺160t 的汽車吊作業即可滿足使用。汽車吊站位于橋下端河道內，運梁車由東向西進入施工現場，用吊車將板梁吊起，提升后運梁車駛離現場，吊車回轉、變幅，到達位置后將板梁安裝就位。本文從吊裝安全的角度對吊裝過程的主要受力進行測算得出單機吊裝作業方案可行，安全有保障。這種廣泛使用的吊裝方法在對其他物品、構件進行安全測算時，只要將所吊重物重量進行換算，即可對吊裝作業的安全進行檢驗，測算方便，推廣使用對工期、成本有利。