重慶嘉悅大橋Y形鋼主塔吊裝施工技術(shù)

劉太明，朱光華

（重慶橋梁工程有限責(zé)任公司重慶400060）

重慶嘉悅大橋Y形鋼主塔吊裝施工技術(shù)

劉太明，朱光華

（重慶橋梁工程有限責(zé)任公司重慶400060）

1 工程概況

重慶嘉悅大橋為主跨250m的矮塔斜拉橋，大橋主塔高度126m，外觀為Y型，雙肢間距約60m，單肢外傾角度為220。上塔柱有索區(qū)為鋼混凝土結(jié)構(gòu)，采用鋼錨箱代替?zhèn)鹘y(tǒng)的塔柱拉索區(qū)錨固段環(huán)向預(yù)應(yīng)力，索區(qū)鋼錨箱根據(jù)拉索分為13節(jié)段，每段鋼錨箱為箱體結(jié)構(gòu)，位于塔柱內(nèi)壁，設(shè)計吊裝重量約14t，箱寬1.6m，長4.4m，高1.6m。

圖1 嘉悅大橋

2 方案比選

針對鋼錨箱的吊裝提出了多種方案，最后認(rèn)為可行的方案有以下三種。

一是大塔吊方案。在0#節(jié)段上布置兩臺250t以上的大塔吊。優(yōu)點是施工安全，操作簡單；缺點是設(shè)備通用性差，費用昂貴，經(jīng)濟性差。

二是門架方案。在0#節(jié)段上拼裝萬能桿件吊裝門架，門架上再敷設(shè)吊重及行走系統(tǒng)。優(yōu)點是節(jié)約成本；缺點是懸臂太大，高空拼裝難度大，有一定風(fēng)險，且工期較長。

三是塔式桅桿吊機方案。在第二種方案基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，用桅桿吊機替代門架大懸臂。優(yōu)點是費用合理，節(jié)約工期；缺點是由于鋼錨箱需要由上游轉(zhuǎn)移至下游，操作稍復(fù)雜。

經(jīng)過比較，方案一費用高，經(jīng)濟性差；而方案二施工難度大及安全性差；方案三是方案一和方案二的折衷，工期上和經(jīng)濟上都是可以接受的，結(jié)構(gòu)安裝難度也不大，為最終采用方案。

3 方案設(shè)計

利用已澆筑的0號塊主梁,在其上拼裝萬能桿件塔架,作為桅桿吊機安裝平臺，其意義在于增加桅桿吊機高度，使其滿足最高一段鋼錨箱的吊裝要求。在塔架上下游各安裝一臺桅桿吊,設(shè)計起吊能力20t，提升系統(tǒng)采用兩臺10t卷揚機作動力，一臺負(fù)責(zé)提升，另一臺負(fù)責(zé)變幅。由于起吊高度超過100m，為便于空載吊鉤下落，吊鉤設(shè)置少量配重。萬能桿件塔架高34m,寬8m,高度上設(shè)兩道橫聯(lián),下橫聯(lián)同時兼作鋼錨箱轉(zhuǎn)移支架,上橫聯(lián)處設(shè)置桅桿吊。為控制塔架變形及受力,在上下游塔頂各拉兩根Φ32.5鋼絲繩至上橫聯(lián)上，在吊裝前進(jìn)行預(yù)拉，使塔架儲備一定反向預(yù)應(yīng)力，從而有效改善塔架吊裝時的受力。桅桿吊桁架采用角鋼焊接而成,總長22.6m,變截面布置,最大截面800×800mm,為便于運輸,分4段制作,最長節(jié)段5.8m,各節(jié)間采用螺栓連接，單個桅桿總重約4t。根據(jù)構(gòu)造布置，桅桿吊變幅角度控制在36.74°～72°即可滿足要求，同時設(shè)置限位措施，保證桅桿吊不超出設(shè)計變幅角度工作。橫橋向布置如圖示2，實施全景如圖3。

圖2 橫橋向布置圖

圖3 實施全景

4 計算分析

4.1 計算荷載

設(shè)計吊重P＝g X1.3(動載系數(shù))=18.2t

桅桿自重G1＝4t

塔架自重G2＝100t

根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）風(fēng)荷載計算公式4.3.7－1有Fwh=K0K1K3WdAwh

計算得桅桿風(fēng)荷載Fwh=0.8346t。

4.2 靜力計算

控制計算工況：單側(cè)起吊，桅桿吊最小角度，在該種工況下，塔式桅桿吊機受力最不利。

計算圖示見圖4。

圖4 桅桿計算圖示

根據(jù)以上圖示，有

F1=378.8kN

F2=314kN

F5=-28.6kN

F6=226.6kN

F7=303.5kN

4.3 穩(wěn)定計算

塔架橫橋向?qū)?0m，順橋向?qū)?m，并設(shè)有兩道橫聯(lián)。根據(jù)經(jīng)驗，可不作穩(wěn)定分析，桅桿為長細(xì)壓彎構(gòu)件，需作穩(wěn)定分析。

桅桿為桁架式變截面，兩端截面小，中間大，其計算長度應(yīng)按下式計算：

l0=μhμl，式中μhμ為截面換算系數(shù)，根據(jù)大小截面慣性矩的比值確定。

計算得l0=μhμl=1.02X1.44X2260cm=3319cm

構(gòu)件截面中垂直于X軸的各斜綴條毛截面面積之和

Alx=2At=2X5.415=10.83cm2

換算長細(xì)比：

查得穩(wěn)定系數(shù)φx=0.62

歐拉臨界力：

在彎矩作用平面內(nèi)柱上端有側(cè)移，取相應(yīng)的等效彎矩系數(shù)：

故桅桿穩(wěn)定計算滿足要求。

5 系統(tǒng)試吊裝

試吊裝采取吊裝鋼筋形式,吊裝時先對吊裝設(shè)備進(jìn)行全面檢查，然后準(zhǔn)備鋼筋進(jìn)行分級試吊，試吊分為三級，分別為50%、100%、120%進(jìn)行分級試吊。檢查桅桿系統(tǒng)的穩(wěn)定性、卷揚機制動器的可靠性、重物的平衡性、吊點綁扎的牢固性，同時測量萬能桿件塔架的變形情況是否在設(shè)計允許的范圍內(nèi)，使桅桿在載重情況下完成變幅角度36.74～72°，觀察在各個控制工況下的桅桿系統(tǒng)的變形等情況是否滿足設(shè)計要求。

根據(jù)現(xiàn)場試吊觀測結(jié)果，應(yīng)力均在設(shè)計范圍內(nèi)，僅塔架實測變形比計算變形略偏大，分析原因有以下兩點：一是萬能桿件塔架非彈性變形影響較大，二是后纜風(fēng)采用鋼絲繩，無法對纜風(fēng)的拉力作準(zhǔn)確測定，實際操作中對后纜風(fēng)的預(yù)拉力與設(shè)計預(yù)拉力存在偏差。

6 鋼錨箱定位安裝

鋼錨箱第一節(jié)段的安裝定位十分重要，要求平面偏差控制在5mm以內(nèi)，如果第一節(jié)段鋼錨箱就位偏差過大，將影響后續(xù)鋼錨箱的準(zhǔn)確定位，第一節(jié)鋼錨箱的定位采取在塔柱鋼錨箱上一節(jié)段施工過程中預(yù)埋型鋼形成鋼錨箱的初始定位平臺，預(yù)埋型鋼布置在塔柱主鋼筋和鋼錨箱剪力釘?shù)目障斗秶鷥?nèi)。鋼錨箱定位支架采用型鋼焊接而成，相應(yīng)的連接均采取焊接形式，鋼錨箱起吊到安裝位置之后借助鏈條葫蘆將鋼錨箱準(zhǔn)確安裝定位。

由于鋼錨箱構(gòu)件的輪廓尺寸較大，且重量達(dá)到14t左右，其本身的剛度比較大，自身穩(wěn)定性也比較好，定位后不容易變動。若初次定位后，經(jīng)過復(fù)測發(fā)現(xiàn)鋼錨箱存在偏移等現(xiàn)象，則利用桅桿吊機或千斤頂對其進(jìn)行調(diào)整到位，采取填塞鋼片等方式進(jìn)行糾偏，保證鋼錨箱安裝精度滿足設(shè)計要求。

影響鋼錨箱的精度偏差有兩方面：一是制造精度，二是現(xiàn)場安裝精度，而制造精度是控制精度中最重要的環(huán)節(jié)。在加工廠加工鋼錨箱時，必須對加工的每個環(huán)節(jié)進(jìn)行精細(xì)的測量和計算，尤其對焊接變形進(jìn)行了有效的控制，方能滿足設(shè)計要求和安裝要求。

由于鋼錨箱各段接頭設(shè)計采用螺栓連接，若前幾段安裝出現(xiàn)誤差累積效應(yīng)，使得后安裝的鋼錨箱位置必須要進(jìn)行調(diào)整，而待安裝段位置的調(diào)整受到與上一段鋼錨箱螺栓連接的限制，微調(diào)難度大，操作時間長，后通過設(shè)計改進(jìn)，將螺栓孔眼加大或?qū)⒙菟ㄖ睆綔p小一定量，同時限制錨箱加工正誤差，使待定位段鋼錨箱位置有一定的活動量，通過千斤頂?shù)任⒄{(diào)措施，很容易對鋼錨箱的位置進(jìn)行調(diào)整，大大減少了鋼錨箱的定位時間。

7 使用效果

結(jié)合本橋鋼錨箱及施工設(shè)備的具體情況，有針對性地選擇桅桿吊機方案，具有很強的適應(yīng)性和實用性，其經(jīng)濟效果也十分明顯。鋼錨箱安裝周期一般為每段7～8天，最快一節(jié)只要5天，鋼錨箱全部均達(dá)到設(shè)計要求精度。

[1]甄玉杰.鐵路鋼箱梁單索面矮塔斜拉橋方案設(shè)計和結(jié)構(gòu)靜動力分析研究[M].西南交通大學(xué),2009年.

[2]薛海斌.斜拉索測試分析[J].山西建筑,2010,(02).

[3]林元培.斜拉橋[M].人民交通出版社,2004.

[4]陳明憲.斜拉橋建造技術(shù)[M].人民交通出版社,2003.

責(zé)任編輯：余詠梅

Crane-Lifting M ethod to Raise SteelY-Type M ain Tower in Chongqing JiaruiBridge Construction Project

針對重慶嘉悅大橋Y型主塔鋼錨箱體積大、吊裝高度高的特點，因地制宜采用桅桿吊機方案，經(jīng)濟實用，節(jié)省工期，對類似工程施工有一定指導(dǎo)意義。

斜拉橋；Y型主塔；桅桿吊機

Theexperience thew riterswant to sharewith the readers in this paper is of certain referential significance.Because thew riterhas introduced how they usedmastcranes to raise the large-sized Y-TypeMain Toweranchor-Box in the construction projectofChongqing JiaruiBridge.

tilted-pulled bridge；Y-TypeMain Tower；mastcrane

U443.38

A

1671-9107（2011）09-0010-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2011.09.010

2011-06-16

劉太明（1972-），男，工程師，國家一級建造師，工程試驗檢測師，主要從事工程管理、安全管理、試驗檢測工作。