預(yù)制板梁吊裝設(shè)計與驗算

廖健凱，張學(xué)偉，鄧志朋

(1.四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通與市政工程系，四川德陽618000；2.中國建筑第八工程局有限公司，上海200000)

中小跨徑的簡支梁橋是最常見的一種橋型，基于工期和質(zhì)量的考慮，上部結(jié)構(gòu)主梁通常都用預(yù)制裝配的方法施工。裝配式施工過程主要包括三個階段：預(yù)制構(gòu)件制作、預(yù)制構(gòu)件運輸與堆放、預(yù)制構(gòu)件安裝與連接［1］；這三個階段均會涉及到起重機械的吊裝。主梁自重大，吊裝危險性高，為保證吊裝安全、產(chǎn)品質(zhì)量，必須進行吊裝驗算［2］。本文結(jié)合實際工程，對預(yù)制板梁進行吊裝設(shè)計和吊具選用的驗算分析，驗證了吊裝專項施工方案的可行性。

1 工程概況

上海市青浦區(qū)蟠和路(崧澤大道—蟠中路)道路新建工程跨越北蟠龍港，設(shè)置一座(10+16+10)m三跨簡支空心板梁橋，橋?qū)?4 m。其中16 m中跨22片，16 m邊跨2片，10 m中跨44片，10 m邊跨4片；總共72片空心板采用預(yù)制場集中預(yù)制，運輸?shù)浆F(xiàn)場采用汽車吊安裝，其中最重的中跨邊板19.3 t。

2 吊裝設(shè)計

空心板梁架設(shè)工藝見圖1。

圖1 空心板梁架設(shè)工藝流程

2.1 施工準(zhǔn)備

在吊裝作業(yè)前做好支座位置找平，并用全站儀精確放出臺帽及蓋梁頂面上每孔梁的縱向中心線、支座的中心線、梁端位置橫線；在梁端位置橫向定出各片梁底部邊緣點；在每片梁的兩端標(biāo)出梁的豎向中線；控制永久支座的標(biāo)，準(zhǔn)備好控制伸縮縫的木板，及墊平板梁的鐵片?？招陌辶夯炷良胺舛嘶炷琉B(yǎng)護期、墩臺和蓋梁混凝土強度、標(biāo)高達(dá)到設(shè)計及規(guī)范要求，且驗收合格。確定梁板運輸?shù)男旭偮肪€，對場內(nèi)施工便道進行維修、加固處理，確保梁體運輸過程中的安全及質(zhì)量。

2.2 板梁運輸

板梁預(yù)制廠采用龍門吊將梁板進行裝車。首先將運梁平板車開到指定的裝車位置，然后用龍門吊將存梁區(qū)已經(jīng)編號的待架設(shè)梁板吊起，徐徐放到平板車上。在調(diào)放過程中，主要對梁體進行保護，小心輕放的原則。在運輸過程中用捯鏈把空心板與平板車綁扎牢固，運輸平板車盡量靠道路右側(cè)行駛，且前后安排車輛專人進行交通引導(dǎo)以及梁板運輸過程中的監(jiān)測，若因道路顛簸造成梁板有松動的現(xiàn)象時，應(yīng)立即停車進行處理。

2.3 板梁安裝

運梁平板車運梁至工作位置，用鋼絲繩連接梁板梁端預(yù)留的吊環(huán)，檢查卡環(huán)是否安裝準(zhǔn)確，吊索是否拉緊，吊機運轉(zhuǎn)是否正常，且待預(yù)制梁平穩(wěn)后才繼續(xù)起吊。梁板吊裝前應(yīng)進行試吊，試吊以空心板梁稍微抬起為原則。試吊完成后，將空心板梁放位置原位，再次對鋼絲繩、起吊設(shè)備等進行檢查，確認(rèn)無誤后方可正式吊裝。邊跨吊裝時，汽車吊立于橋臺路基上，吊裝順序如圖2所示；中跨吊裝時，汽車吊移位立于邊跨上，吊裝順序如圖3所示。

2.4 吊車選擇

以中跨16 m先張空心板梁邊板為驗算對象，最重邊板19.3 t，最長作業(yè)半徑13.4 m，汽車吊單機四點提升安裝，要求鋼絲繩與梁板夾角不小于60°(圖4)。根據(jù)以上參數(shù)選擇130 t汽車吊可滿足要求［3］。

圖2 邊跨梁板吊裝示意圖(作業(yè)半徑11.2m)

圖3 中跨跨梁板吊裝示意圖(作業(yè)半徑13.4m)

圖4 130t汽車吊單機吊裝

3 吊裝驗算

由于板梁水平吊裝時的姿態(tài)與受力和板梁安裝后的最終姿態(tài)與受力是一致的，而梁體和預(yù)埋吊環(huán)的最不利工況是在預(yù)制場脫模起吊時(因模板的吸附力造成板梁受力最大［4］)，并非吊裝時，所以不需要再對板梁吊裝時單獨驗算。故現(xiàn)場起吊安裝時只需對吊裝最重的中跨邊板時的吊具和吊車支點進行驗算即可。

3.1 吊索內(nèi)力計算

梁體每端為兩個吊環(huán)，4根鋼絲繩連接梁端4個吊環(huán)，另一端通過卡環(huán)匯總連接到兩根鋼絲繩上，故以兩根鋼絲繩進行內(nèi)力計算。

式中：N為每根鋼絲繩索具的拉力；G為梁板質(zhì)量，G=193kN；n為吊索根數(shù)，n=2；α為吊索鋼絲繩與板梁水平夾角， α=60°；K1為吊裝時動載系數(shù)，取1.5［5］。

3.2 鋼絲繩直徑選擇

擬選用6×37鋼絲繩φ47.5 mm，鋼絲繩總面積843.47 mm2，公稱抗拉強度 1 700 N/mm2［6］，破斷拉力總和 ∑Si=843.47×1700=1434kN。

式中：P為鋼絲繩的容許拉力(kN)；∑Si為鋼絲繩規(guī)格表中提供的鋼絲破斷拉力的總和(kN)；Ψ為鋼絲捻制不均折減系數(shù)，對6×37繩，Ψ=0.82［6］；K2為吊索鋼絲繩的安全系數(shù)，取 6［5］。

∵N=167kN＜P=196kN

∴選用6×37鋼絲繩φ47.5 mm，滿足要求。

3.3 卡環(huán)的選擇計算

吊裝質(zhì)量最大支撐時拉力N=167kN，卡環(huán)的允許荷載［FK］=40d2［7］， 擬選用17.5 型卡環(huán)，查《路橋計算手冊》15-15表得知d=66mm。

［FK］=40×662=174kN＞167kN滿足要求。

因此，采用汽車吊時選用17.5型卡環(huán)。

3.4 地基承載力驗算

汽車吊工作時最不利的情況是3點著地，即：

單個支腿最大支承力F=(G+Q)/3=397.3kN。

式中：G為汽車吊自重，取130 t吊車驗算，自重為54.9 t，最大配重45 t；Q為汽車吊最大荷重，為19.3 t。

汽車吊對路基的最大應(yīng)力應(yīng)為：

式中：S為支腿著點面積，按鋼板箱1.5 m×1.5 m計算。

因此，130 t汽車吊起吊最重的19.3 t邊板工作時地基承載力的要求為不小于176 kPa。

4 結(jié)束語

根據(jù)建質(zhì)(2018)31號《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》中的規(guī)定：采用起重機械進行安裝的工程屬于危險性較大的分部分項工程，需進行專項施工方案編制和計算。吊裝工程的難點、重點在于如何保證吊裝過程中構(gòu)件和吊機的強度、剛度、穩(wěn)定性。本文結(jié)合北蟠龍港橋?qū)嵗?，通過上述吊具和吊車支點的計算，確保了吊機在吊裝過程中的安全；通過上述板梁最不利工況的分析，得出板梁在吊裝過程中是安全的，且不需要再對板梁吊裝時單獨驗算的結(jié)論，避免了對板梁在吊裝過程中的盲目驗算，減輕了編制板梁吊裝專項施工方案的工作量。