鋼混工字組合梁橋梁吊裝方式分析

中國(guó)水電四局（蘭州）機(jī)械裝備有限公司，甘肅 蘭州 730050

隨著我國(guó)高速公路建設(shè)和市政工程的快速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)橋梁得到了廣泛應(yīng)用，其中鋼混工字組合梁橋梁因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、用鋼量低、工廠加工制造機(jī)械化程度高等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于橋梁工程的建設(shè)中。津石高速的天門(mén)口特大橋建設(shè)采用的結(jié)構(gòu)形式是鋼混工字組合梁，而文章主要分析了鋼混工字組合梁履帶吊吊裝方式，從而更好地指導(dǎo)施工。

1 工程簡(jiǎn)介

天門(mén)口特大橋位于津石高速公路津冀界至保石界段的JSLQ4標(biāo)段，該橋上部為58跨30m鋼混組合工字梁，單幅橋梁的主梁采用5片鋼工字梁，組合梁橋面單幅全寬為16.512m，鋼梁中心線處的梁高為1.65m，梁間距為3.4m。鋼主梁采用Q345D工字形直腹板鋼梁，由頂板、底板和腹板焊接而成，主梁分段之間采用高強(qiáng)螺栓連接，每?jī)善撝髁和ㄟ^(guò)實(shí)腹式橫梁焊接連接，橫向桿件采用螺栓連接。全橋共14聯(lián)，吊裝總工程量約為9770t。

2 鋼混工字組合梁橋梁施工

2.1 吊裝方式的確定

橋梁鋼混工字組合梁的常用吊裝方式有三種：架橋機(jī)、汽車吊和履帶吊。

（1）架橋機(jī)。架橋機(jī)架設(shè)方式適用于工期長(zhǎng)、高墩、汽車吊等一些移動(dòng)起吊設(shè)備不利實(shí)現(xiàn)的工況，缺點(diǎn)是施工工期相對(duì)較長(zhǎng)，與土建施工不能交叉作業(yè)，運(yùn)梁效率低。

（2）汽車吊。汽車吊架設(shè)方式適用于工期短、低墩、吊裝數(shù)量較少、進(jìn)場(chǎng)道路相對(duì)較好的工況。優(yōu)點(diǎn)是工期短，設(shè)備轉(zhuǎn)場(chǎng)速度快，如果架設(shè)完成后具備土建施工條件，可馬上進(jìn)行橋面施工；缺點(diǎn)是吊車站位和轉(zhuǎn)場(chǎng)耗費(fèi)人力，租賃費(fèi)用高。

（3）履帶吊。履帶吊架設(shè)方式適用于連續(xù)架設(shè)、低墩、平原地帶等。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備利用率高，吊裝平穩(wěn)安全，入股架設(shè)完成具備土建施工條件，可馬上進(jìn)行后續(xù)作業(yè)；缺點(diǎn)是對(duì)吊裝場(chǎng)地及行走路線要求較高，長(zhǎng)距離不便轉(zhuǎn)場(chǎng)。

津石高速公路工程天門(mén)口特大橋地處華北平原，場(chǎng)地平整，墩柱高度較低，總工程量大于9770t，共計(jì)348塊吊裝單元，可持續(xù)吊裝，設(shè)備大范圍轉(zhuǎn)場(chǎng)率低，綜合安全、經(jīng)濟(jì)、速率等多方面考慮，履帶吊是最為適用于天門(mén)口特大橋的吊裝方式。

2.2 吊裝機(jī)械的計(jì)算

最重鋼梁吊裝單元的重量約為44.32t，吊裝最高高度約為14m，選用一臺(tái)180t履帶吊進(jìn)行吊裝作業(yè)。

在最不利工況下，履帶吊回轉(zhuǎn)半徑為15m，吊臂長(zhǎng)度為41m，實(shí)際起重量為44.32t，需要考慮增加2t的吊索具。由三一重工SCC1800主臂起重性能表可知，180t履帶吊幅度為15m，臂長(zhǎng)為41m，額定起重量為53.5t，荷載率為（44.32+2）÷53.5=86.6%，可滿足吊裝需求。

2.3 吊索具的計(jì)算

此次吊裝最重構(gòu)件約為45t，當(dāng)被起吊重量一定時(shí)，鋼絲繩與鉛垂線的夾角愈大，吊索所受的拉力愈大。該工程吊裝的所有鋼梁鋼絲繩與鉛垂線的夾角為45°～60°，以鋼絲繩與水平面的夾角為60°計(jì)算，采用四根鋼絲繩同時(shí)起吊，吊裝負(fù)荷如下：

根據(jù)鋼絲繩設(shè)計(jì)規(guī)范《重要用途鋼絲繩》（GB 8918—2006），可選用直徑為50mm、抗拉強(qiáng)度為1870MPa、結(jié)構(gòu)為6mm×50mm的鋼芯鋼絲繩。

3 吊裝前準(zhǔn)備工作

在履帶吊吊裝施工前，需要對(duì)履帶吊進(jìn)行試吊，以確定履帶吊的正常工作性?？蛰d試驗(yàn)動(dòng)作需要重復(fù)進(jìn)行不少于3次；吊臂、吊鉤要做起落、升降到規(guī)定的極限位置；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)向左右各回轉(zhuǎn)360°；各儀表、信號(hào)應(yīng)顯示正常；安全控制裝置應(yīng)靈敏有效；運(yùn)轉(zhuǎn)部位應(yīng)無(wú)異響、過(guò)熱現(xiàn)象。額定荷載試驗(yàn)以最低和最高速度進(jìn)行提升、制動(dòng)、變幅、回轉(zhuǎn)，重復(fù)次數(shù)不得少于2次；滿載試驗(yàn)力矩限制器自檢功能必須靈敏有效；試驗(yàn)過(guò)程中各項(xiàng)動(dòng)作應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。超載試驗(yàn)以起重機(jī)額定起重量的110%進(jìn)行超載動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，然后將起重量增加到125%，提升到離地20cm的高度處，重物在空中停留時(shí)間不得少于10min。完成履帶吊試吊調(diào)試，在進(jìn)行每個(gè)塊體吊裝前，需要再次試吊。試吊的主要用途如下：（1）保證履帶吊能夠正常吊起鋼梁塊體，確保吊裝安全性；（2）調(diào)整吊裝用鋼絲繩的長(zhǎng)度，保證鋼梁塊體吊裝時(shí)保持平穩(wěn)提升。

4 梁段吊裝

4.1 鋼梁吊裝順序

由于天門(mén)口特大橋分為14聯(lián)，各聯(lián)結(jié)構(gòu)及塊體劃分相同，安裝方法相同，每聯(lián)鋼梁均是由一端頭開(kāi)始依次安裝。橫向部分先進(jìn)行左幅的吊裝，左幅吊裝完成后從大里程向小里程方向完成右幅的吊裝作業(yè)。

4.2 吊裝步驟

第一步：履帶吊行走至橋墩處對(duì)可能吊裝受壓的地面進(jìn)行再次碾壓，保證梁段吊裝過(guò)程平穩(wěn)。

第二步：運(yùn)梁汽車將梁段運(yùn)輸?shù)街付ò惭b位置。

第三步：將掛有3副20t手拉葫蘆及一根鋼絲繩的一端掛在履帶吊吊鉤上，另一端通過(guò)卡環(huán)與鋼梁的吊耳相連接，通過(guò)手拉葫蘆調(diào)平。

第四步：履帶吊起勾，當(dāng)梁段吊起離開(kāi)運(yùn)梁車約50mm時(shí)，靜止不少于10min，然后汽車頭優(yōu)先移開(kāi)，再由工人牽扯牽引繩，履帶吊起勾、旋轉(zhuǎn)、移位、基本對(duì)位。

第五步：工人通過(guò)撬棍配合履帶吊精準(zhǔn)對(duì)位。

第六步：將梁段與支座對(duì)正，控制其左右前后偏差，梁段之間的螺栓連接使用沖釘進(jìn)行穿孔定位。

第七步：落梁，各工序完成后進(jìn)行摘勾，該段吊裝完畢。

鋼-混工字組合橋梁安裝見(jiàn)圖1。

圖1 鋼-混工字組合橋梁安裝

5 鋼梁安裝時(shí)的安全保證措施

5.1 人員安全保證措施

鋼梁安裝現(xiàn)場(chǎng)必須嚴(yán)格統(tǒng)一指揮，指揮人員用的各種手勢(shì)、信號(hào)在吊裝前與相關(guān)人員做出統(tǒng)一規(guī)定并嚴(yán)格遵照?qǐng)?zhí)行，不得私自隨意更改；相關(guān)操作人員分工明確，熟練掌握操作規(guī)范流程；高空作業(yè)人員要身體健康且具備上高空的條件，并嚴(yán)格佩戴好各種安全防護(hù)用具，方可上崗；安裝時(shí)人員上下設(shè)置安全爬梯；嚴(yán)格執(zhí)行“十不吊”；非工作人員不得進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。

5.2 吊裝設(shè)備安全保證措施

對(duì)所使用的180t履帶吊在使用前進(jìn)行空載和重載試驗(yàn)，每次起勾前均需要試吊，定期檢修設(shè)備，嚴(yán)格規(guī)范所選用的吊索具安全系數(shù)應(yīng)符合或高于安裝方案所計(jì)算的吊索具。

5.3 操作安全保證措施

鋼梁的起落、左右移動(dòng)、前后移動(dòng)均不得同時(shí)進(jìn)行；鋼梁落梁時(shí)必須平穩(wěn)慢速，不得急落急停；鋼梁落梁后，及時(shí)與橡膠支座進(jìn)行有效固定；高空作業(yè)嚴(yán)禁高空拋物。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，津石高速公路工程天門(mén)口特大橋安裝選用履帶吊進(jìn)行吊裝是科學(xué)合理的，保證了每天至少吊裝3榀鋼梁，基本上實(shí)現(xiàn)了流水線作業(yè)，施工的進(jìn)度、質(zhì)量、安全均得到了保證，加快了橋面的施工，滿足了業(yè)主的工期要求。通過(guò)此次吊裝方式的成功，證明了平原地帶、墩升不高、吊裝數(shù)量較多的情況下，采用履帶吊吊裝方式是實(shí)用而經(jīng)濟(jì)的，可廣泛應(yīng)用于后續(xù)類似的橋梁施工。