白鳳蘭 李宏展 萬青 常卯三
摘要:在預(yù)制安裝型橋梁施工中,預(yù)制梁安裝一般采用汽車吊、跨墩門機(jī)或架橋機(jī)進(jìn)行安裝,這幾種安裝方式簡(jiǎn)單易行,其技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。在我公司承建的新疆沙雅塔河公路大橋工程預(yù)應(yīng)力T型梁安裝施工中,通過方案優(yōu)選,采用了人字桅桿雙釣魚法架設(shè)技術(shù),不但保證了工程質(zhì)量與工期,也節(jié)約了大量的資金。
關(guān)鍵詞:人字桅桿雙釣魚法架設(shè)T型梁技術(shù)應(yīng)用
一、工程概況:
沙雅塔里木河公路大橋位于阿克蘇地區(qū)沙雅縣境內(nèi),該橋采用30m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支“T”梁,共30跨120片梁,中板和邊板架設(shè)重量分別為:74t、 78t。
橋墩高度1~4m,橋下有水,預(yù)制梁場(chǎng)位于左岸引線部位沿大橋軸線布置,合同工期2007年3月15日至2008年9月15日。
二、方案優(yōu)選:
(一)、現(xiàn)場(chǎng)條件:
塔里木河洪水季節(jié)性特征明顯,在5月份有一場(chǎng)小洪水,持續(xù)時(shí)間約10天,在此期間過河便道將被沖毀致使兩岸交通中斷,大汛為7月中旬至9月上旬。
預(yù)制場(chǎng)設(shè)預(yù)制臺(tái)座12座,存梁臺(tái)座4座,場(chǎng)地最大存梁能力為80片,2007年5月11日開工,至2007年12月已預(yù)制了80片T型梁。 1-3跨處于左岸高灘,在冬歇期前已使用跨墩門機(jī)進(jìn)行了架設(shè),全橋需架設(shè)T梁數(shù)量為108片。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件,2008年3月復(fù)工時(shí)必須先進(jìn)行T梁安裝施工,在安裝過程中預(yù)制剩余40片T梁,否則預(yù)制的T梁將無法存放,造成被迫停工。
(二)、方案比較
1、使用跨墩門機(jī)架設(shè)
采用過墩門機(jī)架設(shè)方案的特點(diǎn)是費(fèi)用相對(duì)較低,但缺點(diǎn)也很明顯:一方面安全上存在較大隱患,為鋪設(shè)門機(jī)軌道,需在河道內(nèi)回填大量土方,部分地段的高填方因河底基礎(chǔ)承載力差容易產(chǎn)生沉陷,在門機(jī)運(yùn)行中易發(fā)生事故;在架設(shè)對(duì)岸梁體時(shí),門機(jī)重荷載運(yùn)梁距離過遠(yuǎn),不符合門機(jī)的機(jī)械性能,安全隱患較大;洪水期無法保證河道內(nèi)填方段門機(jī)軌道的安全。另一方面使用跨墩門機(jī)架設(shè)將對(duì)進(jìn)度產(chǎn)生不利影響,因場(chǎng)內(nèi)只有一套龍門機(jī),同時(shí)進(jìn)行T梁預(yù)制與安裝將使兩項(xiàng)工作相互影響,對(duì)總工期造成相當(dāng)大的影響。
2、汽車吊架設(shè)
經(jīng)了解,采用汽車吊安裝,每片梁的安裝費(fèi)用約為6000元,但缺點(diǎn)也很明顯:該方案架設(shè)的前提條件是吊車與運(yùn)梁車均在橋下工作,而T型梁因其穩(wěn)定性差,使用炮車運(yùn)梁時(shí)對(duì)道路和場(chǎng)地要求條件很高,目前的施工道路、和路基及地層土質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足炮車運(yùn)梁要求,施工過程中會(huì)存在較大安全隱患,如果將施工便道修筑成高標(biāo)準(zhǔn)道路,產(chǎn)生的費(fèi)用也較大;洪水期一旦造成道路沖毀,安裝將無法繼續(xù)進(jìn)行。
3、架橋機(jī)架設(shè)
采用架橋機(jī)架設(shè)安全性高,進(jìn)度快,但在該工程中卻存在一些具體問題:在新疆地區(qū),架橋機(jī)數(shù)量有限,據(jù)了解,全疆境內(nèi)只有3-4臺(tái)架橋機(jī),經(jīng)詢價(jià),每片梁架設(shè)報(bào)價(jià)約為10000元,如從內(nèi)地租賃,往返安拆運(yùn)費(fèi)約為40萬元,加之租賃費(fèi)用與人工費(fèi),每片梁架設(shè)費(fèi)用約為7000-8000元。
4、人字桅桿架設(shè)
雙人字桅桿架設(shè)法具有易運(yùn)輸、安拆等優(yōu)點(diǎn),設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單,架設(shè)安全性較高,不受洪水影響,平均每2天架設(shè)1跨,基本與本工程剩余工作量要求速度匹配,每片梁安裝費(fèi)用為5560元,相對(duì)較經(jīng)濟(jì)。
三、人字桅桿雙釣魚法架設(shè)方法:
(一)、方法簡(jiǎn)介:
在要架梁的前方墩和后方墩頂各立一付超過跨度一半長的人字桅桿,用這兩組桅桿吊抬梁,架梁前進(jìn),前后兩組拔桿隨著梁位置的變化,受力也隨之變化,梁始終能保持平衡水平前進(jìn),直至梁體就位,見圖1。
圖1雙釣魚法架梁
(二)、人字桅桿架設(shè)30mT型梁受力分析:
1、運(yùn)梁計(jì)算
工地運(yùn)送梁,采用特制運(yùn)梁平車,承梁部位高1m,平車每臺(tái)容許承載50T,在梁的二端(支座附近)各設(shè)一臺(tái),平車在軌道上由后車電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
圖2 運(yùn)梁示意圖
在牽引中梁與車體通過墊木相互接觸,產(chǎn)生摩阻力,而使梁體與車體不會(huì)發(fā)生任何的滑移。物體間相互摩阻系數(shù)為:
混凝土梁與墊木間的滑動(dòng)摩阻系數(shù):u1=0.6
墊木與鋼平車間的滑動(dòng)摩阻系數(shù): u2=0.4
以上表明,混凝土與墊土木間、墊木與鋼平車間的滑動(dòng)摩阻系數(shù)(0.4)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼平車車軸軸套間的滾動(dòng)摩阻系數(shù)(0.05)。
混凝土梁與墊木,墊木與鋼平車間要產(chǎn)生相對(duì)滑移,其水平力最少要大于摩阻力=84×0.4=33.6T
而運(yùn)梁炮車的牽引力等于滾動(dòng)摩阻力僅為84×0.05=4.2T,小于以上滑動(dòng)摩阻力33.6T,故在牽引中絕不可能在墊木與平車間發(fā)生任何滑移,因此二車間不需任何連接,這種運(yùn)梁方法在一般施工工地都采用的。運(yùn)送T梁,關(guān)鍵是對(duì)梁進(jìn)行穩(wěn)定性支護(hù),通過翼板下支放支承架,用倒鏈把T梁與平車?yán)o可以解決問題。
2、架梁計(jì)算
30米T梁邊梁重78t,為增大吊裝過程中的安全系數(shù),我們以梁體重量84t來驗(yàn)算。采用雙人字鋼拔桿的雙釣魚法,每根拔桿由斷面為4×∠80×80×10組成的格構(gòu)式構(gòu)件,拔桿高18m,在架梁孔的二側(cè)墩頂各立一副鋼人字拔桿,經(jīng)計(jì)算,一副(二根)拔桿能承載146T,由于一副拔桿吊一頭最大重量為84/2=42T,故拔桿安全系數(shù)K=146/42=3.47(未包括鋼材本身還有1.4的安全系數(shù))。架梁時(shí),將拔桿立于梁頂或墩頂,拔桿腳分別位于梁支座中心,因拔桿腳對(duì)其承載物的壓力僅為42/2=21T,遠(yuǎn)小于單頭自重,故不會(huì)對(duì)蓋梁及橋墩產(chǎn)生破壞。
(1)、架梁時(shí)的受力靜力分析
由于起重機(jī)械在工作中可能突然停車等現(xiàn)象,將對(duì)起重設(shè)備產(chǎn)生動(dòng)力影響,為此必須計(jì)入該影響。根據(jù)上海交大出版社出版的《起重機(jī)械》其動(dòng)力系數(shù)Φ=1.3。
(2)、靜力分析
(a)吊裝過程中,實(shí)際起吊重量為30米T梁的一端。
即:G=G/2=84/2=42t
(b)滑輪組總拉力最大值T1max計(jì)算
當(dāng)梁體剛起吊及落梁瞬間,滑輪組總拉力最大T1max=42t
(c)撥桿受壓最大值plmax=T1max=42t
(d)后拉方總拉力最大值T2max計(jì)算
當(dāng)梁體吊裝到跨中位置時(shí),為最大力 B=arctg15/16=43.15。
C=arctg60/18=73。
滑輪組拉力T1計(jì)算
T1=T2T1cosB+T2cosB=42t
解以上方程得:T1=T2=28.9t
后方拉力T1,T2,計(jì)算
T1,=T2,T2sinB=T2,sinC
解以上方程得:T1,=T2,=20.8t
(3)、設(shè)備能力檢算:
鋼絲繩能力檢算選用公式:k=n.aFg/T
式中K-----安全系數(shù)n-鋼絲繩根數(shù)
a-換算系數(shù)選用a=0.82 Fg-單根繩最小破斷力總合,查表得到
T-所檢算鋼絲繩最大受力
(a)固定梁頭鋼絲繩能力檢算,選用Φ33mm鋼絲繩
n=4 Fg=72.55T=42t
K=4×72.55×0.82/42=5.66(可)
(b)滑輪組鋼絲繩能力檢算
n=12 Fg=17.25t T=T1max=42t
K=12×0.82×17.25/42=4.04(可)
(c)滑輪組端頭鋼絲繩能力檢算
n=8 Fg=27t T=T1max=42t
K=8×0.82×27/42=4.2(可)
(d) 后拉力鋼絲繩能力檢算
n=4 Fg=27.0t T=T,=20.8t
K=4×0.82×27.5/20.8=4.3(可)
(e)卷揚(yáng)機(jī)利用率
單根鋼絲繩受力:Tmax=(42/12)×1.1=3.85
利用率n=3.85/5=77%(可)
(f)格構(gòu)式拔桿起重能力檢算
在本吊裝方案中,每端選用2根格式拔桿,根椐計(jì)算每根拔桿承載力為 84T
拔桿安全系數(shù)K=2×84/42=4(可)
主要桿件受力最大值和采用的料具
桿
件 名稱 最大受力(T) 采用機(jī)具 安全系數(shù)
靜 動(dòng) 靜 動(dòng)
1 鋼拔桿 42 54.6 18m高二根鋼拔桿 3.74 2.66
2 吊重主索 42 54.6 Φ18.5mm鋼絲繩12根 4.04 3.1
3 承重后纜風(fēng) 20.8 27.04 Φ24.5mm鋼絲繩4根 4.3 3.3
4 保險(xiǎn)前纜風(fēng) Φ17.5mm鋼絲繩2根
5 吊上滑輪組繩 42 54.6 Φ24.5mm鋼絲繩8根 4.2 3.2
6 固定梁頭鋼絲繩 42 54.6 Φ33mm鋼絲繩4根 2.66 4.35
7 卷揚(yáng)機(jī) 5噸卷揚(yáng)機(jī)
(4)、結(jié)論
通過以上各項(xiàng)計(jì)算可知,本30米T梁吊裝過程中,各項(xiàng)設(shè)備能力均滿足吊裝需要,因此該吊裝方案可行。
主要機(jī)具設(shè)備表
設(shè)備名稱 規(guī)格 數(shù)量 設(shè)備名稱 規(guī)格 數(shù)量
電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī) M-5型 3臺(tái) 鋼絲繩 Φ18.537
6×37 2000m
電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī) 3噸 1臺(tái) 鋼絲繩 Φ24.5
6×19 1600m
電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī) 2噸 1臺(tái) 滑車 8噸 12臺(tái)
液壓千斤頂 50噸 12臺(tái) 滑車 5噸 8臺(tái)
起道器 10噸 2臺(tái) 運(yùn) 梁 平 車 50噸 2臺(tái)
倒鏈 5噸 10臺(tái) 鋼軌 43kg 600m
滑輪組 50T6組 4 枕木 2.5m 600根
主拔桿 吊裝能力146t 2副
四、30米T梁安裝施工方法:
30米T梁安裝施工工藝流程
支座安裝→吊梁至動(dòng)力炮車上→運(yùn)梁至橋頭→掛鉤→雙釣魚跨梁→落梁至橫移船板→橫移至梁位→落梁就位→支撐好。
1、支座安裝
將設(shè)計(jì)圖上表明的支座中心位置標(biāo)在支承墊石及橡膠支座上,橡膠支座準(zhǔn)確安放在支承墊石上,支座中心線同支承墊石中心線要重合。
2、吊移T梁
用龍門吊將準(zhǔn)備安裝的T梁吊至100T動(dòng)力炮車上,動(dòng)力炮車支架鋼板上設(shè)置卡槽,卡槽內(nèi)放置枕木,梁體放置枕木上。然后用5t倒鏈將梁端固定在動(dòng)力炮車支架上運(yùn)至架設(shè)部位。如下圖4:
圖4T梁固定示意圖
3、雙釣魚法架梁
(1) T梁運(yùn)至橋頭后,掛好主桅桿、副桅桿吊繩,主副吊繩用8噸卸扣鎖在一起,檢查梁角保護(hù),檢查鋼絲繩使之不要互相搭壓,收緊主桅桿吊繩,撤去前端運(yùn)梁平車。如圖5、圖6:
圖5
圖6
(2)收緊副桅桿吊繩,逐漸放主桅桿吊繩,
使梁體略低頭前移到位,但不要碰住梁體。
如圖7:
圖7
(3)T梁懸吊到位后,楔住后運(yùn)梁平車,收緊后保護(hù)鋼絲繩到梁體向后微動(dòng).放松主桅桿吊繩,拆鉤,回鉤至主桅桿下,見圖8。
圖8
(4)把主桅桿吊繩至梁尾端,起吊主桅桿吊繩,撤走后運(yùn)梁平車,緩放主桅桿吊繩,緩放后保護(hù)繩配合付桅桿吊繩使梁體就位,放在橫移梁船板上.
(5)架梁時(shí)應(yīng)注意,有專職安全員隨時(shí)檢查纜風(fēng)繩,地錨,主吊鋼絲繩,卷揚(yáng)機(jī)地錨,鋼絲繩受力情況,不得使鋼絲繩和堅(jiān)硬物體摩擦,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更換損壞鋼絲繩滑輪,繩卡等器件。架子腳下用堅(jiān)實(shí)木板墊水平,并隨時(shí)檢查架子腳受力,架子腳須立在梁體中間,架每片梁之前專人檢查所有受力構(gòu)件,并做好記錄,簽字。
架設(shè)T梁時(shí)提前與供電部門聯(lián)系,盡量在架設(shè)T梁時(shí)保持供電;為提高T梁架設(shè)的安全性,我們?cè)僭跍?zhǔn)備200KW發(fā)電機(jī)一臺(tái),供架梁時(shí)應(yīng)急使用。
4、橫移就位落梁
梁體橫移采用移動(dòng)桅桿方式,使梁體直接到位。即在架梁前直接將兩桅桿移動(dòng)到所架設(shè)的T梁的上方,然后梁體就位后,直接落梁固定。
到位后,經(jīng)各方檢查位置正確后,打好楔木利用導(dǎo)鏈保護(hù)好方可用扁千斤頂落梁。
利用扁千斤頂落梁時(shí),須落完一端落一端,落好后打好斜撐和導(dǎo)鏈,前后保護(hù)導(dǎo)鏈.梁體焊接牢固后方可拆去支撐。
五、使用情況及結(jié)論
我們采用人字桅桿雙釣魚法架梁,架梁過程平穩(wěn)可靠,未出現(xiàn)任何事故,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,實(shí)踐證明,該架梁方法具有以下特點(diǎn):
1、設(shè)備投資少,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
2、重量輕,調(diào)遷運(yùn)輸方便,易于安裝拆卸。
3、設(shè)備簡(jiǎn)單,操作不太復(fù)雜,不需特殊的臨時(shí)設(shè)施,如腳手架、木排之類,可架設(shè)30—40米跨度的橋梁。
4、拔桿的移動(dòng)簡(jiǎn)單,可利用自身吊裝索具使拔桿跨越就位,故對(duì)地形適應(yīng)性強(qiáng),不受架設(shè)墩臺(tái)高度和孔下地基、河流、水紋狀態(tài)的限制
5、架設(shè)速度適中。
參考文獻(xiàn)
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[2]國家標(biāo)準(zhǔn)局《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB3811-83北京中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1984
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