某多跨橋預應力空心板梁吊裝施工技術分析

關功政

（中國安能集團第三工程局有限公司武漢分公司，湖北 武漢）

引言

目前，橋梁施工大多采用裝配式施工，因此對于橋梁吊裝施工的要求更加嚴格，面對吊裝作業(yè)時吊機的選擇和施工的技術提出新的要求[1-2]。針對這一問題，本文以具體案例通過科學驗算和優(yōu)化施工流程，以確保吊裝施工的安全性和穩(wěn)定性。

1 案例工程基本情況

任小莊橋位于六安市金安區(qū)任小莊村，擬建一座67.78 m 橋梁用于通行，橋下為三源河西支。

任小莊橋共有三跨，本橋上部結構均采用預應力混凝土空心板，主梁簡支，橋面連續(xù)，跨經(jīng)3×20 m，跨徑組合為20 m+20 m+20 m，0.375 m 欄桿+6.0 m 機動車道+0.375 m 欄桿=6.75 m。梁板板高0.95 m，每跨5 片后張法預應力梁，共15 片板。

圖1 橋型布置

2 橋梁吊裝施工硬件配套及技術參數(shù)

2.1 吊裝機械設備及材料選型

根據(jù)本工程的具體情況，20 m 中跨梁吊裝時，采用一臺200t 汽車吊進行吊裝。200t 汽車吊，臂長26.8 m，最大工作半徑在10 m 時，最大起重量為66 t。吊裝過程所使用的鋼絲繩規(guī)格為Φ27.5 mm 和Φ32.5 mm、路基板規(guī)格為5 m×1 m×0.2 m（長×寬×高）、卸扣規(guī)格為10 t。

圖2 橋型側視圖

2.2 吊裝施工參數(shù)計算

前期通過對機具、材料的選擇需要通過具體驗算確保其安全性滿足施工要求。

2.2.1 吊機的起吊荷載驗算

以40t 的邊梁吊裝荷載作為驗算吊機、吊具機械、設備的依據(jù)。設用1 臺200t 汽車吊采用單機抬吊作業(yè)，計算吊機總的起吊重力荷載（G):每片梁板的起吊重力FB (按邊板的吊裝設計噸位計算）FB=G×K×S+Q（FB-梁板最大設計噸位；梁板邊梁的自重，在此取37.8 噸；K-動載系數(shù)，一般為1.1～1.3，在此取K=1.2；梁板自重的安全系數(shù)，在此取1.3；吊車吊鉤及索具的重量，在此取2 t）；FB=37.8×1.2×1.3+2=60.97t；200t 汽車吊，臂長13.3 m，最大工作半徑在10 m 時，最大起重量為66.9 t，滿足20 m 梁37.8t 起吊重力FB 的吊裝要求。起重高度計算（H ＞=h1+h2+h3+h4；H-起重機的起重高度，m；h1-安裝支座表面高度，m；h2-安裝間隙，視具體情況，一般取0.2～0.5 m；h3-綁扎點至構件吊起后底面的距離，m；h4-吊索高度，m，自綁扎點至吊鉤面的距離，視實際情況定，m）取h1=8 m，h2=0.2 m，h3=0.95 m，h4=3 m。選用起重機的起重高度H＞=12.15 m，起重高度取13 m。起重臂長度計算（l ＞=（H+h0-h)/sinα；K-起重臂長度，m；H-起重高度，m；h0-起重臂頂至吊鉤底面的距離，m，本工程取0.2 m；h-起重臂底鉸至停機面距離，m，本工程取1.5 m；α-起重臂仰角，一般取70°～77°，本工程取70°）l ＞=（13+0.2-1.5）/sin70°=12.45 m。吊車工作半徑取10 m，綜合以上數(shù)據(jù)及起重機的工作幅度，參考吊車性能參數(shù)表，選用一臺YQ200K 汽車起重機滿足施工要求。

2.2.2 索具、卡環(huán)等工具的荷載驗算

首先對板梁重力計算。

板梁邊板為驗算對象。G=mg=35×10=350KN

鋼絲繩拉力計算

式中：N-每根鋼絲繩索具的受拉力；

Q-所吊構件的重力；

n-吊索根數(shù)，4 根；

α-吊索鋼絲繩與板梁水平夾角，取45°

吊索鋼絲繩的破斷拉力總和，KN；

K-安全系數(shù)，取6。

N=G/N×1/sinα=（350/4）/2×1/sin45°=61.86KN

擬選用鋼絲繩規(guī)格6×37，直徑d=32.5 mm，絲徑1.5 mm 鋼絲繩作為吊索吊裝，公稱抗拉強度1 550 Mpa，破斷拉力總和為0.5d2=528.13 KN。

S=αP

式中：S-鋼絲繩的破斷拉力，KN;

α-考慮鋼絲繩之間荷載不均勻系數(shù)，對6×37 鋼絲繩，取0.82;

P-鋼絲繩規(guī)格表中提供的鋼絲繩破斷拉力總和，KN。

因為N=61.86 P/K=498.15/6=72.18 KN所以選用6×37，直徑d=32.5mm，絲徑1.5mm 鋼絲繩作為吊索吊裝，公稱抗拉強度1 550 Mpa，破斷拉力總和607.5 KN，故鋼絲繩滿足要求。

2.2.3 卡環(huán)的選擇計算

吊裝質(zhì)量最大支撐拉力N=61.86 KN，卡環(huán)的允許荷載Q=40d2，擬選用7.5 型卡環(huán)，查《路橋計算手冊》15-15 表得知d=42 mm。

Q=40×422=70.56KN＞61.86 KN，滿足要求。因此選用7.5 型卡環(huán)。

圖3 橋臺構造

3 橋梁吊裝施工關鍵技術

該橋梁跨度較大，而且橫向穩(wěn)定系數(shù)比較小，因此，綜合考慮各項因素，為了確保施工安全，確定具體施工工藝如圖4 所示。

圖4 橋梁吊裝施工工藝流程

在該橋梁施工過程中，每片橋梁都應該嚴格根據(jù)工程設計圖以及施工規(guī)范進行起頂、移動和吊運。具體的調(diào)運工序為：按東南側邊跨→20 m 中跨→西北側邊跨的吊裝順序進行吊裝，有利于控制橋梁跨徑的長度，并保護承臺不產(chǎn)生位移，同時梁車進出場方便，提高工作效率。吊裝過程中必須按照以下步驟執(zhí)行吊裝：

吊裝前，要求在汽車吊作業(yè)場地和梁車行走的便道上用建筑垃圾及回填土鋪平、壓實，然后在200t 汽車吊支腿下鋪設路基板，運梁車的行走路線的路面要求堅實、平整，200t 汽車吊停靠在東側橋臺外側，車尾向橋位，車頭向接坡，便于起吊。

梁車運梁：梁車裝好板梁運輸?shù)浆F(xiàn)場，梁車從東面道路駛入施工現(xiàn)場，停靠在20 m 邊跨外200t 汽車吊車的東側，做好吊裝前的各種準備工作。

試吊：200t 汽吊落鉤，系好鋼絲繩后，吊車緩慢起鉤，待板梁離開梁車5～10 cm 后，200t 吊車停止起鉤，停頓3～5 分鐘無異常后，吊車方能作下一步動作。

橋梁吊裝如圖5 所示。

圖5 橋梁吊裝示意

板梁吊裝就位：200t 汽車吊起鉤，當板梁起升至適當高度后，吊車停止動作，待板梁平穩(wěn)后，吊車由北向西逆時針慢慢旋轉(zhuǎn)，當板梁從200t 吊車北面旋轉(zhuǎn)至200t 吊車西面，即20 m 板梁相應編號位置時，吊車緩慢落鉤距蓋梁20～30 cm 時，停止落鉤，待板梁平穩(wěn)后，吊車緩慢落鉤至距蓋梁上方10～15 cm 處后停止落鉤動作，操作工校正橡膠支座后吊車緩慢落鉤，板梁就位。如發(fā)現(xiàn)板梁安裝后橡膠支座沒墊實，重新起吊，增加相應厚度的薄鋼板，以保證板梁的安裝質(zhì)量按照此方法把東跨20 m 板梁吊裝完備。

橋墩構造如圖6所示。

圖6 橋墩構造

在施工過程中，還需要注意的是：首先在施工開始前，需要對預制板梁質(zhì)量進行嚴格檢查，對于不符合工程施工要求的材料，必須禁止使用。其次在正式施工前，還需要對墩臺拱座的尺寸進行檢查，確保修理平整，并且水平頂面高程應該適當?shù)陀谠O計值。最后要注意對橋梁吊裝施工效果的檢驗工作，檢驗人員應在階段性施工完成后對其進行現(xiàn)場檢測, 及時發(fā)現(xiàn)問題，合理安排施工。

4 工程施工要點

（1） 吊裝方案選擇。由于橋梁的種類繁多，其所處的地理位置各不相同，而且橋梁的結構、跨徑都不同。為了保證橋梁施工能夠順利進行，必須綜合考慮各個橋梁實際情況，然后制定具體的橋梁吊裝施工方案，所以施工方案必須確保安全可靠，另外還要注意經(jīng)濟適用[3-4]。通過對雙肋吊裝，單肋合攏、單肋吊裝、雙肋合攏等方案的分析，本案例采用單肋吊裝的方式進行吊裝施工，其纜吊主索只需要一根，扣索每邊需要4 根，共計8 根，滿足施工需要。

（2） 安裝前，梁板的混凝土強度和壓漿強度不得低于設計要求；梁板安裝時，支承結構（墩臺、蓋梁、墊石）的強度應符合設計要求；梁板就位后，梁兩端支座應精確就位，梁板底與支座以及支座底與墊石頂面必須緊密貼合，否則重新安裝；支座不得發(fā)生偏移、不均勻受力和脫空現(xiàn)象。

（3） 準確界定板梁吊裝作業(yè)區(qū)域以及車輛通行區(qū)域的具體范圍，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件做硬化處理，橋臺臺身回填土分層夯實，壓實緊密，以作為吊車和梁車的路基，行駛時鋪設鋼板走道板。確保場地及通道可承受機械設備自重等作用，并全面清理場地上的障礙物。

結束語

綜上所述，想要安全完善地進行橋梁吊裝施工，除了要制定合理的施工方案，還要進行科學的驗算設計確定最優(yōu)的機具和材料選擇，同時還要規(guī)范每個施工操作環(huán)節(jié)，從而保證施工的順利進行[5]。只有科學的方案設計，規(guī)范的操作流程，才能從根本上提高橋梁建設施工水平，保證橋梁建設施工質(zhì)量與施工安全。