大型吊装设备选型和吊装技术

大型吊装设备选型和吊装技术

陆浩

中铁二十五局集团第一工程有限公司广东广州510000

摘要：市政工程建设中，随着日益增长的交通需求，往往需在新建桥梁连接既有桥梁，或者上跨既有道路，往往考虑更多的吊物的重量和吊车本身的起吊能力。桥梁结构的多样性、复杂性，吊装施工的多变性，桥梁结构决定了每一种吊装方法不同。本文利用前海片区学府路、桃园路工程1标桃园路12#-14#墩54m钢箱梁起吊安装工程具体实例，对大型吊装设备选型，钢箱梁的分块，临时支墩的设置等进行了详细的阐述，以供同类工程提供参考。

关键词：大型吊装设备钢箱梁分块临时支墩的设置

1.工程概况

前海片区学府路、桃园路工程1标桃园路12#-14#墩54m钢箱梁分为左、中、右三幅，其中左幅钢箱梁为人行天桥，中、右幅为主桥，长度约54m。左幅一跨1片钢箱梁分2段吊装，中间设置1个临时钢支墩；中幅一跨2片钢箱梁，每片分2段吊装，中间设置1个临时钢支墩；右幅一跨4片钢箱梁，每片钢箱梁先将A、B段现场焊接完成后整体吊装，再将C段吊装至临时支墩上进行焊接，中间设置1个临时钢支墩。

钢箱梁构造形式，主梁采用钢箱梁，桥梁全宽34.5~38m，由相互独立的左、中、右三幅组成，各幅之间为0.02米的沥青塞缝，左幅桥跨径为2.97m悬臂+48.4m，全宽6.73m，箱梁横向两侧悬臂各1.21m。横断面为单箱单室结构，梁高1.8m。中幅桥跨径54m，全宽12.24m，两侧悬臂各1.655m。横断面为单箱三室结构，梁高1.8m。右幅桥全宽15.49~18.99m，两侧悬臂各1.655m。横断面为单箱四室结构，靠外侧箱室变宽实现桥面宽度变化，梁高1.8m。

桥面采用正交异性板结构，标准断面顶板板厚20mm，底板板厚为30mm，腹板板厚14mm，顶板纵肋采用U型加劲肋，间距600mm；悬臂板纵肋采用一字型加劲肋，间距为300~350mm，底板纵肋采用一字型加劲肋，间距为400mm。箱梁纵向跨中每3.0m设置一道横隔板，边支点墩顶位置普通横隔板间距加密至1.3m，普通横隔板板厚为12mm，相邻两横隔板中间加设一道顶板横肋和腹板竖向加劲肋。端支点横隔板板厚24mm。钢箱梁构造及截面

钢箱梁两侧悬臂宽1.21~1.655m，根部高43cm，端部高21cm，纵向每1.5m设一道悬臂梁，其位置与箱内横隔板、竖肋相对应。为保证外形美观，内部防锈，悬臂梁下翼缘之间采用6mm厚装饰薄钢板焊接封闭。

横坡1.5%、纵坡为5%。

现场平面示意图见图1-1

左幅钢梁截面图见图1-2

中幅钢梁截面示意图见图1-3

右幅钢梁截面示意图见图1-4

图1-1现场平面示意图

由现场平面图可知，吊车站位位置无地下管线和架空高压线，站位路面宽度约20米。由于12号墩与14号墩之间刚好有个2米高的电气箱涵，所以吊车站位需避开箱涵。由于吊车站位处中间是草地，两边是市政公路，吊车需站位于草地上，占用面积约484m2，应对草地进行加固。清除1.5m的种植土夯实后压实度达到95%，采用50cmC40混凝土进行硬化处理，保证履带吊站位处地基承载力满足要求。

图1-4右幅钢梁截面示意图

2.钢梁分块

钢箱梁分为左、中、右三幅，其中左幅钢箱梁为人行天桥，中、右幅为主桥，长度约54m。左幅一跨1片钢箱梁分2段吊装；中幅一跨2片钢箱梁，每片分2段吊装，；右幅一跨4片钢箱梁，先将A、B段现场焊接完成后整体吊装，然后放在临时支墩上，再将C段吊装至临时支墩上进行焊接。

分段分块示意图及参数表如下：

图2-3右幅主桥钢梁分段示意图

3.钢箱梁吊装

3.1吊装顺序

纵向吊装顺序：吊车第一次站位，先吊装左幅钢箱梁，再吊装中幅钢箱梁。吊车移位最后吊装右幅钢箱梁。

横向吊装顺序：左幅吊装顺序为左GL1B-GL1A；中幅吊装顺序为中GL1B-中GL1A-中GL2B-中GL2A；右幅的吊装顺序为右GL1A、B-右GL1C-右GL2A、B-右GL2C-右GL3A、B-右GL3C-右GL4A、B-右GL4C。右幅4片先将A、B段现场焊接完成后整体吊装，然后放在临时支墩上，再将C段吊装至临时支墩上进行焊接。

根据施工方案、机械、施工人员数量及施工平面特点，合理规划施工现场。

3.2大型吊装设备选用

根据分段及现场情况，54米钢箱梁左中右幅，吊车均站位于前海规划十二号路上，均采用400吨履带吊进行吊装，单机吊装计算荷载P=（G+G1）×K1（G1为吊索具重量取2t，K1为动载系数取1.1）。吊装能力校核计算具体见下表：

表3-1钢箱梁吊装能力校核表

注：所选工况都能满足吊装，在实际操作时可选大于以上吊车施工。

3.3吊耳采用插入式焊接

吊耳穿过上翼缘板与腹板焊接或与纵肋板焊接。梁长按30米长度计.

3.4吊耳校核

由于钢箱梁最大重量为116.82t，设4个吊耳，所以每个吊耳起吊质量为29.205t。

设吊耳规格为-32×300×800、设吊耳端板为-16×300×150，吊耳直径75mm。

根据吊耳结构得FL=FV/sinθ

根据JGJ276-2012《建筑施工起重吊装安全技术规范》附录B公式

B.0.2-2对孔壁局部承压验算（动力系数取1.5）：=1.5×29.205×1000×9.81/（72×32×sin58°）=220N/mm2<[fce]满足吊装要求。[fce]—钢材抗拉强度设计值，材料与桥梁钢板至（Q345qC）取280N/mm2

卸扣直径为72mm。

焊缝长度要求：=1.5×29.205×1000×9.81/（0.7×12×210）=243.6mm

吊耳连接焊缝长510mm，满足吊装要求。

4.吊绳安全选用

已知条件：钢箱梁最大重量为116.82t，设4个吊点，夹角为58°。根据JGJ276-2012《建筑施工起重吊装安全技术规范》表A.0.2-1得：

吊索拉力FL=FV/4/sinθ=29.205×1000×9.81/0.848=337.5KN

对钢丝绳产生的破坏拉力：Fg=FL×K&pide;σ=2569kN

K—吊索安全系数，取6，σ-钢丝绳折减系数，取0.82

查表得：直径D64mm的6×37钢丝绳抗拉强度为1870N/mm2，破断力为2530kN>2469kN，满足吊装要求。

5.卸扣选用

已知条件：钢箱梁最大重量为116.82t，设4个吊点。查起重相关手册取动载综合系数1.5：单卸扣最大受力1.5*116.82/（2*2*sin58°）=51.65t。

查起重相关手册得知，选S-BW55-21/2型卸扣起重能力为55吨.

55.0t≥51.65t

结论：卸扣符合吊装要求

6.临时支墩的设置及承载力计算

根据现场实际情况共设置8处临时支墩，左幅设置临时支墩1处，中幅设置临时支墩2处右幅设置临时支墩5处。

临时支墩采用φ530钢管，壁厚t=8mm，横截面积A=131.193cm2，钢管横向连接间距l=2m。根据现场实际测量结果，梁底标高到硬化后路面标高高差为6.0m~6.8m，按照支墩最高长度6.8m，最重一片梁180t计算。

钢管惯性矩：44695.5cm4

惯性半径：cmcm

每根钢管柱高6.8m，最大承重180t/4=45t=450kN

强度验算：34.3Mpa<[]=160Mpa

稳定性验算：按最保守的计算，即不考虑钢管柱横向连接的约束，直接以也不考虑基础对钢管柱转动约束，μ=1.0

1.0*6.8*100/18.46=36.48≈82

由于截面属于B类，查《钢结构设计规范》GB50017-2003，稳定性系数为，50.82Mpa<[]=160Mpa。

因此所有的临时支墩承载力满足要求

7.吊车支反力计算

400t履带吊吊装左幅钢箱梁A段时，起吊重量最重，吊装半径最远，并且400t履带吊本身重量达到370t加上超起配重180t和吊物重量104t，因此需要计算履带吊对地基承载力的要求，以便提前对地基进行处理。

400t履带吊下面垫4cm厚的钢板，钢板尺寸为12m×3m。

根据经验公式，汽车吊支反力

F1=（370+180+104）×10×1.5（安全系数）=981t

采用2块12m×3m钢垫板，P1=F1/S=981t/（12×3×2）=136.25kpa

因此，履带吊站位处地基承载力需达到140kpa以上。

吊车站位

根据钢梁的位置与吊车工况确定吊车站位及运梁车停靠位置。履带吊分2次站位吊完全部钢箱梁。

8.结语

合理利用有限资源进行最优化组合施工在工程实践和理论分析方面还需要广大的工程施工技术人员进行不断研究、积极探索，从而推动此行业向更高的层次发展。

参考文献：

[1]林榕和.利用汽车起重机进行桥梁吊装的施工技术《城市建设理论研究》2012第8期；

[2]刘雪林.浅谈梁体吊装施工技术《建筑知识：学术刊》2013：411-411；

[3]《建筑施工起重吊装安全技术规范》JGJ-276-2012；

[4]大型设备吊装工程施工工艺标准SH/T3515-2003；

[5]400t履带式吊机使用说明书、机械性能表。