橋面懸拼吊機在鋼筋預應力混凝土梁橋上的應用

【摘 要】 橋面懸拼吊機在斜拉橋已經應用比較多，工藝較成熟，針對鋼筋預應力混凝土連續剛構梁橋中的塊段懸臂拼裝施工，由于有比較多的限制條件，應用需有針對性設計，本文闡述了懸拼吊機在該類型橋梁中的設計及使用情況，為該類型橋梁的施工提供全新的施工經驗。

【關鍵詞】 懸拼；吊機；設計；使用

目前，國內外建設的斜拉橋主要以鋼箱梁節段拼裝設計理念為主，斜拉橋設計成鋼箱梁結構或者鋼混結構，分節段在預制場預制然后節段吊裝，節段吊裝主要采用橋面懸拼吊機進行施工，橋面懸拼吊機利用橋面鋼箱梁設置錨固點和吊點，由于橋面板為鋼結構，在錨固和吊點設置方面方便，節段長度基本一致，所以該工藝應用較多，也較成熟。對于純鋼筋混凝土結構連續剛構梁橋的節段拼裝，由于吊機錨固、吊點設置、起始梁段長度受限、節段長度種類多等限制，吊機基本采用較原始的貝雷拼裝吊機的方法進行吊機，采用該吊機存在幾個缺點：一是吊機本身比較笨重；二是吊機剛度沒有合理利用，吊裝過程中吊機撓度大；三是吊機操作靈活性比較差，操作難度較大，安全性不夠高等問題，針對以上問題，結合佛開擴建北江大橋重建橋節段拼裝的設計進行了懸拼吊機的設計，設計出一套適合出鋼筋混凝土連續梁橋節段拼裝的懸拼吊機。

一 工程概況

佛開高速北江特大橋為改擴建工程，先在原橋梁的兩側新建9.9m寬新建橋，待新建橋建成后，將交通轉移至新建橋，然后拆除原北江大橋，在新建橋中間重建兩座12.85m寬重建橋，新建橋和重建橋均采用相同的結構設計。采用節段預制懸臂拼裝施工方案，邊中跨比值為0.60。箱梁采用C60混凝土，采用單箱單室斷面，箱梁頂寬10.728m和9.9m，底寬均為5.7m。箱梁頂、底板設2%結構橫坡。箱梁根部梁高H根=5.8m，跨中及邊跨現澆段中心梁高H中=2.5m，箱梁梁高按2.0次拋物線變化，H根/L=1/17.2，H中/L=1/40。

擴建新建橋主橋的節段拼裝施工時采用的傳統貝雷拼裝的吊機施工，在施工的過程中遇到了前文中提到的問題，施工功效十分低下，嚴重影響了工期，且在施工過程中操作難度較大，危險性較大，針對以上問題，結合鋼箱梁節段拼裝吊機及北江大橋主橋預制節段的情況進行了專項設計，設計出適合鋼筋混凝土連續梁橋節段拼裝的懸拼吊機（BL150t/5m型懸拼吊機）。

二 設計主要研究內容和設計原則

在明確了設計要求后，進行了所需懸拼吊機功能的分析，確定了設計主要的研究內容：

1設計出一套輕型結構的懸拼吊機結構，滿足梁段起吊要求

2研究懸拼吊機如何在鋼筋混凝土梁段上錨固

3研究懸拼吊機如何設計吊具適應鋼筋混凝土梁段節段不同長度的變化

確定研究的內容，進行了結構設計，結構設計時確定需遵循以下設計原則：

1吊機結構需輕便，盡量使結構簡單，剛度合理，操作方便

2吊機在橋面上能夠適應方向調整，能夠滿足橋梁曲線的變化

3吊機的吊具設計需滿足在起重狀態能夠調整梁段的狀態，滿足吊裝標高、軸線的精度調整

三 BL150t/5m懸拼吊機的結構設計特點

根據項目立項確定的設計原則和研究內容，經過精心設計，設計出一套滿足以上設計要求的鋼筋混凝土梁段懸拼吊機——BL150t/5m懸拼吊機，該吊機結構簡單，操作方便，施工精度大大提高。

1設計出吊機的主要技術參數如下

1提升重量：150噸（含吊具）；2提升高度：18m；3架橋機自重：45噸；4垂直起吊速度，滿載：0----1.2m/min；5吊點平移范圍：700mm；6整機運行方式：步履式（油缸頂推）；7整機前移速度：0.5m/min；8 前后錨固距離：4.35m；9左右軌道距離：5.8m；10整機穩定系數：滿足GB3811--2008要求。

2懸拼吊機主要結構特點

該機主要由機架結構、可移動定滑輪組及其吊具平移機構、液壓站、吊具、起升卷揚機、滑道及整機前移機構、前后錨固機構、電氣液壓系統、整機水平調節用千斤頂等組成。

①承重系統：由懸臂梁、立柱、機架、斜拉桿、軌道梁、固定橫聯、撐桿系等組成，其中橫聯和斜撐均采用螺栓聯接。承重結構主要采用菱形桁架結構設計，根據預制梁段的長度和起始最短梁段長度來設計承重結構菱形桁架的大小，盡量做到結構最省，但起吊能力及剛度均滿足起吊設計要求。

②可移動定滑輪組及其吊具平移機構：由可移動的固定座、拉板、滑輪組、平移油缸等組成。油缸推動固定座水平移動，從而使被吊梁塊水平移動調整對位，能夠適應不同長度的吊裝。

③軌道系統：采用油缸伸縮使整機的支承滑靴在軌道上滑動來實現移動，油缸分別同整機和軌道梁鉸接，可實現吊機在已拼好的梁段上自行。

④液壓站：該液壓站主要用于平移油缸、前移油缸的驅動，吊機在橋上前移及后退、吊具的前后移動均通過液壓系統來控制，一方面能夠保證操作精度，同時也可以實現吊機在橋梁曲線變化時的微調，通過單獨控制兩邊的油缸，調整行走路線，另一方面采用液壓系統操作大大降低了操作工人的勞動強度。

⑤吊機錨固裝置：懸拼吊機的錨固在承重系統機架上利用鋼筋混凝土梁段上的豎向預應力進行錨固，提供吊機起吊時的抗傾覆力矩，滿足起吊受力要求。（如圖1）

四 BL150t/5m懸拼吊機的應用

吊機設計完成并在專業加工廠家進行加工，在佛開北江大橋主橋上進行拼裝，懸拼吊機在橋面拼裝后，用千斤頂及水平儀，調平懸拼吊機，依靠在梁塊上的預設錨固點，固定懸拼吊機，經試吊合格后即可吊裝梁塊，吊機梁段吊裝的簡單操作步驟如下：

1下放吊具至運梁船上，將吊具上的吊索與預制梁塊連接可靠后，準備起吊。

2對位拼裝符合要求后，現場進行對位及張拉。

3對接完成后，解除懸拼吊機與橋面的錨固，支頂油缸將整機頂起后軌道前移，再收縮油缸啟動前移機構，實現懸拼吊機前移。

4到達下一個工作點時，通過調整機架前螺旋頂和后部千斤頂操平機架，使懸拼吊機前部與梁塊橫隔墻頂面貼緊。

5前、后錨裝置與架好的梁體進行錨固。

本懸拼吊機的特點是能夠適應起步梁段長度較小的混凝土梁段的吊裝，在設計時充分考慮吊機的起步長度，佛開北江大橋主橋0#塊長度只有10m，而單個吊機的對梁段長度要求達到8.4m，吊裝時必須梁段對稱吊裝，即必須兩臺吊機同時向兩個不同方向吊裝，兩臺吊機同時吊裝對梁段的長度要求至少為16.8m，為了解決該問題，針對現場實際情況設計了1#塊段吊裝時吊機的聯體結構，吊裝完1#塊段后進行解聯施工，然后進行剩余梁段吊裝。

經過全面設計研究，最終設計出的BL150t/5m懸拼吊機滿足了佛開北江大橋主橋所有塊段的吊裝，并成功完成了所有梁段的吊裝，實現了零事故，并且吊裝工期由原來平均5天一個節段縮短為2天一個節段，大大提高了施工效率。

結語

BL150t/5m懸拼吊機的成功設計及應用解決了混凝土連續梁橋塊段拼裝時的吊裝操作復雜的問題，該吊機能夠滿足梁段重量為150t，梁段長度在5m以內變化所有混凝土梁段的吊裝，吊機能夠利用梁段本身的豎向預應力進行自錨固，且能夠在已拼裝的梁段上自行，能夠實現吊機在橋面上軸心位置的精確調整，能夠實現梁段吊裝過程中標高的精確調整，使梁段的吊裝精度得到大大提高，且由于吊機結構簡單，操作方便，使工人勞動強度大大減少，因此有廣闊的應用空間，為此類型的橋梁施工提供了有力的經驗。

參考資料

[1] 《鋼結構設計手冊》中國建筑工業出版社，編劇委員會主任汪一駿，2004年8月第三版

[2] 《橋涵》人民交通出版社出版，交通部第一公路工程總公司主編，2000年10月版

[3] 《材料力學》高等教育出版社，劉鴻文，2001版