大型橋梁主跨橋面吊機(jī)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

王海生

摘要：在橋梁工程施工的過(guò)程中，使用的橋面吊裝設(shè)備和吊裝技術(shù)是施工的重點(diǎn)，對(duì)施工質(zhì)量有較大的影響。基于此，本文對(duì)大型橋梁主跨橋面吊機(jī)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：大型橋梁；主跨橋面；吊機(jī)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： U 445134 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）07（c）-0000-00

1 工程簡(jiǎn)介

某工程橋梁使用塔索梁結(jié)構(gòu)作為橋面吊機(jī)的主要承重結(jié)構(gòu)，使用全焊接桁架式結(jié)構(gòu)進(jìn)行主梁的焊接，使用格構(gòu)式鋼塔，在橋的頂部設(shè)置鋼錨梁，使用平行鋼絲成品索對(duì)一些豎向彎矩和荷載進(jìn)行平衡，整個(gè)吊機(jī)的為三角形，上弦和下弦桿的中心距離為三米，橫向中心距離為兩米，桁架的總長(zhǎng)度為44.5m。

2 設(shè)計(jì)橋面吊機(jī)的難點(diǎn)和總設(shè)計(jì)思路

2.1 設(shè)計(jì)橋面吊機(jī)的難點(diǎn)

（1）需要吊機(jī)可以同時(shí)適應(yīng)各種吊裝工況，設(shè)計(jì)橋面吊機(jī)時(shí)，要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)段、結(jié)合段、合龍段的吊裝要求，由于這三種吊裝工況在節(jié)段中心、節(jié)段重量、支錨點(diǎn)的位置存在差異性，對(duì)橋面吊機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)造成了很大的影響。（2）需要吊機(jī)支錨點(diǎn)傳力結(jié)構(gòu)符合該橋梁主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的基本要求，由于該橋梁是使用橋面板和桁架受力桿構(gòu)成橋梁的主跨鋼梁節(jié)段，橋面很薄弱，需要在主要的受力桿件上進(jìn)行吊裝設(shè)備、臨時(shí)吊點(diǎn)支撐點(diǎn)和錨固點(diǎn)的設(shè)置，和箱梁結(jié)構(gòu)相比，在選擇吊機(jī)支錨點(diǎn)的時(shí)候，會(huì)被限制在一定范圍中。（3）限制了吊機(jī)自身的重量。由于該橋梁的吊機(jī)支錨點(diǎn)處于主弦桿上，斜拉索是在梁端的錨固節(jié)段的弦桿上進(jìn)行固定的，在轉(zhuǎn)換荷載時(shí)，結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)反向變形的情況，這時(shí)在拼裝橋梁結(jié)構(gòu)時(shí)，如果使用全焊接的形式會(huì)產(chǎn)生不利影響，所以字設(shè)計(jì)吊機(jī)時(shí)，要盡可能降低吊機(jī)自身的重量。綜上所述，在對(duì)該橋梁的橋面吊機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，除了要考慮吊機(jī)是否可以很好的適應(yīng)此橋面結(jié)構(gòu)，還要符合各個(gè)施工節(jié)段的安裝要求。

2.2 設(shè)計(jì)橋面吊機(jī)的基本思路

（1）使用液壓千斤頂時(shí)，有比較穩(wěn)定的提升速度，不會(huì)以為鋼絲繩穿道過(guò)多，出現(xiàn)提升速度流失的情況。和本工程封航時(shí)間長(zhǎng)、吊段重量大的要求相適應(yīng)。（2）使用千斤頂進(jìn)行施工，可以利用電腦系統(tǒng)對(duì)四個(gè)吊點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)控制，適應(yīng)各個(gè)節(jié)段工況因中心變化導(dǎo)致的前后吊荷載變化。（3）因?yàn)橹麒旒苤g距離比較大，應(yīng)使用分體式的吊裝設(shè)備，為了達(dá)到結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定要求，要使用重心比較低的設(shè)備進(jìn)行提升，考慮到卷?yè)P(yáng)機(jī)系統(tǒng)的鋼絲繩滑輪組對(duì)凈空的要求比較高，在卷?yè)P(yáng)機(jī)系統(tǒng)中是無(wú)法使用低重心吊機(jī)結(jié)構(gòu)的。

經(jīng)研究決定，本工程使用分離式低重心液壓千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)類型將吊機(jī)成對(duì)工作完成，使用桁架的承載結(jié)構(gòu)形式，前面的支點(diǎn)位于主弦桿和橋面桁架梁的上橫梁處。

3 設(shè)計(jì)橋面吊機(jī)的結(jié)構(gòu)類型

3.1 主承載結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

3.1.1 鋼塔的結(jié)構(gòu)

使用門(mén)架形式作為鋼塔橫橋的結(jié)構(gòu)，為了提高鋼塔的橫向穩(wěn)定性，在鋼塔的內(nèi)部設(shè)置交叉的剪刀撐，鋼塔的頂部使用鋼箱橫梁，并將整體式拉索耳板設(shè)置在橫梁的兩側(cè)，使用拉索和銷(xiāo)軸對(duì)鋼塔的上部進(jìn)行連接，為了保證吊裝前和吊裝后，鋼塔持續(xù)處于軸向受力的狀態(tài)，架橋機(jī)主桁架上弦桿節(jié)點(diǎn)和下端使用銷(xiāo)軸進(jìn)行連接。

3.1.2 主桁架結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)主桁架時(shí)，要對(duì)斜拉鎖初始預(yù)拉力對(duì)結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力造成的影響，對(duì)斜拉索張拉初始預(yù)拉力后上下弦桿的拉應(yīng)力以及吊重情況下產(chǎn)生的拉壓應(yīng)力的絕對(duì)值要基本相同。此外，在吊重狀態(tài)下的變形要控制在張拉索產(chǎn)生反變形以內(nèi)。

3.1.3 拉索系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

使用四根平行鋼絲鎖作為架橋機(jī)拉鎖系統(tǒng)，根據(jù)架橋機(jī)吊載前后主桁架的撓度對(duì)背索和前索進(jìn)行設(shè)計(jì)，也就是說(shuō)要控制好主桁架吊載前和吊載后的豎向撓度范圍。背索設(shè)計(jì)為可調(diào)索，并使用連接接頭分別和主桁上弦點(diǎn)與銷(xiāo)軸的結(jié)點(diǎn)連接，另一端利用兩根螺桿和拉索錨具進(jìn)行錨固，并利用張拉螺桿進(jìn)行調(diào)索。

3.2 定位錨固系統(tǒng)

定位錨固系統(tǒng)主要是用來(lái)對(duì)行走到位的吊機(jī)進(jìn)行精確調(diào)整，并進(jìn)行后錨點(diǎn)力和前支點(diǎn)的錨固和傳遞，使用千斤頂和墊梁將前支點(diǎn)支撐在吊機(jī)主桁架下方，由于需要降低后錨點(diǎn)和前支點(diǎn)的受力，在確定后錨點(diǎn)的錨固位置時(shí)，需要考慮一個(gè)半節(jié)間，并使用節(jié)段吊裝吊點(diǎn)錨固。

3.2.1 后錨點(diǎn)螺桿系統(tǒng)的主要構(gòu)成

吊機(jī)后錨點(diǎn)錨固系統(tǒng)主要是由螺桿、錨固橫梁、連接頭等構(gòu)成，在吊機(jī)下弦桿最后面兩根橫連的位置分別設(shè)置了一個(gè)箱形斷面的錨梁，并使用兩個(gè)強(qiáng)度比較高的螺桿和連接頭進(jìn)行連接，為了適應(yīng)吊裝過(guò)程中，吊機(jī)加載的過(guò)程中錨點(diǎn)出現(xiàn)縱向位移的情況，在螺桿的一側(cè)設(shè)置球狀墊圈，保證錨后主拉螺桿可以持續(xù)保持軸向受力，防止出現(xiàn)受彎的情況。

3.2.2 前支點(diǎn)墊梁結(jié)構(gòu)構(gòu)成

使用鋼墩的形式將吊機(jī)前支點(diǎn)架橋機(jī)的豎向荷載傳輸?shù)綐蛎娴闹麒旃?jié)點(diǎn)上，從而來(lái)保證吊機(jī)的橫向穩(wěn)定。使用變截面箱形梁作為墊梁，分別設(shè)置三個(gè)鋼墩，其中主要受力鋼墩為中間橋面結(jié)構(gòu)桁上的鋼墩，穩(wěn)定鋼墩為小縱梁位置的鋼墩，使用斜撐對(duì)主桁架上弦桿和墊梁的一端進(jìn)行連接，對(duì)桁架進(jìn)行橫向穩(wěn)定支撐。

4 吊機(jī)的實(shí)際應(yīng)用

4.1 吊裝標(biāo)準(zhǔn)段

在吊裝標(biāo)準(zhǔn)段的時(shí)候，一般會(huì)從駁船上直接進(jìn)行起吊，在吊裝時(shí)，橋面吊機(jī)前支點(diǎn)處于已經(jīng)安裝好的節(jié)段主橫梁上，在進(jìn)行錨固前，后錨固點(diǎn)位于已經(jīng)安裝的一個(gè)近塔端主吊耳上，而且，在第一個(gè)錨固橫梁上進(jìn)行后錨點(diǎn)的錨固，各個(gè)吊點(diǎn)之間的距離為9.8m，千斤頂?shù)奶嵘龗旒芴幱跇蛎娴鯔C(jī)前端1～5個(gè)節(jié)點(diǎn)之間，所以，在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)段進(jìn)行吊裝前，要先把吊裝結(jié)合段第三個(gè)節(jié)間縱移小車(chē)系統(tǒng)和第三個(gè)節(jié)間千斤頂掛架移動(dòng)到首個(gè)節(jié)間。

4.2 吊裝結(jié)合段

在對(duì)結(jié)合段進(jìn)行吊裝時(shí)，橋面吊機(jī)的前支點(diǎn)要處于邊跨鋼混結(jié)構(gòu)最后面的結(jié)點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)上，利用鋼墩連接橋面吊機(jī)墊梁，在第二個(gè)錨固橫梁上設(shè)置后錨固點(diǎn)，在邊跨鋼混凝土的第三個(gè)結(jié)點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)上進(jìn)行梁端錨固，結(jié)合段之間的距離為6.276，提升千斤頂掛架處于橋面吊機(jī)第三節(jié)和第五節(jié)之間。

4.3 吊裝合龍段

該橋梁工程的合龍段的重量為721t，各個(gè)吊點(diǎn)之間的距離為20.12m，不符合橋面吊機(jī)前后吊具距離的基本要求，為了使吊裝過(guò)程中，受力比較對(duì)稱，使用四個(gè)橋面吊機(jī)對(duì)中跨合龍段進(jìn)行吊裝，不同的吊機(jī)使用一套提升系統(tǒng)，為了達(dá)到四臺(tái)吊機(jī)聯(lián)動(dòng)的效果，要重新連接和調(diào)試四臺(tái)吊機(jī)控制系統(tǒng)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本工程整體使用拉索系統(tǒng)進(jìn)行橋面吊機(jī)的設(shè)計(jì)，并對(duì)預(yù)拉索力進(jìn)行了合理的設(shè)置，使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了反向預(yù)拱變形，提高了結(jié)構(gòu)的豎向承載力，有效的減少了鋼的使用量，整體結(jié)構(gòu)比較輕巧，降低了設(shè)備自身的重量，具有良好的科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)型，在細(xì)節(jié)方面，使用雙向鉸接的結(jié)構(gòu)作為吊機(jī)結(jié)構(gòu)，可以更好地適應(yīng)吊裝構(gòu)件吊裝時(shí)出現(xiàn)的縱橫向擺動(dòng)，具有移動(dòng)速度快，操作簡(jiǎn)單、控制準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)，值得同類工程引用借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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