超長棧橋的鋼結構桁架安裝技術

姚習紅 楊建新 陳志達

1. 武漢城市職業學院 湖北 武漢 430064；2. 中國一冶集團有限公司 湖北 武漢 430081

1 工程概況

某糧庫輸送棧橋由上部鋼結構通廊及下部混凝土支架組成，其中，上部鋼結構通廊由7個通廊連接組成輸送棧橋；下部混凝土支架中心間距最大跨度58 m（圖1）。輸送棧橋全長300.5 m，上部鋼結構桁架、棧橋起連接清理塔和提升塔的作用，是糧食傳運通道；輸送棧橋通廊鋼結構形式為桁架式結構，鋼結構材質為Q235B，鋼結構總質量約150 t。

圖1 輸送棧橋布置

輸送棧橋現場鋼結構吊裝施工中，3#通廊桁架跨度最大，跨度58 m，構件質量35.67 t，為本項目吊裝的重點和難點。本文以3#通廊桁架為例，介紹超長構件的現場施工方法。

2 桁架吊裝方案

2.1 桁架預拼裝

3#通廊桁架投影總長58 m，寬3.2 m，高3.0 m（圖2）。

圖2 3#通廊桁架布置

為便于運輸，通廊桁架在工廠分5段制作 ，運至現場地面拼裝成58 m通廊整體構件，然后利用2臺吊車雙機抬吊，吊裝就位。因此，在拼裝前，根據構件總長，應在地面上用路基箱（或厚30 mm的鋼板）安裝組裝胎架，胎架搭設按棧橋總長的l/500起拱要求搭設，組裝胎架同時搭設3組，確保拼裝吊裝機械連續使用。以3#棧橋胎架搭設為例，胎架中，底板尺寸為4 500 mm×1 000 mm×30 mm，拼接HW200 mm×200 mm ×8 mm×12 mm型鋼（圖3）。

圖3 拼裝胎架示意

搭設拼裝胎架時，需保證地面堅實平整，路基箱由1塊厚30 mm鋼底板、2段豎向放置的H型鋼和1段水平放置的H型鋼組成馬凳形狀，在橫梁上放置楔子，便于逐段調節桁架下弦高度，跨中起拱110 mm，滿足l/500起拱要求（圖4）。

2.2 桁架吊裝方案

該通廊下部跨過鐵路，并且兩側道路狹窄，根據現場吊裝條件，在計算機上運用BIM技術模擬桁架吊裝，從吊車選型、站位、吊裝角度、回轉半徑等因素全面考慮，消除吊裝過程中桁架、吊車、混凝土支架、現場建筑物碰撞或干涉現象。決定采用2臺200 t汽車吊雙機抬吊方案（圖5）。構件質量35.67 t，加上吊車吊鉤、鋼絲繩、吊耳等其他質量，驗算吊車起重量時取構件質量約38 t。

圖4 桁架拼裝立面起拱示意

圖5 雙機抬吊3D示意

2.2.1 吊機起吊能力驗算

根據現場吊車站位條件，選擇通廊起吊重心（圖6），根據力矩平衡方程，計算出x、y位置兩吊車應該承擔的起重量分別為25.1 t和12.9 t。

圖6 雙機抬吊受力示意

根據JGJ 276—2012《建筑施工起重吊裝工程安裝安全技術規范》，雙機抬吊，單機荷載不得超過額定起重量的80%。因此要求x、y位置兩吊機的最大起吊質量分別為31.4 t和16.1 t。

經計算，x位置吊機作業半徑14 m，主臂長度34.8 m，y位置吊機作業半徑28 m，主臂長度39.1 m，可滿足施工需求。

2.2.2 吊索、吊耳的選擇

本段通廊吊裝的每臺吊機采用1組2根吊索，4個吊點。根據吊點受力計算，吊裝受力最大的吊索和吊耳在x點位，以此點來計算吊索、吊耳的受力，從而選擇吊索和吊耳。

2.2.3 吊索設計分析

兩根吊索夾角為30°，吊索擬采用鋼絲抗拉強度為1 700 MPa、直徑47.5 mm的6×37＋1鋼絲繩。經驗算，鋼絲繩能滿足吊裝安全要求。

2.2.4 吊耳設計分析

現場吊裝時，鋼絲繩穿過卡環，卡環與預先焊在桁架吊點上的吊耳（圖7）連接。經驗算，設計吊耳的規格和吊耳連接焊縫均滿足吊裝要求。

圖7 吊耳設計示意

3 桁架吊裝技術參數分析步驟

1）根據現場施工條件，確定吊車起吊旋轉半徑和起吊高度，預先選定吊機類型。

2）根據構件總長，確定起吊重心位置、吊點位置等，進一步求得2臺吊車分別承擔的起重量。

3）驗算選定的吊車能否安全起吊。

4）設計鋼絲繩、吊耳等。

5）嚴格按工序施工，按照方案選用吊機、鋼絲繩，確定吊點位置及起吊高度等參數，保證吊裝安全[1]。

4 安裝過程中的安全監測報告

根據前期理論計算結果和自身技術裝備條件，選擇x（主）、y（輔）位置各設置1臺200 t吊機聯合吊裝。吊裝過程中嚴格觀察主、輔吊機實際質量的變化，現以起吊點1、作業半徑最大處2、吊車臂最長點3、落位點4這4個特征值，對吊機起重量與理論計算量對比，進行安全監測，主、輔吊機監測數據對比見表1、表2。

表1 主機監測數據對比

表2 輔機監測數據對比

由監測數據知，主、輔吊機儀表盤上顯示起重量（圖8、圖9），與吊車起吊、空中移位和安裝就位的工況吻合。輔助吊機在任何工況下實際起重量均小于13.89 t（含吊鉤自重），且主、輔吊機儀表盤力矩限制器顯示數據換算為理論安全起重量也始終小于吊車額定起重量，說明整個吊裝方案安全可靠。

圖8 主機監測對比

圖9 輔機監測對比

5 監測分析

理論與監測結果表明：實測吊裝值與理論計算結果基本吻合，表明此計算方法的準確性，吊裝所使用的吊具各構件在吊裝過程中受力合理，整體安全性滿足要求。

通過以上研究，充分證明了超長棧橋桁架雙機抬吊是安全可靠的，整套吊具可以放心投入桁架實際吊裝作業中，同時也建議吊裝施工過程應平穩進行，盡量選擇在風力較小、天氣穩定、溫度適中等外界干擾較少條件下進行吊裝施工。

6 應用效果

該棧橋利用此設計方案，實際應用效果很好。現場實際吊裝時，2臺吊車從進場站位、試吊、吊裝、安裝就位，用時3 h，吊裝過程順利，吊裝成功。既無吊機資源浪費，又能保證現場施工安全，桁架雙機抬吊吊裝工藝應用效果良好，為同類桁架施工提供有益參考。