薄底板管溝梁吊裝施工技術(shù)

王曉良 中交二航局第一工程有限公司

1.工程概況

宜昌三峽國際游輪中心碼頭工程位于宜昌中心城區(qū)北部，葛洲壩水利樞紐上游三江引航道東側(cè)的長江支流黃柏河左岸，建設(shè)10 個游輪泊位，設(shè)計年游客吞吐量200萬人次。保持現(xiàn)有陸域前沿線，在現(xiàn)有擋墻外側(cè)修建11 m寬架空平臺，基礎(chǔ)采用2 根Φ1200mm鉆孔灌注樁，上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆蓋梁，蓋梁上部岸側(cè)設(shè)置6 榀預(yù)應(yīng)力空心板，江側(cè)設(shè)置1榀管溝梁。管溝梁長度為15.9 m，寬度為3 m，底板厚15cm，兩邊側(cè)壁厚分別為42cm及30cm，中間側(cè)壁50cm，重達(dá)80t，為倒M型結(jié)構(gòu)，總計24榀。

2.吊具及吊點(diǎn)設(shè)計

2.1 吊具結(jié)構(gòu)設(shè)計

吊具設(shè)計成桁架形式，橫向桁架用3根I25型鋼，縱向采用兩根雙拼I25型鋼，10mm厚鋼板為吊耳，吊耳與桁架之間焊接，用加勁肋板對吊耳連接加強(qiáng)。

2.2 專用吊具驗(yàn)算

管溝梁最大重量為80.5 t（吊具及其他按2 t 考慮），平面方向鋼絲繩與吊具雙拼工25 a 水平方向夾角17°，雙拼工25 a 受力：Nx=cos17°×805kN/3=256.6kN；單拼工25 a 受力：Ny=sin17°×805kN/3=78.5kN。

工25 a 截面性能：γ x=1.07，A=48.541cm2，Wx=402cm3，Wy=48.3cm3，Ix=5020cm4，Iy=280cm4，i x=10.2cm，iy=2.4cm，f=215 N/mm2，fv=125N/mm2。

雙拼工25a：Iy=2×1/12×1.3×（11.6×2）3+2×1/12×（25-1.3×2）×（11.6/2）3=3434cm4

（1）強(qiáng)度驗(yàn)算：

雙拼工25a：σx=Nx/A=256.6K N/2×48.541.102mm2=26.43N/mm2＜f=215N/mm2(滿足)

單拼工25a：σx=Ny/A=78.5KN/48.541cm2=16.17N/mm2＜f=215N/mm2(滿足)

管溝梁斷面圖

管溝梁吊具圖（圖中尺寸以m計）

（2）剛度驗(yàn)算：

雙拼工25a：λx=I0x/ix=9.7m/10.2cm=95.1＜400，λ y=I0y/iy=4.85m/5.95cm=81.5＜400 (滿足)

單拼工25 a ：λ x=I0x/ix=3m/10.2cm=29.4＜400，λy=I0y/iy=3m/2.4cm=125＜400 (滿足)

（3）穩(wěn)定性驗(yàn)算：

熱軋工字鋼截面，對x 軸為a類，對y軸為b類，雙拼工字鋼兩軸均為b類。查表得，對于雙拼工25a，φX=0.588，φy=0.678。對于工25a，φX=0.963，φy=0.411。

雙拼工25a：σ=N/φA=256.6KN/0.588×2×48.541×102cm2=44.95N/mm2＜f=215N/mm2(滿足)

單拼工25a：σ=N/φ A=78.5KN/0.411×48.541×102cm2=39.34N/mm2＜f=215N/mm2(滿足)

（4）焊縫計算：

吊耳受力：

2.3 吊點(diǎn)設(shè)計

由于管溝梁設(shè)計圖紙中未給起吊點(diǎn)，本管溝梁吊裝時為避免底板折斷等因素影響，決定將吊點(diǎn)布置于管溝梁兩邊側(cè)墻，設(shè)置四個吊點(diǎn)，吊點(diǎn)距離梁兩端頭3.1m，錯開觀景平臺，防止吊裝時鋼絲繩卡住；同時錯開25cm底板倒角處，距離底板40cm處，預(yù)留0.11米預(yù)留孔預(yù)埋PVC管穿鋼棒，在預(yù)埋PVC管處設(shè)置兩個φ25螺紋鋼加強(qiáng)筋，吊點(diǎn)周邊設(shè)置加密鋼筋網(wǎng)片，對吊點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)。

3.吊裝工藝

3.1 管溝梁預(yù)制

架空平臺預(yù)制管溝梁由于轉(zhuǎn)運(yùn)困難，考慮到經(jīng)濟(jì)合理性及便于起吊安裝，決定將管溝梁沿架空平臺岸線邊預(yù)制,臺座布置在離岸邊3.5m處，平行布置2個臺座，兩臺座間留2m當(dāng)做過道方便施工，使用一臺400T吊車起吊安裝。預(yù)制臺座用5cm厚C15細(xì)石子混凝土找平層，同時臺座設(shè)置3cm起拱度。

3.2 地基承載力驗(yàn)算

本工程管溝梁預(yù)制及吊車就位均在擋土墻附近的后方陸域，汽車吊站位位于原擋土墻邊緣，需對擋土墻后方回填陸域進(jìn)行地基承載力驗(yàn)算。400噸汽車吊自重84噸，配重90噸，管溝梁重81噸，四個腳墊板規(guī)格為2.5米×2.5米×0.3米，故地基需承受的總荷載為84噸+90噸+81噸=255噸，計算地基承載力Pk=255×10/2.5×2.5×4=102KPa。根據(jù)本工程地勘報告在后方擋土墻陸域采用標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)及動力觸探的檢測結(jié)果，地基承載力為fa=140 KPa，大于400噸汽車吊的地基承載力，故地基承載力滿足要求。

3.3 管溝梁吊裝

3.3.1 吊裝設(shè)備選用

本工程由于受黃柏河橋凈空影響，如使用大型浮吊進(jìn)行水上安裝，需拆卸起重船臂架，費(fèi)用高，采用雙機(jī)抬吊工期長，經(jīng)分析比選選擇一臺400噸吊車在陸上進(jìn)行安裝，管溝梁中距離碼頭岸線邊10米，管溝梁最大吊裝重量80.5噸左右（含吊具），根據(jù)吊車參數(shù)、性能表能滿足吊裝吊重要求。

（1）吊距計算：

400 t 汽車吊吊距計算公式：L400t=L1+L2

其中：

L400t——汽車吊的吊距（m），也稱幅度（m）；

L1——汽車吊旋轉(zhuǎn)中心至蓋梁側(cè)邊的水平距離（m），約2 m，取L1=2.5m；

L2——橫梁外邊至吊點(diǎn)中心的水平距離，L2=10m；

則L400t=L1+L2=2.5+10=12.5m

（2）起重臂長計算：

起重臂長計算公式：（L臂長）2=(H+h4)2+L400t2，H=h1+h2+h3

其中：

H——汽車吊的起重高度（m）；

h1——管溝梁的高度（m），h1=1.4m；

h2——安裝間隙（m），0.2 m～0.5m，取0.5m；

h3——吊索高度（m），掛鉤至構(gòu)件吊起后管溝梁頂面的距離（m）；

h4——掛鉤至起重臂頂端的垂直距離（m），初步取3m；

h3=L’/2×tanα

L’——管溝梁對角吊點(diǎn)之間的水平距離，L’=5.55m；

α——取值60°；

h3=L’/2×tgα=5.55 ×tg60O=9.6 m，再加上吊耳的高度，取h4=10m

則H=h1+h2+h3=1.4+0.5+10=11.9m

根據(jù)公式計算，起重臂長L臂長=19.45m

根據(jù)QAY400汽車吊起重性能表，當(dāng)?shù)蹙?幅度)為14 m、臂長為20.7m時最大起重量可達(dá)到86t＞81.5t(管溝梁最大的重量)，經(jīng)我方計算起重臂長L臂長=19.45m＜20.7m，但在起重性能表中沒有對應(yīng)的數(shù)據(jù)，說明在吊距(幅度)為14m時，臂長要伸長至20.7m才能進(jìn)行起吊作業(yè)，滿足管溝梁起吊的要求。

3.3.2 管溝梁安裝鋼絲繩選擇：

（1）鋼絲繩選擇：

根據(jù)規(guī)范，鋼絲繩允許拉力按下式計算：F0=K’×D2×R0/1000

式中：F0——鋼絲繩最小破斷拉力，單位為kN；

D——鋼絲繩公稱直徑，單位為mm；

R0——鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度，取1870MPa；

K’——鋼絲繩的最小破斷拉力系數(shù)，6×19S+FC鋼絲繩取0.33。

管溝梁最大重量78.5t,吊裝時最大吊重為80.5t，考慮采用8根2m長的鋼絲繩和4根10m長的鋼絲繩受力，鋼絲繩安全系數(shù)取6，鋼絲繩破斷拉力為805×6÷6=805k N，805×6÷3=1610kN。

則鋼絲繩最小公稱直徑

51.1 實(shí)際采用Φ 38mm 和Φ52mm鋼絲繩及，滿足要求。

（2）卸扣選擇：

管溝梁最大重量為80.5t，8個小卸扣單個最大受力13.42t，根據(jù)《中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》JB 8112-1999選擇卸扣型號為T-BX 15，額定起重量為15t。4個大卸扣單個最大受力26.8t，選擇卸扣型號為T-BX 30，額定起重量為30t。

（3）承重鋼棒計算：

管溝梁側(cè)墻厚度為0.3m，鋼棒采用Q345鋼號的鋼材，長0.5m，鋼棒懸出軌道梁部分按懸臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算。

L—懸臂端長度（0.5-0.3）×/2=0.1m

b—吊點(diǎn)至懸臂根部距離取0.025m（吊裝時的工作長度）

G—管溝梁重量為805KN

K—動力系數(shù)取1.2

P—單側(cè)鋼棒承受載荷（P=G×k/4=805×1.2/8=120.75KN）

D—鋼棒直徑取100mm

A—鋼棒面積1002×π/4=7850mm2

W—鋼棒截面抵抗矩3.14×D3/32=98125mm3

I—鋼棒截面慣性矩3.14×D4/64=4906250mm4

E—鋼棒彈性模量210000Mpa

（1）鋼棒剪切強(qiáng)度：剪應(yīng)力τ=P/A=15.4≤容許剪應(yīng)力{τ}=120Mpa

因此，鋼棒抗剪能力滿足要求。

（2 ）鋼棒彎曲強(qiáng)度：彎矩M=Fb=20215000N.mm

彎曲應(yīng)力δ=M/W=205.06Mpa≤容許彎曲應(yīng)力{δw}=210Mp

因此，鋼棒抗彎能力滿足要求。

（3）鋼棒的撓度：撓度f={Pb2L（3-b/L）}/（6EI）=0.0018mm≤{f}=L/500=0.05mm

因此，鋼棒撓度滿足要求。

3.3.3 保證措施

（1）采用全站儀放樣砼預(yù)制構(gòu)件安裝位置和標(biāo)高控制點(diǎn)；校核支承面的標(biāo)高及平面位置，并畫出安裝軸線與端線，以使構(gòu)件準(zhǔn)確就位。

（2）對砼預(yù)制構(gòu)件的類型編號、外形尺寸、質(zhì)量、數(shù)量、混凝土強(qiáng)度、預(yù)留孔、預(yù)埋件及吊點(diǎn)等進(jìn)行復(fù)查。

（3）對起吊用的機(jī)具設(shè)備如鋼絲繩、吊環(huán)等進(jìn)行全面檢查，合格后方可投入使用。所用的吊運(yùn)設(shè)備，不允許超負(fù)荷運(yùn)行。

管溝梁安裝時：

（1）正式安裝前，將擱置面預(yù)埋鋼板打磨清理干凈，并將橡膠支座安裝固定好。

（2）管溝梁安裝時，橡膠支座面應(yīng)平整，空心板與橡膠支座面間應(yīng)接觸緊密。

（3）將管溝梁緩慢下放，距待安裝位置約30cm時，將管溝梁調(diào)平、調(diào)正，人工輔助將管溝梁安裝到指定位置。

(4) 在擋土墻上部沿?fù)跬翂Ψ较蛎扛?米布設(shè)一個沉降位移觀測點(diǎn)，每隔2小時觀測一次，保證擋土墻在吊裝過程中穩(wěn)定。

4.結(jié)束語

本文從工程實(shí)際出發(fā)，對吊裝工藝進(jìn)行了介紹，用次方法吊裝能夠順利、安全的完成本次吊裝任務(wù)，對吊具、吊點(diǎn)的設(shè)計，預(yù)制完成后臨時租賃一臺大型汽車吊一次性完成安裝，及節(jié)約了費(fèi)用，又滿足了安全吊裝的要求方。本文通過實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，對重量非常大的薄壁型管溝梁吊裝予以總結(jié)，可供類似工程參考借鑒。