一端帶擴大頭異型預制構件運輸方案設計

正清，吳二軍，錢元弟 ，邵輝學

（1.中國十七冶集團有限公司，安徽 馬鞍山 243000；2.河海大學土木與交通學院，江蘇 南京 210098）

1 引言

當前，預制裝配式結構成為建筑產業化進程中重點發展的結構體系，在預制鋼結構和鋼管混凝土結構體系中，為了提高安裝效率，在預制柱端在工廠內提前安裝節點連接件是常規做法，可以大幅度減少現場焊接工作量，提高工程質量，然而這種方案不可避免地出現不規則的異型構件。異型預制構件的運輸方案直接影響了工程效率和工程成本[1～2]。2018年，17冶集團和河海大學項目組聯合設計了一種新型全預制鋼管混凝土柱，其外形尺寸為一端帶十字擴大頭的異型構件，參見圖1。為了實現該異型構件的高效率運輸，降低工程成本，本文進行了專用運輸支架和運輸方案設計，并給出設計案例。

圖1 柱構件輪廓尺寸示意圖

2 異型預制構件運輸要求和應對思路

2.1 大型預制構件道路運輸要求

預制構件為長細比較大的大型和異型桿件，多選擇平放運輸。運輸方案設計時應滿足以下要求[3～5]。

①符合國家相關公路運輸規定，避免超高超寬。

②車輛宜選擇低幫平板運輸車，放置構件時做好配載平衡。

③對于異形預制構件，應根據構件形式、車型做好相應運輸支架設計，確保運輸支架的強度、剛度和穩定性，并與車體牢固固定，避免構件之間與車體碰撞。

④運輸支架的形式和重量應考慮裝卸盡量方便。

⑤支架支承點的設置應保證所運輸構件在運輸過程中不發生塑性變形。

⑥在不超載、不超高、不超寬的前提下，盡可能提高裝運量。

⑦運輸過程中車輛保持勻、慢速行駛，避免急轉彎、急剎。

2.2 需解決的關鍵問題

滿足上述道路運輸要求，應著重解決以下關鍵問題。

①在限高、限寬范圍內提出最優堆放方案，以取得最大裝運量。

②根據堆放方案和對構件的適應性要求，進行專用支架設計，支架應具有足夠的強度、剛度和較輕的自重，形式應便于人工操作拆裝。

③在支架形式確定的基礎上，考慮防碰撞和穩定性保障措施。

3 構件疊放方式

3.1 疊放方式選擇

為實現最大效率運輸，應實現在相同空間內疊放盡量多的構件。除自重因素外，端部擴大頭是制約堆放數量的決定性因素。擴大頭錯位堆放是節省空間最常規的方案，可能交疊方式有多種，如圖2所示。

圖2 一端帶擴大頭構件堆疊方式

前后錯位有兩種方式：同向錯位和對向錯位。同向錯位吊裝效率高，但堆放總長至少延長一個擴大頭尺寸；對向錯位總體積最小，但吊裝效率低。

擴大頭在橫截面堆放方向有三種交疊方式：左右交疊、上下交疊和上下左右雙向交疊。其中上下交疊節省高度空間，左右交疊更有利于適應車輛寬度。上下左右交疊最有利于節省空間。

事實上，異型構件尺度不可能恰好適應限高和限寬尺度，應考慮吊裝效率選定較優堆疊方式。在車廂長度足夠時，優先選擇同向吊裝方式；在僅高度和寬度尺度不足時，相應選擇僅上下交疊或左右交疊。運輸距離遠、恰好尺度限制與構件堆疊尺度吻合，則選擇上下、左右交疊取得最高效率。

3.2 擴大頭的堆疊方向

4 堆放運輸支架設計

傳統的異型預制構件堆放運輸支架多為鋼結構。鋼支架穩定性好，但自重大，支架自身需要吊裝，且多層試件堆疊放置困難、運輸層數少等。針對上述缺點，設計了一種組裝式支架系統，其構造如圖3所示，組成部件包括：帶V形槽墊塊、層間矩形鋼管墊梁、固定纜繩。

圖3 組裝式支架系統

其中墊塊材料為輕型樹脂或塑料；平面形狀為矩形，寬度不宜大于500mm，以保證自重不要過大，可以由工人靈活搬運；長度略小于車寬；V形位置根據擴大頭尺寸對稱布置。為保證與構件具有較大摩擦力，與試件接觸表面粘貼橡膠層。根據通常滑動摩擦系數通常在0.4～0.8之間要求車輛啟動與制動加速度a應小于0.4g=4m/s2。層間矩形鋼管墊梁的作用有兩個：①輔助固定構件；②根據擴大頭尺寸調整層間間距（高度）。

5 運輸支架的使用方法

對一端帶擴大頭的梁柱等預制桿件，通常沿構件長向布置2組～3組，布置位置根據桿件的重心平衡原則設定，上下墊塊應對齊。堆放步驟如下。

①首先在地面鋪設一層墊塊，V形槽向上。當所堆放構件的擴大頭尺度較大時，可在墊塊下增設鋼管墊梁。每個墊塊對應每層2根～3根墊梁。

②吊裝第一層構件。

③擺放第二層墊塊，V槽向下，上下墊塊相對的V形槽將構件卡住。

④擺放層間矩形鋼管墊梁。

⑤擺放層間上層（第三層）墊塊，V形槽向上；之后上部吊裝第二層構件。

⑥擺放第四層墊塊、層間矩形鋼管墊梁和第五層墊塊，之后上部吊裝第三層構件；直至達到道路運輸限高值。

6 設計實例

以圖1所示，帶擴大頭的鋼管柱為例，柱長 3.6m，截面尺寸為400mm×400mm，擴大頭外伸長度為400mm，橫截面寬度為200mm。本文擬選用解放牌某型平板運輸車。適用的運輸支架的尺寸如圖4所示。

圖4 運輸支架尺寸

我國《超限運輸車輛行駛公路管理規定》（2020修訂版）[6]規定：運輸車輛的總高不得超過4.2m（包括車輛自身高度）。按上下最大交疊尺寸，3層試件需要堆放2.404m。車廂高度1.5m，累計3.9m。柱長3.6m，前后錯開擴大頭長度，最小長度4m，因此車廂上按前后兩排布置，如圖5所示。

圖5 柱運輸布置圖

7 結論

隨著預制裝配式建筑建造量越來越大，工廠生產異型構件數量越來越多。本文系統給出了一種端部帶擴大頭的桿件構件運輸堆放方案，以供同類工程設計參考。