某多跨橋預應力空心板梁吊裝施工技術分析

關功政

（中國安能集團第三工程局有限公司武漢分公司，湖北 武漢）

引言

目前，橋梁施工大多采用裝配式施工，因此對于橋梁吊裝施工的要求更加嚴格，面對吊裝作業時吊機的選擇和施工的技術提出新的要求[1-2]。針對這一問題，本文以具體案例通過科學驗算和優化施工流程，以確保吊裝施工的安全性和穩定性。

1 案例工程基本情況

任小莊橋位于六安市金安區任小莊村，擬建一座67.78 m 橋梁用于通行，橋下為三源河西支。

任小莊橋共有三跨，本橋上部結構均采用預應力混凝土空心板，主梁簡支，橋面連續，跨經3×20 m，跨徑組合為20 m+20 m+20 m，0.375 m 欄桿+6.0 m 機動車道+0.375 m 欄桿=6.75 m。梁板板高0.95 m，每跨5 片后張法預應力梁，共15 片板。

圖1 橋型布置

2 橋梁吊裝施工硬件配套及技術參數

2.1 吊裝機械設備及材料選型

根據本工程的具體情況，20 m 中跨梁吊裝時，采用一臺200t 汽車吊進行吊裝。200t 汽車吊，臂長26.8 m，最大工作半徑在10 m 時，最大起重量為66 t。吊裝過程所使用的鋼絲繩規格為Φ27.5 mm 和Φ32.5 mm、路基板規格為5 m×1 m×0.2 m（長×寬×高）、卸扣規格為10 t。

圖2 橋型側視圖

2.2 吊裝施工參數計算

前期通過對機具、材料的選擇需要通過具體驗算確保其安全性滿足施工要求。

2.2.1 吊機的起吊荷載驗算

以40t 的邊梁吊裝荷載作為驗算吊機、吊具機械、設備的依據。設用1 臺200t 汽車吊采用單機抬吊作業，計算吊機總的起吊重力荷載（G):每片梁板的起吊重力FB (按邊板的吊裝設計噸位計算）FB=G×K×S+Q（FB-梁板最大設計噸位；梁板邊梁的自重，在此取37.8 噸；K-動載系數，一般為1.1～1.3，在此取K=1.2；梁板自重的安全系數，在此取1.3；吊車吊鉤及索具的重量，在此取2 t）；FB=37.8×1.2×1.3+2=60.97t；200t 汽車吊，臂長13.3 m，最大工作半徑在10 m 時，最大起重量為66.9 t，滿足20 m 梁37.8t 起吊重力FB 的吊裝要求。起重高度計算（H ＞=h1+h2+h3+h4；H-起重機的起重高度，m；h1-安裝支座表面高度，m；h2-安裝間隙，視具體情況，一般取0.2～0.5 m；h3-綁扎點至構件吊起后底面的距離，m；h4-吊索高度，m，自綁扎點至吊鉤面的距離，視實際情況定，m）取h1=8 m，h2=0.2 m，h3=0.95 m，h4=3 m。選用起重機的起重高度H＞=12.15 m，起重高度取13 m。起重臂長度計算（l ＞=（H+h0-h)/sinα；K-起重臂長度，m；H-起重高度，m；h0-起重臂頂至吊鉤底面的距離，m，本工程取0.2 m；h-起重臂底鉸至停機面距離，m，本工程取1.5 m；α-起重臂仰角，一般取70°～77°，本工程取70°）l ＞=（13+0.2-1.5）/sin70°=12.45 m。吊車工作半徑取10 m，綜合以上數據及起重機的工作幅度，參考吊車性能參數表，選用一臺YQ200K 汽車起重機滿足施工要求。

2.2.2 索具、卡環等工具的荷載驗算

首先對板梁重力計算。

板梁邊板為驗算對象。G=mg=35×10=350KN

鋼絲繩拉力計算

式中：N-每根鋼絲繩索具的受拉力；

Q-所吊構件的重力；

n-吊索根數，4 根；

α-吊索鋼絲繩與板梁水平夾角，取45°

吊索鋼絲繩的破斷拉力總和，KN；

K-安全系數，取6。

N=G/N×1/sinα=（350/4）/2×1/sin45°=61.86KN

擬選用鋼絲繩規格6×37，直徑d=32.5 mm，絲徑1.5 mm 鋼絲繩作為吊索吊裝，公稱抗拉強度1 550 Mpa，破斷拉力總和為0.5d2=528.13 KN。

S=αP

式中：S-鋼絲繩的破斷拉力，KN;

α-考慮鋼絲繩之間荷載不均勻系數，對6×37 鋼絲繩，取0.82;

P-鋼絲繩規格表中提供的鋼絲繩破斷拉力總和，KN。

因為N=61.86 P/K=498.15/6=72.18 KN所以選用6×37，直徑d=32.5mm，絲徑1.5mm 鋼絲繩作為吊索吊裝，公稱抗拉強度1 550 Mpa，破斷拉力總和607.5 KN，故鋼絲繩滿足要求。

2.2.3 卡環的選擇計算

吊裝質量最大支撐拉力N=61.86 KN，卡環的允許荷載Q=40d2，擬選用7.5 型卡環，查《路橋計算手冊》15-15 表得知d=42 mm。

Q=40×422=70.56KN＞61.86 KN，滿足要求。因此選用7.5 型卡環。

圖3 橋臺構造

3 橋梁吊裝施工關鍵技術

該橋梁跨度較大，而且橫向穩定系數比較小，因此，綜合考慮各項因素，為了確保施工安全，確定具體施工工藝如圖4 所示。

圖4 橋梁吊裝施工工藝流程

在該橋梁施工過程中，每片橋梁都應該嚴格根據工程設計圖以及施工規范進行起頂、移動和吊運。具體的調運工序為：按東南側邊跨→20 m 中跨→西北側邊跨的吊裝順序進行吊裝，有利于控制橋梁跨徑的長度，并保護承臺不產生位移，同時梁車進出場方便，提高工作效率。吊裝過程中必須按照以下步驟執行吊裝：

吊裝前，要求在汽車吊作業場地和梁車行走的便道上用建筑垃圾及回填土鋪平、壓實，然后在200t 汽車吊支腿下鋪設路基板，運梁車的行走路線的路面要求堅實、平整，200t 汽車吊停靠在東側橋臺外側，車尾向橋位，車頭向接坡，便于起吊。

梁車運梁：梁車裝好板梁運輸到現場，梁車從東面道路駛入施工現場，停靠在20 m 邊跨外200t 汽車吊車的東側，做好吊裝前的各種準備工作。

試吊：200t 汽吊落鉤，系好鋼絲繩后，吊車緩慢起鉤，待板梁離開梁車5～10 cm 后，200t 吊車停止起鉤，停頓3～5 分鐘無異常后，吊車方能作下一步動作。

橋梁吊裝如圖5 所示。

圖5 橋梁吊裝示意

板梁吊裝就位：200t 汽車吊起鉤，當板梁起升至適當高度后，吊車停止動作，待板梁平穩后，吊車由北向西逆時針慢慢旋轉，當板梁從200t 吊車北面旋轉至200t 吊車西面，即20 m 板梁相應編號位置時，吊車緩慢落鉤距蓋梁20～30 cm 時，停止落鉤，待板梁平穩后，吊車緩慢落鉤至距蓋梁上方10～15 cm 處后停止落鉤動作，操作工校正橡膠支座后吊車緩慢落鉤，板梁就位。如發現板梁安裝后橡膠支座沒墊實，重新起吊，增加相應厚度的薄鋼板，以保證板梁的安裝質量按照此方法把東跨20 m 板梁吊裝完備。

橋墩構造如圖6所示。

圖6 橋墩構造

在施工過程中，還需要注意的是：首先在施工開始前，需要對預制板梁質量進行嚴格檢查，對于不符合工程施工要求的材料，必須禁止使用。其次在正式施工前，還需要對墩臺拱座的尺寸進行檢查，確保修理平整，并且水平頂面高程應該適當低于設計值。最后要注意對橋梁吊裝施工效果的檢驗工作，檢驗人員應在階段性施工完成后對其進行現場檢測, 及時發現問題，合理安排施工。

4 工程施工要點

（1） 吊裝方案選擇。由于橋梁的種類繁多，其所處的地理位置各不相同，而且橋梁的結構、跨徑都不同。為了保證橋梁施工能夠順利進行，必須綜合考慮各個橋梁實際情況，然后制定具體的橋梁吊裝施工方案，所以施工方案必須確保安全可靠，另外還要注意經濟適用[3-4]。通過對雙肋吊裝，單肋合攏、單肋吊裝、雙肋合攏等方案的分析，本案例采用單肋吊裝的方式進行吊裝施工，其纜吊主索只需要一根，扣索每邊需要4 根，共計8 根，滿足施工需要。

（2） 安裝前，梁板的混凝土強度和壓漿強度不得低于設計要求；梁板安裝時，支承結構（墩臺、蓋梁、墊石）的強度應符合設計要求；梁板就位后，梁兩端支座應精確就位，梁板底與支座以及支座底與墊石頂面必須緊密貼合，否則重新安裝；支座不得發生偏移、不均勻受力和脫空現象。

（3） 準確界定板梁吊裝作業區域以及車輛通行區域的具體范圍，根據現場地質條件做硬化處理，橋臺臺身回填土分層夯實，壓實緊密，以作為吊車和梁車的路基，行駛時鋪設鋼板走道板。確保場地及通道可承受機械設備自重等作用，并全面清理場地上的障礙物。

結束語

綜上所述，想要安全完善地進行橋梁吊裝施工，除了要制定合理的施工方案，還要進行科學的驗算設計確定最優的機具和材料選擇，同時還要規范每個施工操作環節，從而保證施工的順利進行[5]。只有科學的方案設計，規范的操作流程，才能從根本上提高橋梁建設施工水平，保證橋梁建設施工質量與施工安全。