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扒杆吊装技术在大吨位箱梁施工中的应用

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2019-12-02 13:01

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　　一、工程概况

　　大砂沟桥梁工程是在拆除原有桥梁的基础上加宽的新建工程，旧桥为原109国道跨越大砂沟处3×20米的洪道桥，新建桥梁与大砂沟正交，全桥长70m，桥型结构为2×35m后张法预制空心箱梁，共有22片梁体，梁高为1.8m，边梁宽为3.05m，中梁宽为2.8m，其中边梁4片，安装重量为130t，中梁18片，安装重量110t，桥梁为兰州市大砂坪高速公路进出口的必经之路，施工交通压力大，桥体两侧建筑物密集，而且受拆迁影响，梁体施工场地狭小，临空有高压线和各种通信线缆，单片梁体较重，吊车吊装无法站位，有效作业半径不够，无法实施；架桥机由于梁体不多且施工场地狭小，施工成本高，不经济。综合施工的可行性与经济性，经过反复论证和比较。最终确定箱梁的吊装采用双人字扒杆法吊装。下面介绍扒杆施工在梁体架设过程中的应用。

　　二、箱梁吊装

　　1.人字扒杆结构及具体工艺

　　（1）人字形扒杆是采用角钢加工而成的桁架结构。其中，主杆采用80×5角钢焊接而成；平杆采用50×5角钢；斜杆采用40×5角钢。分为三节制作，节长为6m。桅杆竖立后底宽6m，两付能承受吊装能力160t，高度为18m。

　　（2）起重系统由滑轮组、导向滑轮、卷扬机组成。滑轮组采用16门滑轮（定、动滑轮各8门）、中20钢丝绳花穿法联结，钢丝绳跑头通过导向滑轮连接卷扬机。卷扬机采用50kN慢速卷扬机，单头牵引力50kN，吊装预制梁时最大牵引力30kN。对于卷扬机的地锚设置，一般可设于桥墩背墙的位置上，通过背墙的预留孔进行固定，也可用梁体连接座为其地锚。

　　（3）缆风绳采用φ28钢丝绳，每副人字扒杆安装前后缆风绳各2根，主拉背索缆风绳2根，由滑轮穿绕。利用大桥桥墩背墙上的预留孔作为缆风绳地锚，待第一跨吊装后，利用连体箱梁作为人字扒杆架后缆风地锚，如果现场情况或扒杆的位置不允许时，可在桥的两侧选用合理的地方，浇注砼地锚或挖埋钢木地锚进行扒杆的缆风绳固定。进而满足后续扒杆的正常吊装。在吊装中，缆风绳的固定可以根据现场的实际情况进行适当的调整。在考虑箱梁的吊装顺序时，施工现场的实际情况对缆风绳的具体固定实施与细节都有着重要的影响。

　　（4）移动龙门架：主要解决预制场的预制箱梁起吊，确保采用钢丝绳对预制箱梁的捆绑。起吊原理主要依据定动滑轮，通过固定的卷扬机进行拉引起吊，同样对于移动龙门架上须安装8门式的定动滑轮各一组，解决牵拉荷载的有效转移，移动龙门架的移动主要靠两侧的手控电动装置解决前后移动。所用的材质主要为φ150的无缝钢管与300×15的工字钢。荷载要求达到90t，净宽度为3.5m。能够满足预制箱梁的基本尺寸要求。

　　（5）所需主要机具材料有：

　　主扒杆：两付，每付六节，每节6m。

　　人字辅助扒杆：一付高6m，在竖立主扒杆时使用。

　　卷扬机：5台，牵引能力5t（11kw）的慢速卷扬机，在起吊箱梁及运输箱梁时使用。

　　油压千斤顶50t规格4台：当无法使用移动龙门架起梁时，可以采用油压千斤顶起

　　动滑轮：4组，起吊梁用。

　　导向滑轮：10个，导向及其它用。

　　钢丝绳：吊制用钢丝绳直径20mm：2500m，起吊预制梁拖运用。缆风绳直径28mm：800m；分别作为扒杆的前缆风绳和后缆风绳。

　　梁托：2个；移梁时卡在梁端，并用三角支撑顶住梁翼，防止预制在移动及吊装中发生倾覆。

　　2.梁体吊装

　　（1）梁体运输

　　首先将移动龙门架移至需要起梁的梁端处，龙门架深入梁端约1.5米左右，通过预制梁翼板的预留口，采用@40mm的钢丝绳将箱梁进行绑扎，在钢丝绳与箱梁接触的部位采用护垫进行垫护，保护箱梁不被损坏。然后采用导向滑轮及滑轮组将梁吊起，放上平车把梁撑稳进行运输。如果场地限制太大，可以采用托板和无缝钢管做滚杠移梁，把箱梁放在托板上方，用卷扬机牵引滑动移梁， [page]

　　为不影响后续箱梁的就位情况，要求对于桥台的背墙施工完毕才能进行正常吊装，可将扒杆竖立在背墙上部，比较稳定，有利于扒杆的横移；对于扒杆的固定可以通过背墙上预留的洞口进行固定，利用背墙可以解决背墙后部的回填密实问题，避免箱梁运至背墙处出现背墙后部位置的不均匀下沉，影响箱梁的正常吊装。

　　（2）首跨梁体吊装

　　首跨梁体架设中，桥台上的扒杆为主杆，桥墩上的扒杆为副杆，在第二跨梁体安装时桥墩上的扒杆为主杆而另外一侧桥台上的扒杆则为副杆，主、副杆互换来吊装前后两跨梁。

　　当梁体前段移至桥墩时，主副扒杆的钢丝绳通过吊钩同时勾住梁体前段，前平车退出，副杆上的钢丝绳收进，主杆上的钢丝绳放松，梁体慢慢前移，移动过程中密切观察，梁体底部不容许落在桥墩背墙上。当梁体前端接近桥墩时，在梁体后端通过转向滑轮和卷扬机拉住梁体，然后用主杆上的吊钩勾住梁体后端，后平车退出，控制梁后端的拉绳慢慢移动梁体，直到梁体到达设计位置，利用转向滑轮调整梁体端头横向位置，同时主副杆吊钩同时下降，调整好支座，使梁体就位。用同样的方法吊装完第一跨梁体。

　　第二跨梁体吊装时主副杆位置互换，方法同第一跨梁体吊装。

　　3.施工安全措施

　　（1）进场设备如卷扬机等必须要有相关部门的鉴定检验证书，保证设备的正常运转，施工前做好验算工作，包括钢丝绳、吊具、滑轮组数、卷扬机功率、地锚固定受力等。

　　（2）作业人员必须经过安全培训，听从指挥人员统一指挥，缆风绳及梁体架设中必须有专人观察，如有异常情况及时反映给指挥人员，进场人员佩戴安全帽，高空作业时必须系安全带等防护用品。梁体吊装过程中梁下禁止人员及机械停留。

　　（3）施工场地禁止非作业人员人内，作业时间应为白天，禁止在雨雪及大风等不良气候条件下作业。

　　三、施工注意事项

　　1.双扒杆顶部梁体自重荷载受力验算时参考下式计算

　　P：K×预制梁重力的1／2+吊具重力+冲击荷载，其中K为动荷载系数，电动卷扬机取1.1；手动卷扬机取1.0。

　　2.在梁下无支架，无导梁支托的情况下，把梁悬空掉过桥孔，再横移、落梁，就位安装，一般主扒杆高度不宜小于梁长的1／2，其有效高度不宜小于梁长的30％。

　　3.精确定位时前后方向由卷扬机带动一钢丝绳来调整，钢丝绳尽量和梁体轴线重合，架桥全过程中，吊绳拉力与梁体轴线方向应保持垂直，确保不会对梁体产生较大的轴力。

　　4.梁体起吊及吊装过程中，为防止钢丝绳对梁体的损伤，可用钢板加工和梁身相符的钢托，内垫橡胶等柔性材料来保护梁体。

　　5.吊装好的梁体在绞缝及连接板没有施工之前不要作为缆风绳的地锚，因为梁体落在固定及滑动支座上容易移动，要及时保护成品。