張文釗

(西安瑞通路橋科技有限責(zé)任公司，陜西西安 710075)

高墩提升站在預(yù)制箱梁架設(shè)中的應(yīng)用

張文釗

(西安瑞通路橋科技有限責(zé)任公司，陜西西安 710075)

結(jié)合工程實(shí)例，介紹了預(yù)制箱梁高墩提升站在橋梁施工中的應(yīng)用，對(duì)提升站的設(shè)計(jì)和力學(xué)穩(wěn)定驗(yàn)算進(jìn)行了較詳細(xì)的闡述，指出高墩提升站具有經(jīng)濟(jì)，高效等特點(diǎn)，值得推廣應(yīng)用。

高墩提升站，預(yù)制箱梁，梁體架設(shè)

1 工程概況

104國(guó)道跨線橋與104國(guó)道交角為80°，位于R=5 600 m的左偏圓曲線及直線上。橋梁上部結(jié)構(gòu)為30 m裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。共22跨，共220片梁。

每片箱梁梁體高1 600 mm，底板寬100 mm，中梁頂寬2 400 mm，邊梁頂寬2 850 mm。邊跨梁段預(yù)制橫梁，中跨梁段設(shè)置現(xiàn)澆橫隔梁。預(yù)制部分邊跨邊梁重約91．5 t，邊跨中梁重約84．4 t，中跨邊梁重約 90．3 t，中跨中梁重約 82．8 t。

2 箱梁提升站設(shè)計(jì)

2．1 提升站位置

依據(jù)橋梁所處位置地勢(shì)及預(yù)制場(chǎng)建設(shè)情況，將提升站設(shè)在第二跨位置，主提升架設(shè)在第二跨左側(cè)。

2．2提升站結(jié)構(gòu)形式

提升站大致分為四部分：基礎(chǔ)，主墩，橫橋縱梁，提梁天車。

1)基礎(chǔ)。提升站共設(shè)置4個(gè)基礎(chǔ)，基礎(chǔ)尺寸為4 m×4 m× 1 m，分別設(shè)置在1-1號(hào)，1-3號(hào)，2-1號(hào)，2-3號(hào)樁基外側(cè)(分別為1號(hào)，2號(hào)，3號(hào)，4號(hào)主墩)，基礎(chǔ)底部落在堅(jiān)硬巖層上，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，1號(hào)墩基礎(chǔ)頂標(biāo)高為12．161 m，2號(hào)墩基礎(chǔ)頂標(biāo)高為18．7 m，3號(hào)墩基礎(chǔ)頂標(biāo)高為12．061 m，4號(hào)墩基礎(chǔ)頂標(biāo)高為21．66 m。

2)主墩。在基礎(chǔ)中心位置上澆筑4個(gè)主墩，主墩頂標(biāo)高高出1號(hào)墩，2號(hào)墩左半幅蓋梁頂標(biāo)高6 m，取33．7 m。1號(hào)，2號(hào)，3號(hào)，4 號(hào)墩柱高分別為21．539 m，15 m，21．639 m 和12．06 m。

1號(hào)，3號(hào)墩采用直徑1．4 m的立柱鋼模板，中間澆筑C20混凝土，每節(jié)鋼模板之間安置L=2 m間距15 cm的φ25 mm鋼筋籠，柱底與基礎(chǔ)配置L=2 m間距15 cm的φ25 mm鋼筋進(jìn)行錨固，墩頂向地面拉設(shè)三道風(fēng)纜繩，在1號(hào)，3號(hào)墩之間10 m高位置采用角鐵聯(lián)結(jié)系進(jìn)行聯(lián)結(jié)，以保證主墩整體穩(wěn)定性。

2號(hào)，4號(hào)主墩分別采用兩組三排加強(qiáng)型組合貝雷架組成。

3)橫橋縱梁。主墩上方順橋向設(shè)置3片L=600 cm，36工字鋼托架，1號(hào)墩與2號(hào)墩，3號(hào)墩與4號(hào)墩托架上部分別放置兩條橫橋向的縱梁，每條縱梁由兩組單層三排加強(qiáng)型貝雷梁組成。橫梁上方放置順橋向等寬的枕木，枕木上方放置橫橋向?qū)к墶?/p>

4)提梁天車。在橫橋縱梁導(dǎo)軌上放置提梁天車，每個(gè)提梁天車可以提起100 t的重物。

3 提升站力學(xué)穩(wěn)定驗(yàn)算

1)基底承載力：貝雷梁每延米自重：桁架：270 kg，加強(qiáng)桿：160 kg，銷子：12 kg，支撐架：15 kg，軌道：43 kg/m，配件：50 kg/m。

提升站單側(cè)總計(jì)0．687 t/m，上部天車每個(gè)按4 t計(jì)，每個(gè)吊點(diǎn)噸位50 t計(jì)，剛度進(jìn)行驗(yàn)算。

提升站長(zhǎng)柱高度為22 m，φ1．4 m。

風(fēng)荷載引起的彎矩：

查有關(guān)資料基本風(fēng)壓按70 kg/m2計(jì)算，桁架式鋼梁受風(fēng)面積按1/2計(jì)算，貝雷縱梁迎風(fēng)面積 F=1/2×1．7×27=22．95 m2。風(fēng)載作用點(diǎn)在其形心高度，風(fēng)壓對(duì)立柱基底產(chǎn)生彎矩：

彎矩對(duì)基底的附加應(yīng)力：

考慮風(fēng)載后長(zhǎng)柱基底的地基承載力 11．5+11．2= 22．7 t/m2=0．227 MPa ＜1 MPa。

本橋地質(zhì)為中風(fēng)化花崗巖，地基容許承載力達(dá)到1 MPa，因此提升站的地基承載力是容許的。

2)長(zhǎng)主墩橫向穩(wěn)定性。橫橋向穩(wěn)定性系數(shù)K=抗傾覆力矩/傾覆力矩。

H1為天車在鋼軌行走時(shí)與鋼軌的摩擦力，取摩擦系數(shù)f= 0．05，H1=fN=2．5 t。

穩(wěn)定性滿足要求。

由于擴(kuò)大基礎(chǔ)采用4 m×4 m，所以縱橋向立柱穩(wěn)定性同樣滿足要求，施工長(zhǎng)柱時(shí)，長(zhǎng)柱根部必須嵌入擴(kuò)大基礎(chǔ)內(nèi)。

3)長(zhǎng)柱墩極限承載力及允許承載力。

a．混凝土的極限承載力。長(zhǎng)立柱的最小回旋半徑r=d/4= 0．35，L/R=22/0．35=63，查表得 φ =0．65。

安全系數(shù)取 K=2．3 ～2．5。

按歐拉公式計(jì)算長(zhǎng)立柱的臨界荷載及允許荷載。

考慮安全系數(shù) K=2．3，即 273．7 t/2．3=119 t＞55．6 t(滿足要求)。

b．長(zhǎng)立柱模板的臨界荷載及允許荷載驗(yàn)算。

根據(jù)以上計(jì)算與實(shí)際情況提升站長(zhǎng)柱是安全的，鑒于本橋的特殊性，箱梁提升高度較高，仍存在諸多不安全因素，為確保本橋提升站安全，在提升站的每個(gè)長(zhǎng)短柱頂部均設(shè)三道鋼絲繩纜風(fēng)，同時(shí)在兩長(zhǎng)柱1/2高處設(shè)平面聯(lián)結(jié)角鋼桁架作為加強(qiáng)，如圖1所示。

圖1 加強(qiáng)提升站安全設(shè)置示意圖

4)橫托梁穩(wěn)定性。高立柱上采用三根L=600 cm的36號(hào)工字鋼作為橫托梁。

a．橫托梁根數(shù)計(jì)算：

A3型鋼軸向允許應(yīng)力［σ0］=140 MPa，W為Ⅰ36號(hào)型工字鋼截面抵抗矩，則：

即安裝偏差L控制在1．35 m－0．78 m=0．57 m時(shí)能確保托梁不失穩(wěn)，同時(shí)在施工立柱頂時(shí)預(yù)埋鋼板@10 mm，鋼板底采用L=2．0 m的Φ28鋼筋10根，將托梁36號(hào)工字鋼邊角預(yù)埋鋼板焊接，施焊時(shí)應(yīng)一次連續(xù)施焊完畢，同一位置連續(xù)補(bǔ)焊不得超過(guò)兩次，確保焊縫均勻，飽滿，對(duì)托梁工字鋼的穩(wěn)定性進(jìn)行局部加強(qiáng)。

5)托梁抗剪力驗(yàn)算。

其中，Q 為驗(yàn)算截面的剪力，Q=55．6 t/α =556 kN/α= 278 kN;Sm為中性軸以上的主截面對(duì)中性軸的面積矩，Sm= 514．7 cm3;Im為主截面的慣性矩，Im=15 800 cm4;δ為腹板厚度，δ=1．0 cm。

7)地壟計(jì)算。纜風(fēng)繩地壟計(jì)算示意圖見(jiàn)圖2，圖3。

選用2根Ⅰ36號(hào)工字鋼能滿足剪力要求。

6)纜風(fēng)繩計(jì)算。本提升站每個(gè)長(zhǎng)柱旁設(shè)三根纜風(fēng)繩，中間一根與兩根長(zhǎng)柱處于同一個(gè)立面，與水平面夾角為30°。另兩根沿此立面對(duì)稱分布，與中間一根在水平面上投影夾角為30°。

假定受力的纜風(fēng)繩為一根時(shí)，纜風(fēng)繩所承受的拉力(假定跑車輪與軌道產(chǎn)生的摩阻力全部由此纜風(fēng)繩承受)為：

則三根纜風(fēng)繩中受力最大的一根纜風(fēng)繩拉力為：

圖2 纜風(fēng)繩地壟計(jì)算示意圖（一）

圖3 纜風(fēng)繩地壟計(jì)算示意圖（二）

由纜風(fēng)繩計(jì)算可知，受力最大的一根纜風(fēng)繩拉力為11．55 kN，取此根纜風(fēng)繩地壟進(jìn)行驗(yàn)算。N=11．55 kN，取 α=30°，H= Ncos30°=10 kN，V=Nsin30°=5．78 kN。

地壟柱埋入土中長(zhǎng)度為1 m，a1=a2=0．3 m。

對(duì)地壟柱受力分析得：R1=2H=20 kN，R2=H=10 kN。

(R1+R2)f/K=(20+10) ×0．4/2=6 kN ＞ V=5．78 kN，滿足要求。

地壟柱采用20 cm圓柱。

據(jù)此，提升站各性能滿足梁體提升需求。

4 臨時(shí)支座設(shè)置

在箱梁連續(xù)端位置設(shè)置臨時(shí)支座，每端設(shè)置兩個(gè)。臨時(shí)支座采用圓形鋼砂筒，砂筒的外面用鋼板做成一個(gè)筒，筒上做一個(gè)能開(kāi)合的孔，放上砂，放入頂芯木。砂要采用干凈的、烘干的、在自然環(huán)境放了幾天的(濕度與外界相同)石英砂。放入砂的數(shù)量，預(yù)先做承壓試驗(yàn)，看看天然狀態(tài)下的砂放進(jìn)去后，在額定的壓力下壓下去多少。調(diào)整砂的數(shù)量，使它在額定壓力下達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。拆除時(shí)，在能開(kāi)合的孔放掉砂即可。

臨時(shí)支座頂面應(yīng)與永久支座頂面保持齊平或稍高1 mm～3 mm，以保證永久支座與混凝土接觸但不受力。永久支座頂面直接與接頭混凝土底部鋼板澆在一起。

5 箱梁吊裝順序

1)首先吊裝第二跨左半幅1號(hào)～4號(hào)箱梁，直接采用提升站進(jìn)行吊裝就位。

2)采用兩臺(tái)100 t吊車配合提升站吊裝第一跨左右幅、第二跨右幅、第三跨左右幅箱梁。箱梁吊裝后將頂板濕接縫環(huán)形鋼筋應(yīng)對(duì)齊焊接，以確保預(yù)制箱梁橫向穩(wěn)定性。

3)吊裝其他位置箱梁：左半幅(3號(hào)～22號(hào))：用固定提升站橫向移梁至第二孔，然后用架橋機(jī)吊裝箱梁。吊裝前先將箱梁通過(guò)橋面板鋼筋進(jìn)行連接，在3號(hào)箱梁上部鋪設(shè)軌道，放置運(yùn)梁托架，將箱梁托運(yùn)至已經(jīng)做好橋面板鋼筋連接的箱梁位置，通過(guò)架橋機(jī)進(jìn)行架設(shè)。

右半幅：從第二跨左半幅3號(hào)箱梁向第三跨右半幅2號(hào)箱梁鋪設(shè)曲線運(yùn)梁軌道，通過(guò)運(yùn)梁軌道將箱梁運(yùn)至架橋機(jī)施工空間內(nèi)，用架橋機(jī)進(jìn)行架設(shè)施工。

6 安全防護(hù)措施

由于本橋預(yù)制場(chǎng)受地形所限，箱梁吊裝難度較大，安全性要求很高，為此制定如下安全防護(hù)措施：

1)提升站的長(zhǎng)短柱均應(yīng)設(shè)置牢固的纜風(fēng)拉繩，縱梁與柱頂面聯(lián)結(jié)采用預(yù)埋鋼板，橫向電焊牢固。尤其頂面槽鋼的整體性，與柱鋼模的斜撐采用厚16 mm以上鋼板焊牢，斜撐鋼板的斜度應(yīng)在45°角以上。2)施工時(shí)遇大風(fēng)及暴雨情況應(yīng)停止高空提升與架設(shè)。3)建立安全隱患排查和安全檢查制度，并記錄備案，做到定人、定時(shí)間、定措施及時(shí)整改，消除各種安全隱患。4)提升站鋼軌需水平狀，箱梁兩頭的提升應(yīng)同步、同高度緩慢升降。5)對(duì)箱梁底部提升捆綁的鋼繩應(yīng)裝有鋼套，保護(hù)箱梁與鋼繩。6)吊裝梁體時(shí)必須仔細(xì)操作，使梁體準(zhǔn)確就位，當(dāng)就位不準(zhǔn)確時(shí)，必須吊起梁體重新就位，不得使用撬棍移動(dòng)梁體。7)梁體在吊裝時(shí)，混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度，梁安裝允許偏差應(yīng)符合規(guī)范要求。8)施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格執(zhí)行統(tǒng)一指揮，統(tǒng)一各種指揮手勢(shì)、旗號(hào)、哨語(yǔ)。9)鋼絲繩、鋼扣、索節(jié)、吊鉤等輔件也應(yīng)根據(jù)相應(yīng)規(guī)定在使用前認(rèn)真檢查。10)初次吊裝時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行試吊。試吊時(shí)，將梁吊離下部運(yùn)梁車10 cm～30 cm時(shí)，需檢查構(gòu)件綁扎的牢固穩(wěn)定程度，在確保無(wú)異常情況時(shí)方可繼續(xù)將梁體起吊。11)吊裝期間，吊裝孔下不能站人，如靠近村莊或道路時(shí)，必須用警示標(biāo)志進(jìn)行圍蔽作業(yè)，夜間作業(yè)必須懸掛警示燈并保證足夠強(qiáng)的照明。12)嚴(yán)格執(zhí)行“五不吊”：即指揮手勢(shì)或信號(hào)不清不吊，重量、重心不明不吊，超載不吊，視線不明不吊，捆綁不牢掛鉤方法不對(duì)不吊。

7 技術(shù)總結(jié)

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)，設(shè)置高墩提升站，減小預(yù)制梁在場(chǎng)地內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)距離，加快了梁體架設(shè)速度，確保工程工期，有效降低工程成本，是值得推廣的一套梁體架設(shè)施工方案。

Application of high pier lift station in precast box girder erection

ZHANG Wen-zhao

(Xi’an Ruitong Bridge-Highway Science and Technology Co．，Ltd，Xi’an 710075，China)

Combining with the engineering example，the paper introduces the application of high pier lift station of precast box girder in bridge construction，and describes the lift station design and mechanical stability check in detail，and points out economic and high efficient features of high pier lift station，which is worth promoting．

high pier lift station，precast box girder，beam erection

U443．22

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2013.10.052

1009-6825(2013)10-0151-03

2013-01-28

張文釗(1978-)，男，工程師