【摘要】廣西防城港鋼鐵基地項(xiàng)目專用碼頭工程預(yù)制構(gòu)件種類繁多，形狀各異，對(duì)不同的預(yù)制構(gòu)件，采用了不同的吊裝工藝，本文通過計(jì)算及圖文表達(dá)，對(duì)四種吊裝工藝進(jìn)行了闡述分析。

【關(guān)鍵詞】大型預(yù)制構(gòu)件 結(jié)構(gòu)型式各異 吊裝 計(jì)算

1. 工程概況

1.1 工程簡介

防城港鋼鐵基地項(xiàng)目專用碼頭工程位于企沙半島西南端，防城港企沙臨海工業(yè)園區(qū)內(nèi)，本工程建設(shè)20萬噸級(jí)鐵礦石泊位（水工結(jié)構(gòu)25萬噸級(jí)）1個(gè)，碼頭主要由碼頭作業(yè)平臺(tái)、系纜墩和引橋組成。

碼頭作業(yè)平臺(tái)長度467.9m，寬33m。上部結(jié)構(gòu)由扇形塊、空心板、實(shí)心板、軌道梁、縱梁、聯(lián)系梁、電纜槽、污水溝預(yù)制構(gòu)件組成。碼頭平臺(tái)通過1座引橋與后方陸域連接，引橋長1194.17m，寬25.0m。上部結(jié)構(gòu)由40m箱梁、20m空心板預(yù)制構(gòu)件組成。

1.2 構(gòu)件類型

本工程預(yù)制構(gòu)件總計(jì)1022片，且結(jié)構(gòu)型式多樣，根據(jù)安裝條件及現(xiàn)場情況，分設(shè)引橋構(gòu)件預(yù)制場、碼頭構(gòu)件預(yù)制場進(jìn)行生產(chǎn)。引橋預(yù)制構(gòu)件采用大型龍門吊進(jìn)行場內(nèi)轉(zhuǎn)移，運(yùn)梁車轉(zhuǎn)運(yùn)，架橋機(jī)進(jìn)行安裝，碼頭預(yù)制構(gòu)件位于防城港東部海灣防浪堤側(cè)，采用浮吊直接進(jìn)行起吊安裝。

本文通過四種具有代表性的預(yù)制構(gòu)件，根據(jù)其結(jié)構(gòu)型式，分別闡述其吊裝工藝。

箱梁：長40m，中梁寬度為2.4m，邊梁寬度為2.85m，高2.2m，構(gòu)件最大重量為186噸；

扇形塊：為半徑7.047m的四分之一圓弧塊形狀，高1.8m，構(gòu)件最大重量為242噸；

聯(lián)系梁：長13.46m，寬2.5m，高3.6m，構(gòu)件最大重量為268噸；

軌道梁：長25.36m，寬3.0m，高3.6m，構(gòu)件最大重量為573噸；

2. 吊裝工藝

2.1 選擇步驟

（1）技術(shù)可行性論證。對(duì)多個(gè)吊裝工藝進(jìn)行比較，從先進(jìn)可行、安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、因地制宜等方面進(jìn)行技術(shù)可行性論證。

（2）安全性分析。吊裝工作應(yīng)安全第一，必須結(jié)合具體情況，對(duì)每一種技術(shù)可行的方法從技術(shù)上進(jìn)行安全分析，找出不安全的因素和解決的辦法并分析其可靠性。

（3）進(jìn)度分析。吊裝工作往往制約著整個(gè)工程的進(jìn)度。所以必須對(duì)不同的吊裝工藝進(jìn)行工期分析，所采用的方法不能影響整個(gè)工程的進(jìn)度。

（4）成本分析。對(duì)安全和進(jìn)度均符合要求的方法進(jìn)行最低成本核算，獲取合理利潤。

（5）根據(jù)具體情況作綜合選擇。

2.2 吊裝工藝的選取

根據(jù)安全可靠、經(jīng)濟(jì)可行的原則，對(duì)以上四種預(yù)制構(gòu)件分別進(jìn)行分析。

2.2.1 箱梁

箱梁為單箱單室斜腹板結(jié)構(gòu)，前后對(duì)稱，因此，可采用捆綁式吊裝，箱梁為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，吊點(diǎn)位置到橋墩中心線的垂直距離L取110cm。

吊點(diǎn)的選取通過《橋梁博士3.0》進(jìn)行計(jì)算，采用有限元法建立40m箱梁的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，將吊點(diǎn)設(shè)置為其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)，作為施工階段中的邊界條件，輸入單元特征信息和預(yù)應(yīng)力束信息后，并考慮構(gòu)件吊裝時(shí)的動(dòng)力系數(shù)，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)算，查看每個(gè)單元的截面應(yīng)力驗(yàn)算是否滿足要求；經(jīng)分析，取L=110cm滿足受力要求。

采用捆綁式吊裝時(shí)，應(yīng)使捆綁繩各股受力均勻，并制作護(hù)邊鋼瓦片，對(duì)梁體棱邊進(jìn)行保護(hù)。

2.2.2 扇形塊

扇形塊形狀不規(guī)則，且為實(shí)心結(jié)構(gòu)，預(yù)埋空間充足，可考慮預(yù)埋吊環(huán)或者吊孔盒，通過比選，吊孔盒的總體用鋼量明顯少于吊環(huán)的用鋼量，因此采用預(yù)埋吊孔盒的方式進(jìn)行吊裝，可有效的節(jié)約成本；吊點(diǎn)位置以扇形塊質(zhì)心為圓心，半徑6m畫圓，均勻選取四點(diǎn)。

吊孔盒的下口高度由吊鉤高度決定，其上口高度即為錨固深度。吊孔盒兩側(cè)各設(shè)置一塊鋼板作為錨板，當(dāng)扇形塊起吊時(shí)，錨板承受的軸心拔出力完全由錨板周邊對(duì)混凝土的沖切而產(chǎn)生的內(nèi)力來平衡，故對(duì)混凝土抗剪強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算。

構(gòu)件設(shè)4個(gè)吊點(diǎn)，按3個(gè)吊點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算

構(gòu)件重量G=2420000 N，動(dòng)力系數(shù)為1.2.荷載F=G*1.2=2904000 N

錨板承受的荷載為錨固力F=G/6=484000 N

公式： F ≤ uh[t]

F- 錨固力，即作用在鋼板上的軸心拉力

u- 錨板周長（mm），實(shí)際為吊鉤受力面周長，即為吊鉤端頭周長（300+50+300）=650

h- 錨固深度（mm），取 400

[t]- 混凝土的容許剪切強(qiáng)度（Mpa），混凝土的抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度之比在0.095～0.121內(nèi)，C35混凝土取[t]=3.3Mpa

由公式可得

[t]=3.3 Mpa≥F/uh=1.86 Mpa

因此，混凝土抗剪強(qiáng)度滿足要求。實(shí)際操作時(shí)應(yīng)對(duì)吊孔盒附近進(jìn)行局部加強(qiáng)，通過配筋增強(qiáng)局部抗剪能力，提高安全系數(shù)。

2.2.3 聯(lián)系梁

聯(lián)系梁非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，且重心較高，捆綁吊裝穩(wěn)定性不足，由于預(yù)應(yīng)力束的存在，預(yù)埋空間小，因此采用預(yù)埋吊環(huán)的方式進(jìn)行吊裝，吊點(diǎn)位置到梁端的縱向距離為130cm，吊環(huán)設(shè)計(jì)如下：

設(shè)計(jì)原則

1.吊環(huán)采用1級(jí)鋼制作，嚴(yán)禁采用冷加工鋼筋，以防脆斷。

2.吊環(huán)計(jì)算采用容許應(yīng)力值，在構(gòu)件自重標(biāo)準(zhǔn)值作用下，吊環(huán)的拉應(yīng)力不大于50N/mm2（起吊時(shí)的動(dòng)力系數(shù)已考慮在內(nèi)）。

3.每個(gè)吊環(huán)按兩個(gè)截面計(jì)算，當(dāng)在一個(gè)構(gòu)件上設(shè)有4個(gè)吊環(huán)時(shí)，計(jì)算時(shí)僅考慮3個(gè)吊環(huán)同時(shí)發(fā)揮作用

4.吊環(huán)應(yīng)盡可能按構(gòu)件重心對(duì)稱布置，使其受力均勻。

（1）吊環(huán)抗拔力計(jì)算

N=3.14DLtw≥KQ0/2

N-抗拔力（N）；K-安全系數(shù)，大于等于4

Q0-一個(gè)吊環(huán)起吊的重量（N）；d-吊環(huán)直徑；L-鋼筋錨固長度

tw-混凝土與鋼筋表面的粘結(jié)強(qiáng)度（2.0～3.0MPa）

鋼筋錨固長度L≥ KQ0/（2*3.14*D*tw）

Q0（N）=900000；得L（mm）= 2084.54

因此，取吊環(huán)長度L（mm）=2200

（2）吊環(huán)局部承壓計(jì)算

KdQ0/bd ≤ fcd

Kd -動(dòng)力系數(shù)，Kd=1.5；Q0 -一個(gè)吊環(huán)起吊的重量（N）；d -吊環(huán)直徑（mm）；b -吊勾寬度（mm）

fcd-鋼材局部承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，fcd=215MPa；b（mm）取120

KdQ0/bd=102.3 ≤fcd=215MPa 因此，滿足要求。

（3）彎曲直徑

1級(jí)鋼筋彎曲半徑2.5d；彎曲直徑D（mm）不小275，取320mm

3. 結(jié)語

本文從工程實(shí)際出發(fā)，對(duì)四種吊裝工藝的基本過程進(jìn)行了介紹，對(duì)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了計(jì)算，也不乏對(duì)相關(guān)技巧的說明；不同工程有其不同特點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合具體工程的實(shí)際情況進(jìn)行分析，根據(jù)吊裝工藝的選取原則，選擇最恰當(dāng)?shù)牡跹b方式。

【參考文獻(xiàn)】

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2、汪正榮，朱國梁編著，簡明施工計(jì)算手冊（第二版）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005