沈維成 (安徽省公路橋梁工程有限公司,安徽 合肥 230031)
國內(nèi)經(jīng)濟的高速發(fā)展,必將帶來鐵路公路的大力興建,對于跨度較大的橋梁施工,往往對作業(yè)面的吊裝依賴性較高,塔吊的位置選取兼顧經(jīng)濟性和現(xiàn)場施工的便捷性。文章結(jié)合具體工程項目介紹塔吊的選型以及塔吊和主梁結(jié)合的安全性,對于特殊條件下塔吊選型和布置提供了一個成功案例。
壽縣淮河特大橋主橋橋跨布置為(120+200+120)m預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋,全長440m,索塔高35m。主橋上部結(jié)構(gòu)主梁采用單箱三室大懸臂斜腹板預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,箱梁頂板寬28.0m,最大懸臂長度7.0m,懸臂外緣每隔4m(3.5m)設(shè)置一道加勁肋,加勁肋平均厚30cm;下部結(jié)構(gòu)主墩為雙肢薄壁墩,鉆孔灌注樁基礎(chǔ),樁基按摩擦樁設(shè)計,由于施工場地的限制,擬將施工用塔吊安裝在0號塊的頂板上,頂板最薄處僅60cm,現(xiàn)需驗算塔吊對0號塊的影響,以確保施工安全。
主橋?qū)挾?8m,主跨200m,綜合考慮吊裝作業(yè)半徑,方便索塔和掛籃懸澆施工,在0號塊頂面索塔右側(cè)選用QTZ63C塔式起重機,根據(jù)其參數(shù)配置可知其工作有效周轉(zhuǎn)半徑為56m,最大起重量6t,可設(shè)置的最大獨立高度為40.5m,附著式最大高度可達100m以上,因本項目主塔高度35m,最大獨立高度在受控滿足范圍內(nèi),為保證結(jié)構(gòu)安全富裕,特加扶墻桿件一道,施工現(xiàn)場垂直運輸經(jīng)策劃滿足后期載重要求。由于塔式起重機為特種裝備,安裝使用前必須經(jīng)過檢查驗收程序。斜拉橋施工塔吊為QTZ63(5810)塔機,塔吊距塔0.6m,平面布置圖見圖1。井字架形式安裝時,應(yīng)將井字架安裝在混凝土基礎(chǔ)上的4塊承重板上,用預(yù)埋螺栓組把井字架和0#塊混凝土連在一起。塔吊基礎(chǔ)類型為預(yù)埋支腿固定式基礎(chǔ),面積2.5m×2.5m,基礎(chǔ)位于0號塊上,和0號塊做成一體,距離塔柱外邊線0.6m處。距離索塔橋面16m處,設(shè)置一道附墻桿件,如圖2。
圖1 0#平面布置圖
圖2 塔吊平面布置圖
塔吊采用汽車吊安裝,待基礎(chǔ)部分節(jié)段安裝完畢后,塔吊自行頂升加節(jié),塔吊擬分次接高安裝,每次安裝高度應(yīng)結(jié)合施工來確定,另外附墻架隨塔吊升高及時安裝。
塔吊拆除作業(yè)應(yīng)遵循“工藝相同,程序相反”原則,塔吊說明書對此有嚴格詳細闡述。一般拆除步驟如下。
①塔吊自降標準節(jié)至最低(至橋面)因現(xiàn)場無堆放標準節(jié)場地,降下的標準節(jié)應(yīng)由25t汽車吊裝車隨時運出施工現(xiàn)場。
②逐步拆除塔吊卷揚鋼絲繩,卷縮在起重卷揚鋼絲繩滾筒上。將小車行走裝置掛到起重臂根部鎖死。
③拆除平衡重:采用130t汽車吊逐塊拆除塔吊配重塊,將拆下的配重吊到地面裝車運出施工現(xiàn)場。
④拆除起重臂:用130t汽車吊吊住塔吊起重臂重心緩緩起鉤,解開拉桿,打出起重臂與增高節(jié)相連的銷軸,將起重臂吊至地面后拆解裝車。
⑤拆除平衡臂:拆除方法同起重臂拆除方法相同,將拆下的平衡臂可直接裝到運輸車上。
⑥拆除塔帽:此部分為塔吊的最高部分,包括帶有平臺的扶手、司機室、梯子、拉桿。打開與回轉(zhuǎn)支撐連接的銷子,將其吊裝到運輸車上運出施工現(xiàn)場。
⑦拆除回轉(zhuǎn):將四根鋼結(jié)構(gòu)軸孔用吊鎖吊住,并采取卡環(huán)固定。一同拆下引進梁等部件,將其吊裝到運輸車上運出施工現(xiàn)場。
⑧拆除塔吊頂升套架,包括:三節(jié)標準節(jié)、套架、走道平臺、扁擔梁、油缸、爬梯等,將其吊裝到運輸車上運出施工現(xiàn)場。
⑨拆除塔吊剩余標準節(jié)、過渡節(jié),并將其吊裝到運輸車上運出施工現(xiàn)場。
⑩清理施工現(xiàn)場、清點物件,并將工具、輔助器具等裝箱,隨同已裝車的塔吊零部件一同運出施工現(xiàn)場。
本施工方案計算軟件采用Midas/Fea 3.6,根據(jù)圖紙建立空間實體模型。本模型中防止0號塊局部應(yīng)力集中,建立0#塊、主塔實體模型。
0#塊混凝土材料:C55;
邊界條件:墩底部固定約束、0號塊底板進行豎向約束;
荷載:自重,塔吊通過承載板施加給0#塊的荷載。
圖3
圖4 縱橋向正應(yīng)力(單位:MPa)
圖5 橫橋向正應(yīng)力(單位:MPa)
圖6 豎向正應(yīng)力(單位:MPa)
由圖4~圖5可知,0號塊的縱橋向和橫橋向正應(yīng)力較小,基本在1.33MPa~-1.89MPa之間(其中正值為拉應(yīng)力,負值為壓應(yīng)力,下同)。由圖6可知,豎向正應(yīng)力較大,應(yīng)力值在2.50MPa~-3.52MPa之間,局部有較大的拉應(yīng)力,發(fā)生在0號塊與墊板的交接處。由于縱橋向和橫橋向的正應(yīng)力值較小,下面只列出橋向0號塊與墊板交接區(qū)域的豎向正應(yīng)力值,見圖7。
圖7 塔吊與0號塊交界處豎向正應(yīng)力值(單位:MPa)
由圖7可知,該交接區(qū)域最大拉應(yīng)力為2.50MPa,最大壓應(yīng)力為-3.52MPa。由《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JDJD62-2004)第7.2.8條,壓應(yīng)力,可知壓應(yīng)力滿足規(guī)范要求;拉應(yīng)力(其中 f'ck、f'tk取 C55 的值),同理拉應(yīng)力也滿足規(guī)范要求。
由以上分析可知,施工方案中將塔吊安裝在0號塊混凝土頂板上,受力滿足規(guī)范要求,施工中應(yīng)保障0號塊的混凝土齡期,注重混凝土的養(yǎng)護工作,并在0號塊與塔吊交接之間做好安全構(gòu)造措施。在以后的具體實際工程應(yīng)用中,塔吊的選型及布置上應(yīng)綜合考核工期,經(jīng)濟效益,有的時候還要考慮主塔的結(jié)構(gòu)形式、規(guī)模、橋位地形條件等因素進行綜合比較確定。