橋梁嵌巖樁巖性變軟時的終孔分析
發布時間：2010-01-14 共1頁
【簡 介】介紹運用扒桿架設橋梁的施工技術，為同類橋梁施工提供有益的經驗和借鑒。
【關鍵字】扒桿 施工技術 橋梁架設
1 工程概況
大坑大橋位于京珠南高速公路粵境段20標，全橋長約170米，分為左右兩輻建造，橋型結構設計為8孔20m先張法空心板梁，共有256片空心板梁，其中邊板32片，安裝重量為28200kg；中板224片，安裝重量為23900kg。考慮到板梁的重量不大，同時綜合施工的可行性與經濟性，施工方案經過反復論證和比選，最后確定整座橋的板梁安裝采用扒桿架設完成，以下介紹架梁過程中的扒桿施工技術。
2 人字扒桿架設板梁施工技術
2.1 人字扒桿拼裝工藝參數
人字形扒桿用角鋼加工而成。其中，主桿采用63×5角鋼焊接而成；平桿采用50×5角鋼；斜桿采用40×5角鋼。分為兩節制作，節長為5m。桅桿豎立后底寬4m，可安裝3片梁。
起重系統由滑輪組、導向滑輪、卷揚機組成。滑輪組采用14門滑輪(定、動滑輪各7門)、Φ12.5鋼絲繩花穿法聯結，鋼絲繩跑頭通過導向滑輪連接卷揚機。卷揚機采用30kN慢速卷揚機，單頭牽引力30kN，吊空心板梁時最大牽引力17kN。
纜風繩采用Φ12.5鋼絲繩，每副人字扒桿安裝前后纜風各2根，主拉背索纜風2根，由滑輪穿繞。利用大橋橋墩樁頭作為纜風繩地錨，待第一孔吊裝后，利用空心板(4片一聯)作為人字扒桿架后纜風地錨，采用挖埋鋼木地錨作為人字扒桿架前纜風地錨(見圖1)。
2.2 第一孔梁體運輸
空心板運輸采用兩臺自制30000kN無軌龍門吊運載，運梁時無軌龍門吊對場地道路要求較高，要求從預制場至最先架梁一端的橋臺中線兩側各8m范圍內的路基均填筑至臺帽梁頂標高，以便運梁車能平穩行進，空心板梁由運梁車運至距臺帽20m處，由人定扒桿提離地面約20cm起吊。
2.3 人字扒桿吊裝第一孔梁體
人字扒桿吊裝第一孔梁體如圖1所示，其具體施工步驟如下：1)運梁車將梁運到位后，退出前車；2)前、后兩個人字扒桿的吊勾同時起吊梁的前端，使梁離開地面，梁端水平；3)前面人字扒桿的吊勾進，后面人字扒桿的吊勾放松，使梁緩慢前移；4)梁接近前墩時(距設計位置約3m)在梁后端掛淄繩，后車退出，后面人字扒桿的吊勾移至梁后端，把梁吊起；5)控制淄繩使梁到縱向設計準確位置；6)運用手動葫蘆橫移梁端，使梁到達橫向設計位置；7)調整好梁的支座并落梁到位；8)該孔梁鋪完后，拆除后面的人字扒桿并移到前墩，開始下一孔梁體安裝。此時，按如下步驟運輸并將待架設的板梁就位：1)運梁車吊裝梁體是利用已架好的梁板作鋪墊，直接把梁體運至剩余梁板待架孔位置；2)在梁下擺好橫移軌道及滾杠，落梁后運梁車退出；3)人工用手拉葫蘆使梁橫移到臨時支架位置；4)利用運梁車外部三角架把梁吊起安裝到位，拆除臨時支架、落梁。
2.4 板梁吊裝施工安全措施
考慮架設梁板的關鍵施工環節，以及人字扒桿架梁的特點，在制定施工安全措施時，特別強調以下幾點：1)運梁時無軌龍門吊走行道路必須滿足施工設計的要求；2)吊裝第一孔板梁時，為保證前、后兩個人字扒桿的吊勾同時起吊，必須指派有起重經驗的人員在現場統一指揮；3)卷揚機操作人員必須服從現場指揮員的操作指令，并高度集中注意力；4)在梁的橫移就位過程中，梁體的橫移速度應保持緩慢，千萬不能操之過急；5)必須派專人盯守纜風繩，發現較大幅度的擺動時，應及時提醒指揮人員注意；6)所有現場施工人員必須戴安全帽，高空作業人員還須配帶必要的防護設備。
3 人字扒桿結構驗算
3.1 人字扒桿受力分析
按一幅人字扒桿吊裝空心板梁一端計算，計算位置取空心板吊至跨中計算，扒桿受力如圖4所示。此時，滑輪組、纜風受力最大，且吊點A處板梁自重荷載為G/2=234.2/2=117.1kN。根據圖中梁吊裝過程中所處的位置，以及人字扒桿結構高度、纜風繩的布設位置，經過簡單計算可以得出：連接卷揚機的牽引鋼絲繩與水平向的夾角為39.7°；纜風繩與水平向的夾角為25.4°。于是可得出牽引鋼絲繩拉力：
F1=117.1/sin39.7°=183.3kN，
牽引鋼絲繩水平向分力：F2=117.1/tan39.7°=141.0kN。
2根纜風繩拉力F3=F2/cos25.4°=156.1kN，則單根纜風繩拉力為78.05kN，人字扒桿受豎向荷載N=117.1×2=234.2kN。
3.2 人字扒桿受力驗算
3.2.1 滑輪組理論牽引力驗算
由Q=q/a=30/0.098=306kN 可知：Q>183.3kN，滿足起重要求。
式中，Q為滑輪組理論牽引力；
q為卷揚機單根鋼絲繩跑頭牽引力；
a為滑輪花穿組成滑輪組荷載系數。
3.2.2 纜風繩受力驗算
纜風繩采用Φ12.5mm鋼絲繩，它能承受的最大拉力為135.4kN>78.05kN，能夠滿足使用要求。
3.2.3 人字扒桿鋼桅桿驗算
鋼桅桿計算長度l=10000mm，角鋼截面積A= 4×614.3=2457.2mm2，截面回轉半徑ix=iy=250/2=125mm，長細比λ=l/ix=10000/125=80，查表得：ψx=0.6892。
由此可以得知，梁吊裝過程中鋼桅整體穩定性滿足要求。
4 結語
人字扒桿是一種較為常用的施工機具，它具有輕巧、經濟、易于加工安裝、操作簡便等諸多優點。本文介紹了人字扒桿的拼裝工藝參數、板梁的運輸和吊裝方法，最后對人字扒桿做了結構受力分析與驗算。所有這些說明，只要扒桿的設計、加工和安裝(包括纜風繩的設置)合理，完全可以用于中小跨徑橋梁梁體的架設。
【關鍵字】扒桿 施工技術 橋梁架設
1 工程概況
大坑大橋位于京珠南高速公路粵境段20標，全橋長約170米，分為左右兩輻建造，橋型結構設計為8孔20m先張法空心板梁，共有256片空心板梁，其中邊板32片，安裝重量為28200kg；中板224片，安裝重量為23900kg。考慮到板梁的重量不大，同時綜合施工的可行性與經濟性，施工方案經過反復論證和比選，最后確定整座橋的板梁安裝采用扒桿架設完成，以下介紹架梁過程中的扒桿施工技術。
2 人字扒桿架設板梁施工技術
2.1 人字扒桿拼裝工藝參數
人字形扒桿用角鋼加工而成。其中，主桿采用63×5角鋼焊接而成；平桿采用50×5角鋼；斜桿采用40×5角鋼。分為兩節制作，節長為5m。桅桿豎立后底寬4m，可安裝3片梁。
起重系統由滑輪組、導向滑輪、卷揚機組成。滑輪組采用14門滑輪(定、動滑輪各7門)、Φ12.5鋼絲繩花穿法聯結，鋼絲繩跑頭通過導向滑輪連接卷揚機。卷揚機采用30kN慢速卷揚機，單頭牽引力30kN，吊空心板梁時最大牽引力17kN。
纜風繩采用Φ12.5鋼絲繩，每副人字扒桿安裝前后纜風各2根，主拉背索纜風2根，由滑輪穿繞。利用大橋橋墩樁頭作為纜風繩地錨，待第一孔吊裝后，利用空心板(4片一聯)作為人字扒桿架后纜風地錨，采用挖埋鋼木地錨作為人字扒桿架前纜風地錨(見圖1)。
2.2 第一孔梁體運輸
空心板運輸采用兩臺自制30000kN無軌龍門吊運載，運梁時無軌龍門吊對場地道路要求較高，要求從預制場至最先架梁一端的橋臺中線兩側各8m范圍內的路基均填筑至臺帽梁頂標高，以便運梁車能平穩行進，空心板梁由運梁車運至距臺帽20m處，由人定扒桿提離地面約20cm起吊。
2.3 人字扒桿吊裝第一孔梁體
人字扒桿吊裝第一孔梁體如圖1所示，其具體施工步驟如下：1)運梁車將梁運到位后，退出前車；2)前、后兩個人字扒桿的吊勾同時起吊梁的前端，使梁離開地面，梁端水平；3)前面人字扒桿的吊勾進，后面人字扒桿的吊勾放松，使梁緩慢前移；4)梁接近前墩時(距設計位置約3m)在梁后端掛淄繩，后車退出，后面人字扒桿的吊勾移至梁后端，把梁吊起；5)控制淄繩使梁到縱向設計準確位置；6)運用手動葫蘆橫移梁端，使梁到達橫向設計位置；7)調整好梁的支座并落梁到位；8)該孔梁鋪完后，拆除后面的人字扒桿并移到前墩，開始下一孔梁體安裝。此時，按如下步驟運輸并將待架設的板梁就位：1)運梁車吊裝梁體是利用已架好的梁板作鋪墊，直接把梁體運至剩余梁板待架孔位置；2)在梁下擺好橫移軌道及滾杠，落梁后運梁車退出；3)人工用手拉葫蘆使梁橫移到臨時支架位置；4)利用運梁車外部三角架把梁吊起安裝到位，拆除臨時支架、落梁。
2.4 板梁吊裝施工安全措施
考慮架設梁板的關鍵施工環節，以及人字扒桿架梁的特點，在制定施工安全措施時，特別強調以下幾點：1)運梁時無軌龍門吊走行道路必須滿足施工設計的要求；2)吊裝第一孔板梁時，為保證前、后兩個人字扒桿的吊勾同時起吊，必須指派有起重經驗的人員在現場統一指揮；3)卷揚機操作人員必須服從現場指揮員的操作指令，并高度集中注意力；4)在梁的橫移就位過程中，梁體的橫移速度應保持緩慢，千萬不能操之過急；5)必須派專人盯守纜風繩，發現較大幅度的擺動時，應及時提醒指揮人員注意；6)所有現場施工人員必須戴安全帽，高空作業人員還須配帶必要的防護設備。
3 人字扒桿結構驗算
3.1 人字扒桿受力分析
按一幅人字扒桿吊裝空心板梁一端計算，計算位置取空心板吊至跨中計算，扒桿受力如圖4所示。此時，滑輪組、纜風受力最大，且吊點A處板梁自重荷載為G/2=234.2/2=117.1kN。根據圖中梁吊裝過程中所處的位置，以及人字扒桿結構高度、纜風繩的布設位置，經過簡單計算可以得出：連接卷揚機的牽引鋼絲繩與水平向的夾角為39.7°；纜風繩與水平向的夾角為25.4°。于是可得出牽引鋼絲繩拉力：
F1=117.1/sin39.7°=183.3kN，
牽引鋼絲繩水平向分力：F2=117.1/tan39.7°=141.0kN。
2根纜風繩拉力F3=F2/cos25.4°=156.1kN，則單根纜風繩拉力為78.05kN，人字扒桿受豎向荷載N=117.1×2=234.2kN。
3.2 人字扒桿受力驗算
3.2.1 滑輪組理論牽引力驗算
由Q=q/a=30/0.098=306kN 可知：Q>183.3kN，滿足起重要求。
式中，Q為滑輪組理論牽引力；
q為卷揚機單根鋼絲繩跑頭牽引力；
a為滑輪花穿組成滑輪組荷載系數。
3.2.2 纜風繩受力驗算
纜風繩采用Φ12.5mm鋼絲繩，它能承受的最大拉力為135.4kN>78.05kN，能夠滿足使用要求。
3.2.3 人字扒桿鋼桅桿驗算
鋼桅桿計算長度l=10000mm，角鋼截面積A= 4×614.3=2457.2mm2，截面回轉半徑ix=iy=250/2=125mm，長細比λ=l/ix=10000/125=80，查表得：ψx=0.6892。
由此可以得知，梁吊裝過程中鋼桅整體穩定性滿足要求。
4 結語
人字扒桿是一種較為常用的施工機具，它具有輕巧、經濟、易于加工安裝、操作簡便等諸多優點。本文介紹了人字扒桿的拼裝工藝參數、板梁的運輸和吊裝方法，最后對人字扒桿做了結構受力分析與驗算。所有這些說明，只要扒桿的設計、加工和安裝(包括纜風繩的設置)合理，完全可以用于中小跨徑橋梁梁體的架設。
