建材发展导向２０１６年１１月 路桥建设 中承式钢管混凝土拱桥预制横梁吊装施工工艺 钟祥威 （中铁２４局集团福州闽龙铁路工程有限公司 福州３５００１３） 摘要：利用已成型的钢管混凝土拱肋结合手拉葫芦间的交错受力来提升和移运预制横梁的施工工艺，此施工方法在地形条件非常 不利的地段中承式钢管混凝土拱桥横梁吊装施工具有一定的指导意义和推广价值。 关键词：中承式钢管混凝土拱；横梁；吊装；监测 中图分类号：Ｕ４４５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１６７５（２０１６）２１—０２１１－０２ 放样测量其支架基础及后锚需建立在污水处理厂正门口，封堵了污水处 在受限的地形条件下，充分利用已成型的钢管混凝土拱结合手拉葫 理厂进出通道，而且用钢量大、成本高、旖工时对二沉池影响较大，该方 芦间的交错受力来提升和移运预制横梁，该方法施工周期短、结构变形 案不适用。小、费用低、简单易操作等特点在相应的工程中取得了广泛应用。本文对 南平闽江路道路改造工程１＃桥中承式钢管混凝土拱预制横梁吊装施工 工艺进行了浅析，对今后相关类似工程具有一定的借鉴作用。 １引言 （２）若采用大吨位汽车吊来吊装作业，则由于桥下二沉池及桥右侧 既有铁路东支线的影响，汽车吊无施工作业平台。 （３）若利用已成型钢管混凝土拱结合手拉葫芦问的交错受力来提升 ２工程概况 南平市闽江路道路改造１社桥工程位于南平市污水处理厂两个直径 达到４Ｏｍ二沉池的正上方，右侧为铁路东支线。主跨结构为跨径１００ｍ 的无铰中承式钢管混凝土拱，拱轴线为二次抛物线，失跨比为１：４，矢高 和移运预制横梁，考虑到吊装阶段无桥面静荷载及动荷载，吊装时的荷 载远小于结构设计时拱肋吊杆位置的荷载。横梁安装前轮胎式运输车把 预制横梁运至 台桥正下方，再采用４个５０Ｔ手拉葫芦交错受力进行 抬吊安装。该方案设备投入简单、经济易行，特别是对设备本身的安全易 于监控管理。 相对于缆索吊装方案，该工艺影响范围小，利于施工总体多点作业 的一根一字形风撑和稍低的两道Ｋ形风撑，所有风撑均采用圆钢管。管 齐头并进。特别是省去了常规缆索吊装方式索塔及后锚对施工场地的占 内采用“项升法”压注Ｃ５０微膨胀细石混凝土。沿着两条边拱肋设置纵桥 用，在经济和施工周期上都具有明显优势。旌工安全控制简单，施工吊点 向吊杆，吊杆锚固在拱肋的锚箱上，吊杆横梁与桥面固结。主跨设置１ｌ 的安装均是每根横梁一次调整。另一方面，手动葫芦将构件的起吊运动 根Ｔ形横梁，纵向间距为６．０ｍ。横梁为预制预应力混凝土构件，梁高 变得较缓慢，易于安全可控。 １．６ｍ，顶宽０．９ｍ，底宽０．６ｍ，长２１．６ｍ，设计６束１５—９钢绞线，采用Ｃ５０ 为２５ｍ。主拱圈采用哑铃型断面，全桥范围内共设置３道风撑，包括拱顶 混凝土预制，重约５７ｔ。由于该桥跨越污水厂二沉池，桥下无法设置临时 支架及无法设置缆索吊装和汽车吊装，且施工时不允许有异物掉入二沉 池内，因此桥的拱肋及风撑采用１８０￣水平转体法施工。 ４吊装系统组成 相关计算参数： （１）吊杆承载力：根据福建省林业勘察设计院提供的设计参数，吊杆 平行钢丝标准抗拉强度为１６７０ＭＰａ，吊杆钢丝为７３束直径７ｍｍ平行组 成。 计算单根吊杆拉力值：绳径为６８ｒａｍ ７３束直径７ｍｍ组成横截面积：（６８ｍｒｒｄ２）２ｘ３．１４１５＝３６３１．７ｒａｍ２。 即有单根吊杆承受拉力值为： Ｆ￣ｔＬ＇ｒ＝ＰｘＳ＝１６７０ｘ３６３１．７ｋＮ＝６０６４．９４ｋＮ￣５９４．４Ｔ（Ｆ＝ｍｇ＝６１８．９Ｔ） 为确保安全，本方案考虑计算吊杆平行钢丝每根受拉应力，取钢丝 标准强度的０．７５倍系数。 ＼ 图１桥梁平面布置图 则有：Ｆ拉施＝０．７５ｘ５９４．４Ｔ＝４４５．８Ｔ ３横梁吊装方案确定 ３．１横梁构造 横梁预制长度２１．６ｍ，梁高１．６ｍ，顶宽０．９ｍ，底宽０．６ｍ，均为Ｔ形截 面，采用Ｃ５０混凝土预制，吊重约５７ｔ。 本方案考虑动载及静载，未考虑风力影响。 吊杆承载力验算如下： 桥面板自重；最大为 吊杆处＝６８．９４Ｔ； 运梁炮车自重＝７．５Ｔ 预吊装横梁自重＝５６．９Ｔ ３．２现场施工条件 （１）新建南平闽江路１＃桥正下方为两个直径达４０ｍ的南平市污水 处理厂二沉池，池深２．５ｍ。应污水处理厂单位要求，在二沉池内有精密刮 淤泥机，如若直径大于２．０ｃｍ的异物掉入池内，将造成二沉池无法工作， 己安装横梁自重＝５６．９Ｔ 合计吊杆受力为＝６８．９４＋５６．９＋５６．９＋７．９＝１９０．６５Ｔ＜２ｘ４４５．８＝８９１．６Ｔ／３＝ ２９７．２Ｔ（双吊杆的承载力）验算结果，满足施工要求。 （２） ３２钢丝绳受力分析： 清除困难，影响整个南平市区内居民生活的排污。二沉池附近地下均为 架空层，地面为仪器控制室，新建桥梁附近无法站立汽车吊进行横梁安 装作业。 计算钢丝绳拉力值：绳径为３２ｍｍ 钢丝绳横截面积：（３２ｍｍ／２）２ｘ３．１４１５：８０４．２２ｍｍ２。 钢丝绳的标准抗拉强度为１７７０ＭＰａ 即承受拉力值为：Ｆ拉＝ＰｘＳ＝１７７０ｘ８０４．２２＝１４２３．４８ｋＮ一１３９．５Ｔ （２）桥梁右侧为既有铁路东支线，东支线距桥台边距离仅６．０ｍ，吊装 作业空间极为有限。 为确保安全，根据相关安全生产法律法规规定，起重机械用钢丝绳， 应符合《圆股钢丝绳》（ＧＢ／Ｔ２０１ １８—２００６）标准，钢丝绳安全系数，用途为 吊挂和捆绑用需达到３．５倍受力。 ３－３吊装方案比选 （１）若采用两侧桥头搭设索塔并通过卷扬机吊装的方案，经计算及 ・２１１・ 路桥建设 所以，单侧单根钢丝绳：Ｆ拉施＝梁自重×３．５＝５７／２￣３．５＝９９．８Ｔ＜１３９．５Ｔ 钢丝绳所受拉应力满足该方案需求。 （３）５０＇Ｉ＇手拉葫芦技术参数 本工程采用手拉葫芦参数如表１。 表１ 建材发展导向２０１６年１１月 中两侧吊点不应出现高差的现象，到达位置后，Ａ葫芦停止作业，操作Ｂ 葫芦，使Ｂ葫芦刚好处于吃力状态，检查Ｂ葫芦的受力情况，用木锤敲击 Ｂ葫芦受力钢丝绳，在钢丝绳振动频率处于３０Ｈｚ时，可以判定，此时Ｂ 葫芦钢丝绳己受力。操作Ａ、Ｂ葫芦的四名工人，在吊装指挥长的统一指 示下，Ａ葫芦２名工人，缓慢松手拉链条，Ｂ葫芦２名工人缓慢紧手拉链 条，目的是使Ａ、Ｂ葫芦的钢丝绳同时且交互受力，将Ａ葫芦的受力，成 功的过渡到Ｂ葫芦，这样就使得横梁产生了横向的位移。将横梁水平摆 荡至Ｂ葫芦的吊杆投影点正下方。此时，松开Ａ葫芦的钢丝绳，使Ｂ葫 芦的操作提升吊杆横梁到合理位置。接着将松开的Ａ葫芦挂好下一吊杆 处的钢丝绳吊点。重复以上操作，完成各个吊杆处葫芦间的交换，直至将 横梁平稳、安全的送到设计位置。 ５．２．４横梁就位 横梁吊装到位后根据实时测量进行校核调整，在横梁的高程和水平 后定位。横梁要一次就位成功，避免进行二次调索。周密考虑各种影响因 产品 额定 起升 起重链条 手拉 净重／毛 外形尺寸（Ｉ【Ｉ】ｎ） 起升高度增 型号 起重 高度 加ｌｍ增加 行数 规格 力 重（ｋｇ） Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｈｍｉｎ 的重量（ｋ量（Ｔ） （ｍ） ｇ） ＨＳＺ— ５０ ＣＡ５叽 ３ ２２ １０￣３０ ４５０ １０９２，ｌ１３ ７９６ ５４４ ｌ０ｏ ｌ６５ ２５７８ ４８．４ ５施工工艺流程及施工方案 ５．１施工工艺流程 拱肋安装成型一拱脚灌注混凝土固结一拱肋Ｃ５０细石混凝土灌 注一手拉葫芦吊点布置一穿钢丝、手拉葫芦就位一横梁运至ｏ＃桥头吊 点下方一吊杆上端安装吊杆锚具一捆绑横梁一用Ａ手拉葫芦慢速起吊 至拱肋底一用Ｂ手拉葫芦移运至拱肋底一交替使用Ａ、Ｂ手拉葫芦直至 位置都满足设计或规范规定的安装允许误差范围之内才进行横梁的最 设计位置一横梁下沉至吊杆完全受力后检测标高及锚具一符合要求后 素，提前进行预抛高。吊杆的伸长值计算考虑中，不应仅仅考虑横梁加载后的伸长值，而 安装下一根横梁。 量预留抛高。横梁起吊过程中，在横梁上布设观测点时应采用对称的原 应考虑在桥面系完成后，按照设计的荷载都加载的情况进行吊杆的伸长 则布置在横梁的两端，避免布设一个测点时横梁的倾斜而带来的误差， 初步到位的高度必须高于设计安装高度，最好高出２．０～３．０ｅｍ为宜。就位 拧紧吊杆螺帽。 后在横梁上预留孔内穿入吊杆，施加永久锚固，并按照规定的预留长度 施工时吊点采用从先中间最高点而后平衡向两端拱脚加载模式。 图２横梁吊装流程示意图 ５．２施工方案 ５．２．１施工准备 图３横梁吊装顺序及抛高值 在横梁起吊之前对预制横梁进行理论计算准备，通过确定要安装的 预制横梁重量及安全系数，选择合适的手拉葫芦及钢丝绳。 钢管混凝土拱肋成型后，在拱肋顶做好固定钢线形绳的临时设施， 该临时设施为在对应拱肋吊杆两侧间距２０ｅｍ分别临时采用 １０ｅｍ￣ １０ｃｍ厚１６ｒａｍ钢板施焊于钢管拱轴线上。钢丝绳抱箍住锚箱上下两侧拱 ５．２．５监测技术与分析 确保工程建设安全的关键是全过程监测，采用全站仪做好每个施工 动态受力，将监测的相关数值及时反馈指导设计和施工。主要的测测内 容参见表２。 表２ 段水平及竖向位移量的监测，采用应力传感器监测每个施工阶段引起的 肋作为支承吊点，同时临时设施卡住抱箍的钢丝绳以确保钢丝绳不发生 滑动，支承吊点下悬挂手拉葫芦。 序号 监测项目 监测仪器 监测频率 监测目的 为确保起吊平衡，不应在起吊过程中由于横梁移位的影响使已成型 拱肋产生不利偏压力，故在吊装时采用沿拱肋轴向两端平衡吊装。以避 免拉应力产生不利于拱肋体系的分力和附加应力。 ５．２．２横梁起吊 由于受限于现有场地条件，横梁在０＃台右侧与既有铁路东支线之 间预制，横梁采用１００Ｔ汽车吊吊运至轮胎式运梁车上，运梁车前、后各 加载转向架一个，以方便在有限的运输条件下实现横梁运输到预定位 置，安放好后，利用枕木、钢丝绳加以固定。施工中的具体要求如下几点： １ 横梁水平及竖向位移 全站仪 每次横梁吊装 掌握横梁是否处于平稳状态 ２ 拱肋的应力变化值 应力传感器 每次横梁吊装 掌握加载对拱肋的变形影口ｌ； ３ 吊杆的应力变化值 应力传感器 每次横梁吊装 了解吊杆的受力变化 ６结语 通过该工程施工实践证明，利用已成型钢管混凝土拱采用手拉葫芦 间的交错受力来提升和移运预制横梁施工降低成本，较好的处理了施工 与污水处理厂二沉池的影响，同时提高施工安全性，加快了施工进度，在 同类型桥梁施工中有一定的借鉴作用。 参考文献 ［１】《公路桥涵施工技术规范》（ＪＴＧ／Ｆ５０—２０１ １）【Ｓ】． （１）在横梁起吊捆绑时应注意捆绑点尽量放置在横梁设计永久吊点 附近位置，尽量不破坏横梁的设计受力模式有利于结构的安全。同时在 横梁的棱角与钢丝绳接触位置加角钢垫保护钢丝绳及避免横梁的损伤。 （２）在横梁捆绑完毕后，首先进行预起吊作业，预起吊作业为提升葫 ［２１ 一德．起重吊装计算及安全技术【Ｍ】．北京：中国建筑工业出版出版 芦的吊钩，使梁片离运梁车１０ｅａ后，ｒ保持状态ｌｍｉｎ，查看葫芦的变形状 社，２００８． 态及抱箍钢丝绳的各种形变状态，确认钢丝绳无断丝、不起毛、不下滑等 【３】顾安邦．桥梁工程（下）［Ｍ】 Ｅ京人民交通出版社，２００８． 疲劳状态的出现。以及采用全站仪监控测量，安装于拱肋处的变形点，观 察拱肋的细微变形。 ５．２－３横梁吊装 预起吊作业后，首先启动Ａ葫芦，使横梁抬升至合理位置。起吊过程 收稿日期：２０１６—１０—２１ 作者简介：钟祥威（１９８２一），男，工程师，大学本科，毕业于武汉科技大学 土木工程专业。 ・２１２・
