夜郎大橋拱座基礎(chǔ)施工出碴設(shè)備的選型計(jì)算

蔣榮輝

【摘要】夜郎大橋?yàn)殇摴芄皹?，是渝黔改擴(kuò)建鐵路施工的重點(diǎn)、難點(diǎn)工程之一，施工方案技術(shù)要求高。拱橋基礎(chǔ)斷面大，具有一定斜度，開挖后的裝運(yùn)碴作業(yè)難度極大，并且沒有施工案例可供參考，因此選擇合理設(shè)備完成裝運(yùn)碴作業(yè)意義重大。

【關(guān)鍵詞】拱橋；龍門；選型；安裝；

正文：

1、項(xiàng)目概況

渝黔鐵路夜郎河特大橋分為雙線特大橋，位于貴州省桐梓縣夜郎鎮(zhèn)涼水村與新站鎮(zhèn)交界一帶，橋梁全長(zhǎng)1120.8m。橋跨布置為（5×32m簡(jiǎn)支T梁+370m上承式鋼管混凝土拱+16×32m簡(jiǎn)支T梁）。主拱基礎(chǔ)為貫入式大體積嵌巖基礎(chǔ)（基礎(chǔ)斷面：16.38×25.5m；斜向長(zhǎng)42m）。主橋工程量：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)挖方53000方，結(jié)構(gòu)砼84905m?。

2、出碴方案設(shè)計(jì)

夜郎河特大橋主拱基礎(chǔ)施工遇到的難題有：開挖斷面大16.38×25.5m，出碴量大，一般出碴設(shè)備難覆蓋；工期緊，對(duì)施工設(shè)備的效率要求高；斜坡角度大，55度的傾斜角，挖掘機(jī)、裝載機(jī)、自卸車等裝運(yùn)碴設(shè)備無法延斜坡進(jìn)出裝運(yùn)碴。

原始出碴方案設(shè)計(jì)為：在基礎(chǔ)坑內(nèi)設(shè)置軌道，使用提升系統(tǒng)牽引箕斗出碴。方案存在以下問題：①箕斗結(jié)構(gòu)不合理； ②箕斗卸載機(jī)構(gòu)易于發(fā)生卡死； ③安全保護(hù)措施不完善；④無法實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)及材料的下放和升起。⑤操作復(fù)雜、可靠性差；⑥極易損壞鋼絲繩。⑦整體方案造價(jià)高。

在多次論證之后，制訂了使用門吊提升出碴的方案，采用門吊起吊挖掘機(jī)上下基礎(chǔ)坑完成裝碴。方案的優(yōu)點(diǎn)：①有利于挖機(jī)和材料的下放； ②操作簡(jiǎn)單不易出事故；③運(yùn)渣、運(yùn)料、挖掘機(jī)吊運(yùn)采用同一套系統(tǒng)，設(shè)備利用率高； ④寬度尺寸最?。虎莘桨冈靸r(jià)低。

3、龍門吊的設(shè)計(jì)

為了滿足夜郎河特大橋主橋拱座基礎(chǔ)施工出渣需要，專門設(shè)計(jì)了30T龍門吊，龍門橫梁由兩榀工鋼、角鋼桁架組成，總跨度27m，門吊高度4.17m，凈高18m，凈跨度22.3m，橫梁高2.73m，寬4.2m。

龍門吊由主梁結(jié)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、起重小車、運(yùn)行臺(tái)車、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、安全裝置等部分組成?，F(xiàn)場(chǎng)錨點(diǎn)要提前做好（甲方準(zhǔn)備錨點(diǎn)及安置錨點(diǎn)），由于現(xiàn)場(chǎng)施工條件決定，取消支腿結(jié)構(gòu)。

3.1荷載取值：

本設(shè)計(jì)按承載力極限狀態(tài)法。永久荷載分項(xiàng)系數(shù)1.2，活載分項(xiàng)系數(shù)1.4，安全系數(shù)二級(jí)，取1。

3.1.1自重

3.1.1.1 橫梁： 27t（包括軌道），

3.1.1.2走行梁： 2.5×2=5t，

3.1.1.3走行結(jié)構(gòu)：走行機(jī)構(gòu)按1.25t計(jì)算，共4個(gè)，則共重：4×1.25=5t，

3.1.1.4其余小件：0.5t。

則恒載總重： =1.2×（27+5+5+0.5）=45t

恒載產(chǎn)生的反力： = /2=22.5t。

3.1.2活載：（取最不利情況）

設(shè)小車及吊具，滑輪總重： 10t

吊重量設(shè)計(jì)為： 30t

活載合計(jì)：1.4×（30+10）=56t

風(fēng)荷載：ωk=βzμzμsω0

βz：高度Z處的風(fēng)振系數(shù)；通過計(jì)算取1.17；

μz：風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取1.25；

μs：風(fēng)荷載體型系數(shù)，擋風(fēng)系數(shù)取0.4；

ω0：基本風(fēng)壓；

3.2承重梁受力驗(yàn)算：

承重梁為型鋼桁架，在計(jì)算中主要根據(jù)彎矩計(jì)算橫梁安全性能，當(dāng)荷載在跨中時(shí)，彎矩最大驗(yàn)算主梁。利用midas civil建模計(jì)算 。

單片梁恒載為22.5噸作為均布荷載作用于主梁上即為

，活荷載為28噸作用于單片型鋼主梁上單點(diǎn)荷載為140kN。

通過模型圖可知主梁最大彎曲應(yīng)力為113.5MPa，小于允許應(yīng)力210MPa，其強(qiáng)度滿足要求。

4、龍門吊的安裝

夜郎大橋地處貴州省，屬高山地區(qū)，拱座基礎(chǔ)位于半山腰，施工場(chǎng)地狹小，龍門安裝最大單重27噸，支腿和橋架的安裝都是在20米以上的高空，全部屬于高空作業(yè)和立體交叉作業(yè)。

4.1主體結(jié)構(gòu)安裝

該門機(jī)的構(gòu)件單件重量很大，單件最重達(dá)27噸，用2臺(tái)200噸汽車吊進(jìn)行吊裝。在地面完成各組裝單元的組裝工作。為提高安裝速度，對(duì)于小的結(jié)構(gòu)件的組裝可選用70噸汽車吊配合作業(yè)。

安裝總體順序是：用70t汽車吊在軌道內(nèi)完成主梁的組裝→兩臺(tái)200t汽車吊吊裝兩根主梁→螺栓過沖安裝→各個(gè)螺栓擰緊→單臺(tái)200t汽車吊在橋架的一端吊裝小車→其它附件的吊裝。

4.1.1主梁組裝：主梁由花梁組成的整體平面框架結(jié)構(gòu)，主梁組裝完成后總重約為27噸。組裝方法同支腿。組裝完成之后對(duì)主梁的拱度和旁彎及對(duì)角線進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后進(jìn)行全部高強(qiáng)螺栓的緊固。

4.1.2利用70噸汽車吊安裝電氣設(shè)備、液壓設(shè)備等附件。

4.2電氣系統(tǒng)安裝

4.2.1門吊主梁起吊前，按安裝實(shí)際情況，盡可能完成電纜槽及電纜穿線管的敷設(shè)工作（特別是主梁側(cè)面豎直走線管及電纜線槽的敷設(shè)），主電纜和控制電纜要分別布置穿線管和電纜槽。檢查電器元件如有損壞的元件需將更換。

4.2.2門吊主體起吊完畢后，按電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)布置圖要求，吊裝、安裝各電氣柜箱、電氣器件，安裝縱移車移動(dòng)電纜架等。

4.2.3整車電線、電纜敷設(shè)，特別注意主電纜和控制電纜分別走線，以免相互干擾（如果有遙控器的話，必須同時(shí)檢查遙控器的控制電纜是否為屏蔽電纜，并且屏蔽網(wǎng)必須可靠接地），對(duì)電線、電纜進(jìn)出管槽的地方必須要用橡膠護(hù)口進(jìn)行保護(hù)，對(duì)豎直敷設(shè)的電線電纜必須可靠固定。

4.2.4電線電纜校線、接線，接線端子必須壓接牢固可靠，線號(hào)必須嚴(yán)格按電氣圖進(jìn)行標(biāo)識(shí)，對(duì)6mm2以下的電線必須用機(jī)打線號(hào)。壓線之前需對(duì)電線作最后一次校對(duì)，確保線號(hào)無誤。

4.3待液壓系統(tǒng)安裝完成后，起動(dòng)自發(fā)式動(dòng)力電源，接通動(dòng)力電，對(duì)整車的控制電纜、電線進(jìn)行分步調(diào)試。各部分調(diào)試完成后，進(jìn)行空載調(diào)試和試運(yùn)行。

4.4組裝注意事項(xiàng)

4.4.1主梁組裝時(shí)需打過沖，過沖數(shù)量不少于孔數(shù)的1/10。貝雷片的安裝由陰陽(yáng)頭，用銷軸連接。主梁與橫梁進(jìn)行組裝后應(yīng)對(duì)整體結(jié)構(gòu)的對(duì)角線進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)整，并達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。所有組裝測(cè)量數(shù)據(jù)必須做好記錄工作。

4.4.2支腿總成立起后，需保證其垂直度，主梁吊裝完成后測(cè)量各支腿垂直度并記錄數(shù)據(jù)。

4.4.3門吊各部位所用螺栓需按技術(shù)人員及圖紙要求使用，不得隨意代用。拆下的高強(qiáng)螺栓不能再次使用。

4.5整機(jī)系統(tǒng)調(diào)試

4.5.1根據(jù)產(chǎn)品使用說明書及生產(chǎn)廠家現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的指導(dǎo)，對(duì)門吊進(jìn)行全面的調(diào)試，保證各種安全裝置的靈敏可靠。

4.5.2根據(jù)門吊試驗(yàn)規(guī)程和生產(chǎn)廠家的調(diào)試方法，配合廠家對(duì)設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。

4.5.3在試驗(yàn)完成并自檢合格后，報(bào)請(qǐng)當(dāng)?shù)刂鞴懿块T進(jìn)行設(shè)備的檢測(cè)工作。檢測(cè)合格后取得合格證，作為竣工并向甲方移交的依據(jù)。

5、結(jié)語(yǔ)

通過使用情況來看，6個(gè)月完成了出渣任務(wù)，掘進(jìn)38米，共出渣58450方，4臺(tái)龍門出碴方案設(shè)計(jì)比較合理，在使用過程中沒有出現(xiàn)安全和質(zhì)量事故，達(dá)到使用要求，保證了施工進(jìn)度。

參考文獻(xiàn)：

1、《材料力學(xué)》（上冊(cè)、下冊(cè)）孫訓(xùn)方 胡增強(qiáng) 主編；

2、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003；

3、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009-2001

4、《起重設(shè)備安裝工程施工驗(yàn)收規(guī)范》（GB50278-98）。

5、《建筑機(jī)械使用安全技術(shù)規(guī)程》（JGJ33—2001）