高速鐵路T梁吊裝設(shè)計與施工研究

袁向彪

（中鐵十八局集團第四工程有限公司，天津 300350）

1 工程概況

本工程為石濟客專站前工程，走行線大橋跨越老趙王河，連接正線路基與走行線路基，全橋總長度為143.95m，本橋結(jié)構(gòu)形式為4-32m簡支T梁，與老趙王河河道中心線夾角為37°44′。線路級別：走行線單線。單線由2片梁組成，單線鐵路橋面寬為4.9m，梁計算跨徑32m，全長32.6m，梁高2.5m，軌底至梁底建筑高度為3.15m，預制單線梁頂寬為2.3m。單片T型梁砼體積為53.71m3，重142.2t。

2 吊裝設(shè)施設(shè)計與驗算

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，確定：1#～2#墩采用雙機抬吊法起吊，平方臺～1#墩、2#～3#墩、3#～維方臺采用牽引吊裝法起吊。采用1臺300t和1臺350t汽車起重機，300t起重機位于小里程處，350t起重機位于大里程處。

32m T型邊梁吊裝時，每端采用2根15m長Φ50的鋼絲繩，采用兜掛法起吊，吊點分別位于距離T梁端頭2.0m、2.5m處，即每端分別有4根鋼絲繩承受T梁的重量。

2.1 鋼絲繩驗算

鋼絲繩的許用拉力計算：［S］=P/K

式中 ［S］——鋼絲繩的許用拉力（kN）；

P——鋼絲繩的破斷拉力（kN）；

K——安全系數(shù)。

表1 鋼絲繩安全系數(shù)表

鋼索選用Φ50mm，6×37鋼絲繩，安全系數(shù)K取6，查表得鋼絲繩破斷拉力為P=1405kN。

鋼絲繩的許用拉力：［S］=P/K=1405/6=234kN

32m T梁自重重量按143t計取，每側(cè)吊點每根鋼絲繩實際承受荷載=143/（2×4）×10=178.75kN＜234kN，故鋼絲繩能滿足施工的要求。

2.2 吊車穩(wěn)定性驗算

（1）架設(shè)2#孔跨時，采用雙機抬吊法吊裝。1#墩～2#墩吊裝平面布置圖如圖1所示。

在整個吊裝過程中，起重機的旋轉(zhuǎn)半徑為9～10.5m左右，大臂伸出長度為18～19m左右；300t起重機的起重能力在75～87t，350t起重機的起重能力在85～99t；起重機大臂仰角為55°～60°。

（2）平方臺～1#、2#～3#、3#～維方臺T梁吊裝，采用牽引吊裝法［1］，見圖2。

圖1 3#孔跨起重機布置平面圖

圖2 牽引吊裝平面示意圖

在整個吊裝過程中300t起重機最不利位置為將T梁提起瞬間，此時起重機工作半徑為10.8m，大臂伸出長度為17.222+102=L2，L=19.91m，大臂的仰角為57°，起重機的起吊能力為75～87t；350t起重機最不利位置為接鉤時，此時起重機工作半徑為12m，大臂伸出長度為17.632+10.32=L2，L=20.4m，大臂的仰角為54°，起重機的起吊能力為85～99t。

2.3 地基承載力驗算

主要荷載為：梁體自重142.2t，300t起重機及配重共計150t，350t起重機及配重共計180t，每臺起重機配備4塊支墊板，每塊墊板尺寸為2.5m×3m，以350t起重機為例驗算地基承載力：

總荷載N=1.2×180×10+1.4×142.2/2×10=315 5.4kN；起重機支腿面積為S=2.5×3×4=30m2。

基底承載力P=3155.4/30=105.18kPa。

即現(xiàn)場碾壓夯實后的地基承載力必須大于等于105.18kPa，取120kPa。

通過試驗室對老趙王河兩岸最不利位置現(xiàn)場做靜力觸探試驗顯示，分層夯實后的最大基底承載力為180kPa，由于120kPa＜180kPa，則夯實后的基礎(chǔ)可以滿足T梁對地基承載力的要求。

為了保證吊裝安全，現(xiàn)場在回填土壓實的基礎(chǔ)上，在起重機支腿位置增加一層鋼板。

2.4 重心偏移穩(wěn)定性驗算

輪胎起重機的起重穩(wěn)定性計算按規(guī)范規(guī)定的工況和方法進行。起重機在外載荷作用下，對傾覆軸線的力矩之和大于或等于0（ξM≥0）時，則認為起重機是穩(wěn)定的。計算時規(guī)定起穩(wěn)定作用的力矩為正，使起重機傾覆的力矩為負。

在無風靜載工況下，臂架處于垂直于底架縱向軸線位置，在相應工作幅度起吊額定載荷，穩(wěn)定性校核表達式為

式中 R——工作幅度，與額定起重量相對應；

Q——起吊貨物重量（包括吊具重量）；

a——支腿橫向間距之半或輪距之半；

G1—— 起重臂的重力按靜力等效折算臂架頭部的重力；

G2—— 起重機質(zhì)量的重力和扣除吊鉤、臂架后的重力；

R2——G2至回轉(zhuǎn)中心距離；

φ1——載荷系數(shù)。

以3#墩～維方臺300t起重機為例，起重機參數(shù)查詢可得出

本方案中300t起重機在吊裝T梁時，考慮最不利工況，重心偏移引起的起重機整個吊裝過程中穩(wěn)定可靠。所以最不利狀態(tài)，2個支腿受力、2個支腿剛好不受力。

N×2×4.25-（150-30）×（4.25-2.05）-30×（11/2+4.25）-1.4×71.5×（11+4.25）=0

總荷載N=245.1t=2451kN，

起重機支腿面積為S=2.5×3×2=15m2，

基底承載力P=2451/15=163kPa。

3 T梁吊裝施工方案

3.1 施工基本程序

場地整理、起重機置放處基礎(chǔ)處理→臨時支墩施工→起重機試吊→T型梁吊。

3.2 臨時支墩施工

在走行線大橋墩身及橋臺大小里程側(cè)設(shè)置臨時支墩，臨時支墩鄰近墊石，全橋臨時支墩采用C50砼，1#、2#、3#墩臨時支墩幾何尺寸為120×50×48cm，2個橋臺上臨時支墩尺寸為120×40×48cm，數(shù)量為16個，支墩高度僅為參照，具體高度根據(jù)支墩高程確定。臨時支墩施工時在墩頂植筋，支墩內(nèi)配Φ12鋼筋縱橫間距10cm布置，在臨時支墩澆筑混凝土前，墩頂鋪設(shè)一層隔離層，方便后期破除。在吊裝前，臨時支墩頂部鋪設(shè)一層2～3cm厚細砂，既可保護梁底結(jié)構(gòu)，又可調(diào)節(jié)支座安裝高程。

3.3 起重機試吊

吊裝前對梁體進行試吊，分別進行空載試驗、滿載試驗、超載試驗，調(diào)試吊車儀表以及各項動作是否正常，滿載及超載過程中檢查吊具性能安全可靠，提升到離地20cm高度處，停留時間不得小于10min，梁體與地面距離應保持不變。

3.4 T梁吊裝方法

3.4.1 吊裝順序

先吊裝1#～2#墩左側(cè)T型邊梁，調(diào)整梁體高程，臨時固定，然后再吊裝右側(cè)T型邊梁，橫向臨時固定，最后對2片梁支座灌漿。本橋T梁的吊裝順序：1#～2#墩→平方臺～1#墩→2#～3#墩→3#～維方臺。

3.4.2 吊裝方法

（1）吊裝1#～2#墩，共1孔。

1#～2#墩處因老趙王河影響不能按照牽引吊裝方案實施，根據(jù)地形情況采用雙機抬吊法進行吊裝，即用運梁車直接將T梁在石濟客專平禹特大橋梁面上運輸?shù)阶咝芯€對應孔跨的位置；300t起重機停在1#墩小里程側(cè)，350t起重機停在2#墩在大里程側(cè)，2臺起重機轉(zhuǎn)盤中心距為40m；將T梁在梁車上吊起后，2臺起重機在起重工指揮下配合由石濟客專側(cè)向走形線橋墩緩慢回轉(zhuǎn)，將梁轉(zhuǎn)到指定位置上方緩慢落鉤就位。

300t起重機全支腿時外形尺寸為支腿間距10m，車長16m。350t起重機支腿間距為10m，車長18m。

1#～2#墩均采用雙機抬吊法吊裝，350t起重機順時針回轉(zhuǎn)，300t起重機逆時針回轉(zhuǎn)，吊裝斷面圖如圖3所示。

圖3 雙機抬吊縱斷面示意圖

雙機抬吊法吊裝T梁，根據(jù)T梁高度及起重機支腿位置顯示，若要吊起T梁，距離欄桿最近距離為1.4m，考慮距離偏小，臨時拆除部分欄桿較為穩(wěn)妥，吊裝T梁橫斷面圖如圖4所示。

圖4 雙機抬吊起吊橫斷面示意圖

在整個吊裝過程中，起重機的旋轉(zhuǎn)半徑為9～10.5m左右，大臂伸出長度為18～19m左右；300t起重機的起重能力在75～87t，350t起重機的起重能力在85～99t；起重機大臂仰角為55°～60°。

（2）牽引吊裝平方臺～1#、2#～3#、3#～維方臺，共3孔。

運梁車沿石濟客專梁面將T梁運輸?shù)狡椒脚_，平方臺～1#、2#～3#、3#～維方臺T梁吊裝，采用牽引吊裝法。

以平方臺～1#為例分析吊裝過程，運梁炮車停放在平方臺橋臺位置，炮車盡量將T梁運至橋臺邊緣靠近梁縫；300t起重機在平方臺處將T梁吊起后，向橋梁右側(cè)回轉(zhuǎn)讓開炮車，350t起重機將橋臺上的炮車吊走；然后300t起重機向橋梁左側(cè)回轉(zhuǎn)至原位，將送到其10m作業(yè)半徑與350t起重機12m作業(yè)半徑交點處；安排350t起重機在空中接鉤。350t起重機接住后，300t起重機脫鉤逆時針回轉(zhuǎn)至平方臺處等待起吊T梁小里程側(cè)，350t起重機向1#墩處順時針回轉(zhuǎn)。這個過程中，運梁車主車一直配合起重機向大里程行駛，當行駛到300t起重機能吊到T梁頭時，300t落鉤并掛好鋼絲繩，2臺起重機順時針回轉(zhuǎn)將T梁平穩(wěn)吊起，然后雙機抬吊將T梁放平穩(wěn)就位。

此種吊裝方法中空中接鉤危險系數(shù)較大，提前在梁體吊裝孔內(nèi)穿入2套鋼絲繩，第1臺起重機吊起時僅使用1套鋼絲繩，第2臺起重機接鉤時首先接住另一套鋼絲繩，然后第2臺起重機吊起梁體受力拉緊，待全部荷載在第2臺起重機上受力，梁體平穩(wěn)后，第1臺起重機松鉤并解除掛鉤。整個過程中，工人僅在掛鉤、解鉤時上至梁頂，起重機換力時工人禁止在梁頂逗留［2］。

因梁體構(gòu)造復雜，結(jié)構(gòu)不對稱，吊裝過程中極容易引起梁體傾斜，會增加梁體就位的難度。此種吊裝方法難點在于如何保證空中換鉤前后梁體依然保證平衡，考慮在接鉤位置設(shè)置2個吊裝孔，2套鋼絲繩完成接鉤。

①運梁車運送T梁至走行線石方臺，300t起重機起吊向橋梁右側(cè)旋轉(zhuǎn)，350t起重機將前節(jié)炮車吊離，300t起重機順時針向1#臺方向回轉(zhuǎn)，運梁炮車隨起重機往1#墩方向運送。

②運梁車隨300t起重機往1#墩方向運送T梁至350t起重機可起吊位置，350t起重機接鉤。

③350t起重機接鉤后，300t起重機吊起T梁另一端，2臺起重機雙機抬吊，同時順時針回轉(zhuǎn)。

④2臺起重機雙機抬吊至指定位置，支座安裝并加固完成后卸鉤吊另一片梁。

左側(cè)邊梁吊裝完成后，在首片T梁每端左右兩側(cè)各使用2根10#H型鋼對焊在外側(cè)支頂臨時固定；另外吊裝第2片T梁之前，埋設(shè)地錨樁通過鋼絲繩拉緊、固定梁端，拆除內(nèi)側(cè)支撐型鋼；吊裝第2片T梁，同樣方法將右側(cè)T梁吊裝就位。

在整個吊裝過程中，300t起重機最不利位置為將T梁提起瞬間，此時起重機工作半徑為10.8m，大臂伸出長度為17.222+102=L2，L=19.91m，大臂的仰角為57°。起重機的起吊能力為75～87t；350t起重機最不利位置為接鉤瞬間，此時起重機工作半徑為12m，大臂伸出長度為17.632+10.32=L2，L=20.4m，大臂的仰角為54°。

（3）本次吊裝在T梁擋砟墻根部附近位置增開100×300mm吊裝孔，1#、3#、4#跨2片T梁采用牽引吊裝法，在大里程端開2個吊裝孔，距梁端距離分別為2.0m和2.5m；2#跨吊裝孔距梁端距離為2m。同時在兩端吊點上系纜風繩，方便人工配合控制方向同時，實現(xiàn)對T型梁梁底鋼支座螺栓的精確就位。

吊裝完畢后，采用吊模法對吊裝孔封堵，使用扳手調(diào)直孔內(nèi)鋼筋，并焊接成整體，如有鋼筋長度不足，增加鋼筋補強。支立模板前，清除孔內(nèi)灰渣，用水潤濕，確?；炷僚c孔壁結(jié)合性良好。

4 結(jié)束語

本文以石濟客專走行線大橋吊裝工程為實例，1#～2#墩采用雙機抬吊法起吊，平方臺～1#墩、2#～3#墩、3#～維方臺采用牽引吊裝法起吊。并使用300t和350t汽車起重機各1臺組合吊裝，其中300t起重機位于小里程處，350t起重機位于大里程處。其吊裝過程節(jié)約工期，提高效率，具有顯著的經(jīng)濟效果。