專用鐵路T梁吊裝設(shè)計與施工研究

呂 奇 偉

(中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司土木建筑設(shè)計研究三院，四川 成都 610081)

1 工程簡介

本工程以內(nèi)蒙古鄂爾多斯市某煤礦專用線為例，該專用線長10.720 km，共有單線橋梁一座——通亥溝大橋，長440.67 m。該橋上部結(jié)構(gòu)采用13-32 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁。受專用線接入條件的限制，橋梁位于R=500 m的曲線上。

單線橋梁由2片T梁組成，T梁間采用現(xiàn)澆濕接縫與橫隔板連接，橋面寬為4.9 m，梁全長32.6 m，跨徑為32 m，軌底到梁底之間，高度是3.15 m,并且梁高2.5 m。

2 吊裝設(shè)施設(shè)計與驗算分析

通亥溝大橋跨越?jīng)_積河谷，谷底平坦，植被稀疏，表層覆蓋土為密實(shí)、飽和狀態(tài)的細(xì)圓礫土。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，確定采用在兩相鄰橋墩之間布置兩臺汽車起重機(jī)的方式進(jìn)行起吊。綜合考慮32 m T梁重量及起吊的安全性、橋址區(qū)的公路交通狀況等因素，現(xiàn)場各引進(jìn)兩臺汽車起重機(jī)，分別是300 t級和350 t級，前者位于小里程處，后者位于大里程處。

32 m T型邊梁吊裝時，在每端，分別需要利用兩根鋼絲繩，其規(guī)格為15 m長，φ50，利用兜掛法。在吊點(diǎn)處，在和T梁端頭處的2.0 m和2.5 m的位置，分別利用4根鋼絲繩，從而可以受重。

2.1 鋼絲繩驗算

鋼絲繩其許用拉力計算公式為：[S]=P/K。其中，[S]為鋼絲繩的許用拉力，kN；P為其破斷拉力，kN；K為安全系數(shù)，見表1。

表1 鋼絲繩安全系數(shù)表

對于吊裝鋼索，選擇使用的鋼絲繩規(guī)格為φ50 mm，長度是6×37。參考表1可知，取K值是6，根據(jù)表格可知，其破斷拉力P=1 405 kN。

即在本次中，使用的鋼絲繩，其允許拉力[S]=P/K=1 405/6=234 kN，32 m T梁自重為134.3 t，因此，對每根鋼絲繩來說，它們的拉力實(shí)際上是134.3/(2×4)×9.8=164.5 kN<234 kN，可以滿足吊裝需求。

2.2 吊車有效吊裝高度分析

設(shè)置T梁的時候，需要利用雙機(jī)抬吊方式進(jìn)行吊裝，在整個吊裝過程中，起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)半徑控制在8 m～10 m，大臂伸出長度控制在15 m～19 m。根據(jù)上述參數(shù)，結(jié)合目前國內(nèi)市場占有率較高的幾大重型機(jī)械制造品牌的汽車起重機(jī)的性能分析，300 t級起重機(jī)的起吊能力可達(dá)到75 t～85 t,而350 t起重機(jī)的起重能力在80 t～95 t之間；起重機(jī)大臂仰角可以達(dá)到55°～60°。

由此計算，汽車起重機(jī)吊裝梁部的最大高度可達(dá)到20 m～30 m。由于該橋梁最大墩高僅為13.5 m，故汽車起重機(jī)的有效吊裝高度完全能夠滿足現(xiàn)場施工需求。

2.3 地基承載力驗算

施工期間場地所承受的主要荷載為：單片32 m T梁自重134.3 t；某品牌300 t汽車起重機(jī)工作全重及配重是152 t，350 t汽車起重機(jī)及配重共計202 t。在工作狀態(tài)下，對于每臺起重機(jī)，需要有四塊支墊板，并且要在合理的尺寸中，在本次實(shí)驗中，將350 t汽車起重機(jī)作為例子。

總荷載N=1.2×202×9.8+1.4×134.3/2×9.8=3 296.8 kN。在起重機(jī)中，其支腿支撐總面積S=2.5×3×4=30 m2。

基底承載力P=3 296.8/30=109.89 kPa。通過在地基碾壓夯實(shí)以后，其承載力必須要在108.89 kPa以上，取整為120 kPa。

通亥溝大橋橋址區(qū)為黃土沖溝地貌，根據(jù)現(xiàn)場定測期間的鉆探資料揭示，河谷中表層覆蓋土為細(xì)圓礫土，下伏基巖為礫巖，覆蓋土層厚為0 m～3 m。通過鉆探取樣實(shí)驗分析并結(jié)合現(xiàn)場輕型靜力觸探試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，表層覆蓋土地基承載力大于300 kPa，下伏礫巖強(qiáng)風(fēng)化層的地基承載力大于350 kPa，完全滿足T梁架設(shè)的要求。

3 T梁吊裝施工方案研究

3.1 吊裝施工的流程

在T梁吊裝中，其基本的流程是以下方式：平整場地，之后要夯實(shí)起重機(jī)置放處地基，進(jìn)行臨時的支墩施工，對起重機(jī)進(jìn)行就位，然后試吊，進(jìn)行T梁吊裝。

3.2 臨時支墩施工過程

在通亥溝大橋墩身和橋臺大小里程旁，分別設(shè)置臨時支墩，在臨時支墩的旁邊，進(jìn)行墊石支撐。在全橋中，采用的臨時支墩都是同樣的混凝土規(guī)格。在橋墩處，其設(shè)立的臨時支墩規(guī)格是120 cm×50 cm×40 cm,在橋臺上，設(shè)置的臨時支墩規(guī)格是120 cm×40 cm×40 cm，支墩高度可根據(jù)梁體所選用的支座高度進(jìn)行調(diào)整。

臨時支墩施工前應(yīng)在橋墩頂帽上預(yù)埋鋼筋，支墩中用Φ12鋼筋網(wǎng)，在縱橫間，其距離是10 cm。對臨時支墩進(jìn)行混凝土澆筑前，需要在墩頂?shù)纳蠈?，鋪設(shè)隔離層，在梁部施工完成后拆除。

3.3 起重機(jī)吊裝試驗

梁體正式吊裝前必須對起重機(jī)進(jìn)行試驗。試驗時采用起重機(jī)將梁體提升到離地20 cm高度處，停留時間不小于10 min的方法。重點(diǎn)檢查起重機(jī)在空載、滿載及超載狀態(tài)下儀表以及各項動作的完成情況是否正常、兩臺起重機(jī)工作動作是否一致；測試起重機(jī)在滿載及超載狀態(tài)中吊具性能是否安全可靠。

3.4 T梁吊裝方法

1)吊裝順序：先起吊左側(cè)邊梁并根據(jù)曲線上梁片布置位置精確調(diào)整定位；安裝支座并對梁片進(jìn)行臨時固定；再起吊右側(cè)邊梁，最后進(jìn)行梁體濕接縫及橫隔板施工。

2)吊裝方法：通亥溝大橋橋址區(qū)交通便利，可修建臨時施工便道供大型運(yùn)輸車輛通行。通過特種運(yùn)輸車輛直接將T梁置于橋址區(qū)存放。2臺起重機(jī)轉(zhuǎn)盤中心距控制在40 m左右；2臺起重機(jī)將梁體同時起吊并向通亥溝大橋橋墩處緩慢回轉(zhuǎn)，350 t起重機(jī)順時針回轉(zhuǎn)，300 t起重機(jī)逆時針回轉(zhuǎn)。將T梁轉(zhuǎn)到指定位置上方，完成支座安裝后緩慢落鉤就位。

本次吊裝需在T梁擋砟墻根部附近位置開設(shè)100 mm×300 mm的吊裝孔，在吊裝孔和梁端中間，其距離設(shè)置為2 m。在兩端吊點(diǎn)處，要同時將纜風(fēng)繩系上，這樣能夠使得起重機(jī)進(jìn)行有效的配合，并且能夠控制方向，確保位置更加精確。

3)吊裝后續(xù)工作：吊裝完畢后，應(yīng)及時清除吊裝孔內(nèi)灰渣，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整孔內(nèi)鋼筋，采用與梁體同標(biāo)號的混凝土對吊裝孔進(jìn)行封堵。待兩片T梁完全就位后，即可進(jìn)行橫隔板及濕接縫的施工。

4 結(jié)語

本文就是基于內(nèi)蒙古某煤礦專用線通亥溝大橋T梁吊裝工程作為研究實(shí)例，為企業(yè)專用鐵路的橋梁施工提出了另外一種思路，既節(jié)約了工期，提高了建設(shè)效率，同時又能夠最大限度的避免傳統(tǒng)橋梁的架設(shè)方式對既有線運(yùn)輸所產(chǎn)生的干擾，具有非常好的經(jīng)濟(jì)價值。