上承式拱型橋梁拱肋安裝工作吊籃的布置方法

摘 要：拱橋在我國(guó)已有上千年的歷史，在過(guò)去由于受到建筑材料的限制，只能以天然石材作為建造橋梁的主要材料，從而制約了大跨徑形式的橋梁出現(xiàn)。到了現(xiàn)代，伴隨著新科技新材料的出現(xiàn)應(yīng)用，建造大跨徑的拱橋已不在是困難，拱橋的結(jié)構(gòu)形式也得到了擴(kuò)展，有下承式、中承式、上承式，藝術(shù)美感也煥然一新。拱橋之美在于拱，拱也起著整座橋梁傳遞荷載至基礎(chǔ)的作用，但對(duì)于采用無(wú)支架方法施工的箱形拱橋時(shí)，在拱肋安裝過(guò)程中，需要人員到達(dá)拱肋安裝點(diǎn)進(jìn)行螺栓安裝調(diào)節(jié)、扣索掛扣緊固、風(fēng)纜掛扣緊固、端頭上部殺尖等工作，這種工作屬典型的高空作業(yè)，安全風(fēng)險(xiǎn)高，這時(shí)就要利用一種工作吊籃運(yùn)輸人員到達(dá)拱肋安裝位置，這種工作吊籃設(shè)施極大的方便了橋梁施工并保障了人員的安全。

關(guān)鍵詞：拱橋；無(wú)支架法施工；工作吊籃

前言

上承式混凝土箱形拱橋適用于在陡峭山川、高峽河谷等地形修建，橋梁跨度一般可達(dá)百米以上，拱肋節(jié)段一般按3段、5段或7段設(shè)計(jì)，拱肋線型采用懸鏈線，組成每段拱肋的預(yù)制件均在預(yù)制場(chǎng)的拱胎上組拼成箱后，再澆筑底板、接頭、頂板部位的混凝土固結(jié)，形成單榀拱肋節(jié)段，接著利用懸索吊裝系統(tǒng)兩岸對(duì)稱(chēng)安裝并用混凝土固結(jié)接頭，這樣就形成了拱圈。在拱肋吊裝過(guò)程中，施工人員需要在拱肋的安裝點(diǎn)進(jìn)行拱肋設(shè)計(jì)參數(shù)的調(diào)整和加固工作，但在拱肋未形成固結(jié)的拱圈時(shí)，人員直接上拱非常危險(xiǎn)，這時(shí)我們利用工作吊籃運(yùn)輸人員及工器具到達(dá)拱肋安裝位置展開(kāi)施工，從而方便了施工也減輕了人員高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。

⒈工作吊籃系統(tǒng)

拱肋懸索吊裝系統(tǒng)是吊裝拱肋的設(shè)施，工作吊籃系統(tǒng)是協(xié)助拱肋安裝的設(shè)施，它們是相對(duì)獨(dú)立的兩個(gè)懸索系統(tǒng)。工作吊籃系統(tǒng)布置見(jiàn)圖一。

圖一：工作吊籃系統(tǒng)布置圖

⒈1工作吊籃系統(tǒng)的原理

天索鋼絲繩起著天車(chē)行走導(dǎo)向的作用，行走鋼絲繩起著天車(chē)行走牽引的作用，起重鋼絲繩起著吊籃升降的作用。當(dāng)啟動(dòng)行走卷?yè)P(yáng)機(jī)時(shí)，行走鋼絲繩因是閉合圈，可使天車(chē)沿著天索來(lái)回行走到達(dá)我們需要作業(yè)位置的正上方；啟動(dòng)起重卷?yè)P(yáng)機(jī)時(shí)，由于鋼絲繩的回收或出放，可使吊籃上升或下降到達(dá)我們要到的作業(yè)點(diǎn)。

⒈2工作吊籃系統(tǒng)的布置

工作吊籃系統(tǒng)利用索塔和錨錠進(jìn)行布置，選用的鋼絲繩必須符合《重要用途鋼絲繩》（GB8918—2006）標(biāo)準(zhǔn)的要求。利用二臺(tái)6噸快速單筒卷?yè)P(yáng)機(jī)來(lái)提供吊籃行走和起重的牽引力，卷?yè)P(yáng)機(jī)可安置在索塔底部，行走鋼絲繩與起重鋼絲繩的轉(zhuǎn)向利用安裝在索塔頂端的滑輪進(jìn)行轉(zhuǎn)向。

根據(jù)工作吊籃設(shè)計(jì)的提升承載力選用天索鋼絲繩、行走鋼絲繩、起重鋼絲繩。天索鋼絲繩是整個(gè)系統(tǒng)的承載繩，應(yīng)選用鋼芯鋼絲繩；行走鋼絲繩和起重鋼絲繩需要質(zhì)地柔軟的鋼繩，應(yīng)選用天然纖維芯或合成纖維芯的鋼絲繩，鋼絲繩截面直徑的選取依據(jù)吊籃提升荷載的大小選擇截面直徑。

天索鋼絲繩的兩端與兩岸錨錠聯(lián)系并用繩卡栓緊牢實(shí)；行走鋼絲繩在卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒上纏繞三圈后翻過(guò)塔頂并經(jīng)滑輪轉(zhuǎn)向，一頭直接與近端天車(chē)聯(lián)系，另一頭引至遠(yuǎn)端索塔并經(jīng)塔頂滑輪轉(zhuǎn)向引回至天車(chē)的另一端聯(lián)系形成閉合圈，為防止行走鋼絲繩運(yùn)行過(guò)程中在卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒上“打滑”，需要提前在滾筒上按一定間隔焊接大直徑的光圓鋼筋使?jié)L筒自身圓弧線變化成圓折線，以增強(qiáng)鋼絲繩與滾筒接觸點(diǎn)的摩擦力而避免鋼絲繩出現(xiàn)“打滑”現(xiàn)象；起重鋼絲繩一端直接與另外一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒固定，另一端翻過(guò)塔頂并經(jīng)滑輪轉(zhuǎn)向，引至近端天車(chē)滑輪再下放引至動(dòng)車(chē)后，再向上引至天車(chē)另一端滑輪再與遠(yuǎn)端索塔聯(lián)系形成兜吊的形式。

⒉鋼絲繩的選配

假設(shè)索塔之間的跨徑為250m，天索鋼絲繩選擇截面直徑為44㎜級(jí)的圓股鋼芯鋼繩，行走鋼絲繩及起重鋼絲繩選擇截面直徑為22㎜級(jí)的圓股纖維芯鋼繩，并以吊籃的提升荷載為50kN的情況進(jìn)行計(jì)算，校核選配的鋼絲繩能否滿(mǎn)足承載要求。

⒉1天索鋼絲繩

查GB8918—2006標(biāo)準(zhǔn)：6×25Fi+IWR型φ44㎜級(jí)且公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度σ=1570MPa的圓股鋼芯鋼絲繩的最小破斷拉力F=1080kN，在跨徑250m范圍內(nèi)的繩重G=2022.5㎏=20225N并疊加于掛籃荷載之上。那么，當(dāng)天車(chē)位于跨中并在外荷載50kN時(shí)，可得天索的軸向拉力f=20.225+50=70.23kN﹤[1080kN]最小破斷拉力，安全系數(shù)K=1080÷70.23=15.38，抵抗破斷拉力符合要求。鋼絲繩在荷載作用下產(chǎn)生的拉應(yīng)力σ0=70230÷[π×（44÷2）2]=46.19MPa﹤[σ=1570MPa]公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度，安全系數(shù)K=σ÷σ0=1570÷46.19=33.99，抗拉強(qiáng)度符合要求。

⒉2行走鋼絲繩

查GB8918—2006標(biāo)準(zhǔn)：6×37S-FC型φ22㎜級(jí)且公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度σ=1570MPa的圓股纖維芯鋼絲繩的最小破斷拉力F=251kN，在行走卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)鋼絲繩施加60kN牽引力情況下，可知鋼絲繩的軸向拉力f=60kN﹤[251kN]最小破斷拉力，安全系數(shù)K=251÷60=4.18，抵抗破斷拉力符合要求。鋼繩在荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力σ0=60000÷[π×（22÷2）2]=157.84MPa﹤[σ=1570MPa]公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度，安全系數(shù)K=σ÷σ0=1570÷157.84=9.95，抗拉強(qiáng)度符合要求。

⒉3起重鋼絲繩

因起重卷?yè)P(yáng)機(jī)的最大提升荷載為60kN，所以定義起重鋼絲繩的最大軸向拉力為60kN，起重索與行走索采用的是同一規(guī)格的鋼絲繩，當(dāng)鋼絲繩的軸向拉力在60kN時(shí)，對(duì)照行走鋼絲繩的校核結(jié)果，同理得出起重索鋼絲繩的抵抗破斷拉力和抗拉強(qiáng)度兩項(xiàng)指標(biāo)都符合要求。

⒊工作吊籃的幾大優(yōu)勢(shì)

懸索工作吊籃具備大跨度運(yùn)輸和起重的功能，是其它起重機(jī)械無(wú)法比擬的。運(yùn)輸和起重作為工作吊籃最基本功能，它能快速運(yùn)輸人員及小型工具器到達(dá)施工點(diǎn)，具備懸空施工時(shí)的快速投放能力。

利用工作吊籃牽引鋼絲繩過(guò)跨、滑車(chē)組等部件的安裝工作，協(xié)助完成拱肋懸索吊裝系統(tǒng)的安拆。

利用工作吊籃掛扣拱肋扣索與風(fēng)纜、調(diào)節(jié)拱箱節(jié)段水平、吊移建筑材料及設(shè)備，安裝調(diào)節(jié)拱上排架模板及拆除模板等。

⒋使用工作吊籃需要注意的基本事項(xiàng)

卷?yè)P(yáng)機(jī)操作工上崗前須經(jīng)專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)培訓(xùn)合格持證，兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)一個(gè)人操作即可。平時(shí)須加強(qiáng)對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)、鋼絲繩、天車(chē)、動(dòng)車(chē)以及滑輪的檢查維護(hù)，特別是吊籃起重鋼絲繩起著載人安全的關(guān)鍵作用。載人吊籃的吊耳應(yīng)選用Q235鋼材鋼筋制作，提升物體的荷載不要超過(guò)工作吊籃的允許荷載。

結(jié)語(yǔ)

采用無(wú)支架方法懸索吊裝拱圈時(shí)，工作吊籃起著協(xié)助拱肋安裝的作用。在設(shè)計(jì)工作吊籃系統(tǒng)的過(guò)程中，應(yīng)依據(jù)橋梁規(guī)模、荷載重量、施工環(huán)境條件等，選用適宜的卷?yè)P(yáng)機(jī)、鋼絲繩、滑車(chē)等起重設(shè)備機(jī)具，鋼絲繩的截面直徑和數(shù)量應(yīng)根據(jù)起重物體的重量通過(guò)計(jì)算確定且安全系數(shù)應(yīng)不小于6。起重鋼絲繩也稱(chēng)升降索，直接起著承載吊物荷載的作用，也是整個(gè)吊籃系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)升降鋼絲繩的質(zhì)量檢查和維護(hù)。工作吊籃系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的懸索吊裝設(shè)備系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)由錨錠、索塔、滑輪、天索、行走索、起重索、天車(chē)、動(dòng)車(chē)、鋼制吊籃、卷?yè)P(yáng)機(jī)、各種繩卡部件組成，除了在設(shè)計(jì)方面要確保系統(tǒng)的穩(wěn)定安全外，還應(yīng)在基礎(chǔ)施工、材料購(gòu)置、系統(tǒng)部件安裝、人員操作等環(huán)節(jié)確保質(zhì)量合格，任何一個(gè)環(huán)節(jié)存在質(zhì)量問(wèn)題或安裝問(wèn)題以及人員違規(guī)操作等不利因素，都將給工作吊籃系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]重要用途鋼絲繩（GB8918—2006）.發(fā)布.中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局/中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).

[2]公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范（JTG F90—2015）.主編.中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司/中交第四公路工程局有限公司

[3]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTG/T F50—2011）.主編.中交第一公路工程局有限公司.

作者簡(jiǎn)介：

婁世權(quán) —男 —漢.1972-大學(xué)本科 —現(xiàn)任技術(shù)職稱(chēng)：高級(jí)工程師。