預(yù)制箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片吊具設(shè)計及其應(yīng)用

馮鴻登

摘? 要：根據(jù)海島環(huán)境多大風(fēng)、混凝土保護層厚度嚴格要求的實際情況，研制了預(yù)制箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片吊具，調(diào)節(jié)吊鏈長度有效控制箱梁鋼筋網(wǎng)片在吊運過程中受到偶然振動或風(fēng)力作用產(chǎn)生的波浪形平面變形錯位，對預(yù)制箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片吊具進行理論分析，通過實際應(yīng)用，與常規(guī)的施工方法相比，提高了混凝土保護層厚度合格率，延長了工程結(jié)構(gòu)的使用壽命，取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：預(yù)制箱梁? 頂板鋼筋網(wǎng)片? 波浪形錯位? 吊具? 設(shè)計計算? 應(yīng)用

中圖分類號：U445.3 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）07（c）-0039-03

浙江省舟山市位于長江口南側(cè)、杭州灣外緣的東海海面上，界于121°30′～123°25′E，29°32′～31°4′N之間，為海島環(huán)境。由于舟山地處中緯度，災(zāi)害性天氣四季頻繁，平均每年有2.7個臺風(fēng)或熱帶風(fēng)暴影響舟山，年平均8級以上（含8級）大風(fēng)日數(shù)有142.7d。同時舟山地形復(fù)雜，舟山沿海各海域受島嶼、山系遮蔽影響，使得各海域風(fēng)力具有明顯的局地性特征，風(fēng)力分布極不均勻。海島環(huán)境交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的嚴重影響因素有：一是四季多風(fēng)，夏秋之際易受熱帶風(fēng)暴（臺風(fēng)）侵襲;二是海洋性氣候形成環(huán)境腐蝕類型為Ⅲ類海水氯化物，作用等級為中等程度（C級）至極端嚴重程度（F級），Cl-滲入混凝土引發(fā)鋼筋腐蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受損以致耐久性下降。據(jù)舟山市氣象局1971年以來的長期測風(fēng)資料，常年風(fēng)速主要集中在3.0～6.8m/s之間，年平均風(fēng)速為4.83m/s，其中1月、3月、12月平均風(fēng)速最大，6月平均風(fēng)速最小，全年風(fēng)速頻率在3～8m/s風(fēng)速區(qū)間最大。

該公司承建的329國道舟山段改建工程4標、5標設(shè)有多座高架橋，上部結(jié)構(gòu)采用30m、35m箱梁裝配式箱梁橋。在箱梁預(yù)制施工中，重點解決海島環(huán)境多大風(fēng)、混凝土環(huán)境腐蝕的保護層厚度，研制了預(yù)制箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片吊具，減少鋼筋網(wǎng)片吊運過程中受到偶然振動或風(fēng)力作用產(chǎn)生的波浪形平面變形錯位，提出設(shè)計計算方法，通過實際應(yīng)用，工程質(zhì)量顯著提高。

1? 預(yù)制箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片吊具設(shè)計制作

如圖1所示，預(yù)制箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片吊具由3根縱向槽鋼、圓鋼筋腹桿焊接成三角形橫斷面的框架形吊架，吊架頂部焊接2個行車吊點，吊架底部縱向槽鋼上焊接均勻分布的多對吊鏈，每對吊鏈的首端與吊架底部槽鋼的卡扣連接、末端用卡扣扣合在鋼筋網(wǎng)片上。預(yù)制箱梁鋼筋網(wǎng)片經(jīng)吊鏈扣合后，經(jīng)行車吊入模板預(yù)制箱梁模板內(nèi)。調(diào)節(jié)每對吊鏈的長度使鋼筋網(wǎng)片吊運過程中受到偶然振動或風(fēng)力作用產(chǎn)生波浪形平面變形錯位滿足設(shè)計要求。吊架具有較大剛度，吊運箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片在過程中受到偶然振動或風(fēng)力作用時就基本不變形或變形量較小。吊具委托鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)單位按設(shè)計圖紙制作各部構(gòu)件，在工地現(xiàn)場安裝，通過現(xiàn)場試驗檢測數(shù)據(jù)，并調(diào)試完成。

2? 預(yù)制箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片吊具理論分析

2.1 計算模型

在海島環(huán)境條件下，預(yù)制箱梁鋼筋安裝質(zhì)量影響最大的因素是風(fēng)力對頂板鋼筋網(wǎng)片錯位變形的平面位置的安裝偏差。如圖2、圖3、圖4、圖5所示，預(yù)制箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片在吊裝過程中，受風(fēng)力作用振動的計算模型如下。

（1）大跨徑的箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片長寬比大、剛度小，起吊后懸空的鋼筋網(wǎng)片視為物理學(xué)中的弦，弦的長度為首條吊鏈即起點和末條吊鏈即終點之間的長度為L，弦的線密度為γ，弦變形時不承受彎矩，伸長與張力T符合胡克定理。

（2）起吊鋼筋網(wǎng)片縱向某點C處受到振動或風(fēng)力的作用發(fā)生在水平面內(nèi)即x軸偏離δ距離作為初始條件，偏離量δ與鋼筋網(wǎng)片有效長度相比為微小量。

（3）鋼筋網(wǎng)片在水平面內(nèi)作微小振動，各點的振動方向垂直于平衡位置，用函數(shù)u（x，t）表示，鋼筋網(wǎng)片任意時刻t的橫坐標為x。

2.2 受力分析

2.2.1 鋼筋網(wǎng)片受風(fēng)力振動的微分方程

2.2.2 鋼筋網(wǎng)片的張力T

鋼筋網(wǎng)片起點1與終點n之間C處受到振動或風(fēng)力的作用發(fā)生在水平面內(nèi)即x軸偏離δ距離作為初始條件，取張力T1、T2的平均值即T1=T2=T，由胡克定理，得：

2.2.3 微分方程（1）的解u（x，t）

由u（x，t）可計算鋼筋網(wǎng)片放置在箱梁體鋼筋骨架上時刻水平面產(chǎn)生波浪形錯位的最大值為：

調(diào)節(jié)吊鏈的長度使鋼筋網(wǎng)片吊運過程中受到偶然振動或風(fēng)力作用產(chǎn)生波浪形錯位的最大值滿足式（4）的要求。

在式（1）～（4）式中各符號意義見圖2和文獻[4]。

3? 頂板鋼筋網(wǎng)片起吊模擬試驗和應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場試驗

如圖6所示，在平均風(fēng)速為4.83m/s的條件下，預(yù)制箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片和吊具被行車起吊移動，將鋼筋網(wǎng)片吊運放置在箱梁體鋼筋骨架上時刻水平面產(chǎn)生波浪形錯位的最大值△max，通過調(diào)節(jié)吊鏈的長度，使之滿足設(shè)計要求[△]≤10mm。

3.2 工程應(yīng)用

（1）質(zhì)量檢查：頂板鋼筋網(wǎng)片綁扎完成后，檢查各鋼筋規(guī)格、數(shù)量和間距需符合設(shè)計要求。

（2）為了克服鋼筋網(wǎng)片吊運過程中受到偶然振動或風(fēng)力的影響產(chǎn)生振動，放置在箱梁體鋼筋骨架上時產(chǎn)生波浪形平面變形錯位的最大值|△max|≤[△]，按此調(diào)節(jié)吊鏈的長度。如實際風(fēng)速增大時，再適當(dāng)調(diào)節(jié)吊鏈的長度，使之符合設(shè)計要求。

3.3 預(yù)制箱梁鋼筋制作安裝質(zhì)量控制

預(yù)制箱梁鋼筋質(zhì)量控制見表1。

3.4 鋼筋保護層厚度檢測

采用鋼筋保護層厚度儀檢測箱梁鋼筋保護層厚度，確保海島環(huán)境的鋼筋保護層厚度符合設(shè)計要求，混凝土保護層實際檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計表見表2。

4? 結(jié)語

（1）在海島環(huán)境多大風(fēng)、混凝土環(huán)境腐蝕的特點，預(yù)制箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片吊具吊裝箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片，克服偶然振動和風(fēng)力影響導(dǎo)致的箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片波浪形平面變形錯位，確保裝配式橋梁的混凝土保護層厚度。

（2）在預(yù)制箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片吊具的設(shè)計計算中，理論與實際相結(jié)合，從理論入手分析產(chǎn)生箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片波浪形平面變形錯位的原因，經(jīng)過現(xiàn)場試驗，確定預(yù)制箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片吊具吊鏈的長度，使箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片波浪形平面變形錯位控制在容許范圍之內(nèi)。

（3）該吊具2017年8月開始應(yīng)用于329國道舟山段改建工程4標、5標預(yù)制箱梁，經(jīng)檢測，箱梁混凝土保護層合格率比常規(guī)的方法有了較大提高，在海島環(huán)境下大幅度延長箱梁的使用壽命。

參考文獻

[1] 黃輝，陳淑琴.舟山海域風(fēng)力分布特征分析[J].海洋預(yù)報，2006，23（1）：76-80.

[2] 徐珊，郭晟，何巧力，等.舟山摘箬山島風(fēng)能資源評價[J].海洋開發(fā)與管理，2014（12）：40-44.

[3] 熊煥煥.半無界弦振動問題的直接求解法[J].中國水運，2016（2）：287-288，290.

[4] 馮鴻登.預(yù)制箱梁頂板鋼筋網(wǎng)片吊具及操作方法[EB/OL].（2018-11-06）.http：//search.cnipr.com/search！doDetailSearch.action.