薄底板管溝梁吊裝施工技術(shù)

王曉良 中交二航局第一工程有限公司

1.工程概況

宜昌三峽國際游輪中心碼頭工程位于宜昌中心城區(qū)北部，葛洲壩水利樞紐上游三江引航道東側(cè)的長江支流黃柏河左岸，建設10 個游輪泊位，設計年游客吞吐量200萬人次。保持現(xiàn)有陸域前沿線，在現(xiàn)有擋墻外側(cè)修建11 m寬架空平臺，基礎采用2 根Φ1200mm鉆孔灌注樁，上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆蓋梁，蓋梁上部岸側(cè)設置6 榀預應力空心板，江側(cè)設置1榀管溝梁。管溝梁長度為15.9 m，寬度為3 m，底板厚15cm，兩邊側(cè)壁厚分別為42cm及30cm，中間側(cè)壁50cm，重達80t，為倒M型結(jié)構(gòu)，總計24榀。

2.吊具及吊點設計

2.1 吊具結(jié)構(gòu)設計

吊具設計成桁架形式，橫向桁架用3根I25型鋼，縱向采用兩根雙拼I25型鋼，10mm厚鋼板為吊耳，吊耳與桁架之間焊接，用加勁肋板對吊耳連接加強。

2.2 專用吊具驗算

管溝梁最大重量為80.5 t（吊具及其他按2 t 考慮），平面方向鋼絲繩與吊具雙拼工25 a 水平方向夾角17°，雙拼工25 a 受力：Nx=cos17°×805kN/3=256.6kN；單拼工25 a 受力：Ny=sin17°×805kN/3=78.5kN。

工25 a 截面性能：γ x=1.07，A=48.541cm2，Wx=402cm3，Wy=48.3cm3，Ix=5020cm4，Iy=280cm4，i x=10.2cm，iy=2.4cm，f=215 N/mm2，fv=125N/mm2。

雙拼工25a：Iy=2×1/12×1.3×（11.6×2）3+2×1/12×（25-1.3×2）×（11.6/2）3=3434cm4

（1）強度驗算：

雙拼工25a：σx=Nx/A=256.6K N/2×48.541.102mm2=26.43N/mm2＜f=215N/mm2(滿足)

單拼工25a：σx=Ny/A=78.5KN/48.541cm2=16.17N/mm2＜f=215N/mm2(滿足)

管溝梁斷面圖

管溝梁吊具圖（圖中尺寸以m計）

（2）剛度驗算：

雙拼工25a：λx=I0x/ix=9.7m/10.2cm=95.1＜400，λ y=I0y/iy=4.85m/5.95cm=81.5＜400 (滿足)

單拼工25 a ：λ x=I0x/ix=3m/10.2cm=29.4＜400，λy=I0y/iy=3m/2.4cm=125＜400 (滿足)

（3）穩(wěn)定性驗算：

熱軋工字鋼截面，對x 軸為a類，對y軸為b類，雙拼工字鋼兩軸均為b類。查表得，對于雙拼工25a，φX=0.588，φy=0.678。對于工25a，φX=0.963，φy=0.411。

雙拼工25a：σ=N/φA=256.6KN/0.588×2×48.541×102cm2=44.95N/mm2＜f=215N/mm2(滿足)

單拼工25a：σ=N/φ A=78.5KN/0.411×48.541×102cm2=39.34N/mm2＜f=215N/mm2(滿足)

（4）焊縫計算：

吊耳受力：

2.3 吊點設計

由于管溝梁設計圖紙中未給起吊點，本管溝梁吊裝時為避免底板折斷等因素影響，決定將吊點布置于管溝梁兩邊側(cè)墻，設置四個吊點，吊點距離梁兩端頭3.1m，錯開觀景平臺，防止吊裝時鋼絲繩卡??；同時錯開25cm底板倒角處，距離底板40cm處，預留0.11米預留孔預埋PVC管穿鋼棒，在預埋PVC管處設置兩個φ25螺紋鋼加強筋，吊點周邊設置加密鋼筋網(wǎng)片，對吊點進行加強。

3.吊裝工藝

3.1 管溝梁預制

架空平臺預制管溝梁由于轉(zhuǎn)運困難，考慮到經(jīng)濟合理性及便于起吊安裝，決定將管溝梁沿架空平臺岸線邊預制,臺座布置在離岸邊3.5m處，平行布置2個臺座，兩臺座間留2m當做過道方便施工，使用一臺400T吊車起吊安裝。預制臺座用5cm厚C15細石子混凝土找平層，同時臺座設置3cm起拱度。

3.2 地基承載力驗算

本工程管溝梁預制及吊車就位均在擋土墻附近的后方陸域，汽車吊站位位于原擋土墻邊緣，需對擋土墻后方回填陸域進行地基承載力驗算。400噸汽車吊自重84噸，配重90噸，管溝梁重81噸，四個腳墊板規(guī)格為2.5米×2.5米×0.3米，故地基需承受的總荷載為84噸+90噸+81噸=255噸，計算地基承載力Pk=255×10/2.5×2.5×4=102KPa。根據(jù)本工程地勘報告在后方擋土墻陸域采用標準貫入實驗及動力觸探的檢測結(jié)果，地基承載力為fa=140 KPa，大于400噸汽車吊的地基承載力，故地基承載力滿足要求。

3.3 管溝梁吊裝

3.3.1 吊裝設備選用

本工程由于受黃柏河橋凈空影響，如使用大型浮吊進行水上安裝，需拆卸起重船臂架，費用高，采用雙機抬吊工期長，經(jīng)分析比選選擇一臺400噸吊車在陸上進行安裝，管溝梁中距離碼頭岸線邊10米，管溝梁最大吊裝重量80.5噸左右（含吊具），根據(jù)吊車參數(shù)、性能表能滿足吊裝吊重要求。

（1）吊距計算：

400 t 汽車吊吊距計算公式：L400t=L1+L2

其中：

L400t——汽車吊的吊距（m），也稱幅度（m）；

L1——汽車吊旋轉(zhuǎn)中心至蓋梁側(cè)邊的水平距離（m），約2 m，取L1=2.5m；

L2——橫梁外邊至吊點中心的水平距離，L2=10m；

則L400t=L1+L2=2.5+10=12.5m

（2）起重臂長計算：

起重臂長計算公式：（L臂長）2=(H+h4)2+L400t2，H=h1+h2+h3

其中：

H——汽車吊的起重高度（m）；

h1——管溝梁的高度（m），h1=1.4m；

h2——安裝間隙（m），0.2 m～0.5m，取0.5m；

h3——吊索高度（m），掛鉤至構(gòu)件吊起后管溝梁頂面的距離（m）；

h4——掛鉤至起重臂頂端的垂直距離（m），初步取3m；

h3=L’/2×tanα

L’——管溝梁對角吊點之間的水平距離，L’=5.55m；

α——取值60°；

h3=L’/2×tgα=5.55 ×tg60O=9.6 m，再加上吊耳的高度，取h4=10m

則H=h1+h2+h3=1.4+0.5+10=11.9m

根據(jù)公式計算，起重臂長L臂長=19.45m

根據(jù)QAY400汽車吊起重性能表，當?shù)蹙?幅度)為14 m、臂長為20.7m時最大起重量可達到86t＞81.5t(管溝梁最大的重量)，經(jīng)我方計算起重臂長L臂長=19.45m＜20.7m，但在起重性能表中沒有對應的數(shù)據(jù)，說明在吊距(幅度)為14m時，臂長要伸長至20.7m才能進行起吊作業(yè)，滿足管溝梁起吊的要求。

3.3.2 管溝梁安裝鋼絲繩選擇：

（1）鋼絲繩選擇：

根據(jù)規(guī)范，鋼絲繩允許拉力按下式計算：F0=K’×D2×R0/1000

式中：F0——鋼絲繩最小破斷拉力，單位為kN；

D——鋼絲繩公稱直徑，單位為mm；

R0——鋼絲繩公稱抗拉強度，取1870MPa；

K’——鋼絲繩的最小破斷拉力系數(shù)，6×19S+FC鋼絲繩取0.33。

管溝梁最大重量78.5t,吊裝時最大吊重為80.5t，考慮采用8根2m長的鋼絲繩和4根10m長的鋼絲繩受力，鋼絲繩安全系數(shù)取6，鋼絲繩破斷拉力為805×6÷6=805k N，805×6÷3=1610kN。

則鋼絲繩最小公稱直徑

51.1 實際采用Φ 38mm 和Φ52mm鋼絲繩及，滿足要求。

（2）卸扣選擇：

管溝梁最大重量為80.5t，8個小卸扣單個最大受力13.42t，根據(jù)《中華人民共和國機械行業(yè)標準》JB 8112-1999選擇卸扣型號為T-BX 15，額定起重量為15t。4個大卸扣單個最大受力26.8t，選擇卸扣型號為T-BX 30，額定起重量為30t。

（3）承重鋼棒計算：

管溝梁側(cè)墻厚度為0.3m，鋼棒采用Q345鋼號的鋼材，長0.5m，鋼棒懸出軌道梁部分按懸臂結(jié)構(gòu)進行計算。

L—懸臂端長度（0.5-0.3）×/2=0.1m

b—吊點至懸臂根部距離取0.025m（吊裝時的工作長度）

G—管溝梁重量為805KN

K—動力系數(shù)取1.2

P—單側(cè)鋼棒承受載荷（P=G×k/4=805×1.2/8=120.75KN）

D—鋼棒直徑取100mm

A—鋼棒面積1002×π/4=7850mm2

W—鋼棒截面抵抗矩3.14×D3/32=98125mm3

I—鋼棒截面慣性矩3.14×D4/64=4906250mm4

E—鋼棒彈性模量210000Mpa

（1）鋼棒剪切強度：剪應力τ=P/A=15.4≤容許剪應力{τ}=120Mpa

因此，鋼棒抗剪能力滿足要求。

（2 ）鋼棒彎曲強度：彎矩M=Fb=20215000N.mm

彎曲應力δ=M/W=205.06Mpa≤容許彎曲應力{δw}=210Mp

因此，鋼棒抗彎能力滿足要求。

（3）鋼棒的撓度：撓度f={Pb2L（3-b/L）}/（6EI）=0.0018mm≤{f}=L/500=0.05mm

因此，鋼棒撓度滿足要求。

3.3.3 保證措施

（1）采用全站儀放樣砼預制構(gòu)件安裝位置和標高控制點；校核支承面的標高及平面位置，并畫出安裝軸線與端線，以使構(gòu)件準確就位。

（2）對砼預制構(gòu)件的類型編號、外形尺寸、質(zhì)量、數(shù)量、混凝土強度、預留孔、預埋件及吊點等進行復查。

（3）對起吊用的機具設備如鋼絲繩、吊環(huán)等進行全面檢查，合格后方可投入使用。所用的吊運設備，不允許超負荷運行。

管溝梁安裝時：

（1）正式安裝前，將擱置面預埋鋼板打磨清理干凈，并將橡膠支座安裝固定好。

（2）管溝梁安裝時，橡膠支座面應平整，空心板與橡膠支座面間應接觸緊密。

（3）將管溝梁緩慢下放，距待安裝位置約30cm時，將管溝梁調(diào)平、調(diào)正，人工輔助將管溝梁安裝到指定位置。

(4) 在擋土墻上部沿擋土墻方向每隔5米布設一個沉降位移觀測點，每隔2小時觀測一次，保證擋土墻在吊裝過程中穩(wěn)定。

4.結(jié)束語

本文從工程實際出發(fā)，對吊裝工藝進行了介紹，用次方法吊裝能夠順利、安全的完成本次吊裝任務，對吊具、吊點的設計，預制完成后臨時租賃一臺大型汽車吊一次性完成安裝，及節(jié)約了費用，又滿足了安全吊裝的要求方。本文通過實際工程經(jīng)驗，對重量非常大的薄壁型管溝梁吊裝予以總結(jié)，可供類似工程參考借鑒。