軌道交通高架站臺雨篷鋼結(jié)構(gòu)的吊裝工藝研究

夏永俊 （常州市軌道交通發(fā)展有限公司，江蘇 常州 213022）

1 引言

在石油化工、海洋工程、橋梁建設(shè)等行業(yè)等各類行業(yè)的施工過程中，經(jīng)常采用吊裝技術(shù)[1-3]。吊裝工作現(xiàn)場環(huán)境日益復(fù)雜，為能安全順利地完成吊裝工作，吊裝方案設(shè)計是吊裝作業(yè)的首要環(huán)節(jié)，因為吊裝設(shè)計直接影響到吊裝作業(yè)的質(zhì)量、工作量以及預(yù)算，故需要準(zhǔn)確細致的方案設(shè)計，以確保吊裝工作正常、有序和高效地開展[4]?，F(xiàn)階段針對高架站臺雨篷鋼結(jié)構(gòu)吊裝方案的公開研究成果不多[5]，本文通過對常州市軌道交通1號線陽湖站站臺雨篷鋼結(jié)構(gòu)吊裝工程的介紹，為類似工程的順利實施提供借鑒。

2 工程概況

本工程為常州市軌道交通1號線陽湖站站臺雨篷鋼結(jié)構(gòu)工程，施工工藝采用吊裝技術(shù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計使用壽命為100年，結(jié)構(gòu)安全等級為一級，抗震等級為三級。陽湖路站總長140.30m，跨度18.7m，兩側(cè)外挑2.4m，最大開間15m。兩個車站鋼柱以及鋼梁均材料均為Q345B，連接板、加勁板材料均為Q235B。陽湖路站鋼結(jié)構(gòu)體系為框架結(jié)構(gòu)，縱向柱距分別為9.4、12、15m 不等，橫向柱距為7.5m，主鋼柱采用550×200×20×20mm 箱形梁，主鋼梁采用700×400×20×20mm 箱形梁和 H700×300×14×20mm型鋼梁，次梁采用HM294×200×8×12mm型鋼，主要構(gòu)件規(guī)格及重量見表1。

3 施工流程

①第一步吊裝鋼柱，鋼柱在吊裝之前重復(fù)測量控制中軸線、基礎(chǔ)標(biāo)高及埋件位置，復(fù)測合格后開始吊裝鋼柱。首先從1軸開始吊裝鋼柱，鋼柱在地面拼成V型鋼柱成品，成品V型鋼柱最重為10t，采用1臺80t汽車吊吊裝，配合一臺曲臂車用于登高作業(yè)，安裝示意如圖1所示。

圖1 鋼柱吊裝示意圖

②局部兩跨內(nèi)鋼柱吊裝結(jié)束后，復(fù)核鋼柱標(biāo)高、垂直度，確認無誤后，采用1臺80t汽車吊吊裝橫向鋼梁，配合一臺曲臂車用于登高作業(yè)，安裝示意如圖2所示。

③安裝好每側(cè)各兩根鋼柱后，安裝縱向主梁。主梁最重為4.5t，采用80t汽車吊進行安裝，配合兩臺曲臂車用于登高作業(yè)。兩根主梁安裝完畢后安裝主梁之間次梁，形成穩(wěn)定體系，如圖3所示。

鋼框架主要構(gòu)件規(guī)格表 表1

圖2 橫向鋼梁吊裝示意圖

圖3 縱向主梁吊裝示意圖

④安裝同樣方法，將鋼柱以及鋼柱間的鋼梁全部安裝完畢，如圖4所示。

圖4 次鋼梁吊裝示意圖

4 設(shè)備選型計算及穩(wěn)定性驗算

鋼柱與橫向鋼梁吊裝的設(shè)計計算方法相同，這里以V型鋼柱吊裝為例，進行設(shè)備選型及穩(wěn)定性驗算。

4.1 設(shè)備選型計算

V型鋼柱制作完成最大重量為10t，以此條件對比施工手冊，選用QY80D型汽車起重機，其最大作業(yè)半徑為10m，最大地上揚程為30m，額定起重量為10t。在支腿全伸、側(cè)向和后向作業(yè)，全伸臂長36m，工作幅度16m時，起升高度達30m，可起重量可達8.1t，滿足本工程吊裝要求。

4.1.1 吊臂高度驗算

吊臂高度=22.67m（安裝基面高度）+1m（吊鉤高度）+3m（吊索高度）+2m（安全高度）=28.67m＜30m（最大地上揚程），滿足要求。

4.1.2 起重能力驗算

計算荷載:

本工程中，鋼柱重Q=10t，不均勻系數(shù)K1=1.1，動載系數(shù)K2=1.05，結(jié)構(gòu)風(fēng)載W1=1.397t。

吊裝載荷:

本工程中，吊鉤重q1=0.35t，吊索具重q2=0.30t。

滿足要求。

4.1.3 鋼絲繩的選用

從鋼梁兩端點往中點處各取0.5m為吊點，各個吊點間隔1.5m，拉拽的鋼絲繩長度為12m，吊鉤距吊點往上3m，鋼絲繩與鋼柱的夾角大概是75°，取鋼絲繩與鋼柱的水平夾角為30°。

計算每根鋼絲繩的實際拉力F：

吊裝用鋼絲繩：查表選用6×37+FC型D=30mm鋼絲繩其抗拉強度為1700N/mm2，破斷拉力總和為580.5kN。其容許拉力驗算如下：

式中：P——容許拉力(kN)

T——鋼絲繩的破斷拉力總和(kN)(查表得T取580.5kN)

C——換算系數(shù)查表取0.82

K——鋼絲繩的安全系數(shù)(查表得K取8)。

滿足要求。

4.2 穩(wěn)定性計算

4.2.1 抗傾覆驗算

汽車吊裝過程中應(yīng)防止傾覆，穩(wěn)定力矩要超出傾覆力矩。以18m梁為驗算對象，查《起重機設(shè)計規(guī)范》[6]可知：

式中KG——自重加權(quán)系數(shù)，取1；

KQ——起升荷載加權(quán)系數(shù)，取1.15；

KW——風(fēng)動載加權(quán)系數(shù)，取1；

MG、MQ、MW分別為汽車吊自重、起升荷載、風(fēng)動荷載對傾覆邊的力矩，N·m。

圖5 汽車吊吊裝鋼柱時受力簡圖

圖中：G——汽車吊自重，取63t；

Q——起升物重量，取10t；

W——風(fēng)動載，按起升物重量的20%考慮；

a——汽車吊重心至支腳傾覆支點的距離，支腿全伸10m，故a取5m；

R——汽車吊工作半徑，最大取16m；

h——風(fēng)動載合力點高度。

故穩(wěn)定性滿足要求。

4.2.2 地基承載力驗算

當(dāng)汽車吊裝工作時3點著地是最危險的情形，此時3個支腿支撐所有工作重量(自重與荷重)。

式中：G—汽車吊自重，取80t吊車驗算，為 63t；

Q—汽車吊最大荷重（額定荷重），為15t。

汽車吊對路基的壓強應(yīng)為：

式中：S—支腿著點面積

根據(jù)計算所得，80t汽車吊裝工作時地基承載力不應(yīng)小于3.95MPa，對比實際工程，路基地基承載力設(shè)計不小于30MPa，因此地基承載力適宜吊裝施工的要求。

5 結(jié)論

本文根據(jù)站臺雨篷鋼結(jié)構(gòu)型式，制定了科學(xué)合理的施工流程，針對具體的構(gòu)件規(guī)格，從吊臂高度、起重能力、鋼絲繩和卸扣強度等方面對起吊設(shè)備進行計算選型，并對起吊作業(yè)過程中的穩(wěn)定性進行了驗算，確保了施工方案的安全性。