大型機(jī)械設(shè)備在橋梁施工中的應(yīng)用

呂衡春

（中鐵十八局集團(tuán)市政工程有限公司 天津 300222）

在高速公路工程架梁施工時(shí)，作為大型機(jī)械的架橋機(jī)的應(yīng)用是非常重要的。但是在應(yīng)用這種大型設(shè)備作業(yè)時(shí)，對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和條件有一定的要求[1-8]。施工企業(yè)要想應(yīng)用架橋機(jī)這種大型設(shè)備施工，就必須對(duì)設(shè)備的運(yùn)行原理進(jìn)行全面的分析和了解。通過一系類準(zhǔn)備工作，同時(shí)對(duì)安裝流程進(jìn)行精細(xì)設(shè)計(jì)，才能保證工程能夠順利的建設(shè)完成。

1 工程概況

深圳外環(huán)高速公路深圳段二期工程第10合同段起點(diǎn)樁號(hào)K68+000，與第9合同段終點(diǎn)順接，之后向南穿越橫嶺工業(yè)區(qū)、跨龍崗河，在龍崗河南側(cè)約100 m處設(shè)置寶龍互通與龍興北路相接，路線轉(zhuǎn)向東南跨同富路、田坑水河、龍窩路、秋寶路后與深汕高速交叉并設(shè)置坑梓東互通式樞紐立交，路線跨過深汕公路繼續(xù)向南延伸設(shè)置金沙互通立交與丹梓大道相接，終點(diǎn)樁號(hào)K77+350，長度9.35 km（其中龍崗段長2.75 km、坪山段長6.6 km）。

2 安裝前準(zhǔn)備措施

2.1 安裝場(chǎng)地規(guī)劃

施工現(xiàn)場(chǎng)需要有足夠的場(chǎng)地?cái)[放架橋機(jī)各部件，安裝現(xiàn)場(chǎng)留30×60 m吊裝區(qū)域，并在周圍拉好警戒線，如圖1和圖2所示。汽車吊站位處地基監(jiān)測(cè)措施：汽車吊支腿打好后，在支腿上打好標(biāo)記，并用紅外線水平儀打到標(biāo)記位置，專人負(fù)責(zé)監(jiān)控吊裝過程中標(biāo)記位置與水平儀紅外線是否發(fā)生上下偏移，及時(shí)發(fā)現(xiàn)汽車吊站位處是否沉降，確保吊裝過程安全可靠。

圖1 架橋機(jī)安裝總平面布置圖

圖2 架橋機(jī)拼裝地點(diǎn)

2.2 汽車吊的選擇

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，架橋機(jī)安裝場(chǎng)地需滿足吊裝要求，汽車吊在架橋機(jī)側(cè)面設(shè)置好支腿，根據(jù)架橋機(jī)各部件重量表，可以選擇2臺(tái)80 T以上汽車吊輔助安裝，方案內(nèi)按80t汽車吊吊裝計(jì)算其中主梁進(jìn)行抬吊吊裝，考慮動(dòng)載系數(shù)、抬吊系數(shù)、吊鉤索具重量（1 t），具體吊裝參數(shù)詳見表1所示。

表1 吊裝參數(shù)

2.3 架橋機(jī)安裝技術(shù)

（1）安裝前準(zhǔn)備：測(cè)量施工現(xiàn)場(chǎng)平面距離，拼裝好大車機(jī)構(gòu)和拼裝小車成一個(gè)整體。安裝中支腿、前支腿，如圖3～圖5所示，1）將支腿預(yù)先擺放在起吊區(qū)域，一臺(tái)80 t汽車吊距離中支腿半徑均為9.5 m，主臂升至24 m，汽車吊起量為17.8 t，單根支腿的重量為6.8×1.1=7.48 t（吊裝系數(shù)按1.1計(jì)算），滿足吊裝要求；2）1臺(tái)80 t汽車吊距離前支腿半徑均為9.5 m，主臂升至24 m，汽車吊起量為17.8 t，單根支腿的重量為12×1.1=13.2 t（吊裝系數(shù)按1.1計(jì)算），滿足吊裝要求；3）連接采用8.8級(jí)M24螺栓配雙螺母緊固，緊固方式采用電動(dòng)扳手調(diào)至350 N.m左右，最大不超過420 N.m。

圖3 吊裝中支腿立面圖

圖4 吊裝前支腿立面圖

（2）安裝主梁：如圖6～圖8所示。主梁采用兩臺(tái)80 t汽車吊吊裝，汽車吊距離主梁①半徑為7 m，主臂升至18 m，此時(shí)汽車吊起重量為29.1按抬吊系數(shù)計(jì)算汽車吊起重量為29.1×0.8=23.28,單根主梁重量為28×1.1×（1/2）=15.4 t（吊裝系數(shù)按1.1計(jì)算），滿足吊裝要求；汽車吊距離主梁②半徑為7 m，主臂升至18 m，此時(shí)汽車吊起重量為29.1 t按抬吊系數(shù)計(jì)算汽車吊起重量為29.1×0.8=23.28 t，單根主梁重量為28×1.1×（1/2）=15.4 t（（吊裝系數(shù)按1.1計(jì)算），滿足吊裝要求；連接采用8.8級(jí)M24螺栓配雙螺母緊固，緊固方式采用電動(dòng)扳手調(diào)至350 N.m左右，最大不超過420 N.m。汽車吊將主梁2安裝就位后，移動(dòng)汽車吊使汽車吊距離主梁1半徑為7 m時(shí)，汽車吊支腿將主梁1吊裝。

圖6 主梁吊裝立面圖

圖7 主梁1吊裝平面圖

圖8 主梁2吊裝平面圖

（3）縱行桁車吊裝：如圖9～圖10所示。在拼裝區(qū)域地面平臺(tái)上將縱行桁車組拼好，80t汽車吊距離縱行桁車半徑為8m，主臂升至30m，此時(shí)汽車吊起重量為18.8t，縱行桁車重量為9×1.1=9.9t（吊裝系數(shù)按1.1計(jì)算），滿足吊裝要求。

圖9 縱行桁車吊裝立面圖

圖10 縱行桁車吊裝平面圖

（4）起重小車吊裝：如圖11-圖12所示。在拼裝區(qū)域地面平臺(tái)上將起重小車組拼好，80 t汽車吊距離起重小車半徑為8 m，主臂升至30 m，此時(shí)汽車吊起重量為18.8 t，起重小車重量為7×1.1=7.7 t（吊裝系數(shù)按1.1計(jì)算），滿足吊裝要求。

圖11 起重小車吊裝立面圖

圖12 起重小車吊裝平面圖

3 安裝質(zhì)量控制計(jì)算

3.1 吊裝鋼絲繩計(jì)算

主梁吊裝時(shí)用兩根鋼絲繩采用兜吊主梁的方法吊裝，繩環(huán)掛在汽車吊的吊鉤上，如圖13所示。

圖13 計(jì)算示意圖

3.2 支腿最大反力計(jì)算

80t吊車工況：其臂長為24.6 m，工作半徑為6 m的情況下最大起重量為28/2×1.1=15.4 t。吊機(jī)重量41 t，支腿全伸長度7.7×7.9 m。圖14為汽車吊的支腿圖，四個(gè)支腿分別為A、B、C、D，汽車吊的重心位置在支腿的對(duì)角線交點(diǎn)上。

圖14 汽車吊四支腿作業(yè)

由以上數(shù)據(jù)可確定：G=410 kN、F=15.4 kN、LZ=7.7 m、Lh=7.9 m、L=6 m。受力分析如下：當(dāng)汽車吊在后側(cè)起吊，大臂垂直于AD時(shí)，支腿AD受較大的壓力，設(shè)M為0得：對(duì)CB做彎矩平衡，F(xiàn)AD×Lz=G×Lz/2+F×(L+Lz/2)得，F(xiàn)AD=229 kN，平均分到兩個(gè)支腿上為115 kN。

受力分析二：

在如圖15所示情況下當(dāng)汽車吊僅有3個(gè)支腿受力時(shí)，此時(shí)汽車吊支腿受力最大，設(shè)B點(diǎn)受力為0，對(duì)D點(diǎn)為原點(diǎn)做彎矩平衡：∑F=0；FA+FC+FD=G+F；∑Mx=0；Lh×G÷2-F(L-BD÷2)cosθ-Lh×FA=0；∑My=0；LZ×G÷2-F(L-BD÷2)sinθ-LZ×FC=0，解得：FA=FC=150.9kN，F(xiàn)D=293.2kN。

圖15 汽車吊三支腿作業(yè)

綜上所述，汽車吊在本次安裝作業(yè)過程中，單個(gè)支腿承受的最大載荷為293.2 kN。

3.3 地基承載力

地基承載力為：P=F/A=293.2/(1.5×1.8)=108.6 kPa，其中，P為素填土承受汽車吊作業(yè)過程中的單位荷載；F為汽車吊支腿作業(yè)過程中產(chǎn)生的荷載；A為汽車吊支腿通過1.5 m×1.8 m的鋼板傳到砂石粘土層的受力面積。

現(xiàn)場(chǎng)吊裝作業(yè)區(qū)域?yàn)樘钪坊▔簩?shí)度94%），實(shí)測(cè)地基承載力為123.2 kPa～135.3＞108.6 kPa，滿足汽車吊支腿受力條件。

4 結(jié)語

橋梁施工工作量大，風(fēng)險(xiǎn)高。合理使用大型機(jī)械設(shè)備，可以降低風(fēng)險(xiǎn)，加快施工進(jìn)度，提高整體質(zhì)量。機(jī)械設(shè)備發(fā)揮良好功能的關(guān)鍵在于科學(xué)管理。在工程項(xiàng)目中，有關(guān)管理人員要端正態(tài)度，不斷學(xué)習(xí)，積極探索機(jī)械設(shè)備的管理方法，確保機(jī)械設(shè)備在整個(gè)施工周期內(nèi)保持穩(wěn)定高效的使用狀態(tài)，為我國橋梁建設(shè)提供幫助。