懸掛式安裝靠船構(gòu)件方法在南山港的應(yīng)用

◎吳國有 王志敏 中交二航局第一工程有限公司

1.前言

由于三亞南山港公共科考碼頭工程靠船構(gòu)件重心在鋼管樁A樁樁芯之外約1.7m，且受潮位影響較大，使靠船構(gòu)件安裝很難固定。為提高靠船構(gòu)件安裝的穩(wěn)定性，保證前沿線順直、位置偏差滿足設(shè)計規(guī)范要求，采用懸掛式安裝靠船構(gòu)件。

2.工程概況

三亞南山港公共科考碼頭工程包含位于擬建南山二期工程東側(cè)的233m科考船泊位以及已建滾裝碼頭西側(cè)的130m科考船保障泊位。其中科考泊位靠船構(gòu)件位于最前排雙樁樁帽底部，長2m，高1.3m重4.3t，共計41個；科考船保障泊位靠船構(gòu)件位于最前排單樁樁帽底部，長1.7m，高0.9m，重2.4t，共計20個?？看瑯?gòu)件安裝位置為碼頭前沿線位置?？看瑯?gòu)件為整體預(yù)制好后用履帶吊進行安裝,然后與樁帽澆筑成整體。設(shè)計高水位:+2.4m,設(shè)計低水位:-0.01m，極端高水位:+3.6m,極端低水位:-0.48m。

3.安裝工藝

3.1 安裝前準備工作

3.1.1 靠船構(gòu)件預(yù)埋槽鋼

靠船構(gòu)件預(yù)埋的豎向槽鋼采用4根[10，單根長2.61m，預(yù)埋深度40cm，在豎向槽鋼頂平行焊接2根[20成“=”型作為擱置挑梁，其焊接位置通過測量測出懸挑主梁頂標高結(jié)合靠船構(gòu)件安裝位置標高計算得出。

3.1.2 鋼管樁樁芯砼內(nèi)預(yù)埋工字鋼作為立柱

科考泊位和保障泊位鋼管樁A樁內(nèi)預(yù)埋2根工22，工字鋼預(yù)埋深40cm，樁頂以上高度為1.5m，鋼管樁B樁內(nèi)預(yù)埋2根工22，工字鋼預(yù)埋深40cm，樁頂以上高度同為1.5m；其鋼管樁樁芯預(yù)埋工字鋼作為承載立柱，在預(yù)埋過程需保證工字鋼的垂直度，樁頭混凝土澆筑時振搗密實，以滿足承載要求。

3.1.3 立柱上焊接懸挑支架

科考泊位支架立柱頂布置3m長2[25橫梁，保障泊位支架立柱頂布置2.8m長2[25橫梁，橫梁上安裝主梁，主梁為2[25型鋼，主梁之間采用[25型鋼連接，主梁上設(shè)置2[25型鋼上立柱，上立柱與主梁采用[25型鋼拉結(jié)固定。各構(gòu)件間均采用8mm焊縫焊接。

3.2 安裝方案

本工程靠船構(gòu)件安裝采用在鋼管樁樁芯及靠船構(gòu)件中預(yù)埋槽鋼進行立柱、懸挑式安裝,安裝到位后再與樁帽現(xiàn)澆成整體。

3.3 安裝工藝流程

靠船構(gòu)件驗收→靠船構(gòu)件運輸→測量放樣→靠船構(gòu)件起吊安裝→加固、穩(wěn)定。

3.4 安裝順序

3.4.1 靠船構(gòu)件驗收

靠船構(gòu)件運輸安裝前，應(yīng)對構(gòu)件進行聯(lián)合質(zhì)量驗收，包括預(yù)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(yù)留孔、預(yù)埋件及吊點等進行復(fù)查，合格后進行運輸。

3.4.2 靠船構(gòu)件運輸

靠船構(gòu)件在現(xiàn)場預(yù)制場起吊裝車，采用平板車倒運。裝運預(yù)制構(gòu)件時，對運輸車輛進行嚴格檢查和裝載，裝載應(yīng)居中平穩(wěn)，滿足穩(wěn)定性要求。車上鋪設(shè)墊木保持在同一平面上，按支點位置布置墊木。支點位置應(yīng)符合設(shè)計要求，并應(yīng)防止過大震動，用5t手拉葫蘆做好反壓臨時固定措施，并做好過程檢查。按臨時便道的運輸線路將靠船構(gòu)件運至施工現(xiàn)場，運輸過程中嚴格車輛行駛安全要求。

3.4.3 測量放樣

測量出安裝排架碼頭前沿線位置，并在懸挑支架主梁上畫線標明，此線即為靠船構(gòu)件外側(cè)切面線。將靠船構(gòu)件中心點外引至主梁上，一般采用四個點，四點十字交叉處即為靠船構(gòu)件中心點。同時在懸挑支架主梁上測放出靠船構(gòu)件焊接的槽鋼支架橫梁的位置，并做好標記。

圖1 科考泊位靠船構(gòu)件安裝后平面圖

圖2 科考泊位靠船構(gòu)件安裝后側(cè)立面圖

圖3 保障泊位靠船構(gòu)件安裝后平面圖

圖4 保障泊位靠船構(gòu)件安裝后側(cè)立面圖

3.4.4 靠船構(gòu)件起吊安裝

靠船構(gòu)件陸運至現(xiàn)場后，采用150t履帶吊進行吊裝，鋼絲繩通過靠船構(gòu)件預(yù)埋的?22吊環(huán)作為吊點，將挑梁擱置在已做好標記線的主梁上，然后測量復(fù)測進行微調(diào)，直至靠船構(gòu)件外側(cè)切面線與碼頭前沿線重合和通過鉛垂定位靠船構(gòu)件中心點與測量所放的中心點重合。

3.4.5 加固、穩(wěn)定

靠船構(gòu)件安裝到位后，對懸挑主梁與擱置挑梁進行牢固焊接。

4.受力計算

4.1 荷載分析

4.1.1 恒載

恒載包括：

（1）支架系統(tǒng)自重G1。

支撐梁自重由軟件自行計算。

（2）靠船構(gòu)件重G2。

科考泊位靠船構(gòu)件重4.3t，即43kN。保障泊位靠船構(gòu)件重2.4t，即24kN。

（3）靠船構(gòu)件重G3。

科考泊位靠船構(gòu)件吊具對應(yīng)樁帽部分混凝土重25.5×2×1×0.825=42.08KN。保障泊位靠船構(gòu)件吊具對應(yīng)樁帽部分混凝土重25.5×2×1×0.7=35.7KN。

4.1.2 活載

活載主要為橫梁懸臂伸出，通過精軋螺紋鋼傳遞過來的反力，反力設(shè)計值25.4kN。

圖5 科考泊位吊架應(yīng)力計算結(jié)果

圖6 保障泊位吊架應(yīng)力計算結(jié)果

圖7 科考泊位吊架結(jié)構(gòu)豎向位移

圖8 保障泊位吊架結(jié)構(gòu)豎向位移

圖9 科考泊位吊架反力設(shè)計值（FZ）

圖10 保障泊位吊架反力設(shè)計值（FZ）

4.1.3 工況分析

結(jié)構(gòu)自重、靠船構(gòu)件重、對應(yīng)樁帽混凝土重共同作用，校核此時支架系統(tǒng)的強度及剛度。

4.1.4 荷載組合

計算荷載組合按表1考慮。

表1 支撐系統(tǒng)荷載分項/組合系數(shù)

強度及穩(wěn)定性計算采用基本組合設(shè)計值（下文簡稱設(shè)計值）計算；剛度計算采用標準組合設(shè)計值（下文簡稱標準值）計算。

荷載按照三邊受力的情況考慮，將荷載均分為4份加載于四個吊點處。

4.2 結(jié)構(gòu)計算

4.2.1 計算模型

計算邊界及荷載加載方式如下：

（1）各構(gòu)件之間連接均采用固結(jié)；

（2）自重由軟件自行計算；

（3）集中荷載加載于主梁上吊架正上方處。

4.2.2 計算結(jié)果

科考泊位吊架結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力70Mpa，發(fā)生于橫梁與下立柱連接處，滿足要求。

主梁最大豎向位移1.56mm，發(fā)生于靠海側(cè)懸臂處，該部分懸臂梁梁跨度1.2m，允許撓度4.8mm，滿足要求。

表2 科考泊位吊架主要結(jié)構(gòu)受力計算結(jié)果

表3 保障泊位吊架主要結(jié)構(gòu)受力計算結(jié)果

橫梁最大豎向位移2.85mm，發(fā)生于靠海側(cè)懸臂處，該部分懸臂梁梁跨度1m，允許撓度4mm，滿足要求。

該工況下結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力57.89Mpa，發(fā)生于主梁與拉結(jié)梁連接處，滿足要求。

主梁最大豎向位移3.91mm，發(fā)生于靠海側(cè)懸臂處，該部分懸臂梁梁跨度1.1m，允許撓度4.4mm，滿足要求。

橫梁最大豎向位移2.46mm，發(fā)生于靠海側(cè)懸臂處，該部分懸臂梁梁跨度1m，允許撓度4mm，滿足要求。

4.2.3 豎向型鋼抗拔計算

抗拔力計算公式：

式中：

F——型鋼所受拉力，取47.8kN；

A——型鋼腹板與混凝土接觸面積；

f——混凝土握裹力特征值由經(jīng)驗，取200kPa；

計算得：

=200kpa

立柱抗拔承載力滿足要求。

4.2.4 豎向型鋼抗壓彎穩(wěn)定性計算

按照下式校核樁穩(wěn)定性：

其中：

σ——計算構(gòu)件范圍內(nèi)軸應(yīng)力設(shè)計值，kN；

σ——計算構(gòu)件范圍內(nèi)彎應(yīng)力設(shè)計值，kN.m；

——彎矩作用平面外的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)，按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》第7.2.1條確定，b類截面，根據(jù)D.0.2及長細比λ確定；

f——鋼材的抗拉強度設(shè)計值，215MPa；

i——構(gòu)件弱軸回轉(zhuǎn)半徑，mm；

λ——構(gòu)件長細比；

l——構(gòu)件計算長度，取1500 mm；

下立柱穩(wěn)定性校核：

根據(jù)表D.0.2可得=0.78，根據(jù)以上數(shù)據(jù)N=136.6KN

4.3 計算結(jié)論

支架系統(tǒng)強度及剛度滿足要求。

5.結(jié)語

通過實施上述安裝工藝，并結(jié)合現(xiàn)場安裝的實際情況,認為本安裝工藝具有較強的可操作性,而且保證了靠船構(gòu)件安裝質(zhì)量與安全。但這種方法的缺點是安裝澆筑在混凝土中的鋼材較多，對鋼材的使用量比較大。