扒杆吊装梁板施工方案.docx
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扒杆吊装梁板施工方案
重庆绕城高速与江合高速江津区连接线一期工程
东风水库中桥
预
应
力
空
心
板
吊
装
方
案
施工单位:
重庆博达建设集团股份有限公司
编制日期:
2009年6月
东风水库中桥预应力空心板
人字扒杆(双钩吊鱼法)吊装方案
一、工程概况
东风水库中桥为4跨20米的先简支后连续的预应力空心板梁,梁重在27.5t~31.5t之间,共计56片。
根据该工程桥头场地狭小,板梁数量少的实际情况,决定采用双钩吊鱼吊装法架梁。
该法设备简单、经济,但技术性较高,适用于桥高水深、桥下无法操作的桥梁,它以斜拉桥应力方式为原理,力的使用合理,设备轻便,准备工作较短。
二、主要施工方法
吊鱼法是在要架梁的前方预立一付超过跨度一半长的人字扒杆,扒杆把梁钓过去。
(见图1)
这种方法在全国各地桥梁架设中曾多次使用过,当梁钓出半跨后,梁就会产生低头下冲,必须做好保险才能保证安全。
双钩吊鱼法与传统的吊鱼法有相似之处,但两者有本质上的区别。
双钩吊鱼法是在待架桥跨的两侧桥墩上都立人字扒杆,用这两组扒杆吊抬梁,架梁前进,前后两组扒杆随着梁位置的变化受力也随之变化,梁始终能保持平稳水平前进
双钩吊鱼法吊装具有准备工作较短,吊装费用比利用双道梁架桥机等费用低的特点。
1、板梁出坑及运输操作
板梁出坑
板梁在预制场采用30t液压千斤顶两只同时顶梁的一端,在顶之前,先将梁的另一端进行加固。
在安装千斤顶时,要注意位置的准确性,特别注意板梁两边受力平衡,顶梁起动后,要注意用木板塞在梁底进行保险。
在顶到一定高度时装入运梁平板车,放好后再顶梁的另一端,装入平板车。
运输
利用5t卷扬机或50装载机拖运作牵引力进行运输,根据计算运输过程中牵引力是梁自重的1/8,用5t卷扬机作为牵引,引动力绰绰有余,卷扬机采用φ17.5mm的钢丝绳,安全系数为4.4倍。
将梁运输到桥头再进行吊装准备工作。
2、双钩吊鱼法架梁实施方法
扒杆的竖立
在桥高水深的情况下,如何在对面墩顶竖立扒杆,这个问题历来是架梁工作的难点,更是吊鱼法架梁的难点,现举架20m板梁为例,说明其方法。
桥0#、1#墩间为20m板梁(见图3),是在桥高水深处,首先要在0#台位上组装好人字扒杆①、②,用一般方法在0#台竖立起②扒杆,再在①扒杆上安装辅助人字扒杆和钢丝绳滑轮组,利用已立好的②扒杆将①扒杆吊起,并沿桥墩垂直下落,再利用设在前方的滑轮组将①扒杆脚逐步拉向1#墩并呈上倾状态,此时利用①杆上辅助人字扒杆的滑轮组将①扒杆竖立于1#墩顶。
板梁吊装
采用两套滑轮组,先将第一套滑轮组挂在梁板的前端吊点上,然后将滑轮组的卷扬机收紧,吊离板车。
再将第二套滑轮组拉到第一套滑轮组所吊位置挂好。
组成双滑轮组并收紧。
前端的卷扬机再进行吊装,同时,后端卷扬机放松,使板梁平稳匀速前进。
将板梁的后端运到第一套滑轮组原所吊位置,再放松第一套滑轮组返回板梁后端吊点进行挂好,再收紧,调离板车,同时3号卷扬机放松拆除。
这时前后两端起重卷扬机同时放松,将梁放到盖梁上。
横移梁方案
除采用梁下设滚杠用倒链滑车横移外,还可将人字扒杆变为独脚扒杆,增设横向缆风绳,利用滑轮位置的横移而将梁移动(见图4)。
本桥拟采用以二者相结合的方法。
横移后再进行安装,校正,就位。
三、架梁设备应力的计算
1架桥器材
①扒杆
扒杆是由两支型钢格构,在顶端用钢铰组成八字形,钢铰接处挂起起重滑车组,在下设置防滑钢丝绳或横拉杆
以承受水平推力。
②16t吊车两辆,用来起吊储存的梁板到轮胎平车上。
③卷扬机三台,功率分别为11Kw。
卷扬机用来带动钢丝绳竖直吊梁,带动
钢丝绳牵引轮胎平车和纵向定位梁板。
④手葫芦四个,安全荷载均为:
5吨。
⑤起重滑车组两对,导向滑车组四个。
⑥卡环(卸扣)两个,安全承载力35吨。
⑦齿条千斤顶两个,安全荷载15吨,用来将扒杆从
盖梁移动到梁板上。
⑧钢丝绳3根,其中两根用来竖直吊装梁版,一根用来纵向
扒杆骨架定位梁板。
⑨轮胎平车两个,用来运输梁板。
⑩骑马式钢丝绳夹若干,用来夹住缆风绳。
2扒杆纵向“钓鱼”架设受力计算
用设在安装孔墩台上的两副人字扒杆,配合运梁设备,以绞车相互牵吊,在梁下无支架,无导梁支托的情况下,把梁悬空掉过桥孔,再横移、落梁,就位安装。
一般主扒杆高度不宜小于梁长的1/2,其有效高度不宜小于梁长的30%。
2.1牵吊绳张拉力
吊梁过程中为了确保安全,在“钓鱼”的前阶段,钢丝绳不是吊着梁前面的吊环,而是捆着梁体,如图
(1)所示。
当梁体运输到靠近b墩时,再取回后面的钢丝绳改换后面捆住梁体,如图
(2),然后再缓慢将梁移动前行,到盖梁的正上方时再下落到枕木上。
这时再将前后钢丝绳改换到吊环上,将梁体精确定位。
精确定位时前后方向由卷扬机带动一钢丝绳来调整,左右方向由两个链条葫芦来调整。
架桥全过程中,吊绳拉力与梁体轴线方向几乎都保持垂直,不会对梁体产生较大的轴力!
图1扒杆“钓鱼”架设
图2改换吊绳
吊装的梁板中有长为19.4m、19.46m,现在选取19.46m的边板作为计算对象,其体积为12.6m3,实际重力为G=12.6×25×1.05=330.75kN(考虑5%的施工误差)。
滑车组质量为2×50kg,Ф19.5钢丝绳密度为1.327kg/m,其长度为8×11m,则钢丝绳的重量为:
1.327×8×11=116.78kg。
吊具总重为:
M=(2×50+116.78)120×10=2167.8N=2.168kN。
图中:
a=11.832-0.85-0.6-=10.382m,b=11.832-0.85-0.2=10.782m,l=20m,l’=0.8m,h1=h2=11.832m
(1)
(2)
P——预制梁重力的1/2+吊具重力+冲击荷载
K——动荷载系数,对电动卷扬机为1.1;对手动卷扬机为1.0
吊装重力为:
P=0.5KG+M=0.5×1.1×330.75+2.168=184.08kN
因为
,故x=0时,
kN
x=l时,
kN
当预制梁前端接近B墩,T1牵吊绳解下改系到梁的后端,T2牵吊绳全部承受梁的荷载时:
(3)
(4)
由公式(3)得:
由公式(4)得:
2.2风缆的拉力
这里的风缆拉力不是真正的风缆拉力,S1、S2是两根风缆拉力的合力,吊装过程中拉力分别为:
(5)
(6)
因为a≠b,则S1在
时最大,此时x=9.905
S2在
时最大,此时x=10.095
2.3扒杆所受的竖直轴向力
2.3.1吊装荷载P产生的竖向力
(7)
(8)
因为
,故x=0时,
x=l时,
2.3.2起重滑车绕出绳对扒杆的压力
起重滑车绕出绳对扒杆压力:
(9)
2.3.3缆风绳初拉力对扒杆的竖直压力
缆风绳由于自重会对扒杆产生一个初压力,计算式为:
(10)
(11)
w1缆风绳的自重挠度,m,一般取l1的3%—5%。
型号为Ф26,6×37的缆风绳,其长度密度为2.359kg/m,
q=2.359kg/m=2.359×102kN/m,α=arctg(12/25)=25.641,
l1=12/sinα=27.731,w1=0.04l1=1.109m,由(11)式得:
四根缆风绳对扒杆产生的总压力由(11)得:
N3=4×sin25.641×1.843=3.19kN
3典型截面内力计算
图3 扒杆尺寸示意
3.1边板就位时受力分析
图4就位时边梁受力平衡图5A点的受力平衡
扒杆两肢,每肢长度为12m,下脚间距为4m,两肢夹角为2α,α=arcsin(2/12)=9.594o扒杆尺寸示意如图(3)。
边板就位时,横向必须有链条葫芦的保护,防止其向两边滑移。
对梁体进行受力分析如图(4)。
为了保证板梁精确就位,图(5)中d=0.45m。
Ф=arctg(2-0.45)/11.832=7.463o,θ=α-Ф=2.131o,β=α+Ф=17.057o。
由图(4)钢丝绳拉力为:
T=P/cosФ=184.08/cos7.463o=185.653kN。
链条葫芦拉力为:
H=TsinФ=185.653×sin7.463o=24.114kN<30kN(链条葫芦的安全荷载为3t,符合要求。
)
图(5)以A点为对象进行受力分析,在力的三角形中由几何关系有:
,求得:
M=184.34kN
缆风绳对扒杆的轴向压力为:
故扒杆所受的总轴向压力为:
N=184.34+1.618=185.958kN
4扒杆截面选择
本扒杆采用直径275mm的无缝钢管,管壁厚度为10mm。
5混凝土锚碇计算
桥头地锚埋置在风化页岩里,采用片石混凝土地锚。
浇注地锚时尽量将埋深,其几何尺寸为长3.6m,宽1.5m,深2.5m,混凝土容重γ=25kN/m3,则混凝土地锚的重力为:
G=25×13.5=337.5kN。
根据地锚的几何形式和地基岩层情况,可按重力式地锚来验算。
5.1倾覆稳定性
地基为风化页岩,地锚倾覆时会绕某一点o转动(去掉表皮的松土和不稳定的风化岩50cm),如图(14)所示。
N为被动压力,在自身重力能满足抗倾覆要求时是不存在的。
由重力产生的稳定力矩:
MG稳=pb=337.5×0.75=253.12
M倾=F1sinα×0.75+F1cosα×0.5+F2×0.5
=99.12×sin25.6410×0.75+99.12×cos25.6410×0.5+2×20.9×0.5
=97.75
抗倾覆稳定性必须满足下式:
(18)
由式(18)得:
满足要求
5.2上拔力验算
上拔力验算必须满足:
(19)
由上式得:
满足要求
5.3混凝土剪切应力验算
在o点处混凝土界面的抗剪强度要求满足下式:
(20)
由(20)式得:
其中
为15号混凝土的抗剪设计强
图(14)地锚计算示意
6其它验算
6.1钢丝绳、缆风绳
6.1.1钢丝绳
Ф17.5钢丝绳的容许拉应力(安全荷载)为:
(21)
(22)
Sb——钢丝绳的剪破拉力;K1——钢丝绳使用的安全系数,取K1=7;
α——考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数,对6×19、6×37、6×61钢丝绳,分别取0.85,0.82,0.80;Pg——剪破拉力总和,近似Pg=0.5d2=0.5×282=392kN
由(21)、(22)式得:
6.1.2缆风绳
两缆风绳的夹角为θ=27.7730,一根缆风绳拉力为:
缆风绳型号Ф26,3×37,α=0.82,查《路桥施工计算手册》表15-6得K1=3.5,Pg=0.5d2=0.5×242=288kN。
由(21)、(22)式得:
满足要求
6.2卡环、滑车组、绳卡
卡环安全荷载为35t,即350kN,完全满足吊装总重力184.08kN。
滑车组安全荷载为20t,即200kN,能够满足吊装总重力184.08kN。
绳卡为骑马式,缆风绳所受荷载为T=99.12kN,螺栓直径为22.2mm,需要螺栓数量为:
(个)
四、安全保护措施
1、在准备阶段,做细致的设备检查,作好安全的技术交底。
所有起重索吊品具及常用机具的技术规格选用都必须做到以计算(带有相应的安全储备)为依据。
2、每天开工前必须检查一次起重运输设备。
每天收工后必须检查一次工具及进行设备维护。
3、卷扬机必须有安全装置,防护装置。
所有工序动作必须统一指挥。
4、现场施工人员必须带好安全帽。
施工人员严禁酒后或穿拖鞋上班。
5、每台卷扬机必须设备双道电门开关,预防突然损坏。
6、架设设备采用3台5T卷扬机,两套32T滑轮组等构件,从理论学计算均能满足力学要求,但所有设备必须严格检查,尤其钢丝绳必须是新出厂的合格产品。
严禁用磨损过度的旧钢丝绳,卷扬机、滑轮组均应检查其安全与防护装置是否正常,严防架设过程中出故障,架梁前应进行试运转。
7、架梁时捆绑梁端固定位置(两端各50cm以内),捆绑时应用木块隔离钢丝绳与砼接触,以防磨损钢丝绳和损坏梁体,应专人负责捆绑,以保证安全可靠。
8、高空作业人员必须栓好安全带。
9、施工前,施工场地设危险区,非工作人员禁止入内。
墩上墩下有关人员均戴安全帽,无关人员严禁到墩上去,严禁从高空向下抛掷杂物。
10、电力及照明线路经常检查,防止发生漏电事故;遇大风、雷雨等恶劣天气而停工时,要切断电源,保护好各种设备。
11、吊装前,在桥上及桥下设置安全警戒线,禁止非作业人员、现场管理人员进入吊装区域。
专职安全员全程监控。
主要机械设备一览表
序号
机械设备各名称
规格型号
数量
拟定进场时间
备注
1
卷扬机
11kw
3台
2009.6.1
2
滑轮组
30t
4台
2009.6.1
3
运梁平车
1台
2009.6.1
4
人字扒杆
2套
2009.6.1
5
手动葫芦
5t
4台
2009.6.1
6
手动葫芦
3t
6台
2009.6.1
7
齿条千斤顶
15t
2台
2009.6.1
8
生活车
1辆
2009.3.1
9
塔吊
63
1台
2009.3.1
10
其它辅助机具
若干
2009.3.1
11
全站仪
拓普康102
1台
2009.3.1
12
水准仪
DSZ2
1台
2009.3.1
13
14
15
16
桥梁施工队主要成员一览表
序号
姓名
职务
职责范围
1
王彬
经理
负责项目部全面工作
2
古学明
技术负责
质量安全、进度、现场文明
3
龚清林
质检工程师
质量、施工技术、内业技术、进度
4
杨亚雄
安全员
安全、现场文明
5
刘昌学
吊装负责人
吊装负责
6
刘昌华
吊装指挥
指挥卷扬机手操作
7
刘昌平
卷扬机操作
操作卷扬机
8
王祥福
吊装工
现场吊装工作
11
何也平
吊装工
现场吊装工作
12
史现文
吊装工
现场吊装工作
13
蒋小燕
保管员
材料保管
14
王贞海
材料员
材料采购、生活车驾驶
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