人字桅杆双钓鱼法架设T型梁技术应用

白凤兰 李宏展 万青 常卯三

摘要：在预制安装型桥梁施工中，预制梁安装一般采用汽车吊、跨墩门机或架桥机进行安装，这几种安装方式简单易行，其技术已经相当成熟。在我公司承建的新疆沙雅塔河公路大桥工程预应力T型梁安装施工中，通过方案优选，采用了人字桅杆双钓鱼法架设技术，不但保证了工程质量与工期，也节约了大量的资金。

关键词：人字桅杆双钓鱼法架设T型梁技术应用

一、工程概况：

沙雅塔里木河公路大桥位于阿克苏地区沙雅县境内，该桥采用30m预应力混凝土简支“T”梁，共30跨120片梁，中板和边板架设重量分别为：74t、 78t。

桥墩高度1～4m，桥下有水，预制梁场位于左岸引线部位沿大桥轴线布置，合同工期2007年3月15日至2008年9月15日。

二、方案优选：

（一）、现场条件：

塔里木河洪水季节性特征明显，在5月份有一场小洪水，持续时间约10天，在此期间过河便道将被冲毁致使两岸交通中断，大汛为7月中旬至9月上旬。

预制场设预制台座12座，存梁台座4座，场地最大存梁能力为80片，2007年5月11日开工，至2007年12月已预制了80片T型梁。 1－3跨处于左岸高灘，在冬歇期前已使用跨墩门机进行了架设，全桥需架设T梁数量为108片。根据现场条件，2008年3月复工时必须先进行T梁安装施工，在安装过程中预制剩余40片T梁，否则预制的T梁将无法存放，造成被迫停工。

（二）、方案比较

1、使用跨墩门机架设

采用过墩门机架设方案的特点是费用相对较低，但缺点也很明显：一方面安全上存在较大隐患，为铺设门机轨道，需在河道内回填大量土方，部分地段的高填方因河底基础承载力差容易产生沉陷，在门机运行中易发生事故；在架设对岸梁体时，门机重荷载运梁距离过远，不符合门机的机械性能，安全隐患较大；洪水期无法保证河道内填方段门机轨道的安全。另一方面使用跨墩门机架设将对进度产生不利影响，因场内只有一套龙门机，同时进行T梁预制与安装将使两项工作相互影响，对总工期造成相当大的影响。

2、汽车吊架设

经了解，采用汽车吊安装，每片梁的安装费用约为6000元，但缺点也很明显：该方案架设的前提条件是吊车与运梁车均在桥下工作，而T型梁因其稳定性差，使用炮车运梁时对道路和场地要求条件很高，目前的施工道路、和路基及地层土质远远不能满足炮车运梁要求，施工过程中会存在较大安全隐患，如果将施工便道修筑成高标准道路，产生的费用也较大；洪水期一旦造成道路冲毁，安装将无法继续进行。

3、架桥机架设

采用架桥机架设安全性高，进度快，但在该工程中却存在一些具体问题：在新疆地区，架桥机数量有限，据了解，全疆境内只有3－4台架桥机，经询价，每片梁架设报价约为10000元，如从内地租赁，往返安拆运费约为40万元，加之租赁费用与人工费，每片梁架设费用约为7000－8000元。

4、人字桅杆架设

双人字桅杆架设法具有易运输、安拆等优点，设备相对简单，架设安全性较高，不受洪水影响，平均每2天架设1跨，基本与本工程剩余工作量要求速度匹配，每片梁安装费用为5560元，相对较经济。

三、人字桅杆双钓鱼法架设方法：

(一)、方法简介：

在要架梁的前方墩和后方墩顶各立一付超过跨度一半长的人字桅杆，用这两组桅杆吊抬梁，架梁前进，前后两组拔杆随着梁位置的变化，受力也随之变化，梁始终能保持平衡水平前进，直至梁体就位，见图1。

图1双钓鱼法架梁

（二）、人字桅杆架设30mT型梁受力分析：

1、运梁计算

工地运送梁，采用特制运梁平车，承梁部位高1m，平车每台容许承载50T,在梁的二端（支座附近）各设一台，平车在轨道上由后车电动机驱动。

图2 运梁示意图

在牵引中梁与车体通过垫木相互接触,产生摩阻力，而使梁体与车体不会发生任何的滑移。物体间相互摩阻系数为：

混凝土梁与垫木间的滑动摩阻系数：u1=0.6

垫木与钢平车间的滑动摩阻系数： u2=0.4

以上表明，混凝土与垫土木间、垫木与钢平车间的滑动摩阻系数（0.4）远远大于钢平车车轴轴套间的滚动摩阻系数（0.05）。

混凝土梁与垫木，垫木与钢平车间要产生相对滑移，其水平力最少要大于摩阻力=84×0.4=33.6T

而运梁炮车的牵引力等于滚动摩阻力仅为84×0.05=4.2T,小于以上滑动摩阻力33.6T，故在牵引中绝不可能在垫木与平车间发生任何滑移，因此二车间不需任何连接，这种运梁方法在一般施工工地都采用的。运送T梁，关键是对梁进行稳定性支护，通过翼板下支放支承架，用倒链把T梁与平车拉紧可以解决问题。

2、架梁计算

30米T梁边梁重78t，为增大吊装过程中的安全系数，我们以梁体重量84t来验算。采用双人字钢拔杆的双钓鱼法，每根拔杆由断面为4×∠80×80×10组成的格构式构件，拔杆高18m，在架梁孔的二侧墩顶各立一副钢人字拔杆，经计算，一副（二根）拔杆能承载146T，由于一副拔杆吊一头最大重量为84/2=42T,故拔杆安全系数K=146/42=3.47(未包括钢材本身还有1.4的安全系数)。架梁时，将拔杆立于梁顶或墩顶，拔杆脚分别位于梁支座中心，因拔杆脚对其承载物的压力仅为42/2=21T,远小于单头自重，故不会对盖梁及桥墩产生破坏。

（1）、架梁时的受力静力分析

由于起重机械在工作中可能突然停车等现象，将对起重设备产生动力影响，为此必须计入该影响。根据上海交大出版社出版的《起重机械》其动力系数Φ=1.3。

（2）、静力分析

(a)吊装过程中，实际起吊重量为30米T梁的一端。

即：G=G/2=84/2=42t

(b)滑轮组总拉力最大值T1max计算

当梁体刚起吊及落梁瞬间，滑轮组总拉力最大T1max=42t

(c)拨杆受压最大值plmax=T1max=42t

(d)后拉方总拉力最大值T2max计算

当梁体吊装到跨中位置时，为最大力 B=arctg15/16=43.15。

C=arctg60/18=73。

滑轮组拉力T1计算

T1=T2T1cosB+T2cosB=42t

解以上方程得：T1=T2=28.9t

后方拉力T1,T2,计算

T1,=T2,T2sinB=T2,sinC

解以上方程得：T1,=T2,=20.8t

（3）、设备能力检算:

钢丝绳能力检算选用公式:k=n.aFg/T

式中K-----安全系数n-钢丝绳根数

a-换算系数选用a=0.82 Fg-单根绳最小破断力总合,查表得到

T-所检算钢丝绳最大受力

(a)固定梁头钢丝绳能力检算,选用Φ33mm钢丝绳

n=4 Fg=72.55T=42t

K=4×72.55×0.82/42=5.66(可)

(b)滑轮组钢丝绳能力检算

n=12 Fg=17.25t T=T1max=42t

K=12×0.82×17.25/42=4.04(可)

(c)滑轮组端头钢丝绳能力检算

n=8 Fg=27t T=T1max=42t

K=8×0.82×27/42=4.2(可)

(d) 后拉力钢丝绳能力检算

n=4 Fg=27.0t T=T,=20.8t

K=4×0.82×27.5/20.8=4.3(可)

(e)卷扬机利用率

单根钢丝绳受力:Tmax=(42/12)×1.1=3.85

利用率n=3.85/5=77%(可)

(f)格构式拔杆起重能力检算

在本吊装方案中,每端选用2根格式拔杆,根椐计算每根拔杆承载力为 84T

拔杆安全系数K=2×84/42=4(可)

主要杆件受力最大值和采用的料具

杆

件 名称 最大受力(T) 采用机具 安全系数

静 动 静 动

1 钢拔杆 42 54.6 18m高二根钢拔杆 3.74 2.66

2 吊重主索 42 54.6 Φ18.5mm钢丝绳12根 4.04 3.1

3 承重后缆风 20.8 27.04 Φ24.5mm钢丝绳4根 4.3 3.3

4 保险前缆风 Φ17.5mm钢丝绳2根

5 吊上滑轮组绳 42 54.6 Φ24.5mm钢丝绳8根 4.2 3.2

6 固定梁头钢丝绳 42 54.6 Φ33mm钢丝绳4根 2.66 4.35

7 卷扬机 5吨卷扬机

（4）、结论

通过以上各项计算可知，本30米T梁吊装过程中，各项设备能力均满足吊装需要，因此该吊装方案可行。

主要机具设备表

设备名称 规格 数量 设备名称 规格 数量

电动卷扬机 M-5型 3台 钢丝绳 Φ18.537

6×37 2000m

电动卷扬机 3吨 1台 钢丝绳 Φ24.5

6×19 1600m

电动卷扬機 2吨 1台 滑车 8吨 12台

液压千斤顶 50吨 12台 滑车 5吨 8台

起道器 10吨 2台 运 梁 平 车 50吨 2台

倒链 5吨 10台 钢轨 43kg 600m

滑轮组 50T6组 4 枕木 2.5m 600根

主拔杆 吊装能力146t 2副

四、30米T梁安装施工方法：

30米T梁安装施工工艺流程

支座安装→吊梁至动力炮车上→运梁至桥头→挂钩→双钓鱼跨梁→落梁至横移船板→横移至梁位→落梁就位→支撑好。

1、支座安装

将设计图上表明的支座中心位置标在支承垫石及橡胶支座上，橡胶支座准确安放在支承垫石上，支座中心线同支承垫石中心线要重合。

2、吊移T梁

用龙门吊将准备安装的T梁吊至100T动力炮车上，动力炮车支架钢板上设置卡槽，卡槽内放置枕木，梁体放置枕木上。然后用5t倒链将梁端固定在动力炮车支架上运至架设部位。如下图4：

图4T梁固定示意图

3、双钓鱼法架梁

(1) T梁运至桥头后,挂好主桅杆、副桅杆吊绳，主副吊绳用8吨卸扣锁在一起,检查梁角保护,检查钢丝绳使之不要互相搭压,收紧主桅杆吊绳,撤去前端运梁平车。如图5、图6：

图5

图6

(2)收紧副桅杆吊绳,逐渐放主桅杆吊绳,

使梁体略低头前移到位,但不要碰住梁体。

如图7：

图7

(3)T梁悬吊到位后,楔住后运梁平车,收紧后保护钢丝绳到梁体向后微动.放松主桅杆吊绳,拆钩,回钩至主桅杆下，见图8。

图8

(4)把主桅杆吊绳至梁尾端,起吊主桅杆吊绳,撤走后运梁平车,缓放主桅杆吊绳,缓放后保护绳配合付桅杆吊绳使梁体就位,放在横移梁船板上.

(5)架梁时应注意,有专职安全员随时检查缆风绳,地锚,主吊钢丝绳,卷扬机地锚,钢丝绳受力情况,不得使钢丝绳和坚硬物体摩擦,及时发现并更换损坏钢丝绳滑轮,绳卡等器件。架子脚下用坚实木板垫水平,并随时检查架子脚受力,架子脚须立在梁体中间,架每片梁之前专人检查所有受力构件,并做好记录,签字。

架设T梁时提前与供电部门联系，尽量在架设T梁时保持供电；为提高T梁架设的安全性，我们再在准备200KW发电机一台，供架梁时应急使用。

4、横移就位落梁

梁体横移采用移动桅杆方式，使梁体直接到位。即在架梁前直接将两桅杆移动到所架设的T梁的上方，然后梁体就位后，直接落梁固定。

到位后,经各方检查位置正确后,打好楔木利用导链保护好方可用扁千斤顶落梁。

利用扁千斤顶落梁时,须落完一端落一端,落好后打好斜撑和导链,前后保护导链.梁体焊接牢固后方可拆去支撑。

五、使用情况及结论

我们采用人字桅杆双钓鱼法架梁，架梁过程平稳可靠，未出现任何事故，取得了良好的经济效益和社会效益，实践证明，该架梁方法具有以下特点：

1、设备投资少，经济效益显著。

2、重量轻，调迁运输方便，易于安装拆卸。

3、设备简单，操作不太复杂，不需特殊的临时设施，如脚手架、木排之类，可架设30—40米跨度的桥梁。

4、拔杆的移动简单，可利用自身吊装索具使拔杆跨越就位，故对地形适应性强，不受架设墩台高度和孔下地基、河流、水纹状态的限制

5、架设速度适中。

参考文献

[1]徐格宁主编《起重运输机金属结构设计》北京机械工业出版社，1997

[2]国家标准局《起重机设计规范》GB3811-83北京中国标准出版社,1984

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。