高墩提升站在预制箱梁架设中的应用

张文钊

(西安瑞通路桥科技有限责任公司，陕西西安 710075)

高墩提升站在预制箱梁架设中的应用

张文钊

(西安瑞通路桥科技有限责任公司，陕西西安 710075)

结合工程实例，介绍了预制箱梁高墩提升站在桥梁施工中的应用，对提升站的设计和力学稳定验算进行了较详细的阐述，指出高墩提升站具有经济，高效等特点，值得推广应用。

高墩提升站，预制箱梁，梁体架设

1 工程概况

104国道跨线桥与104国道交角为80°，位于R=5 600 m的左偏圆曲线及直线上。桥梁上部结构为30 m装配式部分预应力混凝土连续箱梁。共22跨，共220片梁。

每片箱梁梁体高1 600 mm，底板宽100 mm，中梁顶宽2 400 mm，边梁顶宽2 850 mm。边跨梁段预制横梁，中跨梁段设置现浇横隔梁。预制部分边跨边梁重约91．5 t，边跨中梁重约84．4 t，中跨边梁重约 90．3 t，中跨中梁重约 82．8 t。

2 箱梁提升站设计

2．1 提升站位置

依据桥梁所处位置地势及预制场建设情况，将提升站设在第二跨位置，主提升架设在第二跨左侧。

2．2提升站结构形式

提升站大致分为四部分：基础，主墩，横桥纵梁，提梁天车。

1)基础。提升站共设置4个基础，基础尺寸为4 m×4 m× 1 m，分别设置在1-1号，1-3号，2-1号，2-3号桩基外侧(分别为1号，2号，3号，4号主墩)，基础底部落在坚硬岩层上，经现场检测，1号墩基础顶标高为12．161 m，2号墩基础顶标高为18．7 m，3号墩基础顶标高为12．061 m，4号墩基础顶标高为21．66 m。

2)主墩。在基础中心位置上浇筑4个主墩，主墩顶标高高出1号墩，2号墩左半幅盖梁顶标高6 m，取33．7 m。1号，2号，3号，4 号墩柱高分别为21．539 m，15 m，21．639 m 和12．06 m。

1号，3号墩采用直径1．4 m的立柱钢模板，中间浇筑C20混凝土，每节钢模板之间安置L=2 m间距15 cm的φ25 mm钢筋笼，柱底与基础配置L=2 m间距15 cm的φ25 mm钢筋进行锚固，墩顶向地面拉设三道风缆绳，在1号，3号墩之间10 m高位置采用角铁联结系进行联结，以保证主墩整体稳定性。

2号，4号主墩分别采用两组三排加强型组合贝雷架组成。

3)横桥纵梁。主墩上方顺桥向设置3片L=600 cm，36工字钢托架，1号墩与2号墩，3号墩与4号墩托架上部分别放置两条横桥向的纵梁，每条纵梁由两组单层三排加强型贝雷梁组成。横梁上方放置顺桥向等宽的枕木，枕木上方放置横桥向导轨。

4)提梁天车。在横桥纵梁导轨上放置提梁天车，每个提梁天车可以提起100 t的重物。

3 提升站力学稳定验算

1)基底承载力：贝雷梁每延米自重：桁架：270 kg，加强杆：160 kg，销子：12 kg，支撑架：15 kg，轨道：43 kg/m，配件：50 kg/m。

提升站单侧总计0．687 t/m，上部天车每个按4 t计，每个吊点吨位50 t计，刚度进行验算。

提升站长柱高度为22 m，φ1．4 m。

风荷载引起的弯矩：

查有关资料基本风压按70 kg/m2计算，桁架式钢梁受风面积按1/2计算，贝雷纵梁迎风面积 F=1/2×1．7×27=22．95 m2。风载作用点在其形心高度，风压对立柱基底产生弯矩：

弯矩对基底的附加应力：

考虑风载后长柱基底的地基承载力 11．5+11．2= 22．7 t/m2=0．227 MPa ＜1 MPa。

本桥地质为中风化花岗岩，地基容许承载力达到1 MPa，因此提升站的地基承载力是容许的。

2)长主墩横向稳定性。横桥向稳定性系数K=抗倾覆力矩/倾覆力矩。

H1为天车在钢轨行走时与钢轨的摩擦力，取摩擦系数f= 0．05，H1=fN=2．5 t。

稳定性满足要求。

由于扩大基础采用4 m×4 m，所以纵桥向立柱稳定性同样满足要求，施工长柱时，长柱根部必须嵌入扩大基础内。

3)长柱墩极限承载力及允许承载力。

a．混凝土的极限承载力。长立柱的最小回旋半径r=d/4= 0．35，L/R=22/0．35=63，查表得 φ =0．65。

安全系数取 K=2．3 ～2．5。

按欧拉公式计算长立柱的临界荷载及允许荷载。

考虑安全系数 K=2．3，即 273．7 t/2．3=119 t＞55．6 t(满足要求)。

b．长立柱模板的临界荷载及允许荷载验算。

根据以上计算与实际情况提升站长柱是安全的，鉴于本桥的特殊性，箱梁提升高度较高，仍存在诸多不安全因素，为确保本桥提升站安全，在提升站的每个长短柱顶部均设三道钢丝绳缆风，同时在两长柱1/2高处设平面联结角钢桁架作为加强，如图1所示。

图1 加强提升站安全设置示意图

4)横托梁稳定性。高立柱上采用三根L=600 cm的36号工字钢作为横托梁。

a．横托梁根数计算：

A3型钢轴向允许应力［σ0］=140 MPa，W为Ⅰ36号型工字钢截面抵抗矩，则：

即安装偏差L控制在1．35 m－0．78 m=0．57 m时能确保托梁不失稳，同时在施工立柱顶时预埋钢板@10 mm，钢板底采用L=2．0 m的Φ28钢筋10根，将托梁36号工字钢边角预埋钢板焊接，施焊时应一次连续施焊完毕，同一位置连续补焊不得超过两次，确保焊缝均匀，饱满，对托梁工字钢的稳定性进行局部加强。

5)托梁抗剪力验算。

其中，Q 为验算截面的剪力，Q=55．6 t/α =556 kN/α= 278 kN;Sm为中性轴以上的主截面对中性轴的面积矩，Sm= 514．7 cm3;Im为主截面的惯性矩，Im=15 800 cm4;δ为腹板厚度，δ=1．0 cm。

7)地垄计算。缆风绳地垄计算示意图见图2，图3。

选用2根Ⅰ36号工字钢能满足剪力要求。

6)缆风绳计算。本提升站每个长柱旁设三根缆风绳，中间一根与两根长柱处于同一个立面，与水平面夹角为30°。另两根沿此立面对称分布，与中间一根在水平面上投影夹角为30°。

假定受力的缆风绳为一根时，缆风绳所承受的拉力(假定跑车轮与轨道产生的摩阻力全部由此缆风绳承受)为：

则三根缆风绳中受力最大的一根缆风绳拉力为：

图2 缆风绳地垄计算示意图（一）

图3 缆风绳地垄计算示意图（二）

由缆风绳计算可知，受力最大的一根缆风绳拉力为11．55 kN，取此根缆风绳地垄进行验算。N=11．55 kN，取 α=30°，H= Ncos30°=10 kN，V=Nsin30°=5．78 kN。

地垄柱埋入土中长度为1 m，a1=a2=0．3 m。

对地垄柱受力分析得：R1=2H=20 kN，R2=H=10 kN。

(R1+R2)f/K=(20+10) ×0．4/2=6 kN ＞ V=5．78 kN，满足要求。

地垄柱采用20 cm圆柱。

据此，提升站各性能满足梁体提升需求。

4 临时支座设置

在箱梁连续端位置设置临时支座，每端设置两个。临时支座采用圆形钢砂筒，砂筒的外面用钢板做成一个筒，筒上做一个能开合的孔，放上砂，放入顶芯木。砂要采用干净的、烘干的、在自然环境放了几天的(湿度与外界相同)石英砂。放入砂的数量，预先做承压试验，看看天然状态下的砂放进去后，在额定的压力下压下去多少。调整砂的数量，使它在额定压力下达到设计标高。拆除时，在能开合的孔放掉砂即可。

临时支座顶面应与永久支座顶面保持齐平或稍高1 mm～3 mm，以保证永久支座与混凝土接触但不受力。永久支座顶面直接与接头混凝土底部钢板浇在一起。

5 箱梁吊装顺序

1)首先吊装第二跨左半幅1号～4号箱梁，直接采用提升站进行吊装就位。

2)采用两台100 t吊车配合提升站吊装第一跨左右幅、第二跨右幅、第三跨左右幅箱梁。箱梁吊装后将顶板湿接缝环形钢筋应对齐焊接，以确保预制箱梁横向稳定性。

3)吊装其他位置箱梁：左半幅(3号～22号)：用固定提升站横向移梁至第二孔，然后用架桥机吊装箱梁。吊装前先将箱梁通过桥面板钢筋进行连接，在3号箱梁上部铺设轨道，放置运梁托架，将箱梁托运至已经做好桥面板钢筋连接的箱梁位置，通过架桥机进行架设。

右半幅：从第二跨左半幅3号箱梁向第三跨右半幅2号箱梁铺设曲线运梁轨道，通过运梁轨道将箱梁运至架桥机施工空间内，用架桥机进行架设施工。

6 安全防护措施

由于本桥预制场受地形所限，箱梁吊装难度较大，安全性要求很高，为此制定如下安全防护措施：

1)提升站的长短柱均应设置牢固的缆风拉绳，纵梁与柱顶面联结采用预埋钢板，横向电焊牢固。尤其顶面槽钢的整体性，与柱钢模的斜撑采用厚16 mm以上钢板焊牢，斜撑钢板的斜度应在45°角以上。2)施工时遇大风及暴雨情况应停止高空提升与架设。3)建立安全隐患排查和安全检查制度，并记录备案，做到定人、定时间、定措施及时整改，消除各种安全隐患。4)提升站钢轨需水平状，箱梁两头的提升应同步、同高度缓慢升降。5)对箱梁底部提升捆绑的钢绳应装有钢套，保护箱梁与钢绳。6)吊装梁体时必须仔细操作，使梁体准确就位，当就位不准确时，必须吊起梁体重新就位，不得使用撬棍移动梁体。7)梁体在吊装时，混凝土强度不应低于设计要求的强度，梁安装允许偏差应符合规范要求。8)施工现场严格执行统一指挥，统一各种指挥手势、旗号、哨语。9)钢丝绳、钢扣、索节、吊钩等辅件也应根据相应规定在使用前认真检查。10)初次吊装时，应先进行试吊。试吊时，将梁吊离下部运梁车10 cm～30 cm时，需检查构件绑扎的牢固稳定程度，在确保无异常情况时方可继续将梁体起吊。11)吊装期间，吊装孔下不能站人，如靠近村庄或道路时，必须用警示标志进行围蔽作业，夜间作业必须悬挂警示灯并保证足够强的照明。12)严格执行“五不吊”：即指挥手势或信号不清不吊，重量、重心不明不吊，超载不吊，视线不明不吊，捆绑不牢挂钩方法不对不吊。

7 技术总结

依据现场地势，设置高墩提升站，减小预制梁在场地内转运距离，加快了梁体架设速度，确保工程工期，有效降低工程成本，是值得推广的一套梁体架设施工方案。

Application of high pier lift station in precast box girder erection

ZHANG Wen-zhao

(Xi’an Ruitong Bridge-Highway Science and Technology Co．，Ltd，Xi’an 710075，China)

Combining with the engineering example，the paper introduces the application of high pier lift station of precast box girder in bridge construction，and describes the lift station design and mechanical stability check in detail，and points out economic and high efficient features of high pier lift station，which is worth promoting．

high pier lift station，precast box girder，beam erection

U443．22

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2013.10.052

1009-6825(2013)10-0151-03

2013-01-28

张文钊(1978-)，男，工程师