精轧螺纹钢和吊耳板结构在箱梁吊装中的应用

薛峰 包江山

摘要：山东液化天然气（LNG）项目码头工程共有箱梁51榀，长度共有33.75m、30.45m、20m三种长度，其中长度33.75m的双孔管线桥箱梁重量为331.6t。箱梁吊装采用吊耳板结构配合精轧螺纹钢的施工工艺，改变了以往兜底吊装或者预埋圆钢吊鼻的施工工艺，加快了安装进度，圆满的完成了箱梁安装任务。

关键词：箱梁安装、精轧螺纹钢

中图分类号：U448文献标识码： A

一、引言

1、工程概况

山东液化天然气（LNG）项目码头及陆域形成工程位于青岛市董家口港区，码头结构形式为圆沉箱重力墩式结构，引桥工程共有18个独立平台，其中17个平台通过预应力砼箱梁进行连接，总计51榀，混凝土强度等级为C50F350。箱梁吊装使用300t全回旋起重船，采用正向吊装最大吊重为360t，最大起吊高度为水面以上49m,双钩间距3m。

箱梁主要尺寸、重量及数量

序号 箱梁名称 型号 尺寸（m）：长*宽*高 外形描述 重量：t 数量：榀

1 车行道箱梁 CXQ-01 33.75*5（2.2）*1.8 梯形梁 260.2 9

CXQ-02 20*5（2.2）*1.8 梯形梁 163.0 5

CXQ-03 30.45*5（2.2）*1.8 梯形梁 237.1 1

CXQ-04-1 33.75*5（2.2）*1.8 梯形梁 260.9 1

CXQ-04-2 33.75*5（2.2）*1.8 梯形梁 260.9 1

2 管线桥箱梁 GXQ-01 33.75*3.2*2 双孔矩形梁 331.6 11

GXQ-02 20*3.2*2 双孔矩形梁 211.2 5

GXQ-03 30.45*3.2*2 双孔矩形梁 322.6 1

GXQ-04 33.75*1.6*2 单孔矩形梁 193.9 11

GXQ-05 20*1.6*2 单孔矩形梁 123.9 5

GXQ-06 30.45*1.6*2 单孔矩形梁 178.0 1

方案选择均以管线桥箱梁GXQ-01计算。

2、精轧螺纹钢：

预应力混凝土用螺纹钢筋也称精轧螺纹钢筋，是指整根钢筋上轧有外螺纹的大直径、高强度、高尺寸精度的直条钢筋。该钢筋在任意截面处均可以用带有内螺纹的连接器或锚具进行连接或锚固。它具有连接、锚固简便，粘着力强，张拉锚固安全可靠，施工方便等优点，而且节约钢筋，减少构件面积和重量，其具有高强屈服强度是普通钢筋的4倍，专业工厂化加工质量有保证，使用专用螺母紧固方便。

二、箱梁吊装施工方案选定

1、方案比选和确定

1.1、兜底吊施工方案

预应力箱梁预制在贡口预制场预制，出运时在龙门吊下设置辅助吊索吊运的施工工艺，安装时利用起重船吊装。

取动力系数1.2重力设计值F=398， 两端兜底吊按2点受力计，每端吊带受力199t, 根据吊装角度确定方式系数为1.4（参见巨力手册），所需吊装带最大工作荷载为142t,因此，选用RO2-200型吊带，配10m长2根，其最大工作荷载为200t.。

设置吊点间距为28m，为防止吊装带在吊装过程中出现滑移，在箱梁顶部设置定位变向抗剪预埋件。吊带绕梁兜底后，用卡环与钢丝绳连接。

夹角计算：吊带长10m，兜底后每端伸出1.4m，钢丝绳长35m,起重船双钩间距3米，吊带厚度按46cm计算，吊带横向中心距3.66m钢丝绳与梁的夹角α=70. 5 º，吊带单股一端竖向受力99.5t，钢丝绳荷载105.5t，水平分力FX=35.2t.。

1.2、精轧螺纹钢吊装施工方案

在箱梁预制时预埋精轧螺纹钢，吊装时在精轧螺纹钢上安装吊耳板，吊耳为双吊耳结构形式，吊装时利用直径140mm的钢销穿入双吊耳，钢索具套住钢销进行吊装。

本次总吊重=构件重量（最大者）+吊索具重量=331.6+（10+0.24）=341.8t。

本次吊高和跨距要求：

钢丝绳选用有效长度为35m，根据箱梁吊耳板距梁端距离，得出钢丝绳与箱梁夹角为67°，满足起重规范要求。根据实际情况，梁体较长，不可能出现三点受力的情况，同时在箱梁施工砼配比变化可能导致梁重量增加，因此按梁重350t荷载考虑，4点吊装4点受力进行计算，单点受力标准值为：350÷4÷sin67=95t，索具采用单根钢丝绳两个锁扣形式，并使用金属套管压制接头，同时考虑吊装时垂直荷载1.15倍动力系数，95*1.15=109t，因此，索具的工作载荷要求为≥1090KN。

1.3、方案选定

贡口箱梁预制场地没有相应的兜底吊施工设备，箱梁安装时现场吊带在海上拆除不便，现场操作难度较大。精轧螺纹钢吊装时起吊简单，贡口预制场提梁机设备施工方便，海上安装时操作简单，箱梁安装精度容易控制。

为保证施工的安全性及施工质量，项目部选择精轧螺纹钢和吊耳板结构进行箱梁起吊和安装。

1.4、精轧螺纹钢、箱梁吊耳、吊索具、封钩锁具

精轧螺纹钢：现场使用是牌号为PSB830型直径32mm精轧螺纹钢，其价格较普通钢筋稍高一些，但由于其强度高，最终使用量大大减少，预埋时节约了宝贵的空间，避免与箱梁上部其他预埋件交叉。

吊耳板：原设计采用一次性吊耳板，吊耳板底部根据钢筋直径开孔，使用时穿入直径28mm锚爪钢筋塞焊连接为一体，但吊装完成后需用气焊割除顶面吊耳板，由于箱梁数量较多，如此吊耳板消耗量大，调整为精加工重复使用吊耳板和精轧螺纹钢组合的吊具。箱梁顶部共设置吊耳4组，吊耳布置和详细结构见下图：

锁具从中国巨力集团索具产品目录中进行比选，选定如下索具：

压制绳圈，由φ104 6×84WSNS+IWR-1870系列钢丝绳制作。单根额载140T，破断700T。安全系数为700÷109=6.4倍（若考虑4点吊按3点吊受力进行计算则系数变为4.8倍）

另外，为保证吊装过程中起重船双钩头保持3.0m间距，需采用钢丝绳将两双钩封住，封钩力大小为：2×1090/tg67=925.4KN，因此拟选用1根直径65mm插编纤维芯钢丝绳，公称抗拉强度1670Mpa，工作载荷为436KN，绕2圈，中间使用1个25t高强卡环连接，总承受荷载可达436×4=1744KN＞925.4KN，满足使用要求，共使用约15米，总重1560÷100×15=234kg。

2、施工工艺流程

3、施工工艺要点及施工步骤:

3.1、由于本工程首次使用精轧螺纹钢和吊耳板结合的吊装工艺，施工时要确保螺纹钢相对位置准确和顺直，且吊耳板底面必须平整，保证吊耳板能够正确组装。

3.2、安装前现场准备工作

（1）吊装前开始接收未来几天的天气和海浪预报，确保在合适的风力和浪高条件下进行吊装作业。

（2）在墩台施工过程中就要严格控制箱梁搁置面墩台上预埋钢板的标高和平整度，严禁倾斜，标高误差控制在5mm以内。安装前要逐一进行复测，对标高和平整度超出要求的要提前进行处理，确保安装质量和安装施工的顺利进行。

（3）吊装前要在箱梁的两端提前栓方向控制绳，以便安装过程中调整箱梁的方向，同时准备各种加固调整所用的材料和工具。

（4）用木方提前在墩台上做好限位，以保证墩台与箱梁的伸缩缝宽度满足设计和规范要求。

（5）吊装前专人在起重船上检查箱梁支座的规格型号安装是否有误。