H型主塔上横梁安装施工技术

吴茂景

摘要：本文阐述了新沂市北京路沭河景观大桥工程采用较为成熟安全的液压同步提升千斤顶（LSD液压提升系统）整体提升方法安装H型主塔上横梁的施工技术。

关键词：上横梁 LSD液压提升系统 千斤顶 连续提升

1 工程简介

主桥采用独塔双索面钢混组合梁斜拉桥，塔、梁、墩固结体系，边主跨比为0.87，索塔纵向为单柱式，横向为H型，索塔总高67.2m，桥面以上索塔高51.252m，塔高/主跨=0.51；两索塔横向间净距23.5m，塔间位于桥面以上36.2m处设一道上横梁，不含预埋结构重约80t，主要由面板单元件、腹板单元件、底板单元件件、隔板单元件、人孔加强结构、现场嵌补肘板、加劲板等组成。

上横梁拼装图及两端埋件效果图如下：

2 上横梁安装原理

2.1 上横梁提升安装原则 上横梁为箱型结构，根据现场工况及吊装需要，经论证，厂内仅装焊板单元结构，现场在该横梁最终安装位置投影正下方（塔柱间钢-混结合段平面上）做胎架后，以底板为装配基准，连同其他组件将上横梁装配拼成整体。在主塔施工至埋件高度且混凝土强度满足要求后，安装提升设备进行上横梁提升安装施工。上横梁提升安装示意图如下：

2.2 提升设备工作原理及性能介绍 LSD液压提升系统采用高强低松驰钢绞线配合精密提升千斤頂提升重物。它的工作原理是利用钢绞线与夹持器装置把重物和提升千斤顶连接，利用提升千斤顶、夹持器交替动作和千斤顶活塞与油缸、钢绞线的相对运动，使重物上升或下降，控制系统按相应工法控制液压泵站驱动千斤顶的油缸、夹持器动作，形成一个闭合循环。每经一个闭合循环，重物升高或下降一定的高度，周而复始，直至重物升高或下降到预定高度。本工程采用提升千斤顶安装于承重构件（牛腿）上，钢绞线上端夹持器夹紧于提升千斤顶的夹紧装置，下端通过专用夹持器连接于上横梁上，工作时提升千斤顶油缸不动，活塞作往复运动，当上夹持器夹紧钢绞线时，下夹持器松开，活塞提上横梁上升（或下降），当下夹持器夹紧钢绞线时，上夹持器松开，提升千斤顶空载上升或下降，上横梁保持不动。本工程选用两台提升千斤顶：ZLD150-200；主要性能参数：公称提升力：1500kN；公称油压：27MPa；活塞行程：200mm；钢绞线：φ15.24mm，1860MPa，16根。

LSD液压提升系统由承重系、液压动力系和控制系三大体系组成。控制系统通过对比例阀开口大小及流量的控制，控制提升与下放速度以及同步精度，同时实现各吊点同步控制。每台提升千斤顶均设有安全夹持器、液压锁和防失速下降装置，即使施工中意外停电或者油管破裂，系统均能自动同步自锁，重物可平稳锁定在某一高度不会下坠；控制系统还设有自我纠错保护程序，即使误操作也不至引起安全事故；此外，液压泵站的安全阀还具有自我检测负载的能力，如果受外界干扰，负载突然增加，也不会使提升构件被破坏；控制系统过程显示、实时监控、故障报警、安全可靠。

3 上横梁埋件及提升工装横联安装

3.1 埋件、提升工装安装：主塔钢筋施工至塔横梁埋件安装位置时，将横梁端头埋件吊装至安装位置，并与主塔钢筋连接装配，先安装横梁埋件，再安装提升用工装埋件，之后一起浇筑砼；砼强度符合要求后吊装焊接牛腿及横联平台，牛腿与埋件钢性焊接作为提升千斤顶安装平台，待砼强度达到80%以上后进行提升施工。

吊装型钢横联，连接两牛腿并焊接，将两主塔连接，可满足上横梁提升安装时主塔的受力稳定性要求；横梁埋件与提升埋件上下对接焊，在提升时共同受力，所以提升埋件受剪力可以满足要求；且要求牛腿与埋件熔透焊接，达到等强度。埋件、牛腿及工装横联示意图如图3。

3.2 受力计算 提升用横联采用两根H型钢并联，吊点及反力座锚点在离塔边1350mm处（横隔板处）受拉40t；按照跨度23500mm，将牛腿及横联安装为两端钢性固定梁，由于两端受力点离钢性支点很近，可近似不考虑中间横联的作用计算极限受力：

①单根牛腿受20t拉（压）力强度校核：Mmax=40*1000*

9.8*1.35=529.2kN.m，弯曲应力fs=215MPa，计算得：

单根牛腿Wz= Mmax/2/σs=1.23×106mm3

根据设计，牛腿最小截面为H404×300×12×18，剖面模数为2.32×106mm3>1.54×106mm3，安全系数为1.88，满足强度要求。

②校核塔壁处最大腹板上剪应力：牛腿与塔壁要求按照熔透焊接，截面为H700×300×12×18

综上，牛腿满足强度要求。

4 上横梁提升安装施工

4.1 提升准备与调试 在提升工装横联上安装好安全护杆，在塔横梁两端安装好挂篮作为装焊施工平台。上横梁提升前对埋件测量，两侧安装间隙各预留20mm。

利用塔吊将千斤顶、泵站、电控柜分别安装固定于牛腿穿心孔及工装横联上各处，并完成三大系统之间管路及电路的连接。联机调试，启动泵站，选择手动运行模式，控制执行元件伸缸或缩缸动作，检查其进行的动作是否正确，调节行程检测装置的检测元件至检测正常。然后选择自动模式，检查系统各千斤顶的动作协调性及同步性，待系统的动作完全协调后方表明系统调试正常，如不满足要求，应查找原因，排除故障。千斤顶调试完后，将油路同时接通前退锚顶和后退锚顶，开动泵站，将前工具夹片和后工具夹片顶开，同时保压。安装锚固端支座及构件夹持器，利用塔吊安装钢绞线，钢绞线的一端带上引线套，逐一从后顶尾部穿心孔内穿入，再顺次穿过牵引装置上的后、前工具锚板。本工程每个千斤顶穿8根钢绞线，钢绞线束在张拉千斤顶外露长度不小于10cm。油路卸荷，顶锚板在弹簧作用下回位，把夹片压紧。检查顶锚板上各钢绞线与锚板孔是否对正，同时保证钢绞线没有交叉和扭转，先后用人工预紧和1吨手拉葫芦预紧，最后用顶推千斤顶进行整体预紧。预提升：首先选择手动模式，逐一将顶推顶前后主顶的活塞回到行程开关位置后开始手动顶推。主控台操作人员按下“前顶进”按钮，油泵操作人员调整溢流阀的工作限压，在30%、50%、70%、80%、85%、90%、95%、100%最大经验牵引力状态下，检查各受力结构变形情况，检查油泵，顶推顶，夹持器，压力表，钢绞线，如有异常立即报告。

4.2 连续提升 手动操作牵引提升上横梁启动后，转换至自动运行模式，进行主梁的自动连续提升。自动连续提升过程中传感器实时对主梁两端进行监控，如果发现相对距离偏差超过20mm，应手动对两侧提升速度进行微调，使高程误差控制在10mm之内。自动提升过程中，应注意记录提升过程中的油压最大、最小值。

在试提升至1m高度后稳定15分钟，并复测，然后联动，进行提升。提升过程中随时监控提升千斤顶油压、同步性，风力变化等情况，发现事故隐患立即停止提升。

由于提升千斤顶同步性很好，仅在主塔横梁在提升至埋件位置时，利用全站仪开始检测标高及端口间隙，确保两端口高差<10mm及两侧存在一定的对接间隙，以免埋件腹板与主梁腹板产生干涉碰撞。

为避免提升到位后设备产生的惯性，在主塔预埋板上预先焊接“定位马”，确保横梁提升到对接位置后，标高及横、纵向位置尽量一次到位；提升千斤顶提升到位后，加一定的预拉力并制动。最后对环缝进行装配，用花篮螺丝、葫芦等进行精调。

4.3 上横梁安装及固定 施工人员从塔外部爬梯上到横梁顶至牛腿平台上进行施工，利用吊篮预先进行腹板对接的锚固工作，然后进行面板及底板的锚固工作。在两端部挂篮上先进行环缝底板嵌补板结构装配，然后进行顶部嵌补板装配，以及在塔横梁箱内完成面、底、腹板劲板嵌补板的装配锚固工作，同时对上横梁的标高、中心线、平面度等复验。焊工按照焊接工艺先进行大环缝焊接，腹板对接、底板对接焊缝均在横梁内部施焊，面板对接焊缝在梁顶施焊，最后焊接内部劲板及梁外部劲板。焊接及检验合格后拆除锚板并清磨。

4.4 千斤顶卸载 焊接报检完毕，提升千斤顶卸载，千斤顶回程，取出夹持器夹片，松固定端压板，退出夹片，钢绞线从张拉端抽出。

钢绞线退锚：采用15.24钢绞线专用50t退锚千斤顶逐根进行钢绞线退锚施工，退锚时千斤顶应预先伸出3-5cm，留有余量以便卸载。退锚千斤顶锚固钢绞线后缓慢回收，出带夹片升至手孔位置，用平口螺丝刀挑出夹片，然后开始缓慢卸载。卸载至钢绞线松弛后取下退锚千斤顶。

5 结束语

LSD液压提升系统不失为一种高大上的吊装机械，采用钢绞线承重、提升千斤顶集群、计算机控制、液压同步整体提升思路，集机、电、液、计算机控制论等多学科高技术一体，结合现代施工工艺，实现超大型构件大跨度、超高空、高平衡的整体提升。与同吨位吊装机具相比，具有体积小、重量轻、能力强、作业规模广、操作简便、控制精度高、安全可靠等特点，可以满足各种超大型工程吊装需要，与高空现场拼装相比，可以节约人工费、搭设脚手架等辅助工程费，降低了施工成本，同时也缩短了施工周期。

參考文献：

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