钢混工字组合梁桥梁吊装方式分析

中国水电四局（兰州）机械装备有限公司，甘肃 兰州 730050

随着我国高速公路建设和市政工程的快速发展，钢结构桥梁得到了广泛应用，其中钢混工字组合梁桥梁因其结构简单、用钢量低、工厂加工制造机械化程度高等优势，被广泛应用于桥梁工程的建设中。津石高速的天门口特大桥建设采用的结构形式是钢混工字组合梁，而文章主要分析了钢混工字组合梁履带吊吊装方式，从而更好地指导施工。

1 工程简介

天门口特大桥位于津石高速公路津冀界至保石界段的JSLQ4标段，该桥上部为58跨30m钢混组合工字梁，单幅桥梁的主梁采用5片钢工字梁，组合梁桥面单幅全宽为16.512m，钢梁中心线处的梁高为1.65m，梁间距为3.4m。钢主梁采用Q345D工字形直腹板钢梁，由顶板、底板和腹板焊接而成，主梁分段之间采用高强螺栓连接，每两片钢主梁通过实腹式横梁焊接连接，横向杆件采用螺栓连接。全桥共14联，吊装总工程量约为9770t。

2 钢混工字组合梁桥梁施工

2.1 吊装方式的确定

桥梁钢混工字组合梁的常用吊装方式有三种：架桥机、汽车吊和履带吊。

（1）架桥机。架桥机架设方式适用于工期长、高墩、汽车吊等一些移动起吊设备不利实现的工况，缺点是施工工期相对较长，与土建施工不能交叉作业，运梁效率低。

（2）汽车吊。汽车吊架设方式适用于工期短、低墩、吊装数量较少、进场道路相对较好的工况。优点是工期短，设备转场速度快，如果架设完成后具备土建施工条件，可马上进行桥面施工；缺点是吊车站位和转场耗费人力，租赁费用高。

（3）履带吊。履带吊架设方式适用于连续架设、低墩、平原地带等。优点是设备利用率高，吊装平稳安全，入股架设完成具备土建施工条件，可马上进行后续作业；缺点是对吊装场地及行走路线要求较高，长距离不便转场。

津石高速公路工程天门口特大桥地处华北平原，场地平整，墩柱高度较低，总工程量大于9770t，共计348块吊装单元，可持续吊装，设备大范围转场率低，综合安全、经济、速率等多方面考虑，履带吊是最为适用于天门口特大桥的吊装方式。

2.2 吊装机械的计算

最重钢梁吊装单元的重量约为44.32t，吊装最高高度约为14m，选用一台180t履带吊进行吊装作业。

在最不利工况下，履带吊回转半径为15m，吊臂长度为41m，实际起重量为44.32t，需要考虑增加2t的吊索具。由三一重工SCC1800主臂起重性能表可知，180t履带吊幅度为15m，臂长为41m，额定起重量为53.5t，荷载率为（44.32+2）÷53.5=86.6%，可满足吊装需求。

2.3 吊索具的计算

此次吊装最重构件约为45t，当被起吊重量一定时，钢丝绳与铅垂线的夹角愈大，吊索所受的拉力愈大。该工程吊装的所有钢梁钢丝绳与铅垂线的夹角为45°～60°，以钢丝绳与水平面的夹角为60°计算，采用四根钢丝绳同时起吊，吊装负荷如下：

根据钢丝绳设计规范《重要用途钢丝绳》（GB 8918—2006），可选用直径为50mm、抗拉强度为1870MPa、结构为6mm×50mm的钢芯钢丝绳。

3 吊装前准备工作

在履带吊吊装施工前，需要对履带吊进行试吊，以确定履带吊的正常工作性。空载试验动作需要重复进行不少于3次；吊臂、吊钩要做起落、升降到规定的极限位置；回转机构向左右各回转360°；各仪表、信号应显示正常；安全控制装置应灵敏有效；运转部位应无异响、过热现象。额定荷载试验以最低和最高速度进行提升、制动、变幅、回转，重复次数不得少于2次；满载试验力矩限制器自检功能必须灵敏有效；试验过程中各项动作应连续进行。超载试验以起重机额定起重量的110%进行超载动态试验，然后将起重量增加到125%，提升到离地20cm的高度处，重物在空中停留时间不得少于10min。完成履带吊试吊调试，在进行每个块体吊装前，需要再次试吊。试吊的主要用途如下：（1）保证履带吊能够正常吊起钢梁块体，确保吊装安全性；（2）调整吊装用钢丝绳的长度，保证钢梁块体吊装时保持平稳提升。

4 梁段吊装

4.1 钢梁吊装顺序

由于天门口特大桥分为14联，各联结构及块体划分相同，安装方法相同，每联钢梁均是由一端头开始依次安装。横向部分先进行左幅的吊装，左幅吊装完成后从大里程向小里程方向完成右幅的吊装作业。

4.2 吊装步骤

第一步：履带吊行走至桥墩处对可能吊装受压的地面进行再次碾压，保证梁段吊装过程平稳。

第二步：运梁汽车将梁段运输到指定安装位置。

第三步：将挂有3副20t手拉葫芦及一根钢丝绳的一端挂在履带吊吊钩上，另一端通过卡环与钢梁的吊耳相连接，通过手拉葫芦调平。

第四步：履带吊起勾，当梁段吊起离开运梁车约50mm时，静止不少于10min，然后汽车头优先移开，再由工人牵扯牵引绳，履带吊起勾、旋转、移位、基本对位。

第五步：工人通过撬棍配合履带吊精准对位。

第六步：将梁段与支座对正，控制其左右前后偏差，梁段之间的螺栓连接使用冲钉进行穿孔定位。

第七步：落梁，各工序完成后进行摘勾，该段吊装完毕。

钢-混工字组合桥梁安装见图1。

图1 钢-混工字组合桥梁安装

5 钢梁安装时的安全保证措施

5.1 人员安全保证措施

钢梁安装现场必须严格统一指挥，指挥人员用的各种手势、信号在吊装前与相关人员做出统一规定并严格遵照执行，不得私自随意更改；相关操作人员分工明确，熟练掌握操作规范流程；高空作业人员要身体健康且具备上高空的条件，并严格佩戴好各种安全防护用具，方可上岗；安装时人员上下设置安全爬梯；严格执行“十不吊”；非工作人员不得进入施工现场。

5.2 吊装设备安全保证措施

对所使用的180t履带吊在使用前进行空载和重载试验，每次起勾前均需要试吊，定期检修设备，严格规范所选用的吊索具安全系数应符合或高于安装方案所计算的吊索具。

5.3 操作安全保证措施

钢梁的起落、左右移动、前后移动均不得同时进行；钢梁落梁时必须平稳慢速，不得急落急停；钢梁落梁后，及时与橡胶支座进行有效固定；高空作业严禁高空抛物。

6 结束语

综上所述，津石高速公路工程天门口特大桥安装选用履带吊进行吊装是科学合理的，保证了每天至少吊装3榀钢梁，基本上实现了流水线作业，施工的进度、质量、安全均得到了保证，加快了桥面的施工，满足了业主的工期要求。通过此次吊装方式的成功，证明了平原地带、墩升不高、吊装数量较多的情况下，采用履带吊吊装方式是实用而经济的，可广泛应用于后续类似的桥梁施工。