人字桅杆在中小桥梁体吊装施工中的运用

杜逸斐

（中铁建昆仑地铁投资建设管理有限公司，四川 成都 610081）

1 工程简介

关州水电站C5标段李龙桥交通桥位于甘孜藏族自治州丹巴县中路乡李然龙村，该地区属于高山峡谷地带，施工场地极为有限，且桥下为常流深水河道。李龙桥交通桥主要由两部分组成，即桥梁下部和桥梁上部，桥梁下部包括桥墩、桥台及桥台护坡等，桥梁上部包括预应力空心板、桥面及上部安全防护栏杆等。本桥上部主要构造为1×16 m+1×25 m预应力砼简支空心板，桥梁下部桥墩为实心钢筋砼，扩大基础；桥台为U型重力式桥台，扩大基础。该桥设计2孔跨越小金河，跨度为16 m和25 m，桥面全宽5.0 m，由1块1.5 m宽的中板+2块1.75 m宽的边板组成。单块最大重量约43 t，盖梁顶距地面最大高度约18 m。

2 吊装方案的确定

由于施工场地地形限制，制梁场选择在在S303省道河对岸即2#桥台尾上游侧，加之桥梁板吊装处于汛期，汛期来临时前期所修建的施工便道及便桥又被冲毁。在该桥上游500 m处有简易人行索桥一座，只能供人通行使用，设备和材料无法运输，而该桥空心板最重只有43 t，采用架桥机不经济，且大型吊车无法在桥下进行吊装作业。通过比对多种不同吊装方案，拟采用角钢框架结构的人字桅杆（扒杆）施以“平衡悬吊法”架梁。首先，在预制场由葫芦配合起板，将板装在平车上，用卷扬机牵引运梁平车，将板运至2号桥台后，停于人字杆下，由两套人字扒杆经2台8 t卷扬机互相牵引将板平衡悬吊过跨，再由8 t卷扬机横牵空心板到位后，拆去横移工具，安放支座，板找平，找正安装就位。人字扒杆的过跨竖立由辅助扒杆完成，前后扒杆所用地锚分别固定在桥墩下部和预制场末端预留地锚处。

3 人字扒杆吊装方案的主要施工设备选定及吊装数据验算

（1）吊装机具选用：①人字扒杆用角钢焊接而成，扒杆分为上下二节共高16 m，上下节段均为一端大一端小的大小头，两节段采用螺栓连接。每个节段由4根8 m长的主架角钢和80根长短不一的连接角钢焊接成而成，主架角钢为120×120×5 mm，连接角钢为70×70×5 mm，大端头截面为60×60 cm，小端头截面为30×30 cm。小端头留Ф140孔洞用于安装滑车组。②配置4台8 t慢速卷扬机，2台用在扒杆上吊装，2台用于从预制场到桥头牵引预应力空心板。③现场部署两套8 t×1单轮滑车及50 t×5轮滑轮组（两套）。

（2）起重绳及风缆选择：采用6×37+1（直径为19.5 mm）的钢丝绳作为起重绳；4条30 mm钢丝绳作为后风缆，22 mm钢丝绳作前风缆。吊钢步环与钢丝绳末端等应使用骑马式联结，并在钢丝绳最后一个卡子后面500 mm以上位置，加设一保险卡子。连拉卡子、钢丝绳卡子使用数量和间隔应满足规范要求。

（3）吊装数据计算：①基础资料：根据设计施工图可知：主梁分16m跨和25 m跨，16 m跨主梁长16 m，梁高0.8 m，边梁约重25.5 t，中梁约重23.5 t。25 m跨主梁长25 m，梁高0.9 m，边梁约重43 t，中梁约重39 t。②主要吊装机具参数：人字扒杆使用两段拼装（大端头对大端头），单段长8 m，大端头截面尺寸60×60 cm，小端头截面尺寸30×30 cm；8 t起重卷扬机4台；50t滑轮组2套；钢丝绳、夹具等2套。③吊装受力验算：由于板端到安放位置下落时，会产生偏吊，故按单套扒杆吊装整块板进行验算，结果为：T1＝43 t，NB＝43 t。④扒杆强度、稳定性计算：因会扒杆在吊装时，会产生偏吊情况，故按独杆进行受力计算。单根扒杆杆长16 m，最小截面尺寸为30×30 cm，最大截面尺寸为60×60 cm。单套（不计自重）吊装时产生45 t轴向作用力(设计起重量45 t )，主架采用∠120×120×5角钢。取扒杆最小截面面积：A=4×30×30=3 600 mm2进行验算，求得最大受压应力：σ＝Nmax/A=450 000/3 600=125 N/mm2。角钢回转半径（取较小轴）：i=0.195×边长=23.4 mm ，计算得出角钢长细比：λ＝L0/i=800/23.4=34.18，通过查询《钢结构设计规范》附录，得到角钢稳定系数：Ψ＝0.906，设计抗压强度：f=215 N/mm2， 则：σw= Nmax/ΨA=125 N/mm2

4 准备工作

吊装施工队进场前应仔细踏勘现场吊装场地，特别是运板通道的形成，盖梁、台帽施工是否已全部施工完毕。核对空心板的质量、数量，架梁的顺序（边板装车方向），实际开吊时间。对盖梁的标高、平面位置进行复核，并在盖梁上用墨线标注出支座、空心板安装位置。确认橡胶支座是否经有关质检部门检验合格，核实无误后与现场技术负责人办理工程中间交接手续。设专人负责吊装的协调指挥工作。对吊装机具（人字扒杆、卷扬机、钢丝绳等）及运输机具（运梁台车）进行全面排查，凡超出使用标准的禁止使用。采用直立人字扒杆在梁岸桥台上固定后，将设备吊过河到2#桥台上堆放。

5 人字扒杆设置

（1）人字扒杆参数。①设计起重量（单套）（45 t）。②前扒杆有效高度（16 m）。③后扒杆有效高度（16 m）。④主肢角钢（120×120×5 mm）。⑤单个人字扒杆自重（5 t）。

（2）人字扒杆的布置。采用0#台立杆前移的方法把人字扒杆送到左岸，前后人字扒杆分别设立于2#台前口和1#墩台之间，于盖梁中轴线左右对称，16 m跨吊装完成后，前扒杆移至0#桥台，后扒杆移至1#桥墩，人字扒杆脚跨距为3 m。吊装25 m跨完成后在0#台进行拆除工作。

（3）卷扬机、风缆绳、运梁通道布置。前人字扒杆风缆绳系于1#桥墩上（吊装第一跨时设置在0#桥台地锚处），后人字扒杆风缆绳用地锚固定（第一跨吊装时可以系在1#桥墩上），设置2个锚点。4台8 t慢速卷扬机分别布置在2#桥台左右侧，右侧2台为主吊，左侧2台为横牵，且最后面一个导向轮与所有卷扬机的距离均不得小于25倍卷筒直径。在2#桥台台背中线位置（后人字扒杆架设中线点）填筑一条5 m宽，坡度不大于10%，台背直线段不小于25 m的运板通道至空心板预制场，进行空心板运输。

（4）人字扒杆架立。在2#桥台台背中间位置拼装前人字扒杆，完成后利用前人字扒杆、1#桥墩及0#桥台上的辅助滑轮组将前人字扒杆架立于1#桥台盖梁中线位置，并系好风缆。同样在2#桥台台背位置拼装后人字扒杆，并使前后人字扒杆中轴线与桥梁中线重合，利用前人字扒杆及2#桥台上的滑轮组将后人字扒杆架立在2#桥台台帽中线位置。第一跨空心板吊装完成后，以后人字扒杆为支点，用吊绳系住前人字扒杆的顶部和脚部，通过2台8 t卷扬机将前人字扒杆脚部牵引到0#桥台台帽上，并利用前人字扒杆顶部的吊绳以及地锚上的辅助滑轮组将前人字扒杆架立起来，即完成前人字扒杆过跨安装。同样以前人字扒杆为支点，也可完成后人字扒杆的转移过跨。若有多跨进吊装，重复上述过程即可。

6 预应力空心板运输

预制空心板属重型构件，运梁台车需在路基上行驶。因此，在运梁前应用压路机将运输道路填平碾实（路基道路坡度不大于10%）。在本桥2#桥台背处应将路基填至与桥台相平，并延伸至预制场空心板底座末端。预制场上支空心板经检验合格后，采用葫芦先吊起一端，一次起吊高度约20 cm，吊起后及时用枕木支起，再起吊另一端，如此移动将板的两端找正，装在45 t运梁平车上，用两台8 t倒链封车固定后，将牵引绳系在平车上，在押运员的监护下，低速将板（经路基）运至该桥（2#台）桥头等吊。

7 预应力空心板吊装

施工方法：（1）预制空心板运输至2#桥头扒杆正下方后进行吊装。吊装前要对起重机具的可靠性进行全面的检查，合格以后才能正式起吊。该桥首先架设的是第二跨空心板，由于第二跨空心板顶板上有预留钢筋，在架设第一跨空心板时，需在第二跨上铺设厚木板或采取其他措施用作运板通道。（2）预制空心板吊装采用扒杆吊鱼法（见图1“扒杆吊鱼法施工示意图”）。目前扒杆吊鱼法吊装施工工艺已较为成熟，在此就不在累述。（3）预制空心板在桥墩顶及桥台上的横移及定位：先利用扒杆将第一块板和第二块板吊装到位，并焊接顶面连接钢筋。使用运板台车从已安装的两板上运输第三块空心板至桥孔位置，再使用扒杆把空心板吊起，抽出运板台车，铺好横向走板，把空心板放在横向走板上，然后将扒杆横移至待安装空心板侧合适的位置（扒杆架左右横移不得使用撬棍撬动方式，要使用齿条式千斤顶起重钎移动）。在安装好的第二块板靠即将安装第三块板侧设置临时木垛，利用扒杆吊装设备把空心板横移到临时木垛上后，然后摆正扒杆，把空心板吊起，撤去横向走板及临时木垛，落板就位。

图1 扒杆吊鱼法施工示意图

8 结束语

人字扒杆具备轻盈、经济、易于加工安装、操纵简单、不受桥下地形限制，施工占地面积少等诸多优点。该方法特别适用于李龙桥交通桥这样的高山峡谷河流段中小跨径桥梁梁体架设。它不光避免了架桥机的运输、组装、架设等大量繁琐工作和高昂的费用，也克服了大型架桥吊车无法在桥下进行吊装作业的缺点，在仅有的2跨桥梁架设中，突显出明显的技术优势和经济效益。