超长栈桥的钢结构桁架安装技术

姚习红 杨建新 陈志达

1. 武汉城市职业学院 湖北 武汉 430064；2. 中国一冶集团有限公司 湖北 武汉 430081

1 工程概况

某粮库输送栈桥由上部钢结构通廊及下部混凝土支架组成，其中，上部钢结构通廊由7个通廊连接组成输送栈桥；下部混凝土支架中心间距最大跨度58 m（图1）。输送栈桥全长300.5 m，上部钢结构桁架、栈桥起连接清理塔和提升塔的作用，是粮食传运通道；输送栈桥通廊钢结构形式为桁架式结构，钢结构材质为Q235B，钢结构总质量约150 t。

图1 输送栈桥布置

输送栈桥现场钢结构吊装施工中，3#通廊桁架跨度最大，跨度58 m，构件质量35.67 t，为本项目吊装的重点和难点。本文以3#通廊桁架为例，介绍超长构件的现场施工方法。

2 桁架吊装方案

2.1 桁架预拼装

3#通廊桁架投影总长58 m，宽3.2 m，高3.0 m（图2）。

图2 3#通廊桁架布置

为便于运输，通廊桁架在工厂分5段制作 ，运至现场地面拼装成58 m通廊整体构件，然后利用2台吊车双机抬吊，吊装就位。因此，在拼装前，根据构件总长，应在地面上用路基箱（或厚30 mm的钢板）安装组装胎架，胎架搭设按栈桥总长的l/500起拱要求搭设，组装胎架同时搭设3组，确保拼装吊装机械连续使用。以3#栈桥胎架搭设为例，胎架中，底板尺寸为4 500 mm×1 000 mm×30 mm，拼接HW200 mm×200 mm ×8 mm×12 mm型钢（图3）。

图3 拼装胎架示意

搭设拼装胎架时，需保证地面坚实平整，路基箱由1块厚30 mm钢底板、2段竖向放置的H型钢和1段水平放置的H型钢组成马凳形状，在横梁上放置楔子，便于逐段调节桁架下弦高度，跨中起拱110 mm，满足l/500起拱要求（图4）。

2.2 桁架吊装方案

该通廊下部跨过铁路，并且两侧道路狭窄，根据现场吊装条件，在计算机上运用BIM技术模拟桁架吊装，从吊车选型、站位、吊装角度、回转半径等因素全面考虑，消除吊装过程中桁架、吊车、混凝土支架、现场建筑物碰撞或干涉现象。决定采用2台200 t汽车吊双机抬吊方案（图5）。构件质量35.67 t，加上吊车吊钩、钢丝绳、吊耳等其他质量，验算吊车起重量时取构件质量约38 t。

图4 桁架拼装立面起拱示意

图5 双机抬吊3D示意

2.2.1 吊机起吊能力验算

根据现场吊车站位条件，选择通廊起吊重心（图6），根据力矩平衡方程，计算出x、y位置两吊车应该承担的起重量分别为25.1 t和12.9 t。

图6 双机抬吊受力示意

根据JGJ 276—2012《建筑施工起重吊装工程安装安全技术规范》，双机抬吊，单机荷载不得超过额定起重量的80%。因此要求x、y位置两吊机的最大起吊质量分别为31.4 t和16.1 t。

经计算，x位置吊机作业半径14 m，主臂长度34.8 m，y位置吊机作业半径28 m，主臂长度39.1 m，可满足施工需求。

2.2.2 吊索、吊耳的选择

本段通廊吊装的每台吊机采用1组2根吊索，4个吊点。根据吊点受力计算，吊装受力最大的吊索和吊耳在x点位，以此点来计算吊索、吊耳的受力，从而选择吊索和吊耳。

2.2.3 吊索设计分析

两根吊索夹角为30°，吊索拟采用钢丝抗拉强度为1 700 MPa、直径47.5 mm的6×37＋1钢丝绳。经验算，钢丝绳能满足吊装安全要求。

2.2.4 吊耳设计分析

现场吊装时，钢丝绳穿过卡环，卡环与预先焊在桁架吊点上的吊耳（图7）连接。经验算，设计吊耳的规格和吊耳连接焊缝均满足吊装要求。

图7 吊耳设计示意

3 桁架吊装技术参数分析步骤

1）根据现场施工条件，确定吊车起吊旋转半径和起吊高度，预先选定吊机类型。

2）根据构件总长，确定起吊重心位置、吊点位置等，进一步求得2台吊车分别承担的起重量。

3）验算选定的吊车能否安全起吊。

4）设计钢丝绳、吊耳等。

5）严格按工序施工，按照方案选用吊机、钢丝绳，确定吊点位置及起吊高度等参数，保证吊装安全[1]。

4 安装过程中的安全监测报告

根据前期理论计算结果和自身技术装备条件，选择x（主）、y（辅）位置各设置1台200 t吊机联合吊装。吊装过程中严格观察主、辅吊机实际质量的变化，现以起吊点1、作业半径最大处2、吊车臂最长点3、落位点4这4个特征值，对吊机起重量与理论计算量对比，进行安全监测，主、辅吊机监测数据对比见表1、表2。

表1 主机监测数据对比

表2 辅机监测数据对比

由监测数据知，主、辅吊机仪表盘上显示起重量（图8、图9），与吊车起吊、空中移位和安装就位的工况吻合。辅助吊机在任何工况下实际起重量均小于13.89 t（含吊钩自重），且主、辅吊机仪表盘力矩限制器显示数据换算为理论安全起重量也始终小于吊车额定起重量，说明整个吊装方案安全可靠。

图8 主机监测对比

图9 辅机监测对比

5 监测分析

理论与监测结果表明：实测吊装值与理论计算结果基本吻合，表明此计算方法的准确性，吊装所使用的吊具各构件在吊装过程中受力合理，整体安全性满足要求。

通过以上研究，充分证明了超长栈桥桁架双机抬吊是安全可靠的，整套吊具可以放心投入桁架实际吊装作业中，同时也建议吊装施工过程应平稳进行，尽量选择在风力较小、天气稳定、温度适中等外界干扰较少条件下进行吊装施工。

6 应用效果

该栈桥利用此设计方案，实际应用效果很好。现场实际吊装时，2台吊车从进场站位、试吊、吊装、安装就位，用时3 h，吊装过程顺利，吊装成功。既无吊机资源浪费，又能保证现场施工安全，桁架双机抬吊吊装工艺应用效果良好，为同类桁架施工提供有益参考。