高压线下预制板梁采用双机抬吊的技术分析

郭银龙

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

1 工程概况及周边环境

六合新城二期马营片区市政基础设施配套项目位于南京市六合区，龙池路在桩号K1＋295处需跨越规划河道高余河，拟在此处新建1×20 m简支空心板梁桥，桥梁与道路两侧边线正交，桥梁区域的道路宽度为48 m。

桥梁的桥台采用重力式桥台，河道驳岸及边坡与桥台顺接，桥台桩基均采用φ1.0 m钻孔灌注桩基础。上部结构均采用20 m先张法预应力混凝土空心板梁，中板高95 cm，底宽99 cm，梁长19.96 m，每片质量23.816 t；边板高95 cm，底宽99.5 cm，翼缘板宽度33 cm，每片质量29.83 t，共计48片。

桥梁区域周边环境复杂，高余河桥施工场地上方存在（35 kV东门369线，110 kV雄岩9F6线）密集分布的高压线，且桥梁的北侧、南侧的高余河已经完成施工，需要在该环境下进行桥梁区域的预制板梁吊装施工（图1）。

图1 现场施工环境示意

2 双机抬吊方案

1）本工程20 m边梁质量29.83 t（14.92 t）＞20 m中梁质量23.816 t（11.908 t），因而选取20 m边梁进行受力计算。现场采用2台50 t吊车施工，吊车工作半径为8 m、起吊高度为11.40 m时，每台吊车可吊装的质量22.2 t＞14.92 t，满足梁板吊装要求（图2）。

图2 双机抬吊示意

2）双机抬吊时的水平度是相对的，起重机的负荷率要始终在一定幅度内变化。如果两主吊车提升速率不一致，提升快的主吊车的负荷率将迅速增大。要求2台吊车的负荷率不得超过额定起重量的75%，本工程汽车吊可吊起的质量为44.4 t，空心板梁最重的一片为29.83 t，质量为允许起重量的67.2%，小于75%。

3）双机抬吊时，吊装须统一指挥、动作配合协调。

4）2台汽车吊同时吊装作业时，要做同样性质的动作，双机均应匀速轻放，禁止突然制动。

5）指挥人员必须站在两主吊车司机都能看见的地方，并尽可能地靠近设备，以便掌握具体的吊装情况，及时与监护人员、司机等工作人员联系，遇到问题时也能及时进行处理。

3 高压线下安全距离控制

1）为确保现场汽车吊施工的距离控制（供电公司要求机械最高点距离高压线底部至少6 m），现场利用GPS和全站仪对现场的高压线标高进行测量[1-4]。

2）高压线标高测量情况：

① 桥梁东侧利用GPS测出的场平标高8.606 m，即为全站仪棱镜底标高。

② 利用全站仪测110 kV高压线底标高，棱镜底与高压线的距离为19.766 m，高压线的底标高为19.766 m＋8.606 m＝28.372 m。

③ 利用全站仪测35 kV高压线底标高，棱镜底与高压线的距离为17.057 m，高压线的底标高为17.057 m＋8.606 m＝25.663 m。

3）通过仪器的精确测量和计算转换，35 kV高压线最低处的标高为25.633 m，机械最高点与高压线距离为8.513 m＞6 m；110 kV高压线最低处的标高为28.372 m，机械最高点与高压线距离为11.252 m＞6 m。

4）由吊装示意图可以看出，只要保证汽车吊臂最顶端距离站位区域的地面距离不超过10.02 m（即8.020 m＋2.000 m），即可以保证汽车吊臂与高压线底的安全距离。

5）根据汽车吊操作室的电子吊装性能图，控制汽车吊臂距地面不超过10.02 m，从而控制与高压线的安全距离。

6）预制板梁吊装施工安排在晴天进行，雨天不进行施工，现场安排专职安全员全过程监督双机抬吊。

4 板梁吊装平面布置

1）桥梁共计48片边梁，编号为1#-48～1#-1，整体安装顺序为南侧→中间→北侧。桥台路基灰土需回填、压实完毕，以保证安装条件，现场采用50 t汽车吊安装20 m梁板，梁板吊点在距离梁端0.6 m处。

2）因板梁车需由1#桥台东侧已施工的道路开至已施工的板梁上，汽车吊站位底标高距离桥面有2 m高差。为保证板梁车顺利上桥，在1#桥台东侧2 m高差的区域，沿道路宽度方向每间隔16 m增加4 m宽、20 m长、2 m深的运梁车便道，共计增设2道。板梁车沿着4 m宽的便道运输至已吊装的板梁区域。

3）南侧板梁安装：将2台50 t吊车架设在南侧的0#、1#桥台，运梁车运来梁板后，停靠在施工便道上，吊车从侧方将梁板直接起吊，安装1#-48～1#-32梁板。

4）中间板梁安装：南侧板梁安装结束后，挪动吊车至0#台、1#台中部，板梁车通过运梁车便道驶上已安装完毕的梁板，吊车继续安装1#-31～1#-17梁板。

5）北侧板梁安装：北侧板梁安装与南侧一样，利用汽车吊安装剩余的1#-16～1#-1板梁，保证边板与桥台耳墙直顺、板梁与两侧桥台距离符合图纸要求（图3）。

图3 桥梁预制板梁吊装平面示意

5 板梁吊装安全验算

5.1 汽车吊支腿承载力计算

1）考虑到50 t吊车吊装时的实际工况，汽车吊大臂转45°，吊装空心板梁、配重与吊车2个支脚成一条直线时，为吊车最不利受力状态（图4），故进行支腿承载力计算时，根据图4中的吊车受力平面图进行计算。

图4 吊车受力平面

2）根据各项参数，汽车吊支腿的最大反力Fmax为：

式中：G——汽车吊及被吊构件的总重，kN；

M——重物对旋转中心的弯矩，kN·m；

C——支腿纵横间距的较小值。

G＝汽车吊自重44 t＋被吊构件质量14.92 t＝58.92 t，即589.2 kN。

M＝构件质量1 4.9 2 t×汽车吊吊装半径8 m ＝1 193.6 kN·m。

Fmax＝(589.2/4)＋(1 193.6/1.414×6.13 m)＝285 kN。

3）考虑汽车吊支腿下部铺设1.5 m×1.5 m的钢板，则支腿在最大受力状态下的应力为285/(1.5×1.5)＝126 kPa，汽车吊站位的土层地基承载力特征值为190 kPa，可满足现场施工要求。

5.2 吊装钢丝绳受力验算

每根钢丝绳索具的受拉力可按下式计算：

式中：N——每根钢丝绳索具的受拉力；

G——PC构件质量，取298.3 kN；

n——吊索根数，取4；

α——吊索钢丝绳与板顶水平夹角，取90°；

K1——吊装时动载系数，取1.1。

经计算，N＝82.03 kN。

拟选用φ36.5 mm的6×37＋1型号钢丝绳，公称抗拉强度1 700 MPa，破断拉力总和856 kN。

钢丝绳容许拉力可按下式计算：

式中：[Fg]──钢丝绳的容许拉力；

Fg──钢丝绳的钢丝破断拉力总和，取856 kN；

a──钢丝绳之间荷载不均匀系数，取0.85；

K──钢丝绳使用安全系数，取7.00。

经计算，[Fg]＝103.94 kN。

综上所述，N＝82.03 kN≤[Fg]＝103.94 kN，因此所选钢丝绳满足要求。

5.3 预制板梁吊耳受力验算

吊耳钢筋示意如图5所示。

图5 吊耳钢筋示意

本工程桥梁预制梁板为4个吊点，一个吊环的钢筋截面积为A＝615.752 mm2，构件质量为29.83 t，吊环钢筋型号为HPB300，抗拉强度设计值fy为270 MPa。因此，吊环钢筋所受应力为σ＝79.183 MPa≤容许应力[σ]＝270 MPa，抗拉强度满足要求。

6 结语

预制板梁上方存在高压线，高压线的存在对板梁吊装造成极大影响。要与电力部门密切联系，书面征得其同意，施工过程中一定要保证机械顶与高压线底的安全距离，避免机械发生触电事故。

双机抬吊具有一定的危险性，编制方案时需要根据现场实际情况进行平面及竖向部署，进行吊重分析及地基承载力、钢丝绳、吊耳等受力验算。结合双机抬吊的技术特点和注意事项，对作业人员进行安全技术交底，全程派专职安全员进行监督，从而顺利完成吊装作业。