浅谈门式提梁机的应用

2017-06-19瞿洪海范广存

中华建设科技 2017年4期

关键词：工程概况

瞿洪海++范广存

【摘要】本文叙述了在预制箱梁安装过程中，由于桥头引道不具备上梁条件，可能导致工期延误。因而采取了门式提梁机侧方上梁的方式，与采用大型汽车吊相比，既安全可靠又节省费用，同时保证了工程进度，可谓一举多得。

【关键词】编制依据；工程概况；施工方法及技术措施

Talking about the Application of Door - type Beam Machine

Qu Hong-hai，Fan Guang-cun

（Jiangsu Zhongyuan Engineering Management Co.， LtdNanjingJiangsu211500）

【Abstract】This paper describes the installation of prefabricated box girder in the process， because the bridge approach Road does not have the upper beam conditions， may lead to delays in the duration. And thus take the door beam beam side of the beam on the way， compared with the use of large car crane， both safe and reliable and cost savings， while ensuring the progress of the project can be described as multiple purposes.

【Key words】Preparation basis；Engineering overview；Construction methods and technical measures

1. 前言

目前，我国各大城市的基础设施工程正在处于发展时期，城市高架桥、快速路作为解决城市交通拥堵的有效手段，正在被越来越多的应用。桥梁上部结构预制安装的形式由于受外界的干扰较小、施工精度高、质量有保证，箱梁预制和下部结构可以同时进行施工、实现流水化作业、从而节约工期，同时工程造价也比现浇箱梁更低。因此，呈现出强劲的发展势头。

2. 编制依据

（1）建质[2009]87号文《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》；

（2）《架桥机安全规程》GB 26469-2011；

（3）《架桥机通用技术条件》GBT 26470-2011；

（4）《市政架桥机安全使用技术规程》JGJ 266-2011；

（5）《建筑施工起重吊装安全技术规范》JGJ 276-2012；

（6）《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011；

（7）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）；

（8）《路桥施工计算手册》；

（9）《起重吊装常用数据手册》；

（10）《施工图设计》；

（11）《岩土工程勘察报告》；

（12）现场水文、地质、气象、交通、拆迁等施工作业环境条件的調查。

3. 工程概况

3.1工程简介。

某城市快速路改造工程为该市南北向城市主干道，沿线由北向南依次与东西向各城市主干道和高速公路相互连接，路线全长15.153Km。其中上跨高速公路的桥梁，采用预应力小箱梁预制安装的形式。本次预制梁架设共计160片，其中30m长的预制箱梁104片，35m长的预制箱梁56片。箱梁在梁场集中预制生产，然后在场地内利用地面运梁车运输至提梁区，采用提梁机把箱梁提升到桥面上，然后用运梁车运至架桥机吊点处，用架桥机安装预制梁。

3.2施工作业环境。

（1）本工程预制梁架设施工段为主线桥第32联和第34～36联，道路桩号为K12+968.425～K13+667.425，总长699米，架梁过程中途经第33联现浇钢筋混凝土梁（左幅跨径21+22+21m，右幅跨径15+2×18+13m）。

（2）综合考虑桥跨结构布置类型、周边场地条件、交通运输情况、运梁路线、架梁进度和地质条件等因素，本工程预制梁场选址于道路桩号K13+630处左侧空地。该预制梁场与新建6米宽施工便道相连通往现况公路，方便大型制、架梁机械设备和材料运输至现场，同时场地配备用水、用电等配套设施。

3.3箱梁断面型式。

（1）本工程30m和35m预应力箱梁共计160片，其中主线桥第32联箱梁为6×30m，斜夹角15°，梁高1.6m，共计48片；主线桥第34～35联为4×35m和3×35m，斜夹角25°，梁高1.8m，共计56片；主线桥第36联为7×30m，斜夹角25°，梁高1.6m，共计56片，因35m箱梁的重量较大，即以35m箱梁的施工工况进行阐述。

（2）主线桥第34联、35联采用预应力砼组合箱梁，预制梁长35m，斜夹角25°，单箱单室，桥梁横桥向由8片梁组成，箱梁顶设2% 的单向横坡，其桥面横坡由盖梁横坡形成。预制梁高1.8m，中跨中梁顶面梁宽2.4 m，中跨边梁顶面梁宽2.85 m，底板宽度1m，边梁翼缘板悬挑0.767m，外挑翼缘厚度18～25cm，顶板厚度18cm，底板厚度18～32cm（预制梁结构断面形式（L=35m，25°）见图1）。

（3）本工程预制梁场共生产箱梁160片，梁场内采用一台ME160（80t+80t）龙门吊从存梁区提梁装车，采用1辆地面运梁车运输至106轴桥台架梁位置；然后采用1台130吨和2台100吨的汽车吊配合安装主线桥第36联104～106轴两跨预制梁，共计16片；安装好两跨预制梁后在105～106轴间设置2台MG70门式提梁龙门吊，将地面运送的预制梁提升并横移至桥面运梁炮车等待区，采用1台YLC160运梁炮车（备用1台）运输喂梁，最后采用1台LBQJ140/40架桥机从104轴依次架设至82轴，完成本工程架梁施工作业。

4. 主要施工方法及技术措施

4.1架梁施工流程（架梁施工流程图见图2）。

4.2门式提梁机结构设计。

4.2.1基础结构型式

根据35m预制梁的起吊点和门式起重机型号，确定MG70型门式提梁机基础中心间距为32.5m。

⑴ 式提梁机低支腿基础：场地碾压平整，基底压实度不小于93%，然后采用C25钢筋混凝土浇筑。条形基础截面尺寸为3×1×0.6m（长×宽×高），顶面设置70×70×1cm预埋钢板，待提梁机低支腿安装与其法兰下钢板焊接成为一个整体，基础结构详图见图3所示。

图2架梁施工流程图

图3低支腿结构示意图

⑵门式提梁机高支腿基础：箱梁顶面提前预埋100×100×2cm预埋钢板，待提梁机高支腿安装与其法兰下钢板焊接成为一个整体，基础结构详图见图4所示。

4.2.2门式提梁机结构型式。

MG70-20型门式起重机，采用三角桁架梁结构，总长20米，其支腿最大高度10m，额定起吊重量70t，详见图5、图6所示。

4.3门式提梁机受力验算。

4.3.1门式提梁机结构简述。

（1）主梁中心距：2m；

（2）主梁全长：20m，主跨17m，一端悬挑3m；

（3）主梁断面：2.4m×1.2m，支腿中心距6m；

（4）吊装系统采用：1台天车（含卷扬机、滑轮组）。

4.3.2验算基本参数。

（1）三角主梁自重（包括轨道）：1.6t/m；

（2）天车：8t/台；

（3）验算载荷（35m边梁最大重量）：120.9t；

（4）结构倾覆稳定安全系数：k≥1.5

4.3.3结构验算。

4.3.3.1主桁架梁验算。

（1）门式起重机提梁，天车位于主梁跨中时主梁处于最不利受力状态，此时桁架主梁为两不等跨超静定结构。为了方便结构受力计算，可简化为简支梁结构进行受力分析，其桁架主梁受力情况详见图7所示。

（2）主梁上弦杆：2根25a#槽钢+1块δ=16mm的钢板焊接而成，25#槽钢截面积34.91cm2，截面惯性矩Ix为3359.1cm4；下弦杆：4根20#槽钢+2块δ=16mm的钢板焊接而成，20#槽钢截面积28.83cm2，截面惯性矩Ix为1780.4cm4；

（3）斜杆为2根10#槽钢焊接而成。其组成的三角桁架梁形心y=1.2m，单组桁架主梁截面惯性矩为（MG70提梁机不利工况主梁弯矩图见图8）：

I上=Ix+Ay2=2（I上25+A上y2）+ （I上板+A上y2）

=2×（3359.1+34.91×1202）+ （777.6+34.91×1202）=1515607.8 cm4

I下=Ix+Ay2= 4（I下20+A下y2）+ 2（I下板+A下y2）

=4×（1780.4+28.83×1202）+2×（777.6+28.8×1202）=2498724.8cm4

I總= I上+ I下=4014332.6cm4，W总= I总/y=33452.8cm3

（4）单组桁架主梁验算。

由受力弯矩图和剪力图可知：门式提梁机提梁至主梁跨中8.5m处，其最大弯矩为Mmax=348.71t·m；最大剪力为跨中处，Qmax=68.46t。

σ=MmaxW=0.5×3487.1×103334528×10-6=52MPa<[σ]=205MPa，满足要求

τ梁 =QA=0.5×684.6×1032×0.016×0.25+2×0.009×0.25=27.4MPa<[τ]=85MPa，满足要求

桁架主梁挠度验算

f= Pl348EI+5ql4384EI=0.5×684.6×103×17348×2.1×1011×40143326×10-8+5×0.5×12×103×174384×2.1×1011×40143326×10-8=4.2+0.8=5mm

4.3.3.2支腿稳定性验算。

当起重天车运行至主梁与支腿连接处时，支腿所受的集中荷载最大，提梁机支腿处于最不利状态，其支腿受力简图详见图11、图12所示。

⑴支腿钢管长细比计算：

λ=li=98714.02=70.4

式中：l-支腿管长度，l =9.87m；

i-支腿管回转半径（400mm钢管，壁厚10mm，截面积124.47cm2，其回转半径为14.02cm，自重q=98.26Kg/m）。

⑵稳定性验算：

提梁龙门支腿受载后为b类轴心受压杆件

λ2fy235=70.4×2215235=67.3

查GB50017-2003《钢结构设计规范》附录C得： =0.768

σ=NA=0.5×（684.5×103/cos11°+16×103×17/cos11°）0.768×2×124.47×10-4=25.5MPa<205MPa

故支腿满足稳定性要求。

4.3.3.3基础验算。

支腿钢管下预埋70×70×1cm钢板，则C20混凝土基础所承受压力： σ=NA=0.5×（684.5+16×17+4×0.983×9.87）×1032×70×70×10-4=0.5MPa

4.4施工准备。

（1）预制梁架设前，清理盖梁（桥台）顶面杂物，清扫干净，对盖梁顶面支座垫石结构尺寸、平面位置和高程作全面测量。

（2）复测桥梁中线位置、跨距和高程，确保架梁作业顺利进行。

（3）使用全站仪对永久支座中心进行放样，支座位置放样精度必须满足规范要求。在支座垫石上用墨线弹出永久支座中心线和架梁边线，放出临时支座中心位置，标出临时支座中心。

4.5门式提梁机选择。

本工程根据箱梁的架设情况，选用2台MG70/20型门式起重机作为专用提梁设备（MG70/20型门式起重机主要技术参数见表1）。

4.6门式提梁机施工。

4.6.1总体安装流程。

开始→提梁龙门基础施工→支腿安装→主梁组装→整体抬吊龙门主梁→连接主梁与支腿→操作室安装→电气系统安装→天车安装→安全装置安装→整机检查→空载调试→负荷试验→安装结束

4.6.2安装步骤。

（1）提梁龙门基础施工。

提梁龙门低支腿基础采用C25混凝土进行现浇，高支腿下铺垫2cm厚的钢板并与桥面预埋钢板进行焊接。

（2）支腿组装。

用25t吊车将带法兰盘支腿吊装至提梁龙门基础上，首先将高低支腿下法兰钢板与基础预埋钢板焊接，然后按支腿編号依次进行吊装拼接，销轴要穿到位，开口销固定要牢固。

（3）主梁组装。

用吊车先将主梁A节吊至预定位置后，进行调整支垫，然后进行两侧支承，稳固并竖直后，依次进行主梁B节的支垫固定工作，上述完成后进行主梁连接，随后对主梁进行检测工作。

（4）整体抬吊主梁。

用两台25t汽车吊整体抬吊主梁，起吊前复核两台吊车的工作位置和作业半径，对主梁吊点、捆绑点包角位置、支腿缆绳进行检查，清除支腿移动方向的全部障碍物。起吊时，两台吊车由1人进行总指挥，每部吊车设监护1人。两部吊机协调动作，保持同步。先起吊离开地面10cm，静止观察5分钟，复核主梁重量和两台吊车的承载率，合格后使主梁落地就位。重新试验两台吊车刹车系统，检查无异常问题后，两台吊车同步起升，指挥人员与监护人员要密切观察，使整个主梁保持水平、平稳起升，待主梁吊装至设计位置时，停止起吊，进行结点连接。

（5）操作室安装

用吊车将操作室吊至设计位置，精确对位后进行连接。

（6）电气系统安装

依次接好操作室到行走梁电机的电缆，分别预留出其余各电机、各安全装置电缆接头，连接卷筒电缆到操作室、二次盘。

（7）天车安装

用汽车吊将天车吊到主梁上，调整间隙，使天车车轮轮缘内侧与工字钢轨道翼缘间两侧的间隙与设计相符，并将操作室到天车的电缆接好。

（8）各安全装置的完善和调整

龙门吊的安全装置主要有起重量限制器、吊钩高度限位器，走行限位，扫轨器以及端部车档等，调整起重量限制器其综合误差±5%，显示误差≤5%，调整走行限位器，其极限位置离两端各2米，调整吊钩高度限位，其动作位置距主梁底部约2米。

4.6.3试吊验收。

试机前，全面检查电动机的转向是否符合要求，检查各减速机的油量是否充足，各转动齿轮部位上加上润滑脂。对龙门吊各部进行一次全面检查，确认均安装稳固后试车，模拟龙门吊使用中的各个动作进行运行，跟踪检查，发现问题及时处理。处理无误后，试车运转。

4.6.3.1空载试验。

（1）将小车和大车行走机构沿各自轨道行走数次，车轮无明显打滑现象，启动刹车正常可靠。小车架上的缓冲器与主梁上的碰头位置正确。