冯鸿登

摘  要：根据海岛环境多大风、混凝土保护层厚度严格要求的实际情况，研制了预制箱梁顶板钢筋网片吊具，调节吊链长度有效控制箱梁钢筋网片在吊运过程中受到偶然振动或风力作用产生的波浪形平面变形错位，对预制箱梁顶板钢筋网片吊具进行理论分析，通过实际应用，与常规的施工方法相比，提高了混凝土保护层厚度合格率，延长了工程结构的使用寿命，取得了良好效果。

关键词：预制箱梁  顶板钢筋网片  波浪形错位  吊具  设计计算  应用

中图分类号：U445.3    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）07（c）-0039-03

浙江省舟山市位于长江口南侧、杭州湾外缘的东海海面上，界于121°30′～123°25′E，29°32′～31°4′N之间，为海岛环境。由于舟山地处中纬度，灾害性天气四季频繁，平均每年有2.7个台风或热带风暴影响舟山，年平均8级以上（含8级）大风日数有142.7d。同时舟山地形复杂，舟山沿海各海域受岛屿、山系遮蔽影响，使得各海域风力具有明显的局地性特征，风力分布极不均匀。海岛环境交通基础设施建设的严重影响因素有：一是四季多风，夏秋之际易受热带风暴（台风）侵袭;二是海洋性气候形成环境腐蚀类型为Ⅲ类海水氯化物，作用等级为中等程度（C级）至极端严重程度（F级），Cl-渗入混凝土引发钢筋腐蚀，导致结构受损以致耐久性下降。据舟山市气象局1971年以来的长期测风资料，常年风速主要集中在3.0～6.8m/s之间，年平均风速为4.83m/s，其中1月、3月、12月平均风速最大，6月平均风速最小，全年风速频率在3～8m/s风速区间最大。

该公司承建的329国道舟山段改建工程4标、5标设有多座高架桥，上部结构采用30m、35m箱梁装配式箱梁桥。在箱梁预制施工中，重点解决海岛环境多大风、混凝土环境腐蚀的保护层厚度，研制了预制箱梁顶板钢筋网片吊具，减少钢筋网片吊运过程中受到偶然振动或风力作用产生的波浪形平面变形错位，提出设计计算方法，通过实际应用，工程质量显著提高。

1  预制箱梁顶板钢筋网片吊具设计制作

如图1所示，预制箱梁顶板钢筋网片吊具由3根纵向槽钢、圆钢筋腹杆焊接成三角形横断面的框架形吊架，吊架顶部焊接2个行车吊点，吊架底部纵向槽钢上焊接均匀分布的多对吊链，每对吊链的首端与吊架底部槽钢的卡扣连接、末端用卡扣扣合在钢筋网片上。预制箱梁钢筋网片经吊链扣合后，经行车吊入模板预制箱梁模板内。调节每对吊链的长度使钢筋网片吊运过程中受到偶然振动或风力作用产生波浪形平面变形错位满足设计要求。吊架具有较大刚度，吊运箱梁顶板钢筋网片在过程中受到偶然振动或风力作用时就基本不变形或变形量较小。吊具委托钢结构专业单位按设计图纸制作各部构件，在工地现场安装，通过现场试验检测数据，并调试完成。

2  预制箱梁顶板钢筋网片吊具理论分析

2.1 计算模型

在海岛环境条件下，预制箱梁钢筋安装质量影响最大的因素是风力对顶板钢筋网片错位变形的平面位置的安装偏差。如图2、图3、图4、图5所示，预制箱梁顶板钢筋网片在吊装过程中，受风力作用振动的计算模型如下。

（1）大跨径的箱梁顶板钢筋网片长宽比大、刚度小，起吊后悬空的钢筋网片视为物理学中的弦，弦的长度为首条吊链即起点和末条吊链即终点之间的长度为L，弦的线密度为γ，弦变形时不承受弯矩，伸长与张力T符合胡克定理。

（2）起吊钢筋网片纵向某点C处受到振动或风力的作用发生在水平面内即x轴偏离δ距离作为初始条件，偏离量δ与钢筋网片有效长度相比为微小量。

（3）钢筋网片在水平面内作微小振动，各点的振动方向垂直于平衡位置，用函数u（x，t）表示，钢筋网片任意时刻t的横坐标为x。

2.2 受力分析

2.2.1 钢筋网片受风力振动的微分方程

2.2.2 钢筋网片的张力T

钢筋网片起点1与终点n之间C处受到振动或风力的作用发生在水平面内即x轴偏离δ距离作为初始条件，取张力T1、T2的平均值即T1=T2=T，由胡克定理，得：

2.2.3 微分方程（1）的解u（x，t）

由u（x，t）可计算钢筋网片放置在箱梁体钢筋骨架上时刻水平面产生波浪形错位的最大值为：

调节吊链的长度使钢筋网片吊运过程中受到偶然振动或风力作用产生波浪形错位的最大值满足式（4）的要求。

在式（1）～（4）式中各符号意义见图2和文献[4]。

3  顶板钢筋网片起吊模拟试验和应用

3.1 现场试验

如图6所示，在平均风速为4.83m/s的条件下，预制箱梁顶板钢筋网片和吊具被行车起吊移动，将钢筋网片吊运放置在箱梁体钢筋骨架上时刻水平面产生波浪形错位的最大值△max，通过调节吊链的长度，使之满足设计要求[△]≤10mm。

3.2 工程应用

（1）质量检查：顶板钢筋网片绑扎完成后，检查各钢筋规格、数量和间距需符合设计要求。

（2）为了克服钢筋网片吊运过程中受到偶然振动或风力的影响产生振动，放置在箱梁体钢筋骨架上时产生波浪形平面变形错位的最大值|△max|≤[△]，按此调节吊链的长度。如实际风速增大时，再适当调节吊链的长度，使之符合设计要求。

3.3 预制箱梁钢筋制作安装质量控制

预制箱梁钢筋质量控制见表1。

3.4 钢筋保护层厚度检测

采用钢筋保护层厚度仪检测箱梁钢筋保护层厚度，确保海岛环境的钢筋保护层厚度符合设计要求，混凝土保护层实际检测数据统计表见表2。

4  結语

（1）在海岛环境多大风、混凝土环境腐蚀的特点，预制箱梁顶板钢筋网片吊具吊装箱梁顶板钢筋网片，克服偶然振动和风力影响导致的箱梁顶板钢筋网片波浪形平面变形错位，确保装配式桥梁的混凝土保护层厚度。

（2）在预制箱梁顶板钢筋网片吊具的设计计算中，理论与实际相结合，从理论入手分析产生箱梁顶板钢筋网片波浪形平面变形错位的原因，经过现场试验，确定预制箱梁顶板钢筋网片吊具吊链的长度，使箱梁顶板钢筋网片波浪形平面变形错位控制在容许范围之内。

（3）该吊具2017年8月开始应用于329国道舟山段改建工程4标、5标预制箱梁，经检测，箱梁混凝土保护层合格率比常规的方法有了较大提高，在海岛环境下大幅度延长箱梁的使用寿命。

参考文献

[1] 黄辉，陈淑琴.舟山海域风力分布特征分析[J].海洋预报，2006，23（1）：76-80.

[2] 徐珊，郭晟，何巧力，等.舟山摘箬山岛风能资源评价[J].海洋开发与管理，2014（12）：40-44.

[3] 熊焕焕.半无界弦振动问题的直接求解法[J].中国水运，2016（2）：287-288，290.

[4] 冯鸿登.预制箱梁顶板钢筋网片吊具及操作方法[EB/OL].（2018-11-06）.http：//search.cnipr.com/search！doDetailSearch.action.