受限空间内构件吊装方案设计

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　　摘 要：以马銮湾水闸工作桥钢结构的吊装为实例，介绍在受限空间情况下，钢结构吊装的线路、吊点、钢丝绳卡环选型等设计，以及所需的受力验算，提出类似情况下吊装方案设计建议和注意事项。
　　关键词：受限空间 构件吊装 应力计算
　　1.工程概况
　　马銮湾水闸工作桥位于厦门马銮湾新阳大桥新桥与老桥之间的闸墩上。上部结构为1*11m（工字钢梁桥a）+1*6.5m（工字钢梁桥b）+9*25m（简支钢桁架桥梁c），下部结构以现状的闸墩为桥墩，在闸墩上植筋，浇筑支座垫石，安放橡胶支座。
　　构件质量，桥a重6 . 5 t，桥b重1 . 8 7 t，桥c单跨重1 2 t。尺寸桥a（1 1 * 2 . 4 * 0 . 4 m），桥b（6.5*1.5*0.3），桥c（25*1.9*2.3）全桥长242.5m。其中，桥c原单跨长27m，相邻跨相连，经设计优化，单跨改为25m，相邻跨间隔2m。
　　2.现场调查勘测
　　新、老桥成南北走向，西侧为老桥，老桥下部为防护墩，新桥下部为马銮湾水闸闸墩，防护墩与闸墩顶面同宽等高，两墩间设置伸缩缝（下无说明，“闸墩”统指防护墩与水闸闸墩）。水闸工作桥设计位于新老新阳大桥之间闸墩上，其中主桥桥c需全部搁置在防护墩上，相邻两个闸墩中线间距27m，两个墩相邻两个侧面间距24m。闸墩宽3m，新桥桥墩宽1.8m，两墩中线重合。不考虑新桥桥墩影响，两桥间净宽4m。
　　若桥a、b、c安装就位，障碍物桥a上方无，桥b长度方向约占3/5，桥c横向方向约占2/5。桥c安装位置东侧上方有宽4m，长25.2m净空，可进行构件下放。
　　3.方案设计
　　3.1桥c结构优化
　　原设计单跨长27m，若安装就位后，两端部约1m在新桥桥墩下。依据勘测，安装时构件需两端高差4m，纵向与新阳桥成约15°夹角，一端插入新桥桥墩下方，再调整另一端就位，至少需两吊机台吊。该过程经CAD模拟，安装线路为曲线，过程中避免碰撞的富余空隙仅3cm，施工的安全风险高，施工的周期长。因新老桥均为厦门市的主干道，交通繁忙，不能封桥施工，长时间安全风险高的作业不利于部分占道施工申请，不满足工期要求。
　　鉴于此情况，复核原设计图纸，该图纸对现有构筑物测量尺寸偏差较大，在保障结构安全和使用功能前提下，同业主、设计单位协商，对构件进行优化，将单跨长度调整为25m，橡胶支座位置不变，增加桁架底端部防落梁，横向限位等措施，保障结构安全。
　　3.2吊机选型
　　根据起重吊装规程要求，以要求最高的桥c进型。吊重12t，工作幅度14m，以吊机搁置桥面为起算高度，吊钩垂直升降范围为-6～10m，选用100t汽车吊。
　　3.3吊装线路、吊点、吊索布设
　　（1）桥a吊装。桥a位置上空宽度有4m，长度大于11m范围内无障碍物。采用4点吊装，吊点分布在桥a的四角，吊耳为Q345b钢板，规格8*8*2cm，开孔的直径4cm，与桥面板焊接吊索与所吊构件的水平夹角取53°。安装线路：垂直起吊-向西平移-垂直下发就位。
　　（2）桥b吊装。桥b位置上方有障碍物占全长的3/5，采用配置配重临时改变安装时的重心位置，使得4个吊点在桥的一侧，安装时构件可自西向东插入就位。采用4点吊，以桥全长6.5m计，吊点分布距离一端部0.3m与4.1m处各2个吊点，配重重心距离该端部0.89m，桥b重1.87t，配重1.5t。配重在钢构厂预制构件时一起安装，先试吊，验证配重预先计算摆放位置并按试吊情况进行适当调整，得出配重摆放的最佳位置。吊耳设置同桥a。安装路线：垂直起吊-向西平移-垂直下放-旋转90°（配重在西侧）-向东平移-垂直下放就位-拆除配重-起吊配重。
　　（3）桥c吊装。采用4点吊装，吊索分两侧，单侧为倒Y型设置，下部2条钢丝绳交叉处由卡环与上部单条钢丝绳。倒Y型下部钢丝绳与构件横向水平夹角，上部钢丝绳与构件纵向水平夹角均取55°。吊耳为Q345b钢板，规格12*12*2cm，开孔的直径6cm，与顶面型钢主梁焊接，距离构件端部520cm。每端相对吊耳间采用槽钢加强支撑。安装线路：垂直起吊-向西平移-垂直下发-向西平移-垂直下发就位。因空间受限，吊裝时两端钢桁架桥与新桥桥墩侧面仅有10cm的富余空间，避免钢桁架梁与桥墩相互碰撞，需设置揽绳进行牵引。
　　3.4吊索选型
　　以桥a吊索的选择为例，根据《简明施工计算手册》（第三册）第644页计算说明如下：
　　吊装桥a时，每吊点各一条钢丝绳，吊点平面位置设置在距离桥a端部1.1m处。计算梁、板起吊吊索内力，单根钢丝绳的受力计算：
　　4.吊装注意事项
　　受限空间下的构件吊装，在不同工程中条件大相径庭，各有的特点，需根据实际情况进行选定吊装方案，通过该工程实践，在方案选定中提以下几点建议，以供参考：
　　（1）受限空间一般在既有构筑物中，由于调用既有构筑物工程图作为设计的基础资料。在施工前应严格核实受限空间中各构筑物的尺寸数据，为吊装方案的制定，或构件合理优化打下坚实基础；
　　（2）在吊装线路的设计和复核环节，可利用CAD建模进行模拟，对于复杂的情况可采用BIM可视化安装模拟，以助于掌握安装时注意要点或方案改进；
　　（3）吊点、吊索布设结合吊装路线考虑，并进行受力验算，确保安全。
　　5.结语
　　通过吊装方案的精心设计，马銮湾水闸工作桥的11跨钢构件的吊装分3个班次，共约9h，吊装时间总长较原设想节省一半以上，较大减少吊装设备占道时间，该方案有效降低施工安全风险和质量管控难度，有力保障了施工安全质量。
　　参考文献：
　　[1]江正荣，朱国良.简明施工计算手册[M]（第三版），北京：中国建筑工业出版社，2005.
　　[2]袁晓龙.变截面构件吊装受力分析[J].四川建材，2018， 44（10）： 131-13.
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