人字扒桿架梁施工技術(shù)及計算

1、人字扒桿架梁施工技術(shù)及計算中鐵五局三公司-桂仕濤摘 要：介紹運用扒桿架設(shè)橋梁的施工技術(shù)及檢算方法，為同類橋梁施工提供有益的經(jīng)驗和借鑒。  關(guān)鍵詞：人字扒桿  橋梁架設(shè) 施工技術(shù) 結(jié)構(gòu)檢算一、工程概況江底河特大橋位于南永公路4標(biāo)，全橋長201.376m，主拱為150m跨箱型拱。上部結(jié)構(gòu)為2跨16m T型組合梁，10片梁；16跨11.2m空心板梁，邊板32片，中板64片，其中以空心板梁邊板最重，每片梁砼7.41m3。根據(jù)設(shè)計要求,主拱需對稱加載，架梁時需兩套架橋機從兩岸向跨中對稱架設(shè)。如果采用雙導(dǎo)梁架橋機，將大大增加施工成本。綜合施工的可行性與經(jīng)濟

2、性，施工方案經(jīng)過論證和比選，最后確定整座橋的梁板安裝采用人字扒桿架設(shè)完成，下面以空心板梁邊板為例介紹架梁過程中的扒桿施工技術(shù)及檢算方法。 二、人字扒桿架梁施工技術(shù)     2.1 人字扒桿拼裝工藝參數(shù)     人字扒桿用角鋼加工而成，每副人字扒桿由兩件鋼格構(gòu)組成，上端絞結(jié),下端采用拉桿對拉。每件鋼格構(gòu)分為3節(jié)制作，節(jié)長為3.35m，節(jié)間采用12顆12mm高強螺栓連接，朳桿豎立后底寬3.5m，高9.9m。 格構(gòu)主肢采用4-63×5角鋼，斜綴條采用50×5角鋼

3、(與格構(gòu)軸線成45度夾角)，角鋼間采用焊接連接，不設(shè)橫綴條。起重系統(tǒng)由滑輪組、導(dǎo)向滑輪、卷揚機組成。牽吊繩、留索、纜風(fēng)繩均采用6×3717.5mm鋼絲繩。卷揚機采用3臺3t卷揚機，單頭牽引力30kN，2臺起重，1臺用于牽引留索。起吊滑輪組采用8門滑輪(定、動滑輪各4門)，走8線，跑頭從定滑輪繞出，經(jīng)過1個導(dǎo)向滑輪連接卷揚機；留索采用2門滑輪(定、動滑輪各1門)，走3線，跑頭經(jīng)過動滑輪繞出連接卷揚機。     每副人字扒桿安裝前后纜風(fēng)各2根。地錨采用砼重力式地錨，也可利用已澆筑的橋墩蓋梁或架設(shè)好的空心板(4片一聯(lián))作為纜風(fēng)地錨，在施工中

4、可以根據(jù)梁重、梁跨等采用不同型號的設(shè)備，以滿足施工要求。朳桿布置見圖1。 2.2 人字扒桿架梁方法    空心板梁采用滾筒運輸，滾筒采用鑄鋼件，外徑15cm，壁厚1.5cm，走板采用杉木走板。短上走板，通長下走板的滾移方式。人字扒桿架梁過程如圖2所示，其具體施工步驟如下：(1)運梁車將梁運到位后，前、后兩個人字扒桿的吊勾同時起吊梁的前端，使梁離開地面，退出前車； (2)前面人字扒桿的吊勾勾進(jìn)，后面人字扒桿的吊勾放松，使梁緩慢前移，留索同步緩慢放松；(3)梁接近前墩時(距設(shè)計位置約3m)，后面人字扒桿的吊勾解下移至梁后端，把梁吊起，后車退出；(4

5、)控制留索使梁移到縱向設(shè)計準(zhǔn)確位置，取出留索；(5)運用手動葫蘆橫移梁端，使梁到達(dá)橫向設(shè)計位置；(6)調(diào)整好梁的支座并落梁到位；(7)該孔梁鋪完后，拆除后面的人字扒桿并移到前墩，開始下一孔梁體安裝。圖22.3 板梁吊裝施工安全措施     考慮人字扒桿架梁的特點，為保證作業(yè)的安全，施工中應(yīng)采取以下措施：(1)地錨在使用時，應(yīng)指定專人檢查，如發(fā)生變形，應(yīng)立即采取措施；(2)鋼絲繩在使用前應(yīng)作詳細(xì)檢查,包括鋼絲繩的直徑、長度及有無斷絲情況、有無磨損等。鋼絲繩在使用中不得超負(fù)荷,不能使鋼絲繩產(chǎn)生錯位曲折；(3)吊裝前應(yīng)仔細(xì)檢查起重設(shè)備以及卡

6、具、索具是否有松動現(xiàn)象，朳桿焊縫是否有開裂、脫焊。起吊時，提升和下落要平穩(wěn)，不準(zhǔn)有急動或沖擊現(xiàn)象；(4)為保證前、后兩個人字扒桿的吊勾同時起吊，必須指派有起重經(jīng)驗的人員在現(xiàn)場統(tǒng)一指揮；(5)所有現(xiàn)場施工人員必須戴安全帽，高空作業(yè)人員還須配帶必要的防護(hù)設(shè)備；(6)當(dāng)出現(xiàn)大風(fēng)、雨、雪、霧等不利天氣時，應(yīng)停止吊裝施工；三、人字扒桿結(jié)構(gòu)檢算 3.1人字扒桿受力分析 江底河特大橋空心板梁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，一片邊板混凝土7.41m3，h取25KN/m3，則G=7.41×25=185.25KN。當(dāng)預(yù)制梁前端接近B墩，L13m時，T1牽吊繩解下改系到梁的后端，T2牽吊繩承受P的

7、全部荷載，此時的T2最大，為牽吊繩及朳桿的最不利情況，見圖3。根據(jù)圖3中的位置關(guān)系可得：；PG/2×K+G1185.25/2×1.1+10=111.9KN式中：P-預(yù)制梁重力的1/2×動載荷系數(shù)吊具重力；K-動載荷系數(shù)，對電動卷揚機為1.1；G1吊具重力，取10KN；式中：Fg-為滾動摩擦力；d-滾筒直徑，15cm；f1、f2-上下走板的摩擦系數(shù)，鋼滾筒對木料取0.1； 3.2 牽吊繩受力檢算牽吊繩采用6×3717.5mm鋼絲繩，滑車采用有青銅襯套滾柱軸承，走8線，跑頭從定滑輪繞出，經(jīng)1個轉(zhuǎn)向輪與卷楊機連接。(1)計算牽吊繩跑頭拉力Sq：式中：f-滑車轉(zhuǎn)

8、動阻力系數(shù)，取1.04；n-滑車組的工作繩數(shù)，即走8線；K-導(dǎo)向滑車個數(shù)，跑頭從定滑輪繞出時加1；因跑頭拉力為19.0KN，故采用30KN卷揚機可滿足要求。(2)計算鋼絲繩破斷拉力Sb：Pg=0.5d2=0.5×17.52153.1KN；Sb=×Pg=0.82×153.1=125.5KN式中：Pg-鋼絲繩破斷拉力總和，KN；d-鋼絲繩的直徑，mm；-鋼絲繩之間荷載不均勻系數(shù)，取0.82；(3)牽吊繩安全系數(shù)：3.3 留索受力檢算留索采用6×3717.5mm鋼絲繩，滑車采用有青銅襯套滾柱軸承，走3線，跑頭從動滑輪繞出與卷楊機連接。(1)計算留索跑頭拉力SL

9、為：(2)留索安全系數(shù)：因跑頭拉力為13.0KN，故采用30KN卷揚機可滿足要求。3.4 風(fēng)纜受力檢算因前纜風(fēng)在吊裝過程中不受力，故僅檢算后纜風(fēng)，后風(fēng)纜采用2根17.5mm鋼絲繩，每米重q=0.01048KN/m。當(dāng)b1=b2時，得：T1=T1，S1=S2，此時為后纜風(fēng)繩的最不利受力情況，見圖4：令；此時：， (1)計算吊梁到x=6.423m時風(fēng)纜的綜合拉力S1、S2根據(jù)：解得：根據(jù)：解得：(2)檢算單根纜風(fēng)繩每副扒桿布置兩根后纜風(fēng)繩，朳桿高h(yuǎn)=9.9m，平面布置見圖5。根據(jù)圖中位置關(guān)系可得：；纜風(fēng)繩與地面的夾角：；纜風(fēng)繩長：； 1)單根纜風(fēng)繩的初拉力S0：式中: -纜風(fēng)繩自重?fù)隙?，取Ls的4

10、%；2)單根受力最大的纜風(fēng)繩張拉力SF：3)則纜風(fēng)繩安全系數(shù)：3.5 朳桿鋼格構(gòu)受力檢算人字形扒桿用角鋼焊接加工而成，每副人字扒桿由兩件鋼格構(gòu)組成，上端絞結(jié),下端采用拉桿對拉。每件鋼格構(gòu)分為3節(jié)制作，節(jié)長為3.35m，朳桿豎立后底寬3.5m，高9.9m， 見圖6。根據(jù)圖6得：； 朳桿結(jié)構(gòu)的驗算工況與驗算牽吊繩時相同，當(dāng)預(yù)制梁前端接近B墩，L13m時，T1牽吊繩解下改系到梁的后端，T2牽吊繩承受P的全部荷載，為扒桿B的最不利情況，見圖3。由以上計算得知，此時：T2=118.4KN,S2=40.2KN，cos(a2)=0.4231，cos(b2)=0.9454(1)計算單個格構(gòu)受到的壓力

11、1)由T2和S2引起的軸向壓力N1：由：得：2)起重滑車組繞出繩對朳桿的壓力N2：N2=Sq=19.0KN3)纜風(fēng)繩初拉力對桅桿的壓力N3：纜風(fēng)繩按前后纜風(fēng)各2根，共4根計：由：；得：式中：d1-纜風(fēng)繩與地面的夾角，由前面計算知d1=24.55°；4)單個格構(gòu)自重產(chǎn)生的壓力估計為：N4=10KN5)單個格構(gòu)頂部受到的壓力：Nd= N1+N2+N3=65.4+19+0.6=85.0KN；中部受到的壓力：NZ=N1+N2+N3+N4/2=65.4+19+0.6+10/2=90.0KN；(2)計算單個格構(gòu)受到的彎矩：1) 作用于格構(gòu)頂部的彎矩Md：計算T2產(chǎn)生的軸向壓力NT：由：得：Md=

12、(NT+N2)e=(56.8+19.0)×0.5=37.9式中：e-定滑輪偏移格構(gòu)中心的距離，為0.5m；2)作用于格構(gòu)中部的彎矩MZ： 式中：-風(fēng)載引起的彎矩，； -單斜腹桿取0.6；-基本風(fēng)壓，取6級(強風(fēng)) 0.119KPa；-朳桿受風(fēng)面積，3.35×0.4+2×0.5×(0.4+0.25)×3.35=3.5m2；h-朳桿高度，9.9m；-朳桿自重產(chǎn)生的彎矩；-鋼格構(gòu)長度，10.05m；(3)鋼格構(gòu)截面參數(shù)計算：鋼格構(gòu)主肢采用4-63×5角鋼，其參數(shù)為：A1=6.14cm2，I=23.2cm4，z0=1.74cm，i=1.25c

13、m斜綴條采用50×5角鋼，其參數(shù)為：A1=4.8cm2，I=11.21cm4，z0=1.42cm，i=0.98cm每件鋼格構(gòu)分3節(jié)制作，節(jié)長為3.35m，節(jié)間采用高強螺栓連接，主肢與斜綴條采用焊接，其結(jié)構(gòu)見圖7。 計算組合截面的有關(guān)參數(shù)：A=4A1=4×6.14=24.56cm2 (4)鋼格構(gòu)頂端截面整體檢算： 式中：截面發(fā)展系數(shù)，取1.1； -格構(gòu)頂端的凈截面抵抗矩；(5)鋼格構(gòu)中部截面整體穩(wěn)定性驗算；根據(jù)：LZ/Lg =3.35/10.05=0.333；查表：計算長度系數(shù)=1.060朳桿換算長度：Lh=Lg=1.060×10.05=10.65m格構(gòu)長細(xì)比：格構(gòu)

14、換算長細(xì)比： 式中：A1為單根斜綴條的毛截面積，為4.8cm2；查鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范：彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系，等效彎矩系數(shù)=1，截面塑性發(fā)展=1；歐拉臨界力：中部截面毛截面抵抗矩： (可)(6)主肢型鋼單肢穩(wěn)定性驗算1)頂端截面：0=51.2cm, imin=i=1.25cm,查表：軸心受壓穩(wěn)定系 (可)式中：n1-主肢型鋼根數(shù)； B-格構(gòu)截面寬度；2)中部截面，0=80cm, imin=i=1.25cm,查表：軸心受壓穩(wěn)定系； (可)(7)斜綴條穩(wěn)定性驗算實際剪力：計算剪力：式中：f鋼材抗壓強度設(shè)計值；fx鋼材屈服強度，對Q235鋼取235MPa；兩者中取較大者，故V取6212N；則單根斜綴條的軸向力：式中：1斜綴條的水平夾角；見圖7，為45°；0=40/cos(1)=40/c