扒桿施工技術(shù)在高速公路橋梁架設(shè)中的應(yīng)用

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　　1　工程概況

　　大坑大橋位于京珠南高速公路粵境段20標(biāo)，全橋長(zhǎng)約170米，分為左右兩輻建造，橋型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為8孔20m先張法空心板梁，共有256片空心板梁，其中邊板32片，安裝重量為28200kg；中板224片，安裝重量為23900kg.考慮到板梁的重量不大，同時(shí)綜合施工的可行性與經(jīng)濟(jì)性，施工方案經(jīng)過(guò)反復(fù)論證和比選，最后確定整座橋的板梁安裝采用扒桿架設(shè)完成，以下介紹架梁過(guò)程中的扒桿施工技術(shù)。

　　2　人字扒桿架設(shè)板梁施工技術(shù)

　　2.1　人字扒桿拼裝工藝參數(shù)

　　人字形扒桿用角鋼加工而成。其中，主桿采用63×5角鋼焊接而成；平桿采用50×5角鋼；斜桿采用40×5角鋼。分為兩節(jié)制作，節(jié)長(zhǎng)為5m.桅桿豎立后底寬4m，可安裝3片梁。

　　起重系統(tǒng)由滑輪組、導(dǎo)向滑輪、卷?yè)P(yáng)機(jī)組成?；喗M采用14門(mén)滑輪（定、動(dòng)滑輪各7門(mén)）、Φ12.5鋼絲繩花穿法聯(lián)結(jié)，鋼絲繩跑頭通過(guò)導(dǎo)向滑輪連接卷?yè)P(yáng)機(jī)。卷?yè)P(yáng)機(jī)采用30kN慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)，單頭牽引力30kN，吊空心板梁時(shí)最大牽引力17kN.

　　纜風(fēng)繩采用Φ12.5鋼絲繩，每副人字扒桿安裝前后纜風(fēng)各2根，主拉背索纜風(fēng)2根，由滑輪穿繞。利用大橋橋墩樁頭作為纜風(fēng)繩地錨，待第一孔吊裝后，利用空心板（4片一聯(lián)）作為人字扒桿架后纜風(fēng)地錨，采用挖埋鋼木地錨作為人字扒桿架前纜風(fēng)地錨（見(jiàn)圖1）。

　　2.2　第一孔梁體運(yùn)輸

　　空心板運(yùn)輸采用兩臺(tái)自制30000kN無(wú)軌龍門(mén)吊運(yùn)載，運(yùn)梁時(shí)無(wú)軌龍門(mén)吊對(duì)場(chǎng)地道路要求較高，要求從預(yù)制場(chǎng)至最先架梁一端的橋臺(tái)中線(xiàn)兩側(cè)各8m范圍內(nèi)的路基均填筑至臺(tái)帽梁頂標(biāo)高，以便運(yùn)梁車(chē)能平穩(wěn)行進(jìn)，空心板梁由運(yùn)梁車(chē)運(yùn)至距臺(tái)帽20m處，由人定扒桿提離地面約20cm起吊。

　　2.3　人字扒桿吊裝第一孔梁體

　　人字扒桿吊裝第一孔梁體如圖1所示，其具體施工步驟如下：1）運(yùn)梁車(chē)將梁運(yùn)到位后，退出前車(chē)；2）前、后兩個(gè)人字扒桿的吊勾同時(shí)起吊梁的前端，使梁離開(kāi)地面，梁端水平；3）前面人字扒桿的吊勾進(jìn)，后面人字扒桿的吊勾放松，使梁緩慢前移；4）梁接近前墩時(shí)（距設(shè)計(jì)位置約3m）在梁后端掛淄繩，后車(chē)退出，后面人字扒桿的吊勾移至梁后端，把梁吊起；5）控制淄繩使梁到縱向設(shè)計(jì)準(zhǔn)確位置；6）運(yùn)用手動(dòng)葫蘆橫移梁端，使梁到達(dá)橫向設(shè)計(jì)位置；7）調(diào)整好梁的支座并落梁到位；8）該孔梁鋪完后，拆除后面的人字扒桿并移到前墩，開(kāi)始下一孔梁體安裝。此時(shí)，按如下步驟運(yùn)輸并將待架設(shè)的板梁就位：1）運(yùn)梁車(chē)吊裝梁體是利用已架好的梁板作鋪墊，直接把梁體運(yùn)至剩余梁板待架孔位置；2）在梁下擺好橫移軌道及滾杠，落梁后運(yùn)梁車(chē)退出；3）人工用手拉葫蘆使梁橫移到臨時(shí)支架位置；4）利用運(yùn)梁車(chē)外部三角架把梁吊起安裝到位，拆除臨時(shí)支架、落梁。

　　2.4   板梁吊裝施工安全措施

　　考慮架設(shè)梁板的關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)，以及人字扒桿架梁的特點(diǎn)，在制定施工安全措施時(shí)，特別強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)：1）運(yùn)梁時(shí)無(wú)軌龍門(mén)吊走行道路必須滿(mǎn)足施工設(shè)計(jì)的要求；2）吊裝第一孔板梁時(shí)，為保證前、后兩個(gè)人字扒桿的吊勾同時(shí)起吊，必須指派有起重經(jīng)驗(yàn)的人員在現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一指揮；3）卷?yè)P(yáng)機(jī)操作人員必須服從現(xiàn)場(chǎng)指揮員的操作指令，并高度集中注意力；4）在梁的橫移就位過(guò)程中，梁體的橫移速度應(yīng)保持緩慢，千萬(wàn)不能操之過(guò)急；5）必須派專(zhuān)人盯守纜風(fēng)繩，發(fā)現(xiàn)較大幅度的擺動(dòng)時(shí)，應(yīng)及時(shí)提醒指揮人員注意；6）所有現(xiàn)場(chǎng)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。

　　3   人字扒桿結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

　　3.1　人字扒桿受力分析

　　按一幅人字扒桿吊裝空心板梁一端計(jì)算，計(jì)算位置取空心板吊至跨中計(jì)算，扒桿受力如圖4所示。此時(shí)，滑輪組、纜風(fēng)受力最大，且吊點(diǎn)A處板梁自重荷載為G/2=234.2/2=117.1kN.根據(jù)圖中梁吊裝過(guò)程中所處的位置，以及人字扒桿結(jié)構(gòu)高度、纜風(fēng)繩的布設(shè)位置，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算可以得出：連接卷?yè)P(yáng)機(jī)的牽引鋼絲繩與水平向的夾角為39.7°；纜風(fēng)繩與水平向的夾角為25.4°。于是可得出牽引鋼絲繩拉力：

　　F1=117.1/sin39.7°=183.3kN，

　　牽引鋼絲繩水平向分力：F2=117.1/tan39.7°=141.0kN.

　　2根纜風(fēng)繩拉力F3=F2/cos25.4°=156.1kN，則單根纜風(fēng)繩拉力為78.05kN，人字扒桿受豎向荷載N=117.1×2=234.2kN.

　　3.2　人字扒桿受力驗(yàn)算

　　3.2.1　滑輪組理論牽引力驗(yàn)算

　　由Q=q/a=30/0.098=306kN 可知：Q>183.3kN，滿(mǎn)足起重要求。

　　式中，Q為滑輪組理論牽引力；

　　q為卷?yè)P(yáng)機(jī)單根鋼絲繩跑頭牽引力；

　　a為滑輪花穿組成滑輪組荷載系數(shù)。

　　3.2.2　纜風(fēng)繩受力驗(yàn)算

　　纜風(fēng)繩采用Φ12.5mm鋼絲繩，它能承受的最大拉力為135.4kN>78.05kN，能夠滿(mǎn)足使用要求。

　　3.2.3　人字扒桿鋼桅桿驗(yàn)算

　　鋼桅桿計(jì)算長(zhǎng)度l=10000mm，角鋼截面積A= 4×614.3=2457.2mm2，截面回轉(zhuǎn)半徑ix=iy=250/2=125mm，長(zhǎng)細(xì)比λ=l/ix=10000/125=80，查表得：ψx=0.6892.

　　由此可以得知，梁吊裝過(guò)程中鋼桅整體穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。

　　4　結(jié)語(yǔ)

　　人字扒桿是一種較為常用的施工機(jī)具，它具有輕巧、經(jīng)濟(jì)、易于加工安裝、操作簡(jiǎn)便等諸多優(yōu)點(diǎn)。本文介紹了人字扒桿的拼裝工藝參數(shù)、板梁的運(yùn)輸和吊裝方法，最后對(duì)人字扒桿做了結(jié)構(gòu)受力分析與驗(yàn)算。所有這些說(shuō)明，只要扒桿的設(shè)計(jì)、加工和安裝（包括纜風(fēng)繩的設(shè)置）合理，完全可以用于中小跨徑橋梁梁體的架設(shè)。