扒杆吊装梁板施工方案.docx

东风水库中桥预应力空心板
人字扒杆（双钩吊鱼法）吊装方案
东风水库中桥为4跨20米的先简支后连续的预应力空心板梁，梁重在27.5t~31.5t之间，共计56片。根据该工程桥头场地狭小，板梁数量少的实际情况，决定采用双钩吊鱼吊装法架梁。该法设备简单、经济，但技术性较高，适用于桥高水深、桥下无法操作的桥梁，它以斜拉桥应力方式为原理，力的使用合理，设备轻便，准备工作较短。
吊鱼法是在要架梁的前方预立一付超过跨度一半长的人字扒杆，扒杆把梁钓过去。(见图1)
这种方法在全国各地桥梁架设中曾多次使用过，当梁钓出半跨后，梁就会产生低头下冲，必须做好保险才能保证安全。
双钩吊鱼法与传统的吊鱼法有相似之处，但两者有本质上的区别。双钩吊鱼法是在待架桥跨的两侧桥墩上都立人字扒杆，用这两组扒杆吊抬梁，架梁前进，前后两组扒杆随着梁位置的变化受力也随之变化，梁始终能保持平稳水平前进
双钩吊鱼法吊装具有准备工作较短，吊装费用比利用双道梁架桥机等费用低的特点。
1、板梁出坑及运输操作
板梁出坑
板梁在预制场采用30t液压千斤顶两只同时顶梁的一端，在顶之前，先将梁的另一端进行加固。在安装千斤顶时，要注意位置的准确性，特别注意板梁两边受力平衡，顶梁起动后，要注意用木板塞在梁底进行保险。在顶到一定高度时装入运梁平板车，放好后再顶梁的另一端，装入平板车。
运输
利用5t卷扬机或50装载机拖运作牵引力进行运输，根据计算运输过程中牵引力是梁自重的1/8，用5t卷扬机作为牵引，引动力绰绰有余，卷扬机采用φ17.5mm的钢丝绳，安全系数为4.4倍。将梁运输到桥头再进行吊装准备工作。
2、双钩吊鱼法架梁实施方法
扒杆的竖立
在桥高水深的情况下，如何在对面墩顶竖立扒杆，这个问题历来是架梁工作的难点，更是吊鱼法架梁的难点，现举架20m板梁为例，说明其方法。
桥0#、1#墩间为20m板梁(见图3)，是在桥高水深处，首先要在0#台位上组装好人字扒杆①、②，用一般方法在0#台竖立起②扒杆，再在①扒杆上安装辅助人字扒杆和钢丝绳滑轮组，利用已立好的②扒杆将①扒杆吊起，并沿桥墩垂直下落，再利用设在前方的滑轮组将①扒杆脚逐步拉向1#墩并呈上倾状态，此时利用①杆上辅助人字扒杆的滑轮组将①扒杆竖立于1#墩顶。
板梁吊装
采用两套滑轮组，先将第一套滑轮组挂在梁板的前端吊点上，然后将滑轮组的卷扬机收紧，吊离板车。再将第二套滑轮组拉到第一套滑轮组所吊位置挂好。组成双滑轮组并收紧。前端的卷扬机再进行吊装，同时，后端卷扬机放松，使板梁平稳匀速前进。将板梁的后端运到第一套滑轮组原所吊位置，再放松第一套滑轮组返回板梁后端吊点进行挂好，再收紧，调离板车，同时3号卷扬机放松拆除。这时前后两端起重卷扬机同时放松，将梁放到盖梁上。
横移梁方案
除采用梁下设滚杠用倒链滑车横移外，还可将人字扒杆变为独脚扒杆，增设横向缆风绳，利用滑轮位置的横移而将梁移动(见图4)。本桥拟采用以二者相结合的方法。横移后再进行安装，校正，就位。
1 架桥器材
①扒杆
扒杆是由两支型钢格构，在顶端用钢铰组成八字形，钢铰接处挂起起重滑车组，在下设置防滑钢丝绳或横拉杆
以承受水平推力。
②16t吊车两辆，用来起吊储存的梁板到轮胎平车上。
③卷扬机三台，功率分别为11Kw。
卷扬机用来带动钢丝绳竖直吊梁，带动
钢丝绳牵引轮胎平车和纵向定位梁板。
④手葫芦四个，安全荷载均为：5吨。
⑤起重滑车组两对，导向滑车组四个。
⑥卡环（卸扣）两个，安全承载力35吨。
⑦齿条千斤顶两个，安全荷载15吨，用来将扒杆从
盖梁移动到梁板上。
⑧钢丝绳3根，其中两根用来竖直吊装梁版，一根用来纵向
扒杆骨架定位梁板。
⑨轮胎平车两个，用来运输梁板。
⑩骑马式钢丝绳夹若干 ，用来夹住缆风绳。
2 扒杆纵向“钓鱼”架设受力计算
用设在安装孔墩台上的两副人字扒杆，配合运梁设备，以绞车相互牵吊，在梁下无支架，无导梁支托的情况下，把梁悬空掉过桥孔，再横移、落梁，就位安装。一般主扒杆高度不宜小于梁长的1/2，其有效高度不宜小于梁长的30%。
2.1 牵吊绳张拉力
吊梁过程中为了确保安全，在“钓鱼”的前阶段，钢丝绳不是吊着梁前面的吊环，而是捆着梁体，如图（1）所示。当梁体运输到靠近b墩时，再取回后面的钢丝绳改换后面捆住梁体，如图（2），然后再缓慢将梁移动前行，到盖梁的正上方时再下落到枕木上。这时再将前后钢丝绳改换到吊环上，将梁体精确定位。精确定位时前后方向由卷扬机带动一钢丝绳来调整，左右方向由两个链条葫芦来调整。架桥全过程中，吊绳拉力与梁体轴线方向几乎都保持垂直，不会对梁体产生较大的轴力！

图1 扒杆“钓鱼”架设

图2 改换吊绳

吊装的梁板中有长为19.4m、19.46m，现在选取19.46m的边板作为计算对象，其体积为12.6m3 ,实际重力为G=12.6×25×1.05=330.75kN(考虑5%的施工误差)。滑车组质量为2×50kg,Ф19.5钢丝绳密度为1.327kg/m,其长度为8×11m，则钢丝绳的重量为：1.327×8×11=116.78kg。吊具总重为：M=（2×50+116.78）120×10=2167.8N=2.168kN。
图中：a=11.832-0.85-0.6-=10.382 m，b=11.832-0.85-0.2=10.782m，l=20 m，l’=0.8m，h1= h2=11.832m
(1)
(2)
P——预制梁重力的1/2+吊具重力+冲击荷载
K——动荷载系数，对电动卷扬机为1.1；对手动卷扬机为1.0
吊装重力为：P=0.5KG+M=0.5×1.1×330.75+2.168=184.08kN
因为，故x=0时，kN
x=l时，kN
当预制梁前端接近B墩，T1牵吊绳解下改系到梁的后端，T2牵吊绳全部承受梁的荷载时： (3)
(4)
由公式（3）得：
由公式（4）得：
2.2风缆的拉力
这里的风缆拉力不是真正的风缆拉力，S1 、S2是两根风缆拉力的合力，吊装过程中拉力分别为：
(5)
(6)
因为a≠b，则S1在时最大，此时x=9.905

S2在时最大，此时x=10.095

2.3 扒杆所受的竖直轴向力
2.3.1吊装荷载P产生的竖向力
(7)
(8)
因为，故x=0时，
x=l时，
2.3.2 起重滑车绕出绳对扒杆的压力
起重滑车绕出绳对扒杆压力：
(9)

2.3.3 缆风绳初拉力对扒杆的竖直压力
缆风绳由于自重会对扒杆产生一个初压力，计算式为：
(10)
(11)
w1缆风绳的自重挠度，m，一般取l1的3%—5%。
型号为Ф26，6×37的缆风绳，其长度密度为2.359kg/m，
q=2.359kg/m=2.359×102kN/m，α=arctg（12/25)=25.641，
l1=12/sinα=27.731，w1=0.04 l1=1.109m，由（11）式得：

四根缆风绳对扒杆产生的总压力由（11）得：
N3=4×sin25.641×1.843=3.19kN
3 典型截面内力计算
图3　扒杆尺寸示意
3.1边板就位时受力分析

图4 就位时边梁受力平衡 图5 A点的受力平衡

扒杆两肢，每肢长度为12m，下脚间距为4m，两肢夹角为2α，α=arcsin(2/12)=9.594o扒杆尺寸示意如图（3）。边板就位时，横向必须有链条葫芦的保护，防止其向两边滑移。对梁体进行受力分析如图（4）。为了保证板梁精确就位，图（5）中d=0.45m。Ф=arctg(2-0.45)/11.832=7.463o ，θ=α-Ф=2.131o，β=α+Ф=17.057o。
由图（4）钢丝绳拉力为： T=P/cosФ=184.08/cos7.463o=185.653 kN。链条葫芦拉力为：H= TsinФ=185.653×sin7.463o=24.114kN<30 kN（链条葫芦的安全荷载为3t，符合要求。）
图（5）以A点为对象进行受力分析，在力的三角形中由几何关系有：
，求得：M=184.34 kN
缆风绳对扒杆的轴向压力为：
故扒杆所受的总轴向压力为：N=184.34+1.618=185.958 kN
4 扒杆截面选择
本扒杆采用直径275mm的无缝钢管，管壁厚度为10mm。

5 混凝土锚碇计算
桥头地锚埋置在风化页岩里，采用片石混凝土地锚。浇注地锚时尽量将埋深，其几何尺寸为长3.6m，宽1.5m，深2.5m，混凝土容重γ=25kN/m3，则混凝土地锚的重力为：G=25×13.5=337.5 kN。根据地锚的几何形式和地基岩层情况，可按重力式地锚来验算。
5.1倾覆稳定性
地基为风化页岩，地锚倾覆时会绕某一点o转动（去掉表皮的松土和不稳定的风化岩50cm），如图（14）所示。N为被动压力，在自身重力能满足抗倾覆要求时是不存在的。
由重力产生的稳定力矩：MG稳=p b=337.5×0.75=253.12
M倾=F1sinα×0.75+ F1cosα×0.5+F2×0.5
=99.12×sin25.6410×0.75+99.12×cos25.6410×0.5+2×20.9×0.5
=97.75
抗倾覆稳定性必须满足下式：
(18)
由式（18）得： 满足要求
5.2上拔力验算
上拔力验算必须满足： (19)
由上式得： 满足要求
5.3混凝土剪切应力验算
在o点处混凝土界面的抗剪强度要求满足下式：
(20)
由（20）式得：
其中为15号混凝土的抗剪设计强

图（14）地锚计算示意

6 其它验算
6.1 钢丝绳、缆风绳
6.1 .1钢丝绳
Ф17.5钢丝绳的容许拉应力（安全荷载）为：
(21)
(22)
Sb——钢丝绳的剪破拉力；K1——钢丝绳使用的安全系数，取K1=7；
α——考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数，对6×19、6×37、6×61钢丝绳，分别取0.85，0.82，0.80；Pg——剪破拉力总和，近似Pg=0.5d2=0.5×282=392 kN
由（21）、（22）式得：
6.1.2缆风绳
两缆风绳的夹角为θ=27.7730，一根缆风绳拉力为：

缆风绳型号Ф26，3×37，α=0.82，查《路桥施工计算手册》表15-6得K1=3.5，Pg=0.5d2=0.5×242=288 kN。由（21）、（22）式得：
满足要求
6.2 卡环、滑车组、绳卡
卡环安全荷载为35t，即350 kN，完全满足吊装总重力184.08 kN。
滑车组安全荷载为20t，即200 kN，能够满足吊装总重力184.08 kN。
绳卡为骑马式，缆风绳所受荷载为T=99.12 kN，螺栓直径为22.2mm，需要螺栓数量为：（个）
1、 在准备阶段，做细致的设备检查，作好安全的技术交底。所有起重索吊品具及常用机具的技术规格选用都必须做到以计算（带有相应的安全储备）为依据。
2、 每天开工前必须检查一次起重运输设备。每天收工后必须检查一次工具及进行设备维护。
3、 卷扬机必须有安全装置，防护装置。所有工序动作必须统一指挥。
4、 现场施工人员必须带好安全帽。施工人员严禁酒后或穿拖鞋上班。
5、 每台卷扬机必须设备双道电门开关，预防突然损坏。
6、 架设设备采用3台5T卷扬机，两套32T滑轮组等构件，从理论学计算均能满足力学要求，但所有设备必须严格检查，尤其钢丝绳必须是新出厂的合格产品。严禁用磨损过度的旧钢丝绳，卷扬机、滑轮组均应检查其安全与防护装置是否正常，严防架设过程中出故障，架梁前应进行试运转。
7、 架梁时捆绑梁端固定位置（两端各50cm以内），捆绑时应用木块隔离钢丝绳与砼接触，以防磨损钢丝绳和损坏梁体，应专人负责捆绑，以保证安全可靠。
8、 高空作业人员必须栓好安全带。
9、 施工前，施工场地设危险区，非工作人员禁止入内。墩上墩下有关人员均戴安全帽，无关人员严禁到墩上去，严禁从高空向下抛掷杂物。
10、 电力及照明线路经常检查，防止发生漏电事故；遇大风、雷雨等恶劣天气而停工时，要切断电源，保护好各种设备。
11、吊装前，在桥上及桥下设置安全警戒线，禁止非作业人员、现场管理人员进入吊装区域。专职安全员全程监控。

主要机械设备一览表
序号
机械设备各名称
规格型号
数量
拟定进场时间
备注
1
卷扬机
11kw
3台
2009.6.1

2
滑轮组
30t
4台
2009.6.1

3
运梁平车

1台
2009.6.1

4
人字扒杆

2套
2009.6.1

5
手动葫芦
5t
4台
2009.6.1

6
手动葫芦
3t
6台
2009.6.1

7
齿条千斤顶
15t
2台
2009.6.1

8
生活车

1辆
2009.3.1

9
塔吊
63
1台
2009.3.1

10
其它辅助机具

若干
2009.3.1

11
全站仪
拓普康102
1台
2009.3.1

12
水准仪
DSZ2
1台
2009.3.1

13

14

15

16

桥梁施工队主要成员一览表

序号
姓 名
职 务
职责范围
1
王 彬
经理
负责项目部全面工作
2
古学明
技术负责
质量安全、进度、现场文明
3
龚清林
质检工程师
质量、施工技术、内业技术、进度
4
杨亚雄
安全员
安全、现场文明
5
刘昌学
吊装负责人
吊装负责
6
刘昌华
吊装指挥
指挥卷扬机手操作
7
刘昌平
卷扬机操作
操作卷扬机
8
王祥福
吊装工
现场吊装工作
11
何也平
吊装工
现场吊装工作
12
史现文
吊装工
现场吊装工作
13
蒋小燕
保管员
材料保管
14
王贞海
材料员
材料采购、生活车驾驶