人字扒桿架梁施工技術及計算

1、人字扒桿架梁施工技術及計算中鐵五局三公司-桂仕濤摘 要：介紹運用扒桿架設橋梁的施工技術及檢算方法，為同類橋梁施工提供有益的經(jīng)驗和借鑒。  關鍵詞：人字扒桿  橋梁架設 施工技術 結構檢算一、工程概況江底河特大橋位于南永公路4標，全橋長201.376m，主拱為150m跨箱型拱。上部結構為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。如果采用雙導梁架橋機，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及檢算方法。 二、人字扒桿架梁施工技術     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組成，上端絞結,下端采用拉桿對拉。每件鋼格構分為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。 格構主肢采用4-63×5角鋼，斜綴條采用50×5角鋼

3、(與格構軸線成45度夾角)，角鋼間采用焊接連接，不設橫綴條。起重系統(tǒng)由滑輪組、導向滑輪、卷揚機組成。牽吊繩、留索、纜風繩均采用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好的空心板(4片一聯(lián))作為纜風地錨，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，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計準確位置，取出留索；(5)運用手動葫蘆橫移梁端，使梁到達橫向設計位置；(6)調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，施工中應采取以下措施：(1)地錨在使用時，應指定專人檢查，如發(fā)生變形，應立即采取措施；(2)鋼絲繩在使用前應作詳細檢查,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荷,不能使鋼絲繩產(chǎn)生錯位曲折；(3)吊裝前應仔細檢查起重設備以及卡

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設備；(6)當出現(xiàn)大風、雨、雪、霧等不利天氣時，應停止吊裝施工；三、人字扒桿結構檢算 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構，一片邊板混凝土7.41m3，h取25KN/m3，則G=7.41×25=185.25KN。當預制梁前端接近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中的位置關系可得：；PG/2×K+G1185.25/2×1.1+10=111.9KN式中：P-預制梁重力的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

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 風纜受力檢算因前纜風在吊裝過程中不受力，故僅檢算后纜風，后風纜采用2根17.5mm鋼絲繩，每米重q=0.01048KN/m。當b1=b2時，得：T1=T1，S1=S2，此時為后纜風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)檢算單根纜風繩每副扒桿布置兩根后纜風繩，朳桿高h=9.9m，平面布置見圖5。根據(jù)圖中位置關系可得：；纜風繩與地面的夾角：；纜風繩長：； 1)單根纜風繩的初拉力S0：式中: -纜風繩自重撓度，取Ls的4

10、%；2)單根受力最大的纜風繩張拉力SF：3)則纜風繩安全系數(shù)：3.5 朳桿鋼格構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組成，上端絞結,下端采用拉桿對拉。每件鋼格構分為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：； 朳桿結構的驗算工況與驗算牽吊繩時相同，當預制梁前端接近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)纜風繩初拉力對桅桿的壓力N3：纜風繩按前后纜風各2根，共4根計：由：；得：式中：d1-纜風繩與地面的夾角，由前面計算知d1=24.55°；4)單個格構自重產(chǎn)生的壓力估計為：N4=10KN5)單個格構頂部受到的壓力：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)計算單個格構受到的彎矩：1) 作用于格構頂部的彎矩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-定滑輪偏移格構中心的距離，為0.5m；2)作用于格構中部的彎矩MZ： 式中：-風載引起的彎矩，； -單斜腹桿取0.6；-基本風壓，取6級(強風) 0.119KPa；-朳桿受風面積，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；-鋼格構長度，10.05m；(3)鋼格構截面參數(shù)計算：鋼格構主肢采用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，其結構見圖7。 計算組合截面的有關參數(shù)：A=4A1=4×6.14=24.56cm2 (4)鋼格構頂端截面整體檢算： 式中：截面發(fā)展系數(shù)，取1.1； -格構頂端的凈截面抵抗矩；(5)鋼格構中部截面整體穩(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格構長細比：格構

14、換算長細比： 式中：A1為單根斜綴條的毛截面積，為4.8cm2；查鋼結構設計規(guī)范：彎矩作用平面內的軸心受壓構件穩(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