85m組合梁整跨吊裝吊具設計

 

    非通航孔橋采用85m整墩分幅鋼混組合梁結構，共64孔，56孔一聯。主梁采用單箱室鋼一混凝土組合箱梁，高4.3m，單幅橋面寬16.3m，混凝土標2.185m組合梁節段劃分淺水區非通航孔組合梁橋采用單幅運輸，逐跨分幅安裝，先簡支后連續施工工藝。安裝順序由珠海口岸人工島向西人工島方向進行。

 

    淺水區非通航孔85m組合梁共計128跨，單跨構件長約85m，構件*大自重約1900t，梁頂至水面高度約40m，要求船舶吃水深度應不超過5m.中外公路2.2傳統吊具情況表1為國內已建大節段箱梁吊裝吊具使用情況。

 

    同時列出相對于該項目的優缺點。

 

    所示。

 

    吊具結構如表1大節段箱梁吊裝吊具橋梁名稱*大節段長度/m*大吊重/t吊具結構形式吊具優點吊具缺點蘇通長江大橋輕型拉壓桿吊具吊具高度小、重量輕、安裝拆卸方便剛度小上海長江隧橋桁架式吊具自身剛度大，長距離運輸穩定性好吊具自重大，達700t杭州灣跨海大橋海上水中區引橋桁架式吊具自身剛度大，長距離運輸穩定性好吊具自重大青島海灣大橋分離式吊具自重輕，安裝方便剛度小江蘇崇啟大橋自平衡吊索具自重輕、自身調節能力強剛度小（c）分離式吊具（d）自平衡吊索具吊具結構形式針對該工程，85m組合結構箱梁在吊裝過程中，由于混凝土橋面板與鋼槽梁只中間部分結合成整體，端部仍為開口槽形斷面，因此自身剛度較小，在運輸和安裝中鋼槽梁容易變形，對結構造成損害，不利于端部鋼梁定位匹配。因此吊具選擇時，重點考慮吊具自身剛度，彌補組合梁自身剛度小、易變形的缺陷。傳統的輕型拉桿吊具、分離式吊具、自平衡吊索具顯然無法滿足吊裝需求。而現有的桁架式吊具雖然具有剛度大，大節段海上長途運輸穩定性好等優點，但吊具自重大，達700t，再累加組合梁自重，吊重達2600t，從而限制了起重船的選擇，經濟性差。綜上所述，結合該工程特點和充分利用施工單位自有設備，需研發新型吊具，新吊具設計要求如下：1）自重輕；2）自身剛度大；3）安裝拆卸方便。

 

    3吊具設計3.1吊點布置吊點布置采用原設計布置，同時考慮以下因素吊點著力點位于空腹式橫梁處，可保證組合梁受力和變形以及穩定要求；2）吊點對稱布置；3）在預制橋面板預設留孔，孔間距115m；）各種梁型吊點設置一致，可滿足所有組合梁吊裝施工；5）考慮安裝過程中存在縱坡影響，*大高差近3.0m，擬采用浮吊雙鉤通過調整鋼絲繩長度進行縱坡調整。

 

    吊點布置如所示。利用現有設計圖中提供的吊點局部加固方案進行加固，如所示。

 

    3.285m組合梁對吊具的要求85m組合梁采用兩點起吊，受原設計制約，采用原設計吊點布置，吊點間距達60m.由于吊點間距大，對吊具結構合理性和輕型化都提出了要求。此外，淺水區非通航孔組合梁多達128跨，吊具安裝及拆卸必須保證高效率，盡量為起重船拋錨定位及組合梁安裝調位騰出時間。為此，專門設計新型吊具，該吊具具有自重輕、安裝拆卸方便等特點。

 

    3.3吊具結構形式考慮85m組合梁自身結構特點及現場吊裝條件，85m組合梁吊裝擬采用專用主桁大扁擔和托梁小扁擔及其附件組合吊具。大扁擔采用Q345優質結構鋼，長60m，寬15.8m，高6.5m；小扁擔采用Q390優質結構鋼，吊具結構總重約360t（其中主桁大扁擔320t，托梁小扁擔40t）比傳統桁架式吊具輕240t.非通航孔85m組合梁吊裝使用托梁小扁擔，吊具結構如所示。

 

    吊具隨整跨組合一起由出梁碼頭出運。組合梁吊裝就位后，主桁大扁擔上的卷揚機拉緊小吊索，拆除吊桿，然后卷揚機啟動，慢慢下放托梁小扁擔至下方運輸船，*后由運輸船運至出梁碼頭，進行下跨梁段出運。3.4吊具受力分析（1）荷載吊具結構設計過程中考慮的荷載如下：恒載：整個吊具自重約360t；活載：組合梁自重約1900t；風荷載：設計風速i=25m/s（工作風速），則計算模型采用Ansys建立，主桁大扁擔結構全部采用Beaml88單元；鋼絲繩采用linkl0單元；托梁小扁擔采用梁單元；托梁小扁擔自重及組合梁在中跨以集中載荷加載于主桁大扁擔主橫梁吊桿點處。

 

    吊具計算分析結果在荷載基本組合作用下，主桁架扁擔梁材料為Q345鋼材，相對*大豎向位移變形為0.*大應力出現在下弦桿上，為273MPa<295MPa，滿足規范要求。

 

    托梁小扁擔1、2的相對豎向位移為19.托梁小扁擔1、材料均為Q390鋼材，*大應力分別為302MPa（<335MPa）和足規范要求。

 

    中外公路枝城長江大橋公路橋維修加固設計方案研究李令喜（青海交通職業技術學院，青海西寧810003）還在不斷發展。該橋主橋公路橋部分被鑒定為四類橋梁，亟需進行大修或改造。該文重點對公路橋面板產生的典型病害進行了成因分析，提出了更換橋面板的維修加固方案，并對加固后的結構進行了驗算分析，結果表明：加固后結構滿足原設計荷載通行要求，并具有定的安全儲備。

 

    1概述枝城長江大橋位于湖北省宜都市，建成于1971年。它是繼武漢、南京長江大橋之后，長江上的第三座大橋。該橋鐵路橋全長1742.3m，公路橋全長1744.796m.主橋孔跨布置為4X160+5X128m鋼桁架橋，橋橫斷面布置為6.95m（公路橋）+10m（雙線鐵路橋）+6.95m（公路橋），公路橋橫斷面布置為5m（車行道）+1.45m（人行道）。公路橋位于鐵路橋主桁外側懸臂伸出的托架之上，每側托架上設置4片縱梁，橋面板采用12cm厚鋼筋混凝土預制板，縱梁頂處利用承托加厚至22cm.主橋橫斷面如所示。

 

    經過40余年的通行運營和風雨剝蝕，枝城長江大橋主橋公路部分病害不斷出現。2011年7月進行了橋梁全面檢測，結合病害情況以及橋梁技術狀況評定3.5組合梁吊裝過程中局部受力分析根據現有吊點布置方案，采用Ansys有限元軟件，通過實體單元、殼單元、梁單元結合的方式對混凝土橋面板、鋼梁板件、桁架斜撐等進行模擬。在吊點布置處設約束，考慮自重及施工荷載作用。

 

    在荷載標準組合作用下，計算了整跨吊裝過程中梁體變形、鋼梁應力、橋面板應力。從分析結果可以看出，兩點吊裝過程中，梁體*大下撓為41mm；除吊點局部，其余鋼梁應力都不超過87MPa<295MPa，局部應力*大值為171.7MPa<295MPa，出現在吊點加固板與鋼槽梁底板加勁肋區域，滿足規范要求。

 

    吊裝過程中混凝土橋面板主拉應力*大值達到99MPa，滿足規范要求，出現在吊點布置區域；主壓應力*大值為3.7MPa，出現在跨中。

 

    4結語配合投標，為85m組合梁吊裝設計的主桁大扁擔和托梁小扁擔及其附件組合吊具，結構輕型化，自重360t，比傳統桁架式吊具輕240t.受力合理，主桁桿件*大應力為273MPa<295MPa，托梁小扁擔*大應力為303MPa<335MPa，均滿足規范要求。大扁擔采用桁架式結構，自身剛度大，吊裝過程中，*大變形0.179m，滿足組合梁吊裝要求。吊具隨組合梁一起出運，吊具可在出運碼頭安裝，不占用施工工期，橋位處托梁小扁擔由卷揚機下放，1h內可完成下放（而傳統吊具拆除較為麻煩，約需78h），為上部結構調位騰出了時間，節省工期，綜上所述，該吊具能夠勝任85m組合梁吊裝。