杨村桥预应力空心板吊装技术研究

杨村桥预应力空心板吊装技术研究

李金堂

河北涉县水利局漳北渠管理处 河北涉县 056400

摘 要：预应力空心板吊装是桥梁施工常用的技术。本文以某项目桥梁预应力空心板吊装为实例，进行了起重设备的选择、吊装作业半径及吊装作业场面的设计、起重验算、起重高度和重量的验算、钢丝绳的验算及选择等技术工作，顺利完成了吊装作业。

关键词：预应力空心板；吊装施工；技术研究

1 工程概况

杨村桥位于定兴县杨村北的主河槽上，桩号为ZC13+000m，桥型方案为9×20m空心板桥，分三联设置，桥面连续。上部结构采用9×20m预应力空心板，下部结构为柱式墩台，钻孔灌注桩基础。全桥宽7m，汽车荷载等级：公路-II级，人群荷载标准为3.0kN/㎡。

全桥共计45块空心板，包括18块边板、27块中板；空心板采用C50F200混凝土，边板重37.52t，中板重31.64t，空心板高度均为1m，宽度均为1.24m。

2 吊装施工工艺

2.1施工前准备

2.1.1施工测量放线

按设计图纸在垫石上标出支座位置中心线，同时在橡胶支座上也标上十字交叉中心线。将支座安放在垫石上，使支座中心线同支座垫石上支座位置中心线相重合，保证就位准确。

吊装前在支座上标出预制梁中心线，在预制梁板底面、端立面画出预制梁的中心线。

2.1.2 施工现场准备

吊装场地选在桥梁施工平台路上，平台与桥梁轴线平行，便于吊车工作。现场吊装场地清理平整，清除障碍物并压实；准备1.5m*1.5m，厚度2cm钢板，用于吊车支腿处地基加固，保证吊装时的承载力满足施工要求。

设专人指挥现场交通，保证车辆通行畅通，并保证吊装全过程的人员、机械设备、建筑物的安全。

2.1.3 起重人员的准备

起重机械操作人员必须持证上岗，并选择经验丰富的吊装人员做吊装现场的总指挥，现场所有安装人员听从总指挥一人的指令。

2.2 机械设备的选择及起重验算

2.2.1 起重重量参数

边板理论重量：37.52t ，板高1m，板宽1.24m。

中板理论重量：31.64t ，板高1m，板宽1.24m。

索具、吊钩重量:0.5t

最大起吊重量=37.52+0.5=38.02t

2.2.2 吊车选择

装车作业：采用2台35t汽车吊；架设作业：采用1台80t汽车吊，1台220t汽车吊。三种型号吊车起重性能见附件：

附件1：35t汽车吊起重性能表

附件2：80t汽车吊起重性能表

附件3：220t汽车吊起重性能表

2.2.3 吊装作业平面布置

根据现场实际情况空心板吊装作业时，吊车布置如下：

图1 空心板装车吊车平面布置图

图2 空心板架设吊车平面布置图

2.2.4 起重高度验算

装车时起重高度验算

装车时起重高度自梁板底膜至运输车车斗面高度，约为1.5m，吊装高度数值较小，不再进行验算。

架设时起重高度验算

架设时吊车起重高度H应满足：H≥h1+h2+h3+h4

h1:从停机面算起至安装制作表面高度（m），现场量测为5.5m（最大值，7#、8#盖梁处）

h2:安装间隙，不小于0.2m，取值0.3m

h3:吊起后梁板底面至绑扎点的高度（m），取梁板高1m

h4:索具高度（m），绑扎点至吊钩中心距离，取梁1/2边板宽为0.62m（绑扎点与梁板水平夹角为45°时）。

经计算

h1+h2+h3+h4=5.5+0.3+1+0.62=7.42m

根据平面布置图及吊车性能数据表，220吊车作业半径9m，吊车臂长18m，80吊车作业半径9m，吊车臂长12.6m。

取工作时最大作业半径9m，起升高度较小的80t吊车臂长12.6m计算：

吊车起重高度H=√12.6²-9²=8.81m>7.42m，满足要求。

2.2.5 起重重量验算

技术要求

吊装作业时，双机抬吊的起重重量应满足K1*（Q1+Q2）≥(Q3+Q4)*K2*K3

Q1、Q2：两台吊车各自的起重重量

Q3：构件重量，取边板重量37.52t

Q4：索具重量，0.5t

K1：双机抬吊起重机降低系数，取0.8

K2：动载系数，一般为 1.1

K3：不均衡系数，一般为1.1-1.25取1.2

装车时起重重量验算

根据平面布置图及吊车性能数据表：35t吊车作业半径4m，吊车臂长10.9m时额定起重量为34t。

带入公式（34+34）*0.8=54.4t>（37.52+0.5）*1.1*1.2=50.18t，满足要求。

架设时起重重量验算

根据平面布置图及吊车性能数据表：220t吊车作业半径9m，吊车臂长18m时，额定起重量为39.8t，80t吊车作业半径9m，吊车臂长12.6m时，额定起重量为32.5t。

带入公式（39.8+32.5）*0.8=57.84t>（37.52+0.5）*1.1*1.2=50.18t，满足要求。

2.2.6 钢丝绳选择及验算

索具采用型号：6*37，Φ52钢丝绳，钢丝抗拉强度1700N/mm²。

钢丝绳允许拉力[Fg]计算：

[Fg]=Fg*α/K

Fg：钢丝绳的钢丝破断拉力总和（KN），查《建筑工程起重吊装安全技术规范》JGJ276-2012表A.O.1-2得1705KN。

α:钢丝绳之间荷载不均匀系数，6*37钢丝绳取0.82

K：安全系数，取10

代入公式[Fg]=0.82*1705/10=139.81KN

钢丝绳拉力F计算

本次作业装车、架设均采用两台吊车配合作业，钢丝绳与空心板水平夹角45°，作业时每台吊车各自承受1/2起吊重量。

根据《建筑工程起重吊装安全技术规范》JGJ276-2012表A.O.2-1计算钢丝绳拉力：F=0.71*G (G为构件重力）=0.71*37.72*9.8/2=131.22KN

经计算[Fg]=139.81KN>F=131.22KN，满足要求。

2.3 预制混凝土空心板的吊装流程

2.3.1 吊装工艺流程如下：

图3 预制混凝土空心板吊装流程图

2.3.2 具体工序

1）安装橡胶支座。先在支承垫石上按设计图标出支座位置中心线,同时在橡胶支座上也标出十字交叉中心线。将支座安放在垫石上,使支座中心线同支座垫石上的支座位置中心线相重合,保证支座就位准确。

2）空心板装车。装载机平整场地吊车自行就位，吊空心板前先进行试吊，将空心板吊离支承面约2～3cm后暂停，对各主要受力部位的作用情况作周密的检查，确认良好后进行装车作业。

3）空心板运输：采用平板拖车每次1块将空心板从预制厂运送至吊装现场。在完成装车后，必须对空心板进行固定，确保运输安全。

4）吊装空心板。

吊装时，1台吊车位于施工平台，站位平行于桥梁轴线，1台吊车位于下一架设区，站位垂直于桥梁轴线，详见第三章吊装作业平面布置。

总体吊装顺序：跨1（0＃-1＃）→跨2（1＃-2＃）→跨3（2＃-3＃）→跨4（3＃-4＃）→跨5（4＃-5＃）→跨6（5＃-6＃）→跨7（6＃-7＃）→跨8（7＃-8＃）→跨9（8＃-9＃）。

单跨吊装顺序：按由东向西，边板→中板→中板→中板→边板的顺序进行吊装。

吊空心板前先进行试吊，将空心板吊离支承面约2～3cm后暂停，对各主要受力部位的作用情况作周密的检查，确认作用良好，方可撤去支垫继续起吊。落空心板时，为使落空心板准确，在架第一跨时，在空心板底划好两个支座的十字位置中心线，在空心板的端立面上标出两个支座位置中心铅直线，落空心板时同盖梁上的位置中心线相吻合。

5）调整支座。支座安装后，若发现个别支座脱空、发生较大的初始剪切变形、支座偏压严重造成局部受压等现象，及时调整。调整的方法为：用千斤顶顶起空心板端，在支座上下表面铺涂一层环氧砂浆或合适厚度的薄钢板，然后再次落板，使支座上下表面相互平行且同空心板底、盖梁顶面全部密贴，同时使一片梁两端的支座处在同一平面内。

6）检查验收。安装完成后组织相关人员进行验收，验收合格并经监理单位同意后，方可进行后续施工。

2.3.3 安装过程中注意事项：

1）空心板的起吊、运输、装卸、安装时的混凝土强度，符合设计或规范要求。并通过与空心板相同混凝土制成的试件，表明空心板的抗压强度达到图纸规定值才能装运。

2）装卸、运输和贮存空心板时，按标定的上下记号正立安放，不准上下倒置，直承点接近于构件最后放置的位置。

3）在桥墩、支柱或桥台强度未达到设计或规范要求时不得架设空心板。

4）空心板在正式起吊安装前，进行满载和超载的起吊试验，以检查起吊设备的可靠性，进一步完善操作方法。

5）空心板安装前对墩、台支座垫块及梁底面清理干净

6）预制空心板的安装开始直至形成结构整体各个阶段，都不允许板式支座出现脱空现象，并逐个进行检查。

7）吊点设置在空心板吊装预留孔处，不得随意更改。

3 施工安全保证措施

3.1 起重吊装安全要求

1）采用双机抬吊，单机荷载不得超过额定起重量的80％，两机应协调起吊、就位，起吊速度平稳缓慢。

2）起重、吊车、装卸、指挥作业人员必须经过有关部门的培训，具备操作起重、吊车的技能和熟知安全技术操作过程，并经考试合格后取得上岗证，且必须持证上岗，非本工种人员，不得操作。

3）起重、吊装作业的司机、司吊、司索工、信号指挥班前一律不得饮酒。

4）作业前，司索工必须认真检查钢丝绳、扣、卡环、 钩子等是否安全。

5）吊车支立前，对作业场地进行整平，必要时进行压实；支立时，要选择地面坚实且能够保证安全作业的稳车地点，车要平稳，严禁倾斜，吊车支腿必须落实放稳。吊装前将起重机械试运转一次，观察各部分及操作系统有无异常，并检查所有起重机具是否安全，符合要求后方可施工。

6）作业前，司机和司吊必须对钩头、钢丝绳、吊带和各起重部位进行检查，检查合格后方可作业。

7）严格遵守吊车臂杆角度负荷的规定，起重吊装前，应了解起重物的重量、体积、形状、吊点设位等，斜拉斜牵，严禁作业。

8）起重吊装作业人员要精神集中，听从指挥，指挥信号应准确，安全可靠。指挥人员要监督检查吊具使用操作方法，有权停止不按信号操作的司机工作，有权拒绝接受无吊装方案或不明重量的危险作业，并向上报告。

9）当吊物离开地面2-3cm时，检查车身有无倾斜，钢丝绳有无托槽，检查正常后方可起另，如发现险情，要立即发出信号，停止作业。

10）吊运物件时，必须按装载车的核定吨位装放平衡，严禁偏装和超吨位装载。

11）吊车移动时必须落杆，信号源，司索工和司吊注意观察周围环境，防止臂杆触电和钩头摆晃伤人。

12）必须严格遵守“十不吊”等安全规定。

13）遇六级以上大风、大雨、大零、雷电等恶劣气候条件时应停止起重吊装作业。

14）在严禁超载、起重机在卸载和空载时其起重臂必须落到最低位置，即水平面夹角在60度以内。

3.2 起重指挥安全要求

1）吊装指挥由技术熟练，懂得起重机机械性能，并经过专业培训人员担任，且必须持证上岗。

2）指挥作业中，要严格执行起重作业的安全技术和规范、规程，严格遵守吊装作业“十不吊”：吊物质量超过机械允许范围不吊；信号不明不清不吊；吊物下方有人不吊；吊物上站人不吊；埋入地下不明情况不吊；斜拉、斜牵、斜吊物品不吊；细长物品无两点且捆扎不劳不吊；零星对象无容器盛放不吊；吊重量不明不吊，机械安全装置失灵不吊；看不清起、落点不吊；六级以上大风不吊。

3）熟悉各种指挥信号，发出的信号应准确，红亮，清楚，在作业开始之前，与司机相互约定采用的指挥信号的种类，在运转工程中，不准中途改用未经约定时指挥信号种类，确实要改变时，必须使起重机停止运作，指挥人员与司机取得联系，并经双方认可后方可更换。

4）吊装过程中时，要严格执行下列规定:作业中只允许一个人对司机发出指挥信号。

5）指挥人员作业中必须位于司机听力或视力所及的明显处，不允许进入司机视线盲区和隔音区指挥。

3.3 施工现场安全措施

1）施工前对作业人员进行安全技术交底，加强对现场施工人员的安全教育和督促检查。

2）合理安排各种机械设备的行走路线，避免交通事故的发生。

3）对机械设备定期进行安全检查，不开带病车。

4）作业人员严禁酗酒，不得带病操作。

5）起重臂下严禁站人，起重机在起吊期间严禁人员站在吊物下面。

6）安全员对现场的电闸、电线定期检查，防止电线老化、漏电，电闸短路，对于暴露在外面的电线要开挖电线沟进行埋设。

7）遇有大雨、大风、大雾及六级以上大风等恶劣天气，停止一切作业并采取安全措施

8）施工人员在施工过程中严禁野蛮施工，施工工具不乱丢乱放，做到随用随放。

9）非本工程人员严禁进入施工现场、进入现场的施工人员必须配戴安全帽，高空人员配戴安全带，不准穿拖鞋进入现场。

3.4 吊装作业安全事故预案

1、若发生事故，立即停止作业，有人员伤亡的立即将伤亡人员送往医院救治。

2、事故情况上报上级有关部门。

3、分析事故原因，追查事故责任人，落实整改措施，做到事故原因不明不能复工，事故责任不明不能复工，整改不到位不能复工。

4、处理善后事宜。

5、对结构构件有损伤的进行补救处理或构件返工。

6、恢复施工。

作者简介

姓名：李金堂（1967年8月生人），性别：男，民族：汉族，籍贯：河北省邯郸市涉县，单位：涉县水利局漳北渠管理处，学历：大学本科，职称：工程师，身份证号：132132196708140012 ，研究方向：水利工程施工及管理。

参考文献：

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