薄底板管沟梁吊装施工技术

王晓良 中交二航局第一工程有限公司

1.工程概况

宜昌三峡国际游轮中心码头工程位于宜昌中心城区北部，葛洲坝水利枢纽上游三江引航道东侧的长江支流黄柏河左岸，建设10 个游轮泊位，设计年游客吞吐量200万人次。保持现有陆域前沿线，在现有挡墙外侧修建11 m宽架空平台，基础采用2 根Φ1200mm钻孔灌注桩，上部结构采用现浇盖梁，盖梁上部岸侧设置6 榀预应力空心板，江侧设置1榀管沟梁。管沟梁长度为15.9 m，宽度为3 m，底板厚15cm，两边侧壁厚分别为42cm及30cm，中间侧壁50cm，重达80t，为倒M型结构，总计24榀。

2.吊具及吊点设计

2.1 吊具结构设计

吊具设计成桁架形式，横向桁架用3根I25型钢，纵向采用两根双拼I25型钢，10mm厚钢板为吊耳，吊耳与桁架之间焊接，用加劲肋板对吊耳连接加强。

2.2 专用吊具验算

管沟梁最大重量为80.5 t（吊具及其他按2 t 考虑），平面方向钢丝绳与吊具双拼工25 a 水平方向夹角17°，双拼工25 a 受力：Nx=cos17°×805kN/3=256.6kN；单拼工25 a 受力：Ny=sin17°×805kN/3=78.5kN。

工25 a 截面性能：γ x=1.07，A=48.541cm2，Wx=402cm3，Wy=48.3cm3，Ix=5020cm4，Iy=280cm4，i x=10.2cm，iy=2.4cm，f=215 N/mm2，fv=125N/mm2。

双拼工25a：Iy=2×1/12×1.3×（11.6×2）3+2×1/12×（25-1.3×2）×（11.6/2）3=3434cm4

（1）强度验算：

双拼工25a：σx=Nx/A=256.6K N/2×48.541.102mm2=26.43N/mm2＜f=215N/mm2(满足)

单拼工25a：σx=Ny/A=78.5KN/48.541cm2=16.17N/mm2＜f=215N/mm2(满足)

管沟梁断面图

管沟梁吊具图（图中尺寸以m计）

（2）刚度验算：

双拼工25a：λx=I0x/ix=9.7m/10.2cm=95.1＜400，λ y=I0y/iy=4.85m/5.95cm=81.5＜400 (满足)

单拼工25 a ：λ x=I0x/ix=3m/10.2cm=29.4＜400，λy=I0y/iy=3m/2.4cm=125＜400 (满足)

（3）稳定性验算：

热轧工字钢截面，对x 轴为a类，对y轴为b类，双拼工字钢两轴均为b类。查表得，对于双拼工25a，φX=0.588，φy=0.678。对于工25a，φX=0.963，φy=0.411。

双拼工25a：σ=N/φA=256.6KN/0.588×2×48.541×102cm2=44.95N/mm2＜f=215N/mm2(满足)

单拼工25a：σ=N/φ A=78.5KN/0.411×48.541×102cm2=39.34N/mm2＜f=215N/mm2(满足)

（4）焊缝计算：

吊耳受力：

2.3 吊点设计

由于管沟梁设计图纸中未给起吊点，本管沟梁吊装时为避免底板折断等因素影响，决定将吊点布置于管沟梁两边侧墙，设置四个吊点，吊点距离梁两端头3.1m，错开观景平台，防止吊装时钢丝绳卡住；同时错开25cm底板倒角处，距离底板40cm处，预留0.11米预留孔预埋PVC管穿钢棒，在预埋PVC管处设置两个φ25螺纹钢加强筋，吊点周边设置加密钢筋网片，对吊点进行加强。

3.吊装工艺

3.1 管沟梁预制

架空平台预制管沟梁由于转运困难，考虑到经济合理性及便于起吊安装，决定将管沟梁沿架空平台岸线边预制,台座布置在离岸边3.5m处，平行布置2个台座，两台座间留2m当做过道方便施工，使用一台400T吊车起吊安装。预制台座用5cm厚C15细石子混凝土找平层，同时台座设置3cm起拱度。

3.2 地基承载力验算

本工程管沟梁预制及吊车就位均在挡土墙附近的后方陆域，汽车吊站位位于原挡土墙边缘，需对挡土墙后方回填陆域进行地基承载力验算。400吨汽车吊自重84吨，配重90吨，管沟梁重81吨，四个脚垫板规格为2.5米×2.5米×0.3米，故地基需承受的总荷载为84吨+90吨+81吨=255吨，计算地基承载力Pk=255×10/2.5×2.5×4=102KPa。根据本工程地勘报告在后方挡土墙陆域采用标准贯入实验及动力触探的检测结果，地基承载力为fa=140 KPa，大于400吨汽车吊的地基承载力，故地基承载力满足要求。

3.3 管沟梁吊装

3.3.1 吊装设备选用

本工程由于受黄柏河桥净空影响，如使用大型浮吊进行水上安装，需拆卸起重船臂架，费用高，采用双机抬吊工期长，经分析比选选择一台400吨吊车在陆上进行安装，管沟梁中距离码头岸线边10米，管沟梁最大吊装重量80.5吨左右（含吊具），根据吊车参数、性能表能满足吊装吊重要求。

（1）吊距计算：

400 t 汽车吊吊距计算公式：L400t=L1+L2

其中：

L400t——汽车吊的吊距（m），也称幅度（m）；

L1——汽车吊旋转中心至盖梁侧边的水平距离（m），约2 m，取L1=2.5m；

L2——横梁外边至吊点中心的水平距离，L2=10m；

则L400t=L1+L2=2.5+10=12.5m

（2）起重臂长计算：

起重臂长计算公式：（L臂长）²=(H+h4)²+L400t²，H=h1+h2+h3

其中：

H——汽车吊的起重高度（m）；

h1——管沟梁的高度（m），h1=1.4m；

h2——安装间隙（m），0.2 m～0.5m，取0.5m；

h3——吊索高度（m），挂钩至构件吊起后管沟梁顶面的距离（m）；

h4——挂钩至起重臂顶端的垂直距离（m），初步取3m；

h3=L’/2×tanα

L’——管沟梁对角吊点之间的水平距离，L’=5.55m；

α——取值60°；

h3=L’/2×tgα=5.55 ×tg60O=9.6 m，再加上吊耳的高度，取h4=10m

则H=h1+h2+h3=1.4+0.5+10=11.9m

根据公式计算，起重臂长L臂长=19.45m

根据QAY400汽车吊起重性能表，当吊距(幅度)为14 m、臂长为20.7m时最大起重量可达到86t＞81.5t(管沟梁最大的重量)，经我方计算起重臂长L臂长=19.45m＜20.7m，但在起重性能表中没有对应的数据，说明在吊距(幅度)为14m时，臂长要伸长至20.7m才能进行起吊作业，满足管沟梁起吊的要求。

3.3.2 管沟梁安装钢丝绳选择：

（1）钢丝绳选择：

根据规范，钢丝绳允许拉力按下式计算：F0=K’×D2×R0/1000

式中：F0——钢丝绳最小破断拉力，单位为kN；

D——钢丝绳公称直径，单位为mm；

R0——钢丝绳公称抗拉强度，取1870MPa；

K’——钢丝绳的最小破断拉力系数，6×19S+FC钢丝绳取0.33。

管沟梁最大重量78.5t,吊装时最大吊重为80.5t，考虑采用8根2m长的钢丝绳和4根10m长的钢丝绳受力，钢丝绳安全系数取6，钢丝绳破断拉力为805×6÷6=805k N，805×6÷3=1610kN。

则钢丝绳最小公称直径

51.1 实际采用Φ 38mm 和Φ52mm钢丝绳及，满足要求。

（2）卸扣选择：

管沟梁最大重量为80.5t，8个小卸扣单个最大受力13.42t，根据《中华人民共和国机械行业标准》JB 8112-1999选择卸扣型号为T-BX 15，额定起重量为15t。4个大卸扣单个最大受力26.8t，选择卸扣型号为T-BX 30，额定起重量为30t。

（3）承重钢棒计算：

管沟梁侧墙厚度为0.3m，钢棒采用Q345钢号的钢材，长0.5m，钢棒悬出轨道梁部分按悬臂结构进行计算。

L—悬臂端长度（0.5-0.3）×/2=0.1m

b—吊点至悬臂根部距离取0.025m（吊装时的工作长度）

G—管沟梁重量为805KN

K—动力系数取1.2

P—单侧钢棒承受载荷（P=G×k/4=805×1.2/8=120.75KN）

D—钢棒直径取100mm

A—钢棒面积1002×π/4=7850mm2

W—钢棒截面抵抗矩3.14×D3/32=98125mm3

I—钢棒截面惯性矩3.14×D4/64=4906250mm4

E—钢棒弹性模量210000Mpa

（1）钢棒剪切强度：剪应力τ=P/A=15.4≤容许剪应力{τ}=120Mpa

因此，钢棒抗剪能力满足要求。

（2 ）钢棒弯曲强度：弯矩M=Fb=20215000N.mm

弯曲应力δ=M/W=205.06Mpa≤容许弯曲应力{δw}=210Mp

因此，钢棒抗弯能力满足要求。

（3）钢棒的挠度：挠度f={Pb2L（3-b/L）}/（6EI）=0.0018mm≤{f}=L/500=0.05mm

因此，钢棒挠度满足要求。

3.3.3 保证措施

（1）采用全站仪放样砼预制构件安装位置和标高控制点；校核支承面的标高及平面位置，并画出安装轴线与端线，以使构件准确就位。

（2）对砼预制构件的类型编号、外形尺寸、质量、数量、混凝土强度、预留孔、预埋件及吊点等进行复查。

（3）对起吊用的机具设备如钢丝绳、吊环等进行全面检查，合格后方可投入使用。所用的吊运设备，不允许超负荷运行。

管沟梁安装时：

（1）正式安装前，将搁置面预埋钢板打磨清理干净，并将橡胶支座安装固定好。

（2）管沟梁安装时，橡胶支座面应平整，空心板与橡胶支座面间应接触紧密。

（3）将管沟梁缓慢下放，距待安装位置约30cm时，将管沟梁调平、调正，人工辅助将管沟梁安装到指定位置。

(4) 在挡土墙上部沿挡土墙方向每隔5米布设一个沉降位移观测点，每隔2小时观测一次，保证挡土墙在吊装过程中稳定。

4.结束语

本文从工程实际出发，对吊装工艺进行了介绍，用次方法吊装能够顺利、安全的完成本次吊装任务，对吊具、吊点的设计，预制完成后临时租赁一台大型汽车吊一次性完成安装，及节约了费用，又满足了安全吊装的要求方。本文通过实际工程经验，对重量非常大的薄壁型管沟梁吊装予以总结，可供类似工程参考借鉴。