轨道交通高架站台雨篷钢结构的吊装工艺研究

夏永俊 （常州市轨道交通发展有限公司，江苏 常州 213022）

1 引言

在石油化工、海洋工程、桥梁建设等行业等各类行业的施工过程中，经常采用吊装技术[1-3]。吊装工作现场环境日益复杂，为能安全顺利地完成吊装工作，吊装方案设计是吊装作业的首要环节，因为吊装设计直接影响到吊装作业的质量、工作量以及预算，故需要准确细致的方案设计，以确保吊装工作正常、有序和高效地开展[4]。现阶段针对高架站台雨篷钢结构吊装方案的公开研究成果不多[5]，本文通过对常州市轨道交通1号线阳湖站站台雨篷钢结构吊装工程的介绍，为类似工程的顺利实施提供借鉴。

2 工程概况

本工程为常州市轨道交通1号线阳湖站站台雨篷钢结构工程，施工工艺采用吊装技术。结构设计使用寿命为100年，结构安全等级为一级，抗震等级为三级。阳湖路站总长140.30m，跨度18.7m，两侧外挑2.4m，最大开间15m。两个车站钢柱以及钢梁均材料均为Q345B，连接板、加劲板材料均为Q235B。阳湖路站钢结构体系为框架结构，纵向柱距分别为9.4、12、15m 不等，横向柱距为7.5m，主钢柱采用550×200×20×20mm 箱形梁，主钢梁采用700×400×20×20mm 箱形梁和 H700×300×14×20mm型钢梁，次梁采用HM294×200×8×12mm型钢，主要构件规格及重量见表1。

3 施工流程

①第一步吊装钢柱，钢柱在吊装之前重复测量控制中轴线、基础标高及埋件位置，复测合格后开始吊装钢柱。首先从1轴开始吊装钢柱，钢柱在地面拼成V型钢柱成品，成品V型钢柱最重为10t，采用1台80t汽车吊吊装，配合一台曲臂车用于登高作业，安装示意如图1所示。

图1 钢柱吊装示意图

②局部两跨内钢柱吊装结束后，复核钢柱标高、垂直度，确认无误后，采用1台80t汽车吊吊装横向钢梁，配合一台曲臂车用于登高作业，安装示意如图2所示。

③安装好每侧各两根钢柱后，安装纵向主梁。主梁最重为4.5t，采用80t汽车吊进行安装，配合两台曲臂车用于登高作业。两根主梁安装完毕后安装主梁之间次梁，形成稳定体系，如图3所示。

钢框架主要构件规格表 表1

图2 横向钢梁吊装示意图

图3 纵向主梁吊装示意图

④安装同样方法，将钢柱以及钢柱间的钢梁全部安装完毕，如图4所示。

图4 次钢梁吊装示意图

4 设备选型计算及稳定性验算

钢柱与横向钢梁吊装的设计计算方法相同，这里以V型钢柱吊装为例，进行设备选型及稳定性验算。

4.1 设备选型计算

V型钢柱制作完成最大重量为10t，以此条件对比施工手册，选用QY80D型汽车起重机，其最大作业半径为10m，最大地上扬程为30m，额定起重量为10t。在支腿全伸、侧向和后向作业，全伸臂长36m，工作幅度16m时，起升高度达30m，可起重量可达8.1t，满足本工程吊装要求。

4.1.1 吊臂高度验算

吊臂高度=22.67m（安装基面高度）+1m（吊钩高度）+3m（吊索高度）+2m（安全高度）=28.67m＜30m（最大地上扬程），满足要求。

4.1.2 起重能力验算

计算荷载:

本工程中，钢柱重Q=10t，不均匀系数K1=1.1，动载系数K2=1.05，结构风载W1=1.397t。

吊装载荷:

本工程中，吊钩重q1=0.35t，吊索具重q2=0.30t。

满足要求。

4.1.3 钢丝绳的选用

从钢梁两端点往中点处各取0.5m为吊点，各个吊点间隔1.5m，拉拽的钢丝绳长度为12m，吊钩距吊点往上3m，钢丝绳与钢柱的夹角大概是75°，取钢丝绳与钢柱的水平夹角为30°。

计算每根钢丝绳的实际拉力F：

吊装用钢丝绳：查表选用6×37+FC型D=30mm钢丝绳其抗拉强度为1700N/mm2，破断拉力总和为580.5kN。其容许拉力验算如下：

式中：P——容许拉力(kN)

T——钢丝绳的破断拉力总和(kN)(查表得T取580.5kN)

C——换算系数查表取0.82

K——钢丝绳的安全系数(查表得K取8)。

满足要求。

4.2 稳定性计算

4.2.1 抗倾覆验算

汽车吊装过程中应防止倾覆，稳定力矩要超出倾覆力矩。以18m梁为验算对象，查《起重机设计规范》[6]可知：

式中KG——自重加权系数，取1；

KQ——起升荷载加权系数，取1.15；

KW——风动载加权系数，取1；

MG、MQ、MW分别为汽车吊自重、起升荷载、风动荷载对倾覆边的力矩，N·m。

图5 汽车吊吊装钢柱时受力简图

图中：G——汽车吊自重，取63t；

Q——起升物重量，取10t；

W——风动载，按起升物重量的20%考虑；

a——汽车吊重心至支脚倾覆支点的距离，支腿全伸10m，故a取5m；

R——汽车吊工作半径，最大取16m；

h——风动载合力点高度。

故稳定性满足要求。

4.2.2 地基承载力验算

当汽车吊装工作时3点着地是最危险的情形，此时3个支腿支撑所有工作重量(自重与荷重)。

式中：G—汽车吊自重，取80t吊车验算，为 63t；

Q—汽车吊最大荷重（额定荷重），为15t。

汽车吊对路基的压强应为：

式中：S—支腿着点面积

根据计算所得，80t汽车吊装工作时地基承载力不应小于3.95MPa，对比实际工程，路基地基承载力设计不小于30MPa，因此地基承载力适宜吊装施工的要求。

5 结论

本文根据站台雨篷钢结构型式，制定了科学合理的施工流程，针对具体的构件规格，从吊臂高度、起重能力、钢丝绳和卸扣强度等方面对起吊设备进行计算选型，并对起吊作业过程中的稳定性进行了验算，确保了施工方案的安全性。