大型机械设备在桥梁施工中的应用

吕衡春

（中铁十八局集团市政工程有限公司 天津 300222）

在高速公路工程架梁施工时，作为大型机械的架桥机的应用是非常重要的。但是在应用这种大型设备作业时，对于施工现场的环境和条件有一定的要求[1-8]。施工企业要想应用架桥机这种大型设备施工，就必须对设备的运行原理进行全面的分析和了解。通过一系类准备工作，同时对安装流程进行精细设计，才能保证工程能够顺利的建设完成。

1 工程概况

深圳外环高速公路深圳段二期工程第10合同段起点桩号K68+000，与第9合同段终点顺接，之后向南穿越横岭工业区、跨龙岗河，在龙岗河南侧约100 m处设置宝龙互通与龙兴北路相接，路线转向东南跨同富路、田坑水河、龙窝路、秋宝路后与深汕高速交叉并设置坑梓东互通式枢纽立交，路线跨过深汕公路继续向南延伸设置金沙互通立交与丹梓大道相接，终点桩号K77+350，长度9.35 km（其中龙岗段长2.75 km、坪山段长6.6 km）。

2 安装前准备措施

2.1 安装场地规划

施工现场需要有足够的场地摆放架桥机各部件，安装现场留30×60 m吊装区域，并在周围拉好警戒线，如图1和图2所示。汽车吊站位处地基监测措施：汽车吊支腿打好后，在支腿上打好标记，并用红外线水平仪打到标记位置，专人负责监控吊装过程中标记位置与水平仪红外线是否发生上下偏移，及时发现汽车吊站位处是否沉降，确保吊装过程安全可靠。

图1 架桥机安装总平面布置图

图2 架桥机拼装地点

2.2 汽车吊的选择

根据施工现场实际情况，架桥机安装场地需满足吊装要求，汽车吊在架桥机侧面设置好支腿，根据架桥机各部件重量表，可以选择2台80 T以上汽车吊辅助安装，方案内按80t汽车吊吊装计算其中主梁进行抬吊吊装，考虑动载系数、抬吊系数、吊钩索具重量（1 t），具体吊装参数详见表1所示。

表1 吊装参数

2.3 架桥机安装技术

（1）安装前准备：测量施工现场平面距离，拼装好大车机构和拼装小车成一个整体。安装中支腿、前支腿，如图3～图5所示，1）将支腿预先摆放在起吊区域，一台80 t汽车吊距离中支腿半径均为9.5 m，主臂升至24 m，汽车吊起量为17.8 t，单根支腿的重量为6.8×1.1=7.48 t（吊装系数按1.1计算），满足吊装要求；2）1台80 t汽车吊距离前支腿半径均为9.5 m，主臂升至24 m，汽车吊起量为17.8 t，单根支腿的重量为12×1.1=13.2 t（吊装系数按1.1计算），满足吊装要求；3）连接采用8.8级M24螺栓配双螺母紧固，紧固方式采用电动扳手调至350 N.m左右，最大不超过420 N.m。

图3 吊装中支腿立面图

图4 吊装前支腿立面图

（2）安装主梁：如图6～图8所示。主梁采用两台80 t汽车吊吊装，汽车吊距离主梁①半径为7 m，主臂升至18 m，此时汽车吊起重量为29.1按抬吊系数计算汽车吊起重量为29.1×0.8=23.28,单根主梁重量为28×1.1×（1/2）=15.4 t（吊装系数按1.1计算），满足吊装要求；汽车吊距离主梁②半径为7 m，主臂升至18 m，此时汽车吊起重量为29.1 t按抬吊系数计算汽车吊起重量为29.1×0.8=23.28 t，单根主梁重量为28×1.1×（1/2）=15.4 t（（吊装系数按1.1计算），满足吊装要求；连接采用8.8级M24螺栓配双螺母紧固，紧固方式采用电动扳手调至350 N.m左右，最大不超过420 N.m。汽车吊将主梁2安装就位后，移动汽车吊使汽车吊距离主梁1半径为7 m时，汽车吊支腿将主梁1吊装。

图6 主梁吊装立面图

图7 主梁1吊装平面图

图8 主梁2吊装平面图

（3）纵行桁车吊装：如图9～图10所示。在拼装区域地面平台上将纵行桁车组拼好，80t汽车吊距离纵行桁车半径为8m，主臂升至30m，此时汽车吊起重量为18.8t，纵行桁车重量为9×1.1=9.9t（吊装系数按1.1计算），满足吊装要求。

图9 纵行桁车吊装立面图

图10 纵行桁车吊装平面图

（4）起重小车吊装：如图11-图12所示。在拼装区域地面平台上将起重小车组拼好，80 t汽车吊距离起重小车半径为8 m，主臂升至30 m，此时汽车吊起重量为18.8 t，起重小车重量为7×1.1=7.7 t（吊装系数按1.1计算），满足吊装要求。

图11 起重小车吊装立面图

图12 起重小车吊装平面图

3 安装质量控制计算

3.1 吊装钢丝绳计算

主梁吊装时用两根钢丝绳采用兜吊主梁的方法吊装，绳环挂在汽车吊的吊钩上，如图13所示。

图13 计算示意图

3.2 支腿最大反力计算

80t吊车工况：其臂长为24.6 m，工作半径为6 m的情况下最大起重量为28/2×1.1=15.4 t。吊机重量41 t，支腿全伸长度7.7×7.9 m。图14为汽车吊的支腿图，四个支腿分别为A、B、C、D，汽车吊的重心位置在支腿的对角线交点上。

图14 汽车吊四支腿作业

由以上数据可确定：G=410 kN、F=15.4 kN、LZ=7.7 m、Lh=7.9 m、L=6 m。受力分析如下：当汽车吊在后侧起吊，大臂垂直于AD时，支腿AD受较大的压力，设M为0得：对CB做弯矩平衡，FAD×Lz=G×Lz/2+F×(L+Lz/2)得，FAD=229 kN，平均分到两个支腿上为115 kN。

受力分析二：

在如图15所示情况下当汽车吊仅有3个支腿受力时，此时汽车吊支腿受力最大，设B点受力为0，对D点为原点做弯矩平衡：∑F=0；FA+FC+FD=G+F；∑Mx=0；Lh×G÷2-F(L-BD÷2)cosθ-Lh×FA=0；∑My=0；LZ×G÷2-F(L-BD÷2)sinθ-LZ×FC=0，解得：FA=FC=150.9kN，FD=293.2kN。

图15 汽车吊三支腿作业

综上所述，汽车吊在本次安装作业过程中，单个支腿承受的最大载荷为293.2 kN。

3.3 地基承载力

地基承载力为：P=F/A=293.2/(1.5×1.8)=108.6 kPa，其中，P为素填土承受汽车吊作业过程中的单位荷载；F为汽车吊支腿作业过程中产生的荷载；A为汽车吊支腿通过1.5 m×1.8 m的钢板传到砂石粘土层的受力面积。

现场吊装作业区域为填筑路基（压实度94%），实测地基承载力为123.2 kPa～135.3＞108.6 kPa，满足汽车吊支腿受力条件。

4 结语

桥梁施工工作量大，风险高。合理使用大型机械设备，可以降低风险，加快施工进度，提高整体质量。机械设备发挥良好功能的关键在于科学管理。在工程项目中，有关管理人员要端正态度，不断学习，积极探索机械设备的管理方法，确保机械设备在整个施工周期内保持稳定高效的使用状态，为我国桥梁建设提供帮助。