吊装专项施工方案.docx
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吊装专项施工方案
朝阳市黄河路大桥缆索系统安装
专项方案
主索鞍吊装施工方案
江苏法尔胜新日制铁缆索有限公司
2008-06-08
目录
1.主索鞍吊装方案的选择2
2.墩顶门吊吊装方案的调整3
3.吊装门架构造3
4.主索鞍安装门架结构计算5
4.1计算基本数据:
5
4.2结构内力分析5
4.2.1结构内力及变形（静力分析）6
4.2.2稳定分析（曲屈分析）7
4.3钢丝绳安全系数计算9
4.4塔顶预埋局部强度计算9
4.5主要技术措施10
4.6安全施工措施11
5附件11
主索鞍吊装钢架设计图11
预埋件设计图11
顶推反力架设计图11
1.主索鞍吊装方案的选择
主索鞍有下平板、上平板和鞍体三大件组成，主索鞍安装就是三大件分体吊装组合的过程。
在组成主索鞍的三大件中，鞍体单件重量23t，自承台平面起到塔顶索鞍安装平面垂直高度46.5m，加上鞍体、吊具高度，整个吊装高度达到51m,属超高超大型构件的吊装，是本工程中的施工难点。
索鞍构件的吊装不外乎有自行式起重机直接吊装和墩顶门吊吊装二种吊装方式，具体采用何种吊装方式，应遵循方案选择的原则，根据本桥的结构特点和现场的施工条件进行比选。
自行式起重机直接吊装
自行式起重机良好的机动性能、优越的机械化特点，能够有效提高施工效率，降低劳动强度，在正确选择和掌握起重机吊装性能基础上，相对比较安全。
采用自行式起重机直接吊装，根据如图所示需要60m主吊臂,起吊重量23t的起重机，若要达到此要求的起重机，额定起重能力最小在200t以上。
墩顶门吊吊装
墩顶门吊吊装就是在塔顶安装起吊门架，通过卷扬机提升系统和行走系统进行索鞍构件的吊装就位，这种吊装方式相对自行式起重机直接吊装，能够就地取材，充分利用原有或现场设备，不受大型起重机来源的影响，能够自我控制施工进度。
二种吊装方式的选择主要在满足安全可靠、经济合理的原则基础上，主要根据现场需要进行选择。
当塔、梁结构工程能够同步，已具备缆索系统施工条件，为了加快缆索系统施工进度，需要以一定的经济代价抢工期时，采用自行式起重机直接吊装是适宜的，它能够达到工效简捷的目的。
当采用自行式起重机直接吊装，由于需要的大吨位起重机比较稀少，至少就近没有，需要从外省市调运，其进出场和需要现场配套的设施费用相对较大。
同时以一定代价完成索鞍的吊装后，依然不具备缆索系统施工条件，依然需要在塔顶安装缆索架设必须的门架等施工设施，无法连续衔接正常工序，完成的索鞍不过是形象工程，难以体现直接吊装加快施工进度的效果，经济合理性显然较差一点。
根据悬索桥的施工特点，墩顶门架是缆索架设必须的专用施工设施，利用墩顶门架来吊装主索鞍，可以提高施工设施的综合利用率，降低施工成本。
从工序安排角度，先安装主索鞍后安装塔顶门架，还是先安装塔顶门架再安装主索鞍，两者仅仅存在门架强与弱的区别，对工期影响并不明显。
因此，利用墩顶门架来吊装主索鞍是适宜的。
结合本工程的施工现状，当塔柱先于主梁完成，则可以将塔顶门架安装与主梁同步施工，主索鞍安装视主梁施工情况确定从梁面或承台上起吊。
2.墩顶门吊吊装方案的调整
原报批方案中，采用横桥向布置的对称悬臂门架，从侧面吊装索鞍构件，门架结构全部支承在上横梁上。
鉴于目前索塔上横梁与塔柱异步施工，先将塔柱施工到顶，再施工上横梁，由此门架支承在上横梁上的结构就无法实施，所以将墩顶门吊结构作适当调整。
调整后的门吊结构，主索鞍构件全部从正面进行吊装，同时结构完全兼顾、满足缆索系统安装要求的门架，两者合二为一。
3.吊装门架构造
本桥主鞍起吊高度约为34m（从梁面起吊开始计算）。
塔顶平面尺寸为4.5m×3.0m。
因此，根据实际情况在主塔顶部搭设吊装钢架，在吊装钢架上设置移位器及定动滑轮，利用设置在梁上（或塔顶横梁上的5T卷扬机组成起吊系统来吊装主索鞍。
承重纵梁采用2组2][28b槽钢组成，两两拼设，顺桥向布置，两端悬挑，伸出主塔外3.5m，并采用16[]槽钢双拼作斜撑。
承重纵梁置于塔顶立柱上。
立柱采用320x10钢管柱，高4.5m，共设置4根，立柱柱脚焊接固定在塔顶预埋板上，并以锚筋加强。
为了加强立柱的侧向稳定，在承重纵梁上用28Ib工字钢设置了4道横向连接。
为保证起吊系统的可靠性，在两个后支点立柱处设置精轧螺纹钢作为锚筋，加强承重纵梁与立柱的连接。
塔顶吊装支架、吊装系统布置如图所示。
吊装结构图
4.主索鞍安装门架结构计算
4.1计算基本数据:
4.1.1荷载计算数据：
主索鞍鞍体重量：
231kN（主索鞍构件中最重的部件,含吊具重及辅助用材）；
行走天车（移位器）：
15kN；
滑轮系统:
9轮+7线,（起重滑车选用HQD4-35型）
钢丝绳重量：
10kN（钢丝绳选用直径Φ18-23mm18x19+FC专用吊装钢丝绳）；
最大工作荷载：
P＝（231＋15＋10）×1.1×1.3＝366.08kN
（注：
荷载的不均匀系数取1.1，冲击系数取1.3）
4.2结构内力分析
本方案采用计算机进行受力分析,结构分析离散图如下图所示:
上图中全模型共有52单元,节点33个。
在悬臂端距离前立柱1.5和2.5m处加载4×91.52kN=366.08KN梁单元集中荷载。
4.2.1结构内力及变形（静力分析）
根据前述的模型结构得到的计算分析结果如下图所示：
应力图
（按最不利荷载组合最大值计算）
说明：
上图中考虑了4×91.52kN集中荷载＋结构自重后的计算结果，受拉边最大应力为78.71MPa，受压边最大应力为-64.26MPa。
吊装钢架为限制荷载的临时性钢结构，《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86规定，Q235的容许拉应力、压应力、弯应力按1.3x140MPa=182MPa计算（基本容许应力提高30%）。
结论:
根据上述分析，各杆件应力均小于材料的许用应力。
变形图
（按最不利荷载组合最大值计算）
上图中考虑了4×91.35kN集中荷载＋结构自重后的计算结果，最大变形3.81mm结论:
结构变形满足规范（JTJ-02-86）要求。
4.2.2稳定分析（曲屈分析）
将上述模型进行了屈曲分析,其结果如下图（注:
图中为MODEL1,MODEL2）。
MODEL1轴测
MODEL1平面
MODEL2轴测
MODEL2平面
说明:
从上图中可以看出,发生失稳的临界荷载安全系数为9。
结论:
发生失稳时的临界荷载为实际受荷的9倍,故结构本身的破坏形态为强度破坏。
即，远在结构达到失稳的临界荷载之前，结构就因强度不足而失效，因此结构满足稳定要求。
4.3钢丝绳安全系数计算
主索鞍吊装采用直径为20mm（18×19+FC1670MPa）的钢丝绳，
最大破断拉力Pmax＝219kN，（1670MPa）
起重滑车选用8轮7线的滑轮组，其滑车组系数为K＝0.208
注:
K=f0*k
f0=（f-1）/（fn-1）×fn-1=0.160
k=1.3（冲击系数或动力系数）
f=1.04（青铜轴套滑动系数）
n＝7（绳数）
fn=f7=1.316（滑轮按青铜轴套计算）
fn-1=f7-1=1.265（滑轮按青铜轴套计算）
则卷扬机最大拉力P＝231kN×0.208＝48.0kN
安全系数K＝219kN/48kN＝4.6>4（M4级）
结论:
满足GB/T3811-1983M4级要求。
4.4塔顶预埋局部强度计算
门架结构反力受力示意如下图：
从图中可看出立柱最大反力为287.6KN。
根据《混凝土结构设计规范》配置间接钢筋的混凝土结构构件，其局部受压区的截面尺寸应符合下列要求：
Fl≤1.35βcβlfcAln
式中：
（Fl--局部受压面上作用的局部荷载或局部压力设计值；对反张法预应力混凝土构件中的锚头局压区的压力设计值，应取1.2倍张拉控制力；
fc--混凝土轴心抗压强度设计值；在后张法预应力混凝土构件的张拉阶段验算中，应根据相应阶段的混凝土立方体抗压强度f'cu值按本规范表4.1.4的规定以线性内插法确定；
βc--混凝土强度影响系数，按本规范第7.5.1条的规定取用；
βl--混凝土局部受压时的强度提高系数；
Al--混凝土局部受压面积；
Aln--混凝土局部受压净面积；对后张法构件，应在混凝土局部受压面积中扣除孔道、凹槽部分的面积；
Ab--局部受压的计算底面积，按本规范第7.8.2条确定。
）计算；
fc--混凝土轴心抗压强度设计值，按本规范表4.1.4采用；
C55:
fc=25.3MPa（本项目主塔混凝土为C55）
βc--混凝土强度影响系数，按混凝土设计规范第7.5.1条的规定取用；βc=1
βl--混凝土局部受压时的强度提高系数；（本项目中Al=Ab=AIn）
βl=
=1
Aln--混凝土局部受压净面积Aln=400×400=160000mm2
Fl≤1.35βcβlfcAln=1.35×1×1×25.3×160000=5464800N
=5464.8KN注：
F1=287.6KN（立柱最大反力为287.6KN）
结论:
局部承压满足要求。
4.5主要技术措施
1）建立专项施工方案。
2）钢架整体进行强度、稳定及变型验算。
3）钢丝绳选用直径Φ20mm18x19+FC专用吊装钢丝绳（交互捻制），防止在起吊过程中钢丝绳组发生扭转打结，同时在吊装过程中在要设置两组尼龙绳限制风缆。
4）吊装钢架及起吊系统正试吊装前，进行1.2倍最大起吊荷载的试吊。
4.6安全施工措施
1）吊装前进行详细的安全技术交底。
2）安装提升系统完成以后，应对整个吊装、行走系统进行系统检测、调试，检查整个系统全长范围内有无绞绕或其它设备故障，确保所有机具设备安全、正常工作之后，进行超载提升试验，进一步检查门架及吊装提升系统的安全和运行情况，为正式吊装索鞍作好充足的准备。
3）起吊时，钢架下面不得有任何人来往和站立。
起吊必须平稳，刚起吊时一定要缓慢，并及时观察支架的稳定性，并且配有保护措施。
索鞍平移时要注意侧向力对整体桁架的影响。
4）施工过程中注意高空作业的安全保护工作，吊装钢架上设置走人安全拦杆。
5.附件
主索鞍吊装钢架设计图
预埋件设计图
顶推反力架设计图
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