人字扒杆双钓鱼法在互通立交桥架梁的应用
2012-07-30 来源：作者：何艳春 来源：中国鸣网
引言
目前在国内高速公路桥梁上采用架桥机架梁较为普遍。但在互通立交中往往由于桥梁上下交错，架桥机来回拆装较为繁琐。加之互通内改线桥施工场地受制等因素，因而使得采用架桥机架梁非常困难，此时具有拆装便捷操作更为灵活的人字扒杆双钓鱼法显得更为适用。
1、工程概况
某高速公路全长16.218公里，设计为双向四车道。合同段内互通立交一座，与国道205线连接，主要为当地乡镇上下高速公路而设。互通主线范围K135+010～K136+110，交叉桩号K135+612.191，长1100m。互通式立交共设匝道5条。互通桥梁共6座，分别为主线1号桥、主线2号桥、C匝道桥、D匝道桥、205国道改线桥及村道改线桥。
其中国道改线桥依次下穿主线1号桥与D匝道桥，起始桩号为K0+283.5~K0+471，桥长187.5米。桥型布置为5×20+4×20米预应力混凝土连续T梁，每片梁重45T。桥梁位于R=260米的圆曲线、缓和曲线和直线内。设计纵向坡度为3%。根据现场施工特点，架梁从该桥9#台方向开始，但由于9#台紧临现有205国道，无架桥机拼装场地，且考虑到该桥不在架梁主线上，采用架桥机架梁无法实施，确定采用人字扒杆双钓鱼法进行架梁。
2、方案概述
双钓鱼法即在待架桥跨的二侧桥墩盖梁上均设立人字形钢扒杆（钢扒杆由缆风绳固定），每副人字扒杆下设一动滑轮吊钩。待运梁设备将梁片运至架梁现场，通过这两组扒杆吊钩来实现移梁、架梁，因而形象地称为双钓鱼法。
人字扒杆双钓鱼法主要施工工艺如下：梁场起吊→炮车运梁→运梁至人字扒杆下→挂钩移梁→双钓鱼吊梁过跨→横向移梁→落梁就位→梁片临时支撑。
2.1炮车运梁
梁片采用自制炮车运输，炮车采用汽车驱动。炮车高1.2m，每台炮车容许承载50t，在梁的两端（支座附近）各设一台。在梁场内移梁采用大型龙门吊吊梁，待T梁砼达到吊装强度后，用钢丝绳捆绑T梁两端（钢丝绳安全系数采用2.0），吊点按图纸设计要求在T梁预制时预留，从梁场纵向吊运至运梁通道，直接落到50t运梁炮车上，经运梁通道纵将预制梁运送到人字拔杆底。
在运梁过程中梁片与炮车通过垫木相互接触由牵引驱动产生摩擦阻力，梁体通过木撑与葫芦对拉与炮车之间不会发生任何的滑移。以下计算运输过程中炮车的滑动情况。
梁片、垫木与炮车间相互摩阻系数为：
T梁与垫木间的滑动摩阻系数：u1=0.6
垫木与炮车间的滑动摩阻系数：u2=0.4
炮车车轮轴套间的滚动摩阻系数：u3=0.05
由此可知，梁片与垫木间、垫木与炮车间的滑动摩阻系数远远大于炮车车轮轴套间的滚动摩阻系数。混凝土梁与垫木，垫木与钢平车间要产生相对滑移，其水平力最少要大于摩阻力=45×0.4=18t，而钢平车的牵引力仅为45×0.05=2.25t小于以上滑动摩阻力18t，故在牵引中不会在垫木与平车间发生任何滑移，因此两平车间不需任何连接。
2.2双钩钓鱼移梁过跨
梁片纵向前进采用双人字钢扒杆移梁，每根扒杆由断面为4×∠80×80×10mm角钢组成的格构式钢构件，扒杆高18m，二根钢扒杆组成人字形为一副。架梁时，将两组扒杆分别立于所架梁跨的二侧墩顶，扒杆脚分别位于梁支座垫石上。
2.2.1双钩钓鱼法架梁
①T梁运至人字扒杆下后，挂好主扒杆、副扒杆吊绳，主副吊绳用8吨卸扣锁在一起，用角钢进行梁腹板边角保护，防止吊装时对梁腹板边角产生损坏。同时检查钢丝绳之间的关系，防止其互相搭压、交错在一起，待检查完毕后收紧主扒杆吊绳，进行起吊作业。待主副吊钩完全受力后用卷扬机将前端运梁炮车拉出。此时梁片由人字扒杆下的主副吊钩与后端炮车两点受力。
②收紧副扒杆吊绳，逐渐缓慢地放主扒杆吊绳，使梁体略低头前移到位，但不要碰到结构物。
③T梁悬吊到位后，楔住后端运梁炮车，收紧后保护钢丝绳，确保此时受力由人字扒杆下的副吊钩与后端炮车两点受力后，放松主扒杆吊绳，拆钩，回钩至主扒杆下。
④把主扒杆吊绳移至梁尾端，起吊主扒杆吊绳，撤走后运梁平车，缓放主扒杆吊绳，缓放后保护绳配合副扒杆吊绳使梁体就位。此过程梁片受力由人字扒杆下的副吊钩与主吊钩两点受力。
2.2.2受力计算与稳定性分析
在上述移梁过程中前后两组扒杆随着梁片位置的变化，受力也随之变化。但梁体始终保持平衡水平前进。以下对移梁过程受力与稳定性进行验算。
2.2.2.1架梁时的受力计算
由于起重机械在工作中可能出现突然停车等现象，将对起重设备产生动力影响，为此计算时须考虑其产生的影响。查相关手册得其动力系数φ=1.3。在吊装过程中，梁片吊装至跨中时为受力最大情况。
由上可求得：G’=φG/2=1.3×450/2=292.5kN
T1=163kN，T2=177kN，T1’=87kN，T2’=103kN，T1max=292.5kN
架梁时，人字扒杆立于桥墩盖梁上。经计算，每根18m高的钢扒杆承载力为73t，一副扒杆能承载能力为146t，由于一副扒杆吊一头最大重量为45/2=22.5t，故扒杆安全系数k=146/22.5=6.49满足规范要求；且盖梁能满足架梁时人字扒杆的荷载。
再进行钢丝绳安全性验算，钢丝绳受力检算公式：k=naFg/T（式中k为安全系数；n为钢丝绳根数；a为换算系数取0.82；Fg为单根绳最小破断力总合，查表可得；T为所检算钢丝绳最大受力）
分别将固定梁头钢丝绳、滑轮组钢丝绳以及后拉钢丝绳进行安全性验算后可知，选用φ33mm的钢丝绳满足要求。
2.2.2.2架梁时的稳定性验算
由于人字扒杆主要承受轴向压力，为压弯构件，因此分析其稳定性是否满足即可。人字扒杆所用钢格构件的材料为Q235钢，主肢由∠80×80×10mm角钢构成。通过计算得出其主要截面参数：截面积A=15.126cm2，自身轴惯性矩i0=88.43cm4，最大截面惯性矩：Imax=5.535×104cm4。
求得其长细比：<150满足要求。
查表得稳定系数φ=0.970。
对其进行压弯构件整体稳定性验算，平面内稳定：
（轴向压应力与弯曲应力叠加）
在上述受力计算过程中可知，人字扒杆所受的轴向压力N=178.3kN，代入上面公式：满足要求。
通过以上各项计算可知，在20米T梁吊装过程中，各项设备能力均可满足吊装需要，因此该吊装方案可行。
2.3横向移梁就位
预制T梁纵向过跨到位后，须对梁片横向平移。
片纵向完全被移至跨位后，竖向落梁时速度须控制好，确保与盖梁间有一定空间。在梁片落至合适高度时，将5T的葫芦一端系于T梁端，一端系于盖梁上。在梁片两端各设置一个葫芦，通过同时收紧梁片端头的葫芦并缓慢放松人字扒杆吊钩的钢丝绳，直到梁片横向移至最外侧的支座垫石上。
3、施工要点
3.1为确保施工安全，在大风或台风天气时不可进行架梁，并在台风来临时将人字扒杆平放至安全位置。
3.2双钩移梁过程中速度不宜过快，保持与炮车牵引速度相同，同时在换钩时作好炮车的防溜措施。
3.3架设首跨梁片时，须为桥台侧人字扒杆的缆风绳设置地锚，地锚的混凝土基坑根据现场实际情况选择适当的地方设置，基坑深度应不小于1m，混凝土强度应不低于C30。且应在地锚混凝土强度达到100%后方可进行梁片架设工序。
3.4架梁时应随时检查缆风绳与卷扬机的钢丝绳是否有破损及打结现象，不得使钢丝绳和坚硬物体摩擦，防止出现意外。
3.5双钩吊梁过程中应采用如角钢之类的物品对梁肋加以保护，防止架梁时对梁片混凝土造成损伤。
3.6由于人字扒杆须立设在桥墩盖梁上，因此应在扒杆脚址部位垫设木板或木楔并楔紧，确保不对盖梁或支座垫石混凝土造成破坏，并防止扒杆产生滑动。
3.7横向移梁时应保证两个葫芦收紧幅度同步。
4、经验与体会
虽然目前架桥机使用较为普遍，但由于其体积、拼装场地、拆装烦琐等因素，在多数情况下必须有顺畅的架梁通道作为保证。而人字扒杆双钓鱼法架梁则更为灵活方便。此方法因不受场地限制，拆装简单，成本较低，在许多场合能得到应用。
