钢结构箱梁整体吊装施工探究

一、工程概况

京广线南阳寨站站改后需新建一座联接基本站台与二站台的人行天桥，横跨南阳寨站5道、III道、I道、II道和4道。天桥结构覆盖面积369.2m2，重量210t，桥身采用钢箱梁结构体系，钢结构全长46.15m，起点侧支承为固定端，终点侧支承为活动端。主梁由两个单箱单室梁组成，截面采用倒梯形，腹板上下端中心间隔分别为1500mm和1000mm。腹板高度为1350mm，内侧腹板为竖直板，外侧腹板为倾斜。箱梁上下翼缘板宽度分别为2730mm和1060mm，上下翼缘板设置纵向加劲肋。箱内设置隔板和竖向加劲肋。由于天桥钢箱梁主体钢结构吊装难度较高，若采用分离式组装方法，组对过程中的高空落物将对下方已运行的线路构成威胁，故天桥钢箱梁主体钢结构需整体吊装，为了保证天桥钢箱梁主体钢结构整体能顺利、安全安装，需对其主要受力结构进行检算。

二、工作准备

1. 按规定办理要点施工手续，进行现场布置。设置围栏、警示牌等。 2. 组织相关人员进行交底，熟悉图纸和吊装流程，行车路线，明确各人责任。对参加吊装的全体人员进行培训，培训后对吊装过程进行现场演练，针对演练中出现的问题和不足进行整改完善，保证做到每个参加吊装的人员对自己的工作内容、流程和注意事项清楚掌握。

3. 对进场道路及起重机站位进行换填压实。保证其承载能力达到要求。 4. 在指定的位置进行天桥拼装，以便于吊装安全顺利进行；天桥柱子强度满足吊装要求，天桥本体达到吊装条件，影响吊装的天桥上障碍物已处理，天桥雨棚已安装完毕并固定牢固。

5. 吊车站位满足吊装要求，清除吊车转臂空间范围内障碍物。 6. 天桥钢箱梁两侧分别捆绑两根缆绳。

7. 吊装前现场负责人重新确认起重机的吊装能力和设备状态，对钢丝绳、吊具、索具进行检查，确保所有机具设备均处于正常工作状态。

8. 吊装前对钢箱梁安装制作几何尺寸及制作质量进行复核，确保没有遗漏及偏差，完成钢结构的补焊及防腐。

9. 吊装指挥人员、铆工、焊工、起重工、吊车司机等参与吊装的工作人员全部到位，且均持证上岗。

10. 营业线施工安全培训

（1）由铁路局安监室对参与施工的主要管理人员进行铁路营业线施工安全培训，并经考试合格后持证上岗。

（2）施工前，组织所有施工人员对施工方案进行培训学习，使所有参建人员都了解各施工工序、相关要求以及各自的岗位职责。组织所有参与施工的人员对施工期间防护设置、人员安排、机械防护及安全卡控措施进行学习；重点学习《铁路营业线施工安全管理办法》等关于营业线施工安全要求的文件。

三、结构受力检算

钢桥安装采取主要构件组装好后整体吊装方案。除钢筋混凝土和装饰外的主要构件在地面拼装完成后整体一次吊装到位。吊装采用单机旋转法吊装工艺：通过单台QUY650履带式起重机的旋转将天桥钢箱梁整体吊装就位。QUY650工况为超起重型主臂工况，主臂长度54m、超起配重300t。

⒈ 钢箱梁参数表 项目 天桥钢箱梁吊装参数 长度 46.15m 净重 210t

吊装重量 （210+12.2+2.2）×1.1=246.84t 安装标高 6.716m 主吊耳形式 AP-35 主吊耳数量 8只 ⒉天桥吊装立面布置图 ⒊主吊钢丝绳选用

天桥主吊钢丝绳选用Φ60钢丝绳L=65.5m×2、 钢丝绳与吊耳连接使用35t级卸扣。

钢丝绳受力分析（取1.1动载系數）： 解得：

WBF60×20m压制钢丝绳（钢芯）单股受力30.6t；

钢丝绳额定工作载荷345÷9.8=35.2t.（参见附件索具性能表） ∴负荷率为30.6÷35.2=86.9%。 安全 ∵F受力为30.6t<35t ∴35t级卸扣满足吊装条件。 ⒋吊耳设计 4.1吊耳强度

吊耳板材质为Q345B钢材，规格为AP-35。 许用拉应力为[σ]=295MPa， 许用剪应力为[τ]=170MPa 角焊缝系数φ=0.7 综合影响系数K=1.65

Fy1=27.86t；F=30.6t；Fx1=12.66t Fy2=29.94t；F=30.6t；Fx2=6.32t

径向弯矩：M1=12.66×1000×9.8×250=31017000N·mm M2=6.32×1000×9.8×250=15484000N·mm

吊耳A-A截面拉应力为（依照最大受力35t计算）： 吊耳竖向载荷FV=35×1000×9.8×1.65=565950N σ= 565950÷[30×（250-100）+2×10×（220-100）] =82.02MPa<[σ]，满足要求。

吊耳B-B截面剪应力为（依照最大受力35t计算）： τ=（565950÷2）÷[30×（250-100） ÷2+10×（220-100）]

=82.02MPa<[τ]，满足要求 4.2吊耳板角焊缝应力校核：

计算受力不利的远端吊耳焊缝。一级对接焊缝。 钢丝绳拉力30.6t，不计入加强筋板焊缝，偏于保守。 水平力 F1x=30.6*1000*9.8*cos65.5>=124358N 竖向力 F1y=30.6*1000*9.8*sin65.5>=272879N 焊缝剪应力τ=1.5*124358/250/30=24.9<[τ]=170 焊缝拉应力σ=272879/250/30=36.4<[σ]=295 焊缝折算应力sqrt（36.42+3*24.92）=56.4< p=\"\"><> 安全余量较大。

4.3吊耳处箱梁局部强度估算

安吊耳长度250范围计算，偏于保守 受力面积 A=12*250+12*（250-35*2）=5160 剪应力τ=1.5*124358/5160=36.1<[τ]=170 拉应力σ=272879/5160=53<[σ]=295 安全

⒌天桥强度计算

单位长度单根天桥箱梁重量（取1.1不均衡系数） q=210*9.8*1.1/46.15/2=25kN/m 天桥设计单根箱梁跨中自重弯矩

M设=1/8*25*40*40-1/2*25*3.1*3.1=4880kNm 天桥吊装时受力简图

箱梁吊装时最大弯矩 M吊=1/2*25*1.1*9.3*9.3*1.5=1783kNm 其中1.1为吊装动力系数，1.5为箱梁端部自重不均匀系数。 M吊 ⒍天桥连接梁受力计算

因吊耳与天桥单边重心不在一条垂直线上，使得天桥内部对连接梁产生一定作用力连接梁规格为：H型钢 400X200X8X13 ；截面积为8192mm2；材质为Q345B；

最小回转半径iy=46mm；长细比λ=2940/46=46<200 安全 许用拉应力为[σ]=295N/mm2，许用剪应力为[τ]=170N/mm2 偏心距aMAX=450mm 偏心产生的力矩为：

M=210×1.1×450÷8=12993.75t·mm 偏心对连接梁产生的作用力为 Fa=12993.75÷1000=13t

压杆稳定系数φ=0.701 连接梁受到的拉挤压应力为：

σ= 13*1000*9.8/8192/0.701=23MPa<[σ]，滿足要求。 12#槽钢：截面积为1569 mm2；材质为Q235 许用拉应力为[σ]=215MPa，许用剪应力为[τ]=125MPa 12#槽钢受到拉伸应力为： σ=9.625×1000×9.8÷1569 =60.12MPa<[σ]，满足要求。 连接板净截面（A-A）应力计算 Fa=13×1000×9.8=127400N σ= 127400/（12*120-2*23） =91.4MPa<[σ]，满足要求。 连接螺栓应力计算

螺栓型号为M22高强螺栓，性能等级10.9，许用剪应力为[τ]= 310MPa 杆的剪切强度条件为

12#槽钢使用每端使用两个螺栓连接，为最少连接数。

τ=（4×13×1000×9.8）÷（3.14×222）÷2=168<[τ]=310 ，满足要求。 ⒎作业区域地基处理措施

地基要求处理后的地基承载力不小于276KPa，场地坡度不超过千分之五。QUY650站位采用回填法处理：开挖0.9m深坑，夯实基坑底部，填0.6吗厚AB组料，分层压实后，上铺0.3m厚碎石，使用压路机压实。处理后的地基承载力达到276KPa；QUY650吊车其最大吊装重量246.84t；车体总重963.3t（吊车部件明细），合计总重1210.14t。吊车履带有效面积2.5×11.175×2=55.875m2，吊车对地压力：P1=（1210.14×1.3）/55.875=28.2t/m2=276KPa（取吊车两侧履带对地压力不均系数为1.3）

四、小结

通过对天桥钢箱梁主体钢结构进行必要的检算，合理选择吊具及施做地基处理，在天桥预制完成后、要点施工前进行试吊，保证了点内天桥顺利架设，箱梁落位后梁底距既有轨顶高度为7.966m，距下方接触网承力索最小距离为0.566mm，满足绝缘距离要求。天桥本身为钢结构，利用钢管柱连接金属屋面和基础钢筋，基础钢筋作为防雷及综合接地系统的接地装置。目前该天桥已投入使用，受到了运营单位的好评。