徐彬

（中鐵五局集團(tuán)路橋工程有限責(zé)任公司，廣東 廣州 511458）

0 引言

采用超長(zhǎng)三鏈桿電梯附著和兩面四桿多鉸電梯附著，將塔吊電梯一體化連接運(yùn)行使用，有效地解決了干溝大橋0#塊箱梁與下主塔呈環(huán)向大懸臂的難題，規(guī)避了傳統(tǒng)方案在墩壁上大量預(yù)埋和對(duì)箱梁結(jié)構(gòu)開孔的缺陷。

1 工程概況

中鐵大道干溝大橋是中鐵貴州國(guó)際生態(tài)城中鐵大道上的關(guān)鍵控制性工程，主橋?yàn)殚L(zhǎng)195 m的“蘆笙”造型斜拉橋。其中2#主塔承臺(tái)以上墩高87 m，上塔柱塔高41 m，塔柱為實(shí)心花瓣截面，共設(shè)計(jì)14根拉索與7#塊至19#塊的頂板中箱上齒塊相連。主橋箱梁截面形式為單箱三室斜腹板變截面梁，箱梁梁高從9 m漸變至3 m，底板寬度從10 m漸變至15.77 m，頂板寬25 m，翼緣板寬3.5 m。下塔柱55 m處截面為橢圓空心薄壁墩，55～65 m段，其截面從橢圓漸變至橢圓花瓣形狀，65～87 m段，其截面為橢圓花瓣形狀薄壁空心墩，整個(gè)塔柱為蘆笙形狀。0#塊箱梁與下塔剛結(jié)位置塔截面為（6.6 m×7.8 m）橢圓花瓣，0#塊箱梁與下塔呈環(huán)向大懸臂。由于橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受力安全原因不允許在箱梁底板和斜腹板上開孔，導(dǎo)致塔吊和施工電梯安裝必須距離墩身表面7 m以外，給塔吊和施工電梯安裝帶來(lái)極大困難。塔吊電梯一體化連接運(yùn)行設(shè)計(jì)就在這樣的項(xiàng)目背景下誕生的。

2 塔吊電梯一化方案與傳統(tǒng)方案對(duì)比分析研究

傳統(tǒng)的塔吊電梯，無(wú)論是在工業(yè)民用建筑還是市政橋梁施工中，都是將塔吊電梯分開在不同的部位使用。龍里生態(tài)城干溝大橋項(xiàng)目卻成功地設(shè)計(jì)超長(zhǎng)三鏈桿塔吊附著、電梯兩面四桿多鉸附著將塔吊電梯連接作為整體運(yùn)行。

施工塔吊電梯一體化由主塔預(yù)埋耳板、塔吊超長(zhǎng)三鏈桿附著、塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、電梯附著及電梯籠組成。施工塔吊電梯一體化將首次實(shí)現(xiàn)將塔吊電梯連接為一體使用，避免傳統(tǒng)電梯與塔吊分開安裝使用；特別是大型橋梁如果將塔吊電梯分開設(shè)計(jì)安裝使用，會(huì)造成在主塔上大量預(yù)埋鋼板，電梯出口通道必須在主橋箱梁底板處預(yù)留孔洞。施工塔吊電梯一體化連接運(yùn)行使用施工工法實(shí)現(xiàn)了規(guī)避上述缺陷，在安全上有保證，在成本上較經(jīng)濟(jì)。干溝大橋塔吊電梯方案采用傳統(tǒng)思維方式將塔吊電梯分開設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)橋梁結(jié)構(gòu)和電梯附著兩方面的因素導(dǎo)致傳統(tǒng)方案不可行。第一方面原因是橋梁結(jié)構(gòu)為了保證在施工階段的安全不允許在0#塊箱梁底板開孔。第二方面電梯單獨(dú)設(shè)計(jì)只能將電梯出口設(shè)計(jì)在翼緣板位置，導(dǎo)致電梯附著與其標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)細(xì)比超出規(guī)范要求，無(wú)法滿足安全使用要求。

對(duì)比傳統(tǒng)方案，干溝大橋施工塔吊電梯一體化運(yùn)行使用有效解決了傳統(tǒng)塔吊電梯必須分開使用，在特殊情況下電梯超長(zhǎng)附著與電梯標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的長(zhǎng)細(xì)比遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能保證安全，故采用三鏈桿超長(zhǎng)塔吊附著，兩面四桿四鉸電梯附著保證了電梯塔吊一體化運(yùn)行使用的安全。電梯節(jié)省了電梯超長(zhǎng)附著的材料50 t,故節(jié)省材料費(fèi)、加工費(fèi)、保養(yǎng)費(fèi)和安裝拆除費(fèi)共計(jì)57.5萬(wàn)元。

3 施工塔吊電梯一體化使用的原理

通過在干溝大橋2#下主塔塔身預(yù)埋錨固鋼板，采用專業(yè)設(shè)計(jì)的超長(zhǎng)附著三鏈桿采用銷軸連接在耳板上，耳板與墩身錨固鋼板采用焊接，超長(zhǎng)附著桿采用矩形抱箍抱緊在塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上。電梯附著將塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)與電梯標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接形成一整體；特別是電梯附著桿通過2個(gè)面4個(gè)鉸接實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行時(shí)電梯標(biāo)準(zhǔn)節(jié)轉(zhuǎn)角相對(duì)較小，保證了電梯運(yùn)行安全和舒適度。塔吊超長(zhǎng)附著三鏈桿約束塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)保證了塔吊的運(yùn)行安全，有效控制了塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的橫向擺動(dòng)。

4 施工塔吊電梯一體化設(shè)計(jì)

4.1 塔吊超長(zhǎng)附著及塔身預(yù)埋件設(shè)計(jì)

塔吊超長(zhǎng)附著主梁由雙拼［22加工，橫向連接板采用10 mm厚Q235鋼板，超長(zhǎng)附著伸縮端由絲桿與螺母組成，塔吊抱箍耳板，墩身預(yù)埋母板與耳板均為20 mm厚Q235鋼板。伸縮端與塔身固定端均采用40 cr銷軸與耳板連接。塔吊每組附著設(shè)計(jì)成三鏈桿形式。塔吊預(yù)埋件見圖1，塔吊超長(zhǎng)附著見圖2。

圖1 塔吊預(yù)埋件圖

圖2 塔吊超長(zhǎng)附著圖

4.2 電梯附著設(shè)計(jì)

電梯附著通過2面4根附著桿扣死在電梯標(biāo)準(zhǔn)節(jié)立柱與橫桿上，采用螺栓將定位框固定在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)橫桿上。附著桿采用銷軸連接在方鋼抱箍上，方鋼抱箍采用高強(qiáng)螺栓錨固在塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上。方鋼抱箍采用100 mm×100 mm×5 mm的Q235方鋼。附著桿為80 mm×5 mm的Q235圓鋼管，定位框?yàn)?0 mm×60 mm的角鋼，銷軸為25 mm的40Cr，吊耳板為10 mm的Q235鋼板[1,2]。電梯附著見圖3。

圖3 電梯附著圖

4.3 塔吊電梯附著一體化設(shè)計(jì)

超長(zhǎng)附著三鏈桿采用交叉布置方式通過銷軸將附著伸縮、固定端分別與墩身及抱箍耳板連接。電梯附著采用兩面四桿多鉸接在電梯標(biāo)準(zhǔn)節(jié)立桿上，電梯附著桿連接在塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)方鋼抱箍上。其整體設(shè)計(jì)見圖4。

圖4 整體設(shè)計(jì)圖

4.4 塔吊電梯附著一體化運(yùn)行控制分析

塔吊在規(guī)定的時(shí)間檢查范圍內(nèi)應(yīng)定期組織廠家、監(jiān)理及地方的安全監(jiān)督部門進(jìn)行檢查。重點(diǎn)監(jiān)控超長(zhǎng)附著墩身端預(yù)埋耳板與母板的焊縫在使用過程中焊縫是否開裂，焊縫防銹漆是否脫落。超長(zhǎng)附著固定端、伸縮端母板與耳板焊縫在使用過程中是否有開裂異常，連接銷軸開口銷是否起到限位作用。應(yīng)檢查塔吊抱箍連接高強(qiáng)螺栓是否有松弛。塔吊每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的連接螺栓應(yīng)重新加固，以防塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)松動(dòng)出現(xiàn)安全事故。

應(yīng)在電梯籠上下對(duì)電梯標(biāo)準(zhǔn)節(jié)進(jìn)行連接螺栓加固，對(duì)電梯標(biāo)準(zhǔn)節(jié)齒輪條應(yīng)進(jìn)行抹油保養(yǎng)，對(duì)防墜系統(tǒng)進(jìn)行檢修并作防墜試驗(yàn)。對(duì)電梯反扣輪里的軸承應(yīng)仔細(xì)檢查有無(wú)斷裂異常。對(duì)電梯附著方鋼抱箍的連接螺栓應(yīng)進(jìn)行扭緊加固，對(duì)附著桿的連接活動(dòng)扣件按時(shí)加固。電梯附著桿耳板、拉板及母板的連接焊縫應(yīng)進(jìn)行檢查有無(wú)異常。

5 塔吊電梯一體化理論受力計(jì)算分析

5.1 理論受力計(jì)算的意義

干溝大橋塔吊電梯一體化連接運(yùn)行使用在國(guó)內(nèi)甚至國(guó)外都是極其罕見的，建立塔吊和電梯整體連接模型理論受力分析對(duì)塔吊電梯能否安全使用具有重要的意義。通過干溝大橋項(xiàng)目的成功應(yīng)用，證明了若具備精確的理論受力指導(dǎo)和現(xiàn)場(chǎng)有效的管控制度這兩個(gè)關(guān)鍵條件，采用塔吊電梯一體化連接運(yùn)行使用是可行的。

5.2 塔吊電梯受力荷載取值

塔吊配重160 kN，塔帽和大臂總重70 kN，最大吊重60 kN，電梯重20 kN。風(fēng)荷載按100 a一遇情況考慮，取0.35 kN/m2。塔吊電梯側(cè)面積為（1.6+0.73）×100=74.6 m2。故塔吊側(cè)面的平均節(jié)點(diǎn)荷載為0.39 kN，電梯側(cè)面的平均節(jié)點(diǎn)荷載為0.089 kN。

其計(jì)算荷載組合為：自重+塔吊配重160 kN+塔帽和大臂總重70 kN+最大吊重60 kN+電梯重20 kN＋風(fēng)荷載[3,4]。

5.3 塔吊電梯一體化整體模型計(jì)算

采用Midas Civil計(jì)算，建立塔吊空間與平模型。

（1）強(qiáng)度計(jì)算

（2）整體穩(wěn)定性計(jì)算

整體穩(wěn)定性計(jì)算各階模態(tài)如下，見圖5、圖6。

對(duì)應(yīng)一階模態(tài)，最小穩(wěn)定系數(shù)為61，滿足整體穩(wěn)定性要求[5]。

圖5 一階模態(tài)

圖6 二階模態(tài)

6 結(jié)語(yǔ)

干溝大橋采用塔吊電梯一體化連接運(yùn)行設(shè)計(jì)方案，采用電梯三鏈桿超長(zhǎng)附著和四桿兩面多鉸的電梯附著將塔吊電梯連接成為一體化運(yùn)行，又通過精確的理論受力計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)有效管理管控，有效地解決了0#段箱梁與下塔呈環(huán)向大懸臂的難題，塔吊電梯一體化運(yùn)用規(guī)避了傳統(tǒng)方案中存在墩壁大量預(yù)埋和在箱梁結(jié)構(gòu)上開孔的缺陷。通過現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用證明其方法安全有效地應(yīng)用在工程項(xiàng)目上，值得類似橋梁工程參考與應(yīng)用。