专用铁路T梁吊装设计与施工研究

吕 奇 伟

(中国中铁二院工程集团有限责任公司土木建筑设计研究三院，四川 成都 610081)

1 工程简介

本工程以内蒙古鄂尔多斯市某煤矿专用线为例，该专用线长10.720 km，共有单线桥梁一座——通亥沟大桥，长440.67 m。该桥上部结构采用13-32 m预应力混凝土简支T梁。受专用线接入条件的限制，桥梁位于R=500 m的曲线上。

单线桥梁由2片T梁组成，T梁间采用现浇湿接缝与横隔板连接，桥面宽为4.9 m，梁全长32.6 m，跨径为32 m，轨底到梁底之间，高度是3.15 m,并且梁高2.5 m。

2 吊装设施设计与验算分析

通亥沟大桥跨越冲积河谷，谷底平坦，植被稀疏，表层覆盖土为密实、饱和状态的细圆砾土。根据现场实际情况，确定采用在两相邻桥墩之间布置两台汽车起重机的方式进行起吊。综合考虑32 m T梁重量及起吊的安全性、桥址区的公路交通状况等因素，现场各引进两台汽车起重机，分别是300 t级和350 t级，前者位于小里程处，后者位于大里程处。

32 m T型边梁吊装时，在每端，分别需要利用两根钢丝绳，其规格为15 m长，φ50，利用兜挂法。在吊点处，在和T梁端头处的2.0 m和2.5 m的位置，分别利用4根钢丝绳，从而可以受重。

2.1 钢丝绳验算

钢丝绳其许用拉力计算公式为：[S]=P/K。其中，[S]为钢丝绳的许用拉力，kN；P为其破断拉力，kN；K为安全系数，见表1。

表1 钢丝绳安全系数表

对于吊装钢索，选择使用的钢丝绳规格为φ50 mm，长度是6×37。参考表1可知，取K值是6，根据表格可知，其破断拉力P=1 405 kN。

即在本次中，使用的钢丝绳，其允许拉力[S]=P/K=1 405/6=234 kN，32 m T梁自重为134.3 t，因此，对每根钢丝绳来说，它们的拉力实际上是134.3/(2×4)×9.8=164.5 kN<234 kN，可以满足吊装需求。

2.2 吊车有效吊装高度分析

设置T梁的时候，需要利用双机抬吊方式进行吊装，在整个吊装过程中，起重机的旋转半径控制在8 m～10 m，大臂伸出长度控制在15 m～19 m。根据上述参数，结合目前国内市场占有率较高的几大重型机械制造品牌的汽车起重机的性能分析，300 t级起重机的起吊能力可达到75 t～85 t,而350 t起重机的起重能力在80 t～95 t之间；起重机大臂仰角可以达到55°～60°。

由此计算，汽车起重机吊装梁部的最大高度可达到20 m～30 m。由于该桥梁最大墩高仅为13.5 m，故汽车起重机的有效吊装高度完全能够满足现场施工需求。

2.3 地基承载力验算

施工期间场地所承受的主要荷载为：单片32 m T梁自重134.3 t；某品牌300 t汽车起重机工作全重及配重是152 t，350 t汽车起重机及配重共计202 t。在工作状态下，对于每台起重机，需要有四块支垫板，并且要在合理的尺寸中，在本次实验中，将350 t汽车起重机作为例子。

总荷载N=1.2×202×9.8+1.4×134.3/2×9.8=3 296.8 kN。在起重机中，其支腿支撑总面积S=2.5×3×4=30 m2。

基底承载力P=3 296.8/30=109.89 kPa。通过在地基碾压夯实以后，其承载力必须要在108.89 kPa以上，取整为120 kPa。

通亥沟大桥桥址区为黄土冲沟地貌，根据现场定测期间的钻探资料揭示，河谷中表层覆盖土为细圆砾土，下伏基岩为砾岩，覆盖土层厚为0 m～3 m。通过钻探取样实验分析并结合现场轻型静力触探试验结果发现，表层覆盖土地基承载力大于300 kPa，下伏砾岩强风化层的地基承载力大于350 kPa，完全满足T梁架设的要求。

3 T梁吊装施工方案研究

3.1 吊装施工的流程

在T梁吊装中，其基本的流程是以下方式：平整场地，之后要夯实起重机置放处地基，进行临时的支墩施工，对起重机进行就位，然后试吊，进行T梁吊装。

3.2 临时支墩施工过程

在通亥沟大桥墩身和桥台大小里程旁，分别设置临时支墩，在临时支墩的旁边，进行垫石支撑。在全桥中，采用的临时支墩都是同样的混凝土规格。在桥墩处，其设立的临时支墩规格是120 cm×50 cm×40 cm,在桥台上，设置的临时支墩规格是120 cm×40 cm×40 cm，支墩高度可根据梁体所选用的支座高度进行调整。

临时支墩施工前应在桥墩顶帽上预埋钢筋，支墩中用Φ12钢筋网，在纵横间，其距离是10 cm。对临时支墩进行混凝土浇筑前，需要在墩顶的上层，铺设隔离层，在梁部施工完成后拆除。

3.3 起重机吊装试验

梁体正式吊装前必须对起重机进行试验。试验时采用起重机将梁体提升到离地20 cm高度处，停留时间不小于10 min的方法。重点检查起重机在空载、满载及超载状态下仪表以及各项动作的完成情况是否正常、两台起重机工作动作是否一致；测试起重机在满载及超载状态中吊具性能是否安全可靠。

3.4 T梁吊装方法

1)吊装顺序：先起吊左侧边梁并根据曲线上梁片布置位置精确调整定位；安装支座并对梁片进行临时固定；再起吊右侧边梁，最后进行梁体湿接缝及横隔板施工。

2)吊装方法：通亥沟大桥桥址区交通便利，可修建临时施工便道供大型运输车辆通行。通过特种运输车辆直接将T梁置于桥址区存放。2台起重机转盘中心距控制在40 m左右；2台起重机将梁体同时起吊并向通亥沟大桥桥墩处缓慢回转，350 t起重机顺时针回转，300 t起重机逆时针回转。将T梁转到指定位置上方，完成支座安装后缓慢落钩就位。

本次吊装需在T梁挡砟墙根部附近位置开设100 mm×300 mm的吊装孔，在吊装孔和梁端中间，其距离设置为2 m。在两端吊点处，要同时将缆风绳系上，这样能够使得起重机进行有效的配合，并且能够控制方向，确保位置更加精确。

3)吊装后续工作：吊装完毕后，应及时清除吊装孔内灰渣，根据实际情况调整孔内钢筋，采用与梁体同标号的混凝土对吊装孔进行封堵。待两片T梁完全就位后，即可进行横隔板及湿接缝的施工。

4 结语

本文就是基于内蒙古某煤矿专用线通亥沟大桥T梁吊装工程作为研究实例，为企业专用铁路的桥梁施工提出了另外一种思路，既节约了工期，提高了建设效率，同时又能够最大限度的避免传统桥梁的架设方式对既有线运输所产生的干扰，具有非常好的经济价值。