扒杆施工技术在高速公路桥梁架设中的应用

1　工程概况

大坑大桥位于京珠南高速公路粤境段20标，全桥长约170米，分为左右两辐建造，桥型结构设计为8孔20m先张法空心板梁，共有256片空心板梁，其中边板32片，安装重量为28200kg；中板224片，安装重量为23900kg。考虑到板梁的重量不大，同时综合施工的可行性与经济性，施工方案经过反复论证和比选，最后确定整座桥的板梁安装采用扒杆架设完成，以下介绍架梁过程中的扒杆施工技术。

2　人字扒杆架设板梁施工技术

2.1　人字扒杆拼装工艺参数

人字形扒杆用角钢加工而成。其中，主杆采用63×5角钢焊接而成；平杆采用50×5角钢；斜杆采用40×5角钢。分为两节制作，节长为5m。桅杆竖立后底宽4m，可安装3片梁。

起重系统由滑轮组、导向滑轮、卷扬机组成。滑轮组采用14门滑轮(定、动滑轮各7门)、Φ12.5钢丝绳花穿法联结，钢丝绳跑头通过导向滑轮连接卷扬机。卷扬机采用30kN慢速卷扬机，单头牵引力30kN，吊空心板梁时最大牵引力17kN。

缆风绳采用Φ12.5钢丝绳，每副人字扒杆安装前后缆风各2根，主拉背索缆风2根，由滑轮穿绕。利用大桥桥墩桩头作为缆风绳地锚，待第一孔吊装后，利用空心板(4片一联)作为人字扒杆架后缆风地锚，采用挖埋钢木地锚作为人字扒杆架前缆风地锚(见图1)。

2.2　第一孔梁体运输

空心板运输采用两台自制30000kN无轨龙门吊运载，运梁时无轨龙门吊对场地道路要求较高，要求从预制场至最先架梁一端的桥台中线两侧各8m范围内的路基均填筑至台帽梁顶标高，以便运梁车能平稳行进，空心板梁由运梁车运至距台帽20m处，由人定扒杆提离地面约20cm起吊。

2.3　人字扒杆吊装第一孔梁体

人字扒杆吊装第一孔梁体如图1所示，其具体施工步骤如下：1)运梁车将梁运到位后，退出前车；2)前、后两个人字扒杆的吊勾同时起吊梁的前端，使梁离开地面，梁端水平；3)前面人字扒杆的吊勾进，后面人字扒杆的吊勾放松，使梁缓慢前移；4)梁接近前墩时(距设计位置约3m)在梁后端挂淄绳，后车退出，后面人字扒杆的吊勾移至梁后端，把梁吊起；5)控制淄绳使梁到纵向设计准确位置；6)运用手动葫芦横移梁端，使梁到达横向设计位置；7)调整好梁的支座并落梁到位；8)该孔梁铺完后，拆除后面的人字扒杆并移到前墩，开始下一孔梁体安装。此时，按如下步骤运输并将待架设的板梁就位：1)运梁车吊装梁体是利用已架好的梁板作铺垫，直接把梁体运至剩余梁板待架孔位置；2)在梁下摆好横移轨道及滚杠，落梁后运梁车退出；3)人工用手拉葫芦使梁横移到临时支架位置；4)利用运梁车外部三角架把梁吊起安装到位，拆除临时支架、落梁。

2.4            板梁吊装施工安全措施

考虑架设梁板的关键施工环节，以及人字扒杆架梁的特点，在制定施工安全措施时，特别强调以下几点：1)运梁时无轨龙门吊走行道路必须满足施工设计的要求；2)吊装第一孔板梁时，为保证前、后两个人字扒杆的吊勾同时起吊，必须指派有起重经验的人员在现场统一指挥；3)卷扬机操作人员必须服从现场指挥员的操作指令，并高度集中注意力；4)在梁的横移就位过程中，梁体的横移速度应保持缓慢，千万不能操之过急；5)必须派专人盯守缆风绳，发现较大幅度的摆动时，应及时提醒指挥人员注意；6)所有现场施工人员必须戴安全帽，高空作业人员还须配带必要的防护设备。

3        人字扒杆结构验算

3.1　人字扒杆受力分析

按一幅人字扒杆吊装空心板梁一端计算，计算位置取空心板吊至跨中计算，扒杆受力如图4所示。此时，滑轮组、缆风受力最大，且吊点A处板梁自重荷载为G/2=234.2/2=117.1kN。根据图中梁吊装过程中所处的位置，以及人字扒杆结构高度、缆风绳的布设位置，经过简单计算可以得出：连接卷扬机的牵引钢丝绳与水平向的夹角为39.7°；缆风绳与水平向的夹角为25.4°。于是可得出牵引钢丝绳拉力：

F₁=117.1/sin39.7°=183.3kN，

牵引钢丝绳水平向分力：F₂=117.1/tan39.7°=141.0kN。

2根缆风绳拉力F₃=F₂/cos25.4°=156.1kN，则单根缆风绳拉力为78.05kN，人字扒杆受竖向荷载N=117.1×2=234.2kN。

3.2　人字扒杆受力验算

3.2.1　滑轮组理论牵引力验算

由Q=q/a=30/0.098=306kN 可知：Q>183.3kN，满足起重要求。

式中，Q为滑轮组理论牵引力；

q为卷扬机单根钢丝绳跑头牵引力；

a为滑轮花穿组成滑轮组荷载系数。

3.2.2　缆风绳受力验算

缆风绳采用Φ12.5mm钢丝绳，它能承受的最大拉力为135.4kN>78.05kN，能够满足使用要求。

3.2.3　人字扒杆钢桅杆验算

钢桅杆计算长度l=10000mm，角钢截面积A=4×614.3=2457.2mm²，截面回转半径i_x=i_y=250/2=125mm，长细比λ=l/i_x=10000/125=80，查表得：ψ_x=0.6892。

由此可以得知，梁吊装过程中钢桅整体稳定性满足要求。

4　结语

人字扒杆是一种较为常用的施工机具，它具有轻巧、经济、易于加工安装、操作简便等诸多优点。本文介绍了人字扒杆的拼装工艺参数、板梁的运输和吊装方法，最后对人字扒杆做了结构受力分析与验算。所有这些说明，只要扒杆的设计、加工和安装(包括缆风绳的设置)合理，完全可以用于中小跨径桥梁梁体的架设。