混凝土桥塔钢筋块体吊具研究与设计

混凝土桥塔钢筋块体吊具研究与设计

黄甘乐

中交第二航务工程局有限公司，湖北 武汉 430040

摘 要：常泰长江大桥采用混合结构空间钻石形索塔，分为上塔柱、中塔柱、下塔柱，上塔柱采用钢-核心混凝土组合结构，中、下塔柱采用钢筋混凝土结构。为了提高中塔柱的施工工效和施工精度，其钢筋架设采用钢筋部品化的施工工艺。基于中塔柱钢筋的相关参数，对钢筋块体吊具进行研究，设计了适用于中塔柱各种钢筋块体的吊具，通过建立吊装各种块体的有限元模型，对吊具的受力状态进行系统分析，结果表明，在各种吊装工况下，吊具的强度和刚度均满足规范要求。

关键词：混凝土桥塔；钢筋部品；钢筋块体吊具；移动横梁

中图分类号U443.38；文献标志码A

1工程概况

常泰长江大桥主航道桥采用（142m+490m+1176m+490m+142m）双层斜拉桥，总长2440m。主桥索塔采用混合结构空间钻石形桥塔，设计总高352m，分为上塔柱、中塔柱、下塔柱三个区段，上塔柱采用钢-核心混凝土组合结构，中、下塔柱采用钢筋混凝土结构。

2基于块体钢筋部品总体施工工艺

常泰长江大桥中塔柱（Ⅲ区段塔柱）钢筋采用基于块体钢筋部品的施工工艺[1-3]，将每个混凝土节段钢筋分为8块，待8块钢筋制作完成后，通过钢筋块体吊具起吊至平板车，运输至桥位处进行组装。以桥塔的3号塔肢为例，各钢筋块体的编号如图1所示。为方便常泰大桥中塔柱各节段塔柱的钢筋块体的吊装，需对适用于中塔柱中各钢筋块体的吊具结构设计进行系统研究。

图1钢筋块体编号示意图

3 钢筋块体吊具研究与设计

考虑上述钢筋部品施工重点难点及吊具设计原则，综合各钢筋块体参数，钢筋块体吊具选用四点吊装。其中，两个辅助吊绳的吊点设置在距离块体底部1.2m主筋上，两个主吊绳的吊点设置在距离顶口0.5m主筋上，如图2所示。为适应不同块体主吊绳与辅助吊绳间距的变化，将钢筋块体吊具的主吊绳与辅助吊绳所在的横梁设置为移动式，钢筋块体吊具吊点编号如图3所示，图中黑色的点为钢筋块体吊具的4个下吊点，红色的点为钢筋块体吊具的8个上吊点。实际施工中，考虑钢筋场的净空有限，在钢筋场内吊装时，采用吊具横梁的上4个上吊点（上吊点3~上吊点6）进行吊装，在场外进行吊装时，采用两侧纵梁上的上吊点（上吊点1、上吊点2、上吊点7、上吊点8）进行吊装。

钢筋块体吊具的两侧纵梁采用双拼工20，4条固定横梁采用工20，下吊点的移动梁采用双拼工14，滑道采用φ32的精轧螺纹钢，移动横梁的两侧锚固端采用工20，钢筋块体吊具的具体设计如图4所示。

图4钢筋块体吊具设计图

4 吊具设计计算分析

4.1 有限元模型的建立

根据吊具的设计尺寸，建立钢筋块体吊具有限元计算模型如图5所示。

图5钢筋块体吊具有限元模型

4.2 吊具吊点力分析

以中塔柱第一个混凝土节段（10号标准节段）横桥向外侧钢筋笼的8个块体进行分析，得出8个块体的吊点荷载和移动横梁间距如表1所示。

表1 钢筋块体吊装时吊点力及移动横梁间距

4.3 吊具结构应力分析

分别建立吊具吊装8个块体的有限元模型，对吊具在吊装时各构件的结构应力进行分析。其中，采用吊具吊装钢筋块体一时，吊具的组合应力、位移云图如图6所示。吊具吊装各种块体时的计算结果如表2所示。

表2吊具吊装各块体计算结果(MPa)

综上，采用该吊具吊装各钢筋块体时，吊具构件强度及刚度均能满足设计及规范要求。

5结论

为了降低混凝土桥塔高空作业的安全风险，优化劳动力需求，提高施工工效和工程质量，采用一种基于块体钢筋部品化的施工工艺。依托实际工程对钢筋块体吊具进行研究，设计了一种自适应各种块体吊装的吊具，在各种吊装工况下，吊具的结构强度、刚度等均满足规范要求。在混凝土桥塔的建设中采用钢筋部品的施工工艺，钢筋高空作业工人比传统工艺减少作业人员60%，施工效率提高60%，混凝土保护层一次性合格率达100%。

参 考 文 献

[1]王帅. 钢筋混凝土预制构件吊装自动取放吊具的研究与设计[D]. 西安建筑科技大学, 2018.

[2]余多多. 40m高速铁路预制箱梁钢筋吊具构造及设计[J]. 国防交通工程与技术, 2017, 15(03): 69-72.

[3]冯鸿登.预制箱梁顶板钢筋网片吊具设计及其应用[J]. 科技资讯, 2019, 17(21): 39-41.