扒杆吊装梁板安全性验算Word文档格式.docx
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⑧钢丝绳3根，其中两根用来竖直吊装梁版，一根用来纵向
图1
扒杆骨架
定位梁板。
⑨轮胎平车两个，用来运输梁板。
⑩骑马式钢丝绳夹**，用来夹住缆风绳。
2扒杆纵向“钓鱼”架设受力计算
用设在安装孔墩台上的两副人字扒杆，配合运梁设备，以绞车相互牵吊，在梁下无支架，无导梁支托的情况下，把梁悬空掉过桥孔，再横移、落梁，就位安装。
一般主扒杆高度不宜小于梁长的1/2，其有效高度不宜小于梁长的30%。
2.1牵吊绳张拉力
吊梁过程中为了确保安全，在“钓鱼”的前阶段，钢丝绳不是吊着梁前面的吊环，而是捆着梁体，如图
（1）所示。
当梁体运输到靠近b墩时，再取回后面的钢丝绳改换后面捆住梁体，如图
（2），然后再缓慢将梁移动前行，到盖梁的正上方时再下落到枕木上。
这时再将前后钢丝绳改换到吊环上，将梁体精确定位。
精确定位时前后方向由卷扬机带动一钢丝绳来调整，左右方向由两个链条葫芦来调整。
架桥全过程中，吊绳拉力与梁体轴线方向几乎都保持垂直，不会对梁体产生较大的轴力！
图2
扒杆“钓鱼”架设
图3
改换吊绳
吊装的梁板中有长为16m、20m，现在选取20m的边板作为计算对象，其体积为10.3m3,实际重力为G=10.3×
25×
1.05=270.375kN（考虑5%的施工误差）。
滑车组质量为2×
50kg,Ф19.5钢丝绳密度为1.327kg/m,其长度为8×
11m，则钢丝绳的重量为：
1.327×
8×
11=116.78kg。
吊具总重为：
M=（2×
50+116.78）×
10=2167.8N=2.168kN。
图中：
a=11.832-0.85-0.6-=10.382m，b=11.832-0.85-0.2=10.782m，l=20m，l’=0.8m，h1=h2=11.832m
（1）
（2）
P——预制梁重力的1/2+吊具重力+冲击荷载
K——动荷载系数，对电动卷扬机为1.1；
对手动卷扬机为1.0
吊装重力为：
P=0.5KG+M=0.5×
1.1×
270.375+2.168=150.874kN
因为，故x=0时，
kN
x=l时，
当预制梁前端接近B墩，T1牵吊绳解下改系到梁的后端，T2牵吊绳全部承受梁的荷载时：
（3）
（4）
由公式（3）得：
由公式（4）得：
2.2风缆的拉力
这里的风缆拉力不是真正的风缆拉力，S1、S2是两根风缆拉力的合力，吊装过程中拉力分别为：
（5）
（6）
因为a≠b，则S1在时最大，此时x=9.905
S2在时最大，此时x=10.095
2.3扒杆所受的竖直轴向力
2.3.1吊装荷载P产生的竖向力
（7）
（8）
x=l时，
2.3.2起重滑车绕出绳对扒杆的压力
起重滑车绕出绳对扒杆压力：
（9）
2.3.3缆风绳初拉力对扒杆的竖直压力
缆风绳由于自重会对扒杆产生一个初压力，计算式为：
（10）
（11）
w1缆风绳的自重挠度，m，一般取l1的3%—5%。
型号为Ф24，6×
37的缆风绳，其长度密度为1.982kg/m，
q=1.982kg/m=1.982×
102kN/m，α=arctg（12/20）=30.964，
l1=12/sinα=23.324m，w1=0.04l1=0.933m，由（11）式得：
四根缆风绳对扒杆产生的总压力由（11）得：
N3=4×
sin30.964×
1.239=2.550kN
图4 扒杆尺寸示意
3
典型截面内力计算
3.1边板就位时受力分析
图5
就位时边梁受力平衡
图6
A点的受力平衡
扒杆两肢，每肢长度为12m，下脚间距为4m，两肢夹角为2α，α=arcsin（2/12）=9.594o扒杆尺寸示意如图（3）。
边板就位时，横向必须有链条葫芦的保护，防止其向两边滑移。
对梁体进行受力分析如图（4）。
为了保证板梁精确就位，图（5）中d=0.45m。
Ф=arctg（2-0.45）/11.832=7.463o，θ=α-Ф=2.131o，β=α+Ф=17.057o。
由图（4）钢丝绳拉力为：
T=P/cosФ=150.874/cos7.463o=152.163kN。
链条葫芦拉力为：
H=TsinФ=152.163×
sin7.463o=19.764kN<
30kN（链条葫芦的安全荷载为3t，符合要求。
）
图（5）以A点为对象进行受力分析，在力的三角形中由几何关系有：
，求得：
M=151.089kN
缆风绳对扒杆的轴向压力为：
故扒杆所受的总轴向压力为：
N=151.089+1.293=152.382kN
3.2典型截面内力计算
扒杆重力为G=10kN，垂向分力G’=Gsin9.594o
G’=1.667kN，由扒杆自重引起的弯矩为：
3.2.1扒杆截面所受的压力
对顶端截面有：
N0=152.382kN
对中部截面有：
Ncp=N0+G/2=157.382kN
3.2.2扒杆截面所受的弯矩
对顶部截面有：
M0=0
对中部截面风载引起的弯矩:
风载：
w0——基本风压，陕西汉中五十年一遇风压为0.3kN/m；
k1——结构体形系数，双斜腹杆为1.0；
AF——扒杆受风面的轮廓面积。
中部截面的总弯矩为：
4
扒杆骨架强度、刚度、稳定性计算
扒杆主肢型钢为4—L63×
6，其截面特性为：
A’=7.288cm2，I=27.12cm4，Z0=1.78cm，i=1.93cm
扒杆的缀条为L40×
5，其截面特性为：
A1=3.791cm2，I=5.53cm4，i=1.21cm
计算组合截面的有关参数：
图8
扒杆一支截面
由中部截面尺寸得
z
图9
一肢截面
由端部截面尺寸得
A=4A’=4×
7.288=29.152cm2；
4.1顶部截面整体验算
顶部截面整体验算满足下式：
（12）
γ——截面的发展系数，因直接承受动力荷载，取1.1；
Wx——顶端截面抵抗矩；
f——钢材抗拉、抗压、抗弯强度设计值，对A3钢取215MPa。
由（12）得：
满足要求
4.2中部截面整体稳定性验算
4.2.1变截面构件的长细比
扒杆中间没有等宽处，L1=0，求得：
图10
查《路桥施工计算手册》表15-47，再进行插值，其结果如下表：
u
L1/L
Imin/Imax
L1/L
0.1
0.2
0.4
1.14（已知）
1.08（已知）
0.417
1.189
1.133
1.077
0.5
1.10（已知）
1.06（已知）
扒杆计算长度为：
l0’=μl0=1.189×
12=14.268m（两端铰接时l0=l；
下端固定上端铰接时l0=0.7l）。
扒杆的长细比λx为：
扒杆的换算长细比为：
（13）
中部截面按下式验算弯矩作业平面内的整体稳定性：
（14）
查《钢结构设计规范》附表3.2得：
φx=0.590，
βmx——等效弯距系数，βmx=1.0；
γx——截面塑性发展系数，γx=1；
φx——弯距作用平面内轴心受压构件稳定系数，由长细比λx而定。
欧拉临界力为：
由（14）式得：
=
=111.026MPa<
f=215MPa
满足弯矩作用平面内稳定性要求。
4.3扒杆主肢型钢单肢稳定性验算
4.3.1顶端截面
主肢角钢内力：
计算长度：
l0=40cm
imin=iy=1.93cm
由《钢结构设计规范》按b类构件，由附表3.2查得=0.969，
由（12）式得：
图11
扒杆一轴线尺寸
满足要求
4.3.2中部截面
4.4斜缀条稳定性验算
一般仅验算斜缀条的稳定性；
横缀条可不验算，而采用和斜缀条相同的截面
缀条所受实际剪力为：
（15）
根据《钢结构设计规范》，计算剪力为：
（16）
fx——钢材的屈服强度，对Q235号钢取235MPa；
β——斜缀条的水平夹角。
由式（15）得：
由时（16）得：
两者中较大者进行计算，单根缀条的轴向力为：
根据《钢结构设计规范》查得φ=0.885，由（12）式得：
4.5焊缝验算
在任何外力作用下，贴角焊缝的破坏主要是由剪切而引起的。
其计算式如下：
（17）
N——作用于连接构件的计算轴向力；
——焊缝厚度；
——各侧焊缝计算长度之和，手工焊时每个自由端减5mm；
——贴角焊缝的容许剪应力，其值等于基本钢材的永许剪应
力。
图12
角钢焊接分配系数
4.5.1缀条的连接
缀条的连接形式为周边环焊缝，焊缝厚度角钢相同为5mm。
由于角钢具有不对称性，为避免缀条受到附加弯矩作用，焊接时角尖与角背的长度比为k2:
k1如图（12），查《结构设计原理》表20-2得：
k2:
k1=0.3:
0.7。
端焊缝长40mm，角尖长24mm，角背长56mm。
由（17）式得：
4.5.2主肢的连接
扒杆一支分为上下两部分，中间最宽
通过连接角钢连接在一起，连接角钢的型
号与主肢角钢相同。
四主肢通过缀条连接
图13扒杆中部连接截面
后与连接角钢焊接在一起，焊接形式为周
边环焊缝。
连接角钢再通过九个螺栓连接，
由于扒杆中部弯矩较小，拉力较小，故不必进行螺栓连接验算。
下面仅对主肢角钢与连接角钢的焊缝连接进行验算。
端焊缝长60mm，角尖长30mm，角背长70mm。
5
混凝土锚碇计算
桥头地锚埋置在风化花岗岩里，采用混凝土片石地锚。
浇注地锚时尽量将埋深，其几何尺寸为长3m，宽1.5m，深2.5m，混凝土容重γ=25kN/m3，则混凝土地锚的重力为：
G=25×
3×
2.5×
1.5=281.25kN。
根据地锚的几何形式和地基岩层情况，可按立式地龙来验算。
5.1倾覆稳定性
地基为风化花岗岩，地锚倾覆时会绕某一点o转动（去掉表皮的松土和不稳定的风化岩50cm），如图（14）所示。
N为被动压力，在自身重力能满足抗倾覆要求时是不存在的。
由重力产生的稳定力矩：
MG稳=pb=281.25×
0.75=210.94
M倾=F1sinα×
0.75+F1cosα×
0.5+F2×
=82.83×
sin30.9640×
0.75+82.83×
cos30.9640×
0.5+2×
17.132×
=84.556
抗倾覆稳定性必须满足下式：
（18）
由式（18）得：
5.2上拔力验算
上拔力验算必须满足：
（19）
由上式得：
5.3混凝土剪切应力验算
在o点处混凝土界面的抗剪强度要求满足下式：
（20）
由（20）式得：
其中为15号混凝土的抗剪设计强
图（14）地锚计算示意
6
其它验算
6.1钢丝绳、缆风绳
6.1.1钢丝绳
Ф19.5钢丝绳的容许拉应力（安全荷载）为：
（21）
（22）
Sb——钢丝绳的剪破拉力；
K1——钢丝绳使用的安全系数，取K1=7；
α——考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数，对6×
19、6×
37、6×
61钢丝绳，分别取0.85，0.82，0.80；
Pg——剪破拉力总和，近似Pg=0.5d2=0.5×
19.52=190.125
由（21）、（22）式得：
6.1.2缆风绳
两缆风绳的夹角为θ=17.4650，一根缆风绳拉力为：
缆风绳型号Ф24，3×
37，α=0.82，查《路桥施工计算手册》表15-6得K1=3.5，Pg=0.5d2=0.5×
242=288kN。
6.2卡环、滑车组、绳卡
卡环安全荷载为35t，即350kN，完全满足吊装总重力150.874kN。
滑车组安全荷载为20t，即200kN，能够满足吊装总重力150.874kN。
绳卡为骑马式，缆风绳所受荷载为T=82.83kN，螺栓直径为22.2mm，需要螺栓数量为：
（个）
7
结语
桥梁的架设是（预制梁板）桥梁施工过程中的一个重要的环节。
扒杆吊装——一种古老的安装方法，即节约了成本，又加快了工程进度！
由此可见，安装方法的施工方法先进与否只是相对而言。
落后的施工方法，在特定的环境下，经精心的施工设计与验算，也能达到意想不到的效果！
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