80t架梁吊机施工应用技术.docx

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80t架梁吊机施工应用技术

80t架梁吊机在朝天门大桥主桥钢桁梁安装施工中的应用技术

一.工程概况：

朝天门大桥全长为1126m，正桥钢梁全长934.1m（包括端纵梁）,主桥为190m+552m+190m三跨连续钢桁系杆拱桥，桁宽为29m，两侧边跨为变桁高平弦桁梁，中跨为刚性拱柔性梁的钢桁系杆拱桥，拱顶至中间支点高度为142m。

主桁采用变高度的“N”形桁式，钢桁拱肋跨中桁高为14m。

全桥采用变节间布置，共有12m、14m、16m等三种节间形式，其中边跨节间布置为8×12m＋14m＋5×16m，中跨节间布置为5×16m＋2×14m＋28×12m＋2×14m＋5×16m。

二．架梁吊机的主要施工用途

架梁吊机用于主桥钢桁梁安装施工，其具体功能如下：

1．安装边跨构件：

钢梁构件通过水路运至工地临时施工码头，由安装在码头上的WQ7040桅杆式起重机吊到运梁小车上运至后方预拼场进行构件的预拼。

预拼后的边跨构件，用运梁小车通过栈桥运到待安装节间的上游侧架梁吊机的覆盖范围内。

由架梁吊机将构件从运梁小车上吊起安装。

2．安装主墩大吨位球形支座。

3．安装中跨构件：

需要利用架梁吊机架设中跨构件主要是拱肋主桁钢梁及吊杆。

中跨的构件用运梁小车运到施工码头装船转运到待拼装节间的下方，再由架梁吊机起吊安装。

4．利用南岸侧架梁吊机进行主桁合拢，先合拢下弦再合拢上弦

5．在拆除吊索塔架和拉索后，架梁吊机退回中支点靠边跨附近的适当位置，将所有的系杆和桥面系构件由退回边跨的架梁吊机从边跨外侧的施工栈桥上吊至下层桥面，通过桥面上的运梁台车运至桥面吊机后方，再由桥面吊机起吊进行安装。

6．临时系杆安装时需要利用架梁吊机辅助进行牵引索的跨江敷设。

三.架梁吊机设计条件

CTM80架梁起重机是为朝天门大桥主桥钢桁梁构件安装而专门设计的架梁设备，共计两台，南北两岸各一台。

吊机设计主要约束条件：

1．主要性能参数的要求：

最大起重量：

由于主桥桥钢桁梁构件的最大单件重量为80t，所以最大起重量定为80t。

吊幅及回转要求：

起重机能够实现一次前移站位锚固后，完成14m、16m节间距逐个节间的钢梁架设；在进行12m节间距钢桁梁架设时具有一次前行站位完成的两个节间架设的能力。

如下图所示：

图1

根据上图所示确定最大吊幅应为30.5m，吊幅的盲区应不大于8.5m。

左右回转角度按照上图应大于80.2o。

最大起升高度：

吊机在桁拱上工作时离江面的最大高度约为180m，确定其最大起升高度为190m。

最大爬坡角度：

由于上弦杆切线与水平面的最大夹角为20o，所以要求最大爬坡角度不小于20o。

单件重量及整机重量要求：

由于安装使用的塔式起重机最大吊重为32t，所以要求吊机部件的单件重量不得大于32t。

2．机构要求：

该起重机能够在钢桁梁上弦行走，可同时完成边跨平直梁和主跨拱梁的架设，具有提升、变幅、回转、底盘调平、整机前移及锚固的功能。

起重机在钢桁拱上架梁时，起重机的上底盘能够随拱顶坡度变化保持水平状态。

机构速度要求：

为了提高工效，主副卷扬机及变幅卷扬机都采用变频调速，起升、变幅速度可以随负荷的不同而获取不同的速度；另外设置吊重为15t的副钩，以便于起吊安装较小构件时能够获得较快的速度。

锚固系统：

吊机在桁架上移动并占位后，能够依靠自身的系统在桁架的上弦杆上锚固，并进行吊装作业。

即起重机能够依靠自身的千斤顶将两个前部支点顶出，使前走行车轮悬空。

安装前锚固所用锚固板的横向间距应能够调整，适应上弦杆宽度的变化。

若千斤顶在吊机工作时需要长时间处于持荷状态，则该千斤顶须设有机械或液压的自锁装置，以保证吊机工作时前支点支撑的可靠性。

后锚固能够通过设在后部锚箍将吊机尾部与钢梁的上弦杆固定在一起，承担吊机工作时的反力。

后锚的数量及布置应能够满足吊机工作时的稳定要求和钢桁梁的结构特点，并避开钢梁上的节点位置。

对于采用轨排形式的牵引系统，还需在吊机上设计轨排前（后）移动安装的机械装置。

3．结构几何尺寸要求：

由于吊机利用钢梁的上弦杆占位进行吊装作业和前移行走。

为使吊机能够在上弦杆上顺畅通行，吊机最下部的构件距主桁上弦杆顶面的距离不小于2m。

以避开吊索塔架的支座以及吊索的下锚箱节点。

如图1所示：

由于上弦杆的顶板宽度为1200mm和1600mm两种，截面高1240～1840mm。

杆件为四面拼接设计，拼接处杆件高度、宽度均相同，不同宽度和高度杆件之间采用变宽（高）度设计，对于同一杆件，宽度和高度不同时变化。

因此轨枕的长度应能够满足在顶面宽度不同的上弦杆上铺设轨枕和轨道的需要。

吊机前进（后退轨排的结构形式与吊机的设计均由本项目的中标厂商完成设计和制造。

图2

组成吊机的结构件或模块应能够视运输要求进行拆解，以便于平板车或顶开式集装箱汽车运输。

4．受力要求：

根据钢桁梁的对于施工荷载的要求，整机最大重量不得超过300t。

吊机单个前支点的最大反力＜263吨。

该荷载应通过相应的装置（或分配梁）传递到钢桁梁上弦杆的腹板上。

吊机的最大轮压＜20吨，吊机牵引移动时，其自身重量所形成的荷载也必须通过轨道、轨枕，传到钢梁上弦杆的腹板上。

5．电气安全系统

施工期间供电距离（主桥箱式变电站至主跨跨中最大直线距离）：

南岸为480m；北岸为350m。

电源及电气控制系统采用三相五线制。

控制部分采用可编程控制器为控制核心。

起重机应配有完善的安全装置。

在移动、调整位置、起吊、就位安装等作业过程中，若出现过载或环境条件发生变化并危及设备本身的安全和稳定时，这些装置应能及时发出声、光信号向操作者提示并限动。

所以必须配备力矩限制器、风速报警仪、电气过、欠压保护和过流保护、主、副起升机构卷扬机的过卷和欠绕保护、变幅和回转限位保护、各机构动作联锁安全装置等。

配备在风速大于工作风速时的吊机防风锚定装置。

吊机的调平机构在安装调试完成整机的上平台调整水平后，左右两侧的调平机构在电气控制上应能够实现“联动”和“单动”控制，以备在使用中可能需要的对吊机水平度进行调整。

由于本吊机的起升高度大且大部分构件须在水上从船上起吊，为确保构件和吊机、运输船舶的安全，吊机的主、副起升及变幅机构的卷扬机除具备标准的高速端制动器外，还应在卷扬机的低速端（卷筒处）配备制动器，该制动器与高速端制动器同时工作。

对于配备双重制动器的机构，其制动器的能力能够确保在任何一端的制动器在单独制动时均有足够的制动力。

起重机所有控制操作装置设置于司机室内，同时在移动牵引机构、调平机构的工作区域设置机旁控制（遥控）装置，用以实现对上述机构的目视操作。

6．其他要求

根据钢桁梁安装工程进度要求，确定整机工作级别为A5

架梁吊机的结构和机构应能适应在－25～＋50℃温度，相对湿度90％的野外环境下正常工作。

根据重庆的自然气候条件，确定工作风速应小于15.5m/s

四.设备的主要技术参数：

根据设计的各种约束条件，确定设备的主要技术参数如下：

整机工作级别A5

主钩额定起重量800kN

主钩起升速度

额定载荷5.0m/min

空载15m/min

副钩额定起重量150kN

副钩起升速度11m/min

吊机的回转角度±90°

回转速度0.3r/min

起升高度190m（安装轨面以上25m）

吊臂变幅角度29°～78°

变幅速度4.1m/min

最大起重量×吊距80t×26m

最小/最大吊距8.5m/30.5m

最大水平坡度22°

整机调整角度时的顶升速度0.2m/min

工作风速15.5m/sec

工作环境温度-25~+50℃

相对湿度90％

整机总重≤300t

整机功率≤300KW

前支点位置节点中心后2.5m

吊机前移方式在上弦杆腹板顶部轨枕与钢质轨道上由卷扬机

前移并具备向后移动的能力。

单个前支点的最大反力≤263t

最大单件重量≤32t

五．架梁吊机的安装

架梁吊机是依靠P6、P9墩的1000t.m塔机进行安装的。

该起重机分为上部桅杆吊部分和下部走行部分。

上部吊机部分由33m吊臂、立柱、斜撑、上底盘、起升机构、回转机构、变幅机构、上底盘调平机构、司机室组成。

下部走行部分由下底盘、走行台车、吊机前移牵引机构、锚固系统等部分组成。

如图2所示：

图3

1．安装工艺流程图如下：

2．设备安装步骤

设备正式安装之前，应首先将轨排、台车架、各种底盘箱梁、起重臂、回转转盘、立柱、斜撑等全部拼装成形，尽量减少现场安装的工作量。

其基本安装步骤如下：

2.1铺设轨排

首先在预拼场（或者P6、P9周围场地）将轨排拼装成节，然后用运梁小车运输到P6、P9墩，由1000t.m塔机吊到主桥1、2#节间上弦杆上进行铺设，并将其用U型螺杆锚固在上弦杆上。

2.2前后台车安装

首先安放前台车，将前台车轴线位置放在初始节间A2节点位置如下图所示，以方便主横梁的安装。

前台车定位后，用临时支撑将其操平并固定。

然后定位后台车和临时台车，后台车中心线距离前台车中心线为15225mm，因为距离超出了12m，即后台车已经悬空于A1节点之外，所以需要在A1节点（即距离A2节点11200mm）处使用临时台车支撑吊机的下底盘，同样用用临时支撑将其操平和固定。

如下图及附图一。

图4

2.3前锚定安装

吊装前锚定箱梁，放置在A3节点处临时固定，留待A4节点安装完毕再行安装。

2.4下底盘拼装

1．将横梁一和横梁三、横梁一和横梁二拼接成前后长横梁。

2．吊装纵梁，将其固定在前后台车上并用临时支撑操平。

3．吊装前后长横梁。

4．拼接斜撑梁及中部直撑梁。

详见附图二。

2.5后锚固安装

将锚杆插入下底盘的梁中，旋入大螺母，用螺旋扣将后锚固固定在钢梁上。

2.6上底盘拼装

1．主横梁总重59t，分为三段，中间段重25t，两端分别重15t。

由于1000t.m塔机的最大吊重为32t，所以主横梁的三段需要在钢桁梁A2处的横梁上进行现场拼装。

先吊装位于主横梁两边的节段，一端放置于下底盘上，用铰接支座支撑，另一端用临时支撑固定好，之后拼接主梁中间节段。

如图1所示。

2．将长螺杆旋入调平机构的大螺母中，使长螺杆端部销孔中心距调平机构转轴中心的距离约为1605毫米。

把斜梁一、斜梁二、端梁和螺旋调平机构拼装成一体（总重12.8t），整体吊装，一端与主梁拼接，另一端用销轴将调平机构长螺杆与下底盘调平支座铰接好。

3．将横梁四和横梁七拼接成长横梁并整体吊装。

4．拼装纵梁一，最后安装其它横、纵梁等。

详见附图三。

2.7立柱拼装

将拉轴、转动轴头、拉杆铰座以及相应的轴承用螺母固定在立柱上部上，然后安装顶部转向滑轮组和中部转向滑轮组。

将立柱上部和立柱中部拼接成一体。

先安装好底座、轴承和立柱下部，起吊立柱中上部整体，安装到底盘上，使立柱轴线与水平面垂直，然后用缆风绳将立柱临时固定。

吊机前端的两根缆风固定在临时1#墩（NL1或者SL1），后段两根缆风固定在吊机上平台上。

立柱吊装见附图四。

2.8斜撑的安装

1．将斜撑首段和中段组装成斜撑总成（总长26.7m，总重5.4t）。

2．用销轴将斜撑的一端与立柱上部铰座铰接，另一端与上底盘的支座铰接，使立柱总成、上底盘和两斜撑构成稳定的结构。

2.9回转机构的安装

将回转机构支座的底板垫钢板后点焊在底盘总成的横梁上，通过试运转，调整回转机构支座所垫钢板的厚度到最合适时将底板焊接在上底盘总成的横梁上。

2.10吊臂的安装

吊臂安装之前，应首先将吊机整体前移至前台车中心线距离A3节点距离2.5m处，然后才进行拼装，如下图：

图5

1．将吊臂的四节拼装成吊臂总成（总长33m，总重15.5t）。

并将变幅动滑轮组与拉绳临时固定在吊臂上。

2．起吊吊臂，将吊臂的下铰点和立柱相连接，吊臂前部用1000t.m塔机稳定在半空中，吊臂仰角应大于零度；

2.11起升、变幅和牵引爬升机构及其所有相关的钢丝绳的安装。

2.12司机室、梯子平台、轨道自移机构及其它附件的安装

2.13电气、液压系统及其附件的安装

图6

3.安装注意事项

该吊机安装于钢桁梁上弦，属于高空作业，为了确保人机安全，特拟订下列安全注意事项：

3.1项目部和生产设备厂家专门成立一个设备安装领导小组；

3.2起重吊装作业必须有专职指挥，持证上岗，由指挥人员统一指挥，在部件拼装和大件整体吊装过程中，保证通信畅通、信号明确，参与安装的工作人员必须坚守岗位，各司其责，认真做到“一切行动听指挥”，步调一致，有条不紊；

3.3在安装过程中所有人员应遵守施工现场的安全制度，必须带好劳保防护用品，安全帽，安全带等，确保人机安全；

3.4在吊装起重之前，必须向有关人员交待明确所用信号表示的含意，一经明确规定，必须遵守，不得任意变更；

3.5每次吊装作业前应检查所用钢丝绳是否有断丝现象，如有立即更换；

3.6拼立柱时，用缆风绳临时固定，在斜撑未安装好之前不得解除缆风绳；

3.7特种作业人员中包括起重工、电工、吊车操作人员、实验员等必须进行专业培训，按规定有关主管部门考试合格后，持证上岗；

3.8禁止地面操作人员在正在进行吊装作业的下方停留或任意通过；

3.9禁止在有大风的状况下进行吊装作业；

3.10对拼装、吊装中发现不安全因素或违章操作行为予以制止，对事故隐患进行及时整改；

3.11吊机在试验前，应检查各部件安装就位可靠，电气系统接线和液压系统布管安全可靠，各卷扬机构、回转机构的制动系统安全可靠，各种部件、零件的紧固程度之后，方可进行试验；

3.12吊臂第一次起升要逐步进行，边起升边调整，直至制动达到要求，必要时要用吊车配合，以免发生意外事故。

4．吊机的拆卸

当吊机退回中支点靠边跨附近的适当位置，将所有的系杆和桥面系构件由退回边跨的架梁吊机从边跨外侧的施工栈桥上吊至下层桥面，通过桥面上的运梁小车运至桥面吊机后方，再由桥面吊机起吊进行安装。

当所桥面构件安装完毕之后，由桥面吊机退回边支点附近，完成对架梁吊机的拆卸。

架梁吊机的拆卸过程与安装过程相反。

所有拆下的零部件由桥面吊机吊到栈桥上的运梁小车运送至后场堆存。

六．载荷试验

所有部件和系统安装完毕后，如图所示，将吊臂拉起和进行整机试验，具体实施方案按照实验大纲进行。

1．在作载荷试验之前，必须对基础及前后支点的锚固情况进行验收，合格后才能作以下试验。

2．空载试车

空载试验的目是为了检查制造和安装中是否存在质量缺陷。

2.1进行各机构的单独运转，确切观察电压、电流、功率、起动电流、转向、转速是否正常。

2.2进行机构联合运转，包括正反转和快慢车。

检查各运动部件是否松动，不应有超过规定的偏斜和振动，传动齿轮不应异响，工作温度不超过规定范围，制定器动作灵活、可靠。

2.3除上述一般性试车检查之外，还要对各机构作如下检查：

起升、变幅机构

a、无负荷，升降落2-3次，不应有卡阻现象和异响；

b、检查控制器的指示方向与电机转动方向是否协调一致；

c、检查起升卷筒轴承处是否有振动；

d、检查各滑车轮工作是否良好；

e、检查各滑轮是否工作良好；

f、测量吊具起升高度并作记录，调整起升高度限位开关，使吊具底座面离吊钩底面为额定起升高度时，限位开关动作要断开电流;当吊具底面落到底座顶面时，调整限位开关动作切断电流，起升机构制动。

调整制动器，使制动时间符合要求。

3．载荷试验

载荷试验包括静载试验、动载试验两种,动载试验必须在静载试验符合要求之后才能进行。

3.1静载荷试验

静载荷试验的目的是检验起重机及其各部分的机构承载能力,同时检测钢构件基础的稳定性、强度、刚度。

要求如下：

1）如果未见到裂纹、永久变形、油漆剥落或对起重机的性能与安全有影响的损坏，连接处没出现松动或损坏，即认为本试验结果良好。

2）此次静载试验起升机构不作联合动作。

试验时应按实际使用情况使起重机处于主要部件承受最大钢丝绳载荷，最大弯矩和最大轴向力的位置和状态。

3）静载试验的载荷应逐渐加上去，起升高度离地面10-20cm高，悬空时间不得少于10分钟。

起重量:

100t；125%

此项试验应确定桥梁结构受力是否允许，如果超出结构的受力范围应取消此项试验。

4）基础无晃动，基础结构焊缝无异样。

3.2动载试验

动载试验的目的主要是验证起重机各机构和制动器的功能，同时检测钢构件基础的稳定性、强度、刚度。

3.2.1要求如下：

a、如果各部件能完成其功能试验，并在随后进行的目测检查中没有发现机构或结构的构件有损坏，连接处也没出现松动或损坏，则认为本试验结果良好。

b、试验时，起重机应按操作规章进行控制，且必须注意把加速度、减速度和速度限制在起重机正常的工作范围内。

c、起重机各机构的动载试验应分别进行，根据工作需要，应作联合动作试验。

试验中对每种动作应在其整个运动范围内（即左900右900）作反复起动和制动，并连续作2次，试验时间不少于1小时。

试验还包括对悬挂着的试验载荷作空中起动，此时试验载荷不应出现反向动作。

3.2.2具体步骤：

a、起吊40t吨负荷，即50%。

1）提升高度为50cm，制动一次，检查制动器状况;下降30cm，制动一次，检查制动器状况。

以上动作进行2次。

2）提升重物40t，开动吊车上下往返运行2次，检查主起升机构制动器情况；检查两端限位开关动作情况。

3）将主钩开到最高位和最低位，来回二次，检查主钩起升机构制动器和限位开关状况。

b、起吊80t吨额定负荷，即100%。

按40t负荷试车项目1-3项的动作进行试验;

c、起吊88t吨，超额定负荷达到110%

按40t负荷试车项目1-3项的动作进行试验

以上试验如符合动载试验要求即本试验结果良好。

以上试验数据及程序根据GB5905-86《起重机试验规范和程序》确定。

中港二航局重庆朝天门大桥项目经理部

二〇〇六年九月一十三日