钢筋笼吊装方案.docx
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钢筋笼吊装方案
南京市纬三路过江通道工程SG-1标段S线工区
江南地连墙钢筋笼吊装
专项施工方案
编制：
复核：
编制：
复核：
审批：
中交隧道局南京市纬三路过江通道项目经理部
二〇一一年十月
1.工程概况
南京市纬三路过江通道工程S线江南工作井和明挖段地下连续墙钢筋笼长度较长，部分钢筋笼长度为62.45米左右。
重量较重，最重钢筋笼为116吨左右。
为确保施工安全、优质，保证施工进度，特别是保证钢筋笼吊装作业的安全、规范作业，特制定本吊装方案。
工作井和明挖段位于定淮门大街，工作井和SJD01-SJD15围护结构设计为地下连续墙。
连续墙厚度为1200mm、1000mm及800mm，深度26.308m~63m，分幅长度5m~6.5m，标准幅为5m。
本方案以地连墙标准幅钢筋笼——工作井5m一字型槽段首开幅钢筋笼作为研究对象，设计吊装方案。
该钢筋笼长62.45m，两端设置十字钢板接头，预埋主体结构钢筋，总重约116T。
因钢筋笼过重，拟采用分两段入槽后直螺纹套筒连接，按最长（43米）最重（84吨）钢筋笼吊装进行验算，主吊扁担及钢丝绳的选择以及吊筋的选择按最重钢筋笼（整体）的参数来选取，副吊扁担及钢丝绳的选择按最重钢筋笼（分段）起吊时的受力状态及参数来选取。
计算依据：
《S线江南工作井围护设计》
《南岸S线明挖段围护设计》
《起重吊装常用数据手册》
《建筑施工计算手册》
《起重机械安全规程》（GB6067-85）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
2.施工准备
1）进场前对所有起重工具、焊接机械进行检查，以满足施工规范要求；
2）平整施工和硬化进场和行走道路，施工便道满足机械行走承载力要求，确保行车安全。
3）吊装机械到位。
3.吊装施工
本工程地下连续墙钢筋笼较长、较重，根据设计要求钢筋笼采用采用分段吊装、中间直螺纹套筒连接的施工方法，采取可靠有效的吊装施工方案，即理论计算满足要求和吊装方案满足安全施工要求。
以最重钢筋笼WZ-1型地下墙为例，（不同型号钢筋笼分节位置作调整），钢筋笼分两节，上半节钢筋笼长约43m（重约84t），下半节钢筋笼长约19.5m（重约32t）。
施工二区地连墙最深为44.308m，重量为57t。
在此只针对分节43m钢筋笼进行验算，如果能满足要求，其他的同样能满足。
钢筋笼制作时，采用在同一钢筋笼平台上进行整体制作，在吊装前将其分为两个独立的钢筋笼，两个钢筋笼的钢筋间采用直螺纹连接或焊接；采用350t履带吊先将下半节钢筋笼进行起吊入槽，并搁置于导墙上，然后再进行上半节钢筋笼的吊装。
在上半节钢筋笼吊放时，拟采用两台大型起重设备（350t吊机作为主吊，150t吊机作为副吊），同时作业，先将钢筋笼水平吊起，再在空中通过吊索收放，使钢筋笼沿纵向保持竖直后，撤出副吊，利用主吊吊装钢筋笼至槽段位置，与下半节已入槽钢筋笼进行连接，成一整体后撤去下半节钢筋笼的搁置物（铁扁担），钢筋笼整体如槽。
根据设计要求，拟沿钢筋笼纵向布置3~4道桁架筋，使得钢筋笼起吊时横向均匀受力，同时使纵向保持良好的抗弯刚度。
3.1钢筋笼吊装方法
钢筋笼吊放采用双机抬吊，空中回直。
以350t作为主吊，一台150t履带吊机作副吊机。
起吊时必须使吊钩中心与钢筋笼重心相重合，保证起吊平衡。
钢筋笼吊放具体分六步走：
第一步：
指挥350t、150t两吊机转移到起吊位置，起重工分别安装吊点的卸扣。
第二步：
检查两吊机钢丝绳的安装情况及受力重心后，开始同时平吊。
第三步：
钢筋笼吊至离地面0.3m～0.5m后，应检查钢筋笼是否平稳，后350t起钩，根据钢筋笼尾部距地面距离，随时指挥副机配合起钩。
第四步：
钢筋笼吊起后，350t吊机向左（或向右）侧旋转、150t吊机顺转至合适位置，让钢筋笼垂直于地面。
第五步：
指挥起重工卸除钢筋笼上150t吊机起吊点的卸扣，然后远离起吊作业范围。
第六步：
指挥350t吊机吊笼入槽、定位，吊机走行应平稳，钢筋笼上应拉牵引绳。
3.2吊点设置及验算
若吊点位置不准确，钢筋笼会产生较大挠曲变形，使焊缝开裂，整体散架，无法起吊，因此吊点的位置确定是吊装过程中的一个关键步骤。
3.2.1钢筋笼竖向吊点验算
根据弯矩平衡原理，正负弯矩相等是所受弯矩变形影响最小的原理，上部钢筋笼吊点位置计算如下：
图3-1钢筋笼内力分析图
+M=－M
其中+M=（1/2）ql12;
－M=（1/8）ql22-（1/2）ql12;
q为分布荷载，M为弯矩。
故L2=2√2L1,又2L1+3L2=43米;得L1=4.1米，L2=11.6米。
因此选取B、C、D、E四点，钢筋笼起吊时弯矩最小，但实际过程中B、C、D中心为主吊位置，AB距离影响吊装钢筋笼。
根据实际吊装经验以及本工程钢筋笼钢筋分布以及预埋件等特点，对各吊点位置进行调整：
笼顶下1.15m+14m+9.5m+8m+8m+2.35m=43m。
如图5-6：
图3-262.5m上节钢筋笼（43m）吊点布置图
经计算43m钢筋笼（包括十字钢板及埋件）实际重量为84t，考虑安全系数，以下计算取84t。
根据起吊时钢筋笼受力、力矩平衡得：
2T1＇+2T2＇=84t①
T1＇×1.15+T1＇×15.15+T2＇×24.65+T2＇×40.65=84×21.5②
由以上①、②式得：
T1＇＝19.11tT2＇=22.89t
则T1＝16.15/sin46°＝26.54tT2=25.85/sin48°＝30.8t
平抬钢筋笼时副吊起吊重量为2T2＇=61.6t
3.2.2钢筋笼横向吊点验算
根据弯矩平衡原理，正负弯矩相等是所受弯矩变形影响最小的原理，钢筋笼横向受力弯矩图如下：
图3-3钢筋笼横向受力弯矩图
+M=－M
其中+M=（1/2）ql12;
－M=（1/8）ql22-（1/2）ql12;
q为分布荷载，M为弯矩。
故,又2L1+L2=5m;得L1=1.0m，L2=3.0m，根据本工程钢筋笼主筋分布，吊点位置调整至0.9m+3.2m+0.9m。
图3-4钢筋笼吊装内力图
对于异性槽段，同理（取长单边验算）：
2L1+L2=4.8m，又L2=3√2L1。
验算得L1=0.6m，L2=3.6m，故吊点布设在L边0.6m处
3.3吊装设备选型
3.3.1主吊选择
主吊机选用：
350t液压履带起重机，主臂长度72m，主要性能见表4-6：
表3-1360t履带吊主要性能表
起重半径R（m）
有效起重量Q（t）
提升高度H（m）
角度（度）
10
130
72
81.3
12
113
72
79.5
14
100
72
77.8
注：
主、副吊配备钢梁扁担，扁担和索具总重约2.5t。
本工程主吊使用350T吊车，根据350T吊车性能参数线性值查得，350吊车72m拔杆工作半径为10m时的最大起吊能力为130T，钢筋笼重量加扁担不超过119吨，吊车能满足吊放钢筋笼的要求。
3.3.2副吊选择
副机选用：
150t履带式起重机，拔杆接39m，主要性能见下表4-7：
表4-7150t履带吊主要性能表
起重半径R（m）
有效起重量Q（t）
提升高度H（m）
备注
9
69.6
39
10
66.5
39
12
54.9
39
14
44.4
39
注：
副机起吊配备钢梁扁担，铁扁担及料索具总重约2.5t。
本工程副吊使用150吨吊车，吊车臂杆接39m，起重半径为9m时，最大起重能力可以达到69.6吨，而150吨吊车最大受力出现在钢筋笼起吊到60°角的时候，最大受力约为钢筋笼重量的60％，即84T×60%＝50.4T<69.6T，能够满足起吊要求。
3.4钢扁担设计、验算
3.4.1钢扁担尺寸以及材料参数
图3-5钢扁担尺寸图
钢扁担采用45号钢板加工制作而成。
GB/T699-1999标准规定45号钢抗拉强度为600MPa，屈服强度为355MPa，抗剪强度为410MPa。
挤压强度为拉伸强度的2～2.5倍；钢扁担的尺寸见图4-9（图中标注单位均为mm）所示，钢扁担厚度为70mm，孔直径均为90mm。
3.4.2建立钢扁担分析模型
图3-6钢扁担分析模型
钢扁担分析模型如图4-10所示。
3.4.3钢扁担抗力计算
扁担横向最小横截面如下图4-11所示
图3-7扁担最小截面图
则竖向承受最大拉伸荷载为
F=σA=600×106×0.2485=149.1×106（KN）
换算质量为：
小结：
由竖向拉伸抗力计算可知，此种型号扁担竖向可承受14900t。
竖向最小横截面如下图4-12所示。
图3-8扁担竖向最小横截面图
则竖向截面承受最大剪力为：
换算为质量为：
钢扁担孔周承载力计算
计算面积为：
上部：
下部：
则单孔承受最大剪力为：
上部：
下部：
换算为质量为：
上部：
下部：
综上，从最大拉伸考虑，钢扁担可承受最大起吊质量为14900t；从扁担最小截面承受最大剪力来考虑，钢扁担可起吊重量为1463.7t；而从单孔周边最大承载来考虑，钢扁担可起吊最大重量为t和t（横向三点吊）或t（横向两点吊）。
故比较以上可知，此种型号钢扁担可起吊最大重量为688.8t（横向三点吊）或574t（横向两点吊），取安全系数为5，则此种型号扁担起吊重量应t或t。
3.5吊点吊环强度验算
3.5.1笼头吊环强度计算
最前端的主吊点使用φ40圆钢吊环。
在钢筋笼垂直状态时，4个吊环共8个截面可提供拉力为：
3.14*20*20*205=257KN
考虑到总重110吨的钢笼不可能在吊点上产生如此大的拉力，故吊点能满足受拉要求。
上式中HPB235圆钢受拉强度设计值，取205Mpa（钢结构规范）。
根据计算结果，安全系数皆大于2，满足要求。
3.5.2吊点钢筋强度计算
钢筋笼上吊点钢筋（采用一级钢）验算As=K×G/（N×2×Rg）×sinα
As-吊点钢筋截面积（cm2）
K-安全系数取2
G-整体钢筋笼重量116T
α-90度
n-上节钢筋笼主吊吊点个数取4，每个吊点布置2根钢筋；
Rg-钢筋抗拉强度设计值：
2100kg/cm2
As=13.8D=3.62cm，取4.0cm，4.0cm＞3.59cm，符合要求。
下节钢筋笼主吊吊点同上验算，符合要求。
综上可知，本工程钢筋笼吊点钢筋取φ40。
3.6卸扣验算
卸扣的选择按主副吊钢丝绳最大受力选择。
主吊卸扣最大受力在钢筋笼完全竖起时，副吊卸扣最大受力在钢筋笼平放吊起时。
3.6.1主吊卸扣选择
P1=（116＋2.5）/（2sin60°）=68.42t
主吊扁担上部选用高强卸扣80t：
2只。
卸扣受力计算：
P2=Q/4=116/4=29t；主吊选用4个30t卸扣。
3.6.2副吊卸扣选择
根据计算，副吊受力最大2T2＝61.6t。
P3=（61.6+2.5）/（2sin60°）=37t
副吊高强卸扣35T：
2只。
卸扣受力计算：
P2=Q/4=61.6/4=15.4t；副吊选用4个25t卸扣。
3.7双机抬吊系数的计算
3.7.1主机抬吊系数的计算
钢筋笼的总重量为116t，扁担的总量为2.5t，主机的额定重量为130t。
主机抬吊系数为：
K主=（116+2.5）/130=0.912
3.7.2副机抬吊系数的计算
平抬钢筋笼时副吊的起重量为61.6t，扁担的总量为2.5t，副机的额定重量为69.6t。
副机抬吊系数为：
。
K副=（61.6+2
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