L<(384EIZ/(2500q))1/3=16.05m
为减小钢筋笼的挠度,应将挂钩位置贴近侧板。
为了使钢筋笼回直后根本垂直,必须根据重心合理的选择吊点位置。
必要时在两吊点之间增设吊点,用以减小钢筋笼的挠度。
吊点位置确实定
如果吊点位置计算不准确,钢筋笼会产生较大挠曲变形,使焊缝开裂,整体构造散架,无法起吊,因此吊点位置确实定是吊装过程的一个关键步骤。
根据弯矩平衡定律,正负弯矩相等时所受弯矩变形最小的原理,计算如下〔如图2〕
图4钢筋笼弯矩计算图
+M=-M
+M=〔1/2〕qL12
-M=〔1/8〕qL22-〔1/2〕L12
q为均布荷载;M为弯矩。
故:
L2=2.828L1,又:
2L1+5L2=49.95
计算得L1=3.1m;L2=8.75m
A端为钢筋笼顶端,A、B、C为主吊副钩3吊点,D、E、F为副吊3吊点。
钢筋笼吊装需采用16个吊环。
其中主吊主钩吊环4个,主吊副钩吊环6个,副吊吊环6个。
具体布置见图5:
图5吊点布置
重心计算
①、对于钢筋笼49.95m标准首开幅来说。
在钢筋笼横向上:
关于钢筋笼中心对称。
横向吊点设置:
按钢筋笼宽度L,吊点按0.207L、0.586L、0.207L位置为宜。
对于标准5m幅,吊点按1.035m+2.93m+1.035m为宜。
图6标准首开幅钢筋笼主吊主钩横向吊点布置
在钢筋笼纵向上:
M总=1753915.6kg*m,G总=72.16t,则重心距笼顶i=M总/G总=24.306m。
纵向吊点位置为笼顶下3.1m+8.75m+8m+8.75m+8.75m+8.75m+8.75m钢筋笼底部有3.1m结余。
图7标准首开幅钢筋笼吊点布置平面图
②、对于钢筋笼49.95m标准顺序幅来说,重约58.94t〔加单工字钢〕。
在钢筋笼横向上:
M总=113586.3kg*m,G总=58.94t,则重心距工字钢板一侧d=M总/G总=1.927m。
在横向上,两吊点位置应关于1.927m对称。
横向吊点位置为:
距工字钢板一侧0.5m+2.854m+1.646m
图8标准顺序幅钢筋笼主吊主钩横向吊点布置
在钢筋笼纵向上:
M总=1423428.1kg*m,G总=58.94t,则重心距笼顶i=M总/G总=24.15m。
纵向吊点位置为笼顶下3.1m+8.75m+8m+8.75m+8.75m+8.75m+8.75m钢筋笼底部有3.1m结余。
图9标准顺序幅钢筋笼吊点布置平面图
③、对于钢筋笼49.95m标准闭合幅来说。
在钢筋笼横向上:
关于钢筋笼中心对称。
横向吊点设置:
按钢筋笼宽度L,吊点按0.207L、0.586L、0.207L位置为宜。
对于标准5m幅,吊点按1.035m+2.93m+1.035m为宜。
图10标准闭合幅钢筋笼主吊主钩横向吊点布置
在钢筋笼纵向上:
M总=1092940.6kg*m,G总=45.72t,则重心距笼顶i=M总/G总=23.905m。
纵向吊点位置为笼顶下3.1m+8.75m+8m+8.75m+8.75m+8.75m+8.75m钢筋笼底部有3.1m结余。
吊点布置与图7标准首开幅钢筋笼吊点布置平面图一样。
焊接时,每个吊环对衬焊接在钢筋笼纵向桁架筋上,吊环与纵向桁架主筋焊接,焊接时,采用单面焊或双面焊,焊缝长度分别不小于10倍、5倍的钢筋直径。
吊环焊接位置周围2米围钢筋穿插点应100%焊接,吊点上下设置对拉钢筋。
其中笼顶下0.45m设置4个主吊吊环。
4.3.4吊点受力分析
对50m最重钢筋笼进展受力分析,如图11
图11钢筋笼受力示意图
根据起吊时钢筋笼平衡得:
2T1’+2T2’=72.16①
3.1T1’+〔3.1+8.75〕T1’/2+〔3.1+8.75*2〕T1’/2+〔3.1+8.75*3〕T2’+〔3.1+8.75*4〕T2’/2+〔3.1+8.75*5〕T2’/2=72.16*24.306②
由①、②两式可得:
T1’=20.05tT2’=16.03t
则钢丝绳T1=T1’/〔2*sin450〕=14.18tT2=T2’/〔2*sin450〕=11.33t
平台钢筋笼时
主吊副钩受力为2T1’=40.1t
副吊受力为2T2’=32.06t
副吊在钢筋笼回直过程中随着角度的增大受力也越大,故考虑副吊的最大受力为4T2=45.32t。
4.3.5吊点强度验算
在钢筋笼吊装整个过程中,主吊主钩吊环在钢筋笼完全竖直时的受力最大,承受了整个钢筋笼的重量。
吊点吊环采用Q235钢筋,直径Φ42mm。
吊环钢筋抗拉强度计算
〔1〕混凝土构造设计规GB50010-2002中第条中,在构件自重标准值作用下,每个吊环按2个截面计算,吊环应力〔受拉应力〕不大于50N/mm2,此应力中已考虑五个因素:
①构件自重荷载分项系数取为1.2,②吸附作用引起的超载系数取为1.2,③钢筋弯折后的应力集中对强度的折减系数取为1.4,④动力系数取为1.5,⑤钢丝绳角度对吊环承载力的影响系数取为1.4。
于是,当取HPB235级钢筋的抗拉强度设计值为fy=210N/mm2时,吊环钢筋实际去用的允许拉应力值为:
210/〔1.2*1.2*1.4*1.5*1.4〕=210/4.23≈50N/mm2。
对于本工程多点吊的情况,应考虑受力不均匀系数0.9,1/0.9=1.11,但本工程关于②吸附作用引起的超载系数是不存在的。
故针对本工程吊环钢筋实际取用的允许拉应力值为:
210/〔1.2*1.4*1.5*1.4*1.11〕=53.63N/mm2。
〔2〕混凝土构造设计规GB50010-2002中第条中,当在一个构件上设有4个吊环时,设计时应仅取3个吊环进展计算。
但本工程钢筋笼吊环均是用滑轮相互连接起来,当起吊时,由于滑轮的作用,吊环均受力,故取吊环个数计算时不需对其进展折减。
吊环的应力可按下式计算:
σ=9807G/〔nA〕<[σ]
式中σ——吊环拉应力〔N/mm2〕;
n——吊环的截面个数;
A——一个吊环的钢筋截面面积〔mm2〕
G——构件的重量〔t〕;
9807——t〔吨〕换算成N〔牛顿〕;
[σ]——吊环的允许拉应力。
〔1〕主吊主钩4吊环,每吊环采用2根Φ42钢筋,主吊主钩采用2根42钢筋时,由于受力不均匀,故应取受力不均匀系数0.9,则吊环钢筋实际取用的允许拉应力值为53.63N/mm2*0.9=48.27N/mm2
σ=9807G/〔nA〕=9807*72.16/〔8*2*3.14*42*42/4〕=31.9<[σ]=48.27N/mm2,满足要求。
吊环采用2根Φ42钢筋,在满足10d焊接长度的同时采用连续焊缝,并且2根钢筋应竖直方向叠加焊接,防止2根钢筋不均匀受力。
〔2〕主吊副钩6吊环,每吊环采用1根Φ42钢筋,σ=9807G/〔nA〕=9807*40.1/〔12*3.14*42*42/4〕=28.4<[σ]=53.63N/mm2,满足要求。
〔3〕副吊6吊环,每吊环采用1根Φ42钢筋,σ=9807G/〔nA〕=9807*45.32/〔12*3.14*42*42/4〕=32.1<[σ]=53.63N/mm2,满足要求。
4.3.6钢丝绳强度验算
钢丝绳采用6×37+1,公称强度1550MPa,平安系数K取6。
由"起重吊装常用数据手册"查得钢丝破断拉力总和如表3:
钢丝绳的容许拉力可按下式计算:
[Fg]=аFg/K
式中[Fg]——钢丝绳的容许拉力〔kN〕;
Fg——钢丝绳的钢丝破断拉力总和〔kN〕;
а——考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数,对6*37钢丝绳取0.82;
K——钢丝绳使用平安系数,取6
由上公式可求得对应表3中钢丝绳的容许拉力(t)=[Fg]/g
具体所得数据见表3
表3钢丝绳数据
钢丝绳直径〔mm〕
钢丝破断拉力总和〔kN〕
钢丝绳容许拉力〔t〕
52
1555
21.25
56
1825
24.94
60.5
2115
28.9
65
2430
33.2
对标准最重首开幅进展钢丝绳验算:
①、主吊主钩扁担上部钢丝绳验算:
钢丝绳在钢筋笼竖立起来时受力最大。
吊重:
Q1=Q+G吊=72.16t+2t=74.16t
钢丝绳直径:
60.5mm,[T]=28.9t〔两根同时穿扁担〕钢丝绳长度:
4.14m〔起吊绳〕
钢丝绳:
T=Q1/2sin450=52.44t<2[T]=57.8满足要求。
②、主吊主钩扁担下部钢丝绳验算:
钢丝绳在钢筋笼竖立起来时受力最大。
吊重:
Q1=Q+G=72.16t+2t=74.16t
钢丝绳直径:
60.5mm,[T]=28.9t;钢丝绳长度:
1.7m〔起吊绳〕
钢丝绳:
T=Q1/4sin450=26.22t<[T]满足要求。
③、主吊副钩扁担上部钢丝绳验算
钢丝绳在钢筋笼水平时受力最大。
吊重:
Q=72.16t,由4.3.3吊点受力分析计算得T1’=20.05t。
钢丝绳直径:
60.5mm,[T]=28.9t;钢丝绳长度:
4.14m〔起吊绳〕
钢丝绳:
T=2T1’/〔2sin450〕=28.35<[T]满足要求。
④、主吊副钩扁担下部钢丝绳验算
钢丝绳在钢筋笼水平时受力最大。
吊重:
Q=72.16t,由4.3.4吊点受力分析计算得钢丝绳T1=14.18t。
钢丝绳直径:
52mm,[T]=21.25t;钢丝绳长度:
18.56m、12.37m〔起吊绳〕
钢丝绳:
T1=14.18<[T]满足要求。
⑤、副吊扁担上部钢丝绳验算
副吊在钢筋笼回直过程中随着角度的增大受力也越大,由4.3.4吊点受力分析得副吊的最大受力为4T2=45.32t。
钢丝绳直径:
52mm,[T]=21.25t〔两根同时穿扁担〕钢丝绳长度:
4.14m〔起吊绳〕
钢丝绳:
T=4T2/2sin450=32.05t<2[T]=42.5t满足要求。
⑥、副吊扁担下部钢丝绳验算
由4.3.4吊点受力分析得副吊的最大受力为4T2=45.32t。
钢丝绳直径:
52mm,[T]=21.25t钢丝绳长度:
18.56m、12.37m〔起吊绳〕
钢丝绳:
T=4T2/4sin450=16.02t<[T]满足要求。
4.3.7吊臂验算
由4.2吊机选型中表1得知,主吊吊臂长度72m,起吊角度77°,有效高度70.2m,回转半径16.2m。
钢筋笼长度49.95m;
主扁担上方钢丝绳高度4.14/2×sin45°=1.46m;
扁担下钢丝绳高度0.85m,扁担高度1.0m,吊装余裕高度0.5m,机高2.5m;
①必须保证钢筋笼能顺利吊起,此时需要吊机的起吊高度为:
H=0.5+49.95+0.85+1.46+1.0=53.76m<〔70.2+2.5〕=72.7m满足起吊要求
②必须保证钢筋笼不能碰到吊臂,对于标准5m幅,最易碰臂为顺序幅墙,此时需要吊机的起吊高度为:
H=0.5+49.95+3.*tan770=63.76m<〔70.2+2.5〕=72.7m
故主吊臂长72m满足钢筋笼不碰臂要求。
③必须保证扁担不能碰到吊臂,对于标准5m幅,此时需要吊机的起吊高度为:
H=0.5+49.95+0.85+2*tan770=59.96m<〔70.2+2.5〕=72.7m
故主吊臂长72m满足钢筋笼不碰臂要求。
由于钢筋笼较重较长,在钢筋笼不能碰到吊臂的前提下,可以增大吊臂仰角,增加起吊高度,但此时应注意增加上部钢丝绳的长度。
异型幅钢筋笼吊点分析
异型幅钢筋笼在纵向上吊点布设与“一〞字幅一样,主要考虑在横向上吊点布设问题,横向上吊点布设和钢筋笼重心在横截面上的位置有关。
由于横向上吊点位置的选择正确与否直接关系到钢筋笼吊装回直后的垂直度,因此L型钢筋笼的横向吊点选择,须先计算出重心在横截面上的位置,然后再用直角坐标方法得出主、副吊点在横截面上的位置。
如图5所示,L型钢筋笼重心坐标G〔*,y〕
则吊点坐标:
A〔2*-b/2,0〕
B〔2*-b/2,b〕
C〔b,2y-b/2〕
D〔0,2y-b/2〕
E【b,(8*y-6yb+b2)/2(2*-b)】
其中主吊主钩吊点A、B、C、D两点,主吊副钩上、中、下吊点均为B、E两点;副吊上、中、下吊点均为B、E两点位置。
图12
注:
a、M、N分别为CD、AB的中点,EB∥MN。
b、MN为主吊主钩铁扁担上选用的宽度,MN=[(2y-b)2+(2y-b)2]1/2。
c、EB为主吊副钩和副吊铁扁担上选用的宽度,EB=MN(4*-3b)/(4*-2b)。
本工程共有“L〞、“Z〞、“T〞三类异型幅,以上针对“L〞型钢筋笼吊装分析,“Z〞型幅地连墙钢筋笼分为两“L〞型钢筋笼制作吊装,“T〞型幅可参照“L〞型方法计算分析。
4.4钢筋笼加固措施
在安装过程中,还必须加强钢筋笼的变形控制。
由于钢筋笼是一个刚度极差的庞然大物,钢筋笼长度较大,起吊时极易变形散架,发生平安事故,为此采取以下加强技术措施:
①、钢筋笼纵、横向钢筋穿插点处,采用点焊成网,以保证钢筋笼的刚度,放置钢筋笼变形过大。
②、将钢筋笼纵、横桁架作为起吊桁架,吊点设在纵、横桁架交点处,并对吊点处横向桁架加设斜筋,使钢筋笼起吊时有足够的刚度防止钢筋笼产生不可复原变形。
③、对于拐角幅钢筋笼除设置纵、横向起吊桁架和吊点之外,另要增设“人字〞桁架和斜拉杆进展加强,以防钢筋笼在空中翻转时以生变形。
④、为保证起吊平安,各道主吊和副吊吊点使用ф42圆钢与起吊桁架单面满焊。
4.5钢筋笼吊装方式
①、平抬起吊
将300T吊、150T吊吊具与钢筋笼的各吊点连接。
将钢丝绳拉紧,检查300T及150T吊的钢丝绳是否垂直于钢筋笼的中心线。
如果不垂直移动吊车,直到吊车的钢丝绳垂直为止。
将钢筋笼平抬提离地面1m左右,检查吊点附近焊点情况和穿扛有无弯曲。
②、倾斜提升
300T主钩、辅钩同时提升钢筋笼,150T吊保持离地面1m位置。
300T吊提高到12m~25m,使钢筋笼倾斜。
300T吊起吊过程中注意主钩与副钩的同步控制。
③、吊车对转
保持300T吊不动,150T吊主钩向300T吊方向旋转。
300T吊车逐渐收紧钢丝绳并向150T吊方向旋转,直至将钢筋笼垂直立起。
150T吊车放绳,在地面摘掉大钩。
④、钢筋笼水平方向运输
300T吊提钢筋笼保持下面空间0.5m~1.0m,运输到孔口位置。
⑤、吊放入槽
将钢筋笼吊放到孔口,将下部连接钢板与上节钢筋笼钢板焊接,将连接钢板与槽段划分线对齐,待焊口冷却后垂直放入槽孔。
在钢筋笼下放过程,逐层抽出穿杠,摘掉索具。
⑥、吊装笼前必须检查编号、尺寸,里、外面对号入座。
⑦、在钢筋笼上设置对位钢筋,在导墙上设置对位点,以保证预埋的接驳器对位准确,方法如下列图所示:
⑧、吊放钢筋笼必须垂直对准槽中心,吊放速度要慢,不得强行压入槽,发现受阻及时吊起经处理后重新吊放。
将钢筋笼固定后,下导管,进展砼灌注。
4.6整个吊装过程
①、吊挂初始状态
图13
②、大吊车副钩提起,小吊提离地面100厘米向大吊缓慢移动;
图14
③、大吊主副钩继续提升,小吊保持离地距离向大吊缓慢移动;
图15
④、大吊主副钩进一步提升,小吊保持离地距离向大吊缓慢移动;
图16
⑤、钢筋笼到达垂直状态后,大吊车主钩提起解脱副钩和小吊车吊钩,大吊单独承重缓慢移动运送到地连墙槽孔。
图17
五、施工风险分析与应对措施
在地连墙钢筋笼吊装的全过程中,按阶段施工特点分解为不同的施工小过程,对这些小过程进展分析,判断其出现风险的可能性,提前采取预防措施,将意外事故出现的可能性降至最低,从而防止不必要的经济损失。
5.1风险管理的根本步骤
本工程风险管理的根本步骤如下:
1.成立以工程经理为首、总工程师为副、各级管理人员和专家组为成员的风险管理组。
2.收齐各类施工资料。
3.分解吊装的全过程,仔细分析不同的施工环节可能出现的施工风险,确定具体的风险工程。
4.对确定的具体风险工程逐一分析,认定每个风险工程可能产生的负面影响,并评估由此可能引起的财政风险。
5.研究减低风险的施工方案。
5.2风险管理的工作流程
钢筋