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大型钢结构水上浮吊吊装工法
1.前言
随着工业技术的快速发展，大型的重工业厂房、超大的钢结构构件已不再鲜见。后金融危机时代，随着经济的逐渐回暖，大型的桥梁、码头、船坞、港池等的开工建设，更给重型钢结构的水、陆吊装带来更多新的课题。
南通联合重工科技有限公司900T桥式起重机栈桥钢结构工程经过比照水上浮式起重船（包括“全回转式”及“固定拨杆式”）和普通履带吊的作业特点，通过一系列周密的技术措施，圆满完成了该工程的全部吊装工作，工程建设质量达到交通部行业规范规定的“优良”标准，在此基础上形成本工法。
2.工法特点
2.1浮吊使用不同于陆域吊装机械，不能单独作业，浮吊在作业时必需伴有系列的专业船泊配套使用；
2.2作业面在水域，构件从驳船上直接起吊，空中翻身、就位；
2.3对比全回转式浮式起重船和固定拨杆起重船，前者能提高工效,比后者更灵活、而且能节省大量租赁台班费用。
2.4大型构件吊装时的钢丝绳以及构件本身的应力应变计算。确保吊装工作的操作安全和吊装时构件本身的结构安全。
3.适用范围
3.1大型构件的水上浮吊吊装工程：譬如横跨船坞、港池等的重型龙门吊、桥式起重机，桥梁，码头工程等。
3.2作业面在陆域的大型构件吊装在计算钢丝绳以及构件本身的应力应变时也可参考本工法。
4. 施工工艺流程及操作要点
4.1施工工艺流程

半个月内实测区域内水深情况，精确撑握涨、落潮时间及幅度
技术准备：构件吊点、吊耳、钢丝绳及本身应力应变计算

确定构件吊装时实测须达到的回转半径、高（低）潮位时的提升高度

浮吊选型、配套租赁锚艇、拖轮、如必须采用双钩同时起吊直立构件，还必须租赁铁扁担

确定前后锚点，锚艇抛锚，浮吊就位，实测拨杆在高低潮位时的起吊高度

构件驳船就位，空中起吊、翻身、达直立状态

利用锚绳引入作业区域，就位后校正、锚固

施工工艺流程
4.2浮吊使用要点
4.2.1在租赁浮吊的同时，必须同时租赁锚艇（用于给浮吊抛锚及精确定位），如吊装时间处于台风的多发季节，还得随时联系拖轮（或者是随浮吊带有拖轮），能抢在台风到来之前，第一时间把浮吊拖到指定的安全锚地；
4.2.2除了解浮吊的作业工况，吊装能力外，还得充分考虑到浮吊的如下技术数据：①船长；②船宽；③满载吃水深度；④底板材质等；如下图所示，在图示的环境下展开吊装，如船宽超过作业面的宽度，则浮吊无法进入作业区域。如采用固定拨杆式的浮吊，即使能够进入作业面，由于臂杆无法自由转动，而船身又受两侧承台限制，则根本无法作业。故必须采用全回转式浮吊。
4.2.3因为作业面在水域，在构件的翻身方面不如陆域灵活。因为受水流、潮汐等影响不似陆域可以采用双机抬吊的方式很容易就能完成构件的翻身工作，故在使用浮吊吊装时必须充分考虑到构件的翻身问题；

如上图，吊装钢柱时，如果采用两台浮吊翻身，存在以下不利因素：①在波浪起伏的水面上，两台浮吊很难协调作业，不利于起吊的安全；②增加浮吊的租赁费用，提高工程成本。
我们通常采用两种办法解决构件的翻身问题：
1． 如果构件较重，而浮吊选择的又相对偏小，比如：吊装150t的钢柱，选用的是200t全回转浮吊。(注：一般的浮吊都配有两个平行的主钩及一个副钩，所谓200t浮吊，说明它的两个主钩的额定起重量分别是100t)
则：在吊装钢柱时必须两个主钩同时而且是平行作用。在没有第二台浮吊配合拧柱脚的情况下，只有利用承台或者是码头等其它作业面。先将钢柱平躺，然后相当于双钩单点吊在原设计吊点处，缓缓提升，钢柱利用其自重缓缓回到垂直状态。
工作原理如下图：

如上图，采用此法的优点是，选用较小额定起重量的浮吊，可以大大减少浮吊的日租用台班费用，缺点是：①较近必须有可供利用的墩台或码头；②不能做到从驳船上直接起吊，多了一道多驳船往墩台上短泊的工序，整个作业时间加长了；③存在较大的安全隐患，如上图划圈部位，我们的做法是利用手拉葫芦等措施把柱脚作临时固定，防止滑脱；④柱脚部位必须要有足够的刚度，否则会严重损坏构件，不利用成品保护。
注：原则上此法不建议采纳。
2.选用额定起重量相对较大的浮吊，如上例，选用350t浮吊，单钩起重量175t，则可以采用双钩起吊，作用原理如下图：

如上图：牛腿处及构件重心略往下，同时设置吊点，牛腿处缓缓起钩，右边缓缓落钩，利用钢柱自重回到垂直状态。起到翻身作用。
此法的优点非常明显：①较之第一种方法，大大提高了安全系数；②完全不需要找可供利用的墩台等；③省了一道短泊的工序。缺点是：需要用到额定起重量较大的浮吊，增加了单个工作日的浮吊租赁台班。但这一点完全可以通过增加工效来解决。
注：此法简单易行，可操作性极强，安全系数大。
4.2.4构件空中需要旋转一定的角度时，如采用小吨位的浮船，双钩吊大吨位的钢构件时，必须借助可以自由旋转的“铁扁担”，否则构件（主要是直立构件，比如钢柱等）无法完全就位，故在吊装需要旋转一定角度才能就位的大吨位构件时，在工作面不足以让浮船本身能自由旋转的同时，最好考虑单钩起吊。
综合4.2.3及4.2.4的特点，在选择浮吊的同时，还必须同时考虑如下因素：①拨杆形式（回转式或固定式）；②如吊装前需要翻身或直立的构件（如钢柱等），最好考虑单钩起吊，双钩翻身，另外翻身时和普通履带吊不一样，履带吊翻身时通常辅机拧柱脚，而浮吊的两个主钩之间，跨度会有一定的限制，此点需租赁前详细咨询浮吊参数；
4.3以南通联科900T起重机栈桥为例说明吊装时的吊绳及结构应力计算
4.3.1 吊车桁架吊装验算
1 计算说明
吊车桁架安装方案采用整榀起吊，由于该构件单榀最长达到45米，单榀最重达到230吨，为保证吊装过程中桁架结构稳定及施工安全，有必要对吊车桁架的吊装过程进行验算，主要是验算吊车桁架吊装时的构件强度和刚度的验算。
验算构件选取最长最重的吊车桁架DHJ-45，只要该榀桁架验算通过，则可以保证其它吊车桁架吊装过程稳定安全。
计算软件采用通用有限元分析软件MIDAS/Gen 2007。
计算荷载为桁架自重，由软件自动计算。
1)计算模型

图：吊车桁架四点起吊计算模型
2)构件强度

图：吊车桁架起吊时杆件轴力
3)构件弯矩

图：吊车桁架起杆件弯矩
4)构件组合应力计算：

如图，吊车桁架吊装过程中，最大组合应力11N/mm2，最大组合应力比11/310=0.035<1,满足吊装要求。
5)杆件变形计算：

如图，吊车桁架起吊过程中，桁架相对竖向变形很小，杆件最大变形73mm，满足要求。
4.3.2 吊绳计算
（1）、吊车桁架起吊翻身及直立吊装过程中吊绳受力情况
钢丝绳和构件夹角成45°，根据上图一，钢丝绳最大受力=570.72/cos45°=806KN
如图，可知吊车桁架起吊翻身及直立吊装过程中吊绳最大受力为806KN。
（2）、吊绳计算
吊绳选用普通钢丝绳（GB/T8918-1996）6×61+1，钢丝绳直径d=77.5mm，双股。
吊绳破断力：

取安全系数K=6，则吊绳容许拉力：

故所选吊绳满足受力要求！
本工程吊车桁架梁起控制作用，故柱子吊装验算不做分析。