一种用吊装框架吊装方石柱的施工方法与流程

本发明涉及建筑物，特别是一种用吊装框架吊装方石柱的施工方法。

背景技术：

本发明所述方石柱为截面形式为长方形的石柱。

方石柱一般用于景观、路标等场合，作为特殊固定建筑物使用。

为适应方石柱的运输和现场吊装，制作方石柱时，大都在方石柱的两端部预埋钢筋，预埋钢筋与置于方石柱两端的钢板焊接成整体，在钢板上焊接吊耳。

运输方石柱时，在方石柱两端的吊耳上分别用穿钢丝绳，然后利用吊车将方石柱水平吊起，置于挂车上，将两端垫起，运输至安装现场。然后再利用吊车将方石柱从挂车上吊起，卸至地面上；拆除方石柱一端的钢丝绳和吊耳，使该端着地，由吊车利用方石柱另一端的吊耳和钢丝绳将方石柱由水平状态立起，至竖直状态后，再将方石柱竖直吊起，离开地面，安放到指定位置，固定后完成方石柱的安装施工。

采用上述方法运输和吊装方石柱时，因石材为脆性材料，材料的容许拉应力[σ]较低，方石柱在吊装、运输及安装过程中容易出现折断或拉断现象。主要表现为：

1、方石柱起吊到挂车上及在挂车运输过程中，方石柱呈水平状态，重力引起的方石柱跨中下缘弯曲拉应力有时会超过方石柱石材的容许拉应力[σ]，由此导致方石柱在该过程中被折断。

2、方石柱运输至施工现场，由水平状态吊至竖直状态过程中，一端着地，另一端起吊，此时方石柱呈倾斜状态，重力引起的方石柱跨中下缘弯曲拉应力有时会超过方石柱石材的容许拉应力[σ]，由此导致方石柱在该过程中被折断或拉断。

3、方石柱起吊至竖直状态并离开地面后，重力引起的轴向拉应力有时会超过方石柱石材的容许拉应力[σ]，由此导致方石柱在此过程中被拉断。

技术实现要素：

为解决方石柱在运输和吊装过程中易被折断或拉断的技术问题，本发明提供一种用吊装框架吊装方石柱的施工方法。

本发明施工方法包括下述步骤：

步骤1、制作吊装框架和托架备用

吊装框架由一面敞口的方形固定框架和与该固定框架敞口配合的封闭横杆组成；其中固定框架由四根主杆和与主杆焊接成一体的横杆及斜杆组成；主杆的长度L_g为0.85L～0.9L；横杆的布置形式为：在固定框架Tg端、固定框架Bg端和距固定框架Tg端0.207L处的底面及两侧面上各设一横杆，其余横杆按照相互间距为0.75b～1.5b均匀布置；在固定框架Bg端的主杆端部开设透孔a；斜杆与相邻横杆的斜向两端点相接；固定框架的内部高h₁为h+20cm，内部底宽b₁为b+20cm；所述封闭横杆通过螺栓与固定框架敞口处的两主杆连接；

所述托架用于吊装方石柱时兜住方石柱的下端，由尺寸略大于方石柱截面长边及短边的方形钢板和连接方形钢板与固定框架Bg端的主杆端部的吊带钢筋组成，在方形钢板的四个角上分别有供吊带钢筋穿越的透孔b；

所述主杆，其单根最小截面面积：

所述吊带钢筋为HPB300级热轧光圆钢筋，其单根最小截面面积：其中：

b：方石柱的短边长(mm)，

h：方石柱的长边长(mm)，

ρ：方石柱所采用石材的容重(N/mm³)，

L：方石柱的长度(mm)，

σ_ss：主杆所采用钢材的设计抗拉强度(MPa)，

σ_sd：吊带钢筋所采用钢材的设计抗拉强度(MPa)；

步骤2、将方石柱起吊至挂车上运送至施工现场

用钢丝绳兜住方石柱距其两端0.207L处，将方石柱起吊至挂车上，用木制垫块置于距方石柱两端0.207L处支承方石柱；

运输过程中，挂车的行驶速度不得大于20公里/小时；

步骤3、将方石柱起吊到吊装框架中

将固定框架平放在平整的地面上；方石柱运送至施工现场后，利用吊车和钢丝绳将方石柱从挂车上吊起，钢丝绳兜住方石柱的位置与步骤2相同，将方石柱放入固定框架中，使方石柱的一端与固定框架Tg端对齐，另一端从固定框架Bg端伸出，将吊带钢筋穿过固定框架Bg端主杆的透孔a和方形钢板角上的透孔b弯折后固定，用方形钢板兜住方石柱的下端；再用螺栓将封闭横杆安装在固定框架敞口的两根主杆上；在吊装框架与方石柱之间填塞保护方石柱表面的柔性填充物；

步骤4、吊装方石柱

在距方石柱伸出固定框架端0.207L处的固定框架的上部两主杆上和距固定框架Tg端0.207L处的固定框架两侧面横杆的中部分别穿钢丝绳，用A吊车和B吊车同时起吊，将方石柱水平吊至离地面高度大于A吊车钢丝绳与方形钢板的距离后，A吊车停止起吊，B吊车继续起吊，直至方石柱呈竖直状态后，拆除A吊车的钢丝绳；通过移动B吊车将方石柱吊至指定位置，落地后机械切断吊带钢筋，使吊装框架与方形钢板分离；由B吊车将吊装框架吊起，脱离开方石柱，完成方石柱吊装。

为保证方石柱运输和吊装安全，方石柱须满足下式才能采用本发明方法进行运输和吊装：

$\[\mathrm{\σ}\]\>0.129\frac{{\mathrm{\ρL}}^2}{h}\left(MPa\right)$

[σ]：方石柱石材的容许拉应力(MPa)，

h：方石柱的长边长(mm)，

ρ：方石柱所采用石材的容重(N/mm³)，

L：方石柱的长度(mm)。

与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：

1、用现有方法吊装及运输方石柱时，吊点及挂车上方石柱的支承点位于方石柱的两端，其受力相当于简支梁，方石柱在自重作用下，最大拉应力发生在跨中下缘，其值为本发明步骤2中，起吊方石柱的吊点及挂车上方石柱的支承点按距方石柱端部0.207L处设置，其受力相当于两端带挑臂的简支梁，自重作用下方石柱的最大拉应力发生在吊点(支承点)处上缘和方石柱中部下缘处，其值均为方石柱在重力作用下产生的最大拉应力仅相当于现有吊装方法的17.2％，使吊装及运输方石柱的安全性大大提高，方石柱在吊装和运输过程中发生断裂的几率大大降低。

2、用现有方法起吊方石柱上端使其处于竖直状态时，在自重作用下方石柱内将产生轴向拉应力，导致方石柱易被拉断；本发明通过方形钢板和吊带钢筋组成的托架将方石柱底部兜住，在自重作用下方石柱内将产生轴向压应力，而不是拉应力，方石柱的受力性质发生了质的变化，不再有被拉断的可能。同时，间隔布置的横杆及斜杆对方石柱有着多点竖向支承作用，大大降低了方石柱的弯曲应力，减少了方石柱起吊过程中发生断裂的几率。

3、用本发明方法起吊方石柱使其处于竖直状态时，由主杆和吊带钢筋承担着方石柱的全部重力，按照本发明计算公式规定的主杆截面面积及吊带钢筋截面面积制作的吊装框架和托架，可有效保证主杆及吊带钢筋的强度，确保操作安全。

4、按照公式作为本发明方法的使用条件，可保证施工安全。

5、本发明中的吊装框架可重复使用。

附图说明

图1为本发明中固定框架的侧视图；

图2为图1固定框架的断面图；

图3为本发明步骤2起吊方石柱示意图；

图4为本发明步骤2运输方石柱示意图；

图5为本发明步骤3方石柱吊到吊装框架中的示意图；

图6为图5的断面图；

图7为本发明步骤4中方石柱水平吊起时状态图；

图8为本发明步骤4中A吊车停止起吊、B吊车继续起吊时方石柱倾斜状态图；

图9为本发明步骤4中拆除A吊车钢丝绳后方石柱竖直状态图。

图中：1—方石柱，2—柔性填充物，3—固定框架，4—封闭横杆，5—螺栓，6—主杆，7—横杆，8—斜杆，9—透孔a，10—方形钢板，11—吊带钢筋，12—透孔b，13—钢丝绳，14—垫块。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

本实施例为对一长度L＝12000mm、截面长边h＝1000mm、短边b＝800mm、石材为人工大理石的方石柱进行运输和吊装。人工大理石的容许拉应力[σ]＝8.0MPa，容重ρ＝0.0000238N/mm³。

首先确定该石柱是否可用本发明方法进行运输和吊装：

符合使用本发明的条件，可以采用本发明方法运输和吊装。

运输及吊装按以下步骤进行：

步骤1、制作吊装框架和托架备用

结合图1、图2、图5和图6，吊装框架由一面敞口的方形固定框架3和与该固定框架敞口配合的封闭横杆4组成；其中固定框架由四根主杆6和与主杆焊接成一体的横杆7及斜杆8组成；

主杆的长度L_g＝10.8m；主杆采用Q235钢材，钢材设计抗拉强度查《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)表3.2.1得σ_ss＝190MPa，可求得单根主杆最小截面面积实际选用边长40mm、壁厚2.5mm的Q235方钢管，其截面面积为358mm²；

横杆在固定框架的底面和两侧面上的布置形式为：①在固定框架Tg端、Bg端和距Tg端2484mm处各设一道横杆；②在固定框架Tg端横杆与距Tg端2484mm处横杆间布置一道横杆；③在固定框架Bg端横杆与距Tg端2484mm横杆间按照间距1386mm布置5道横杆。横杆选用边长为40mm，钢管壁厚2.5mm的Q235方钢管；位于底部横杆的长度为1000mm，位于侧面的横杆长度为1200mm，固定框架内部底宽b₁为1000mm、内部高h₁为1200mm；

斜杆与相邻横杆的斜向两端点相接，斜杠选用边长40mm、壁厚2.5mm的Q235方钢管；共设置8根封闭横杆4，单根封闭横杆长1080mm，选用边长为40mm、壁厚2.5mm的Q235方钢管，通过螺栓5与固定框架对应敞口处的两主杆连接；

在固定框架Bg端的主杆端部开设直径为20mm的透孔a9；

托架由1000mm×1200mm的方形钢板10和连接方形钢板与固定框架Bg端主杆端部的吊带钢筋11组成，在方形钢板的四个角上分别开设供吊带钢筋穿越、直径为20mm的透孔b12；

吊带钢筋为HPB300级热轧光圆钢筋，查《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)得σ_sd＝270MPa，则单根吊带钢筋最小截面面积实际选用直径18mm的HPB300级钢筋，其单根截面面积为254.5mm²；

步骤2、将方石柱1起吊至挂车上运送至施工现场

结合图3和图4，用钢丝绳13兜住方石柱1距其两端2484mm处，将方石柱起吊至挂车上，用木制垫块14置于距方石柱两端2484mm处支承方石柱；

运输过程中，挂车的行驶速度不得大于20公里/小时；

步骤3、将方石柱起吊到吊装框架中

结合图5和图6，将固定框架平放在平整的地面上；方石柱运送至施工现场后，利用吊车和钢丝绳将方石柱从挂车上吊起，钢丝绳兜住方石柱的位置与步骤2相同，将方石柱放入固定框架中，使方石柱的一端与固定框架Tg端对齐，另一端从固定框架Bg端伸出；然后将吊带钢筋穿过固定框架Bg端主杆上的透孔a和方形钢板上的透孔b弯折后固定，用方形钢板兜住方石柱的下端；再用螺栓5将封闭横杆安装在固定框架对应敞口的两根主杆上；在吊装框架与方石柱之间填塞保护方石柱表面的柔性填充物2；

步骤4、吊装方石柱

结合图7、图8和图9，在距方石柱1伸出固定框架端2484mm处的固定框架的上部两主杆上和距固定框架Tg端2484mm处的两侧面的横杆中部分别穿钢丝绳13，用A吊车和B吊车同时起吊，将方石柱水平吊至高度2.5m后，A吊车停止起吊，B吊车继续起吊，直至方石柱呈竖直状态后，拆除A吊车的钢丝绳；通过移动B吊车将方石柱吊至指定位置，落地后机械切断吊带钢筋，使吊装框架与方形钢板分离；由B吊车将吊装框架吊起，脱离开方石柱，完成方石柱吊装。