一种用无粘结钢筋吊装圆石柱的方法与流程

本发明涉及建筑物吊装，特别是一种用无粘结钢筋吊装圆石柱的方法。

背景技术：

圆石柱一般用于景观、路标等场合，作为特殊固定建筑物使用。

为适应圆石柱的运输和现场吊装，圆石柱在制作时，大都在圆石柱的两端部预埋钢筋，预埋钢筋与置于圆石柱两端的钢板焊接成整体，在钢板上焊接吊耳。

运输圆石柱时，在圆石柱两端的吊耳上分别穿钢丝绳，然后利用起吊装置将圆石柱水平吊起，置于装载车上，将两端垫起，运输至安装现场。然后再利用起吊装置将圆石柱从装载车上吊起，卸至地面上；拆除圆石柱一端的钢丝绳和吊耳，使该端着地，由起吊装置利用圆石柱另一端的吊耳和钢丝绳将圆石柱由水平状态立起，至竖直状态后，再将圆石柱竖直吊起，离开地面，安放到指定位置，固定后完成圆石柱的安装施工。

采用上述传统方法运输和吊装圆石柱时，因石材为脆性材料，材料的容许拉应力[σ]较低，圆石柱在吊装、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、将圆石柱起吊到装载车上及在装载车运输过程中，圆石柱呈水平状态，圆石柱重力引起的圆石柱跨中下缘弯曲拉应力有时会超过圆石柱石材的容许拉应力[σ]，由此导致圆石柱在该过程中被折断。

2、圆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，此时圆石柱呈倾斜状态，圆石柱重力引起的圆石柱跨中下缘弯曲拉应力有时会超过圆石柱石材的容许拉应力[σ]，由此导致圆石柱在该过程中被折断或拉断。

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

技术实现要素：

为解决圆石柱在运输和吊装过程中发生折断或拉断的技术问题，本发明提供一种用无粘结钢筋吊装圆石柱的方法。

本发明提供的用无粘结钢筋吊装圆石柱的方法，包括下述步骤：

步骤1、制作带有吊装组件的圆石柱

利用模板制作圆石柱时，在圆石柱中设置由钢吊带、钢丝绳限位钢筋和钢棒组成的吊装组件，其中钢吊带和钢丝绳限位钢筋预埋在圆石柱中；

钢吊带包括贴附在圆石柱的Bg端底面、直径与圆石柱直径相同的底钢板和三条与圆石柱轴线在同一平面内均匀分布的U形吊筋，U形吊筋的一端与底钢板焊接，另一端呈半圆形弯曲，U形吊筋半圆形弯曲端的圆心距圆石柱的Tg端0.207L，

U形吊筋的最小截面面积

$A_{sg}=\frac{{\mathrm{\πD}}^2\mathrm{\ρ}L}{24{\mathrm{\σ}}_{s1}}\left({\mathrm{mm}}^2\right)$

式中

D：圆石柱的直径(mm)，

ρ：圆石柱采用石材的容重(N/mm³)，

L：圆石柱的长度(mm)，

σ_s1：U形吊筋采用钢材的设计抗拉强度(MPa)；

U形吊筋的间隙(即构成U形吊筋的两根钢筋的间距)与所述钢棒的直径相同；U形吊筋的表面涂抹硅脂并缠绕塑料薄膜；

所述钢棒由Q235级钢材制成，其最小直径

$d_s=\sqrt{\frac{D^2\mathrm{\ρ}L}{3{\mathrm{\σ}}_v}}\left(mm\right)$

式中

D：圆石柱的直径(mm)，

ρ：圆石柱采用石材的容重(N/mm³)，

L：圆石柱的长度(mm)，

σ_v：钢棒采用钢材的设计抗剪强度(MPa)；

以三条U形吊筋半圆形弯曲端的圆心连线为轴线在圆石柱上开设透孔，透孔的直径(考虑到圆石柱至竖直状态时U形吊筋在圆石柱自重下将伸长，为避免因U形吊筋的伸长对圆石柱形成挤压，造成圆石柱局部损坏，对透孔的直径加以限定)

$d_k=2d+d_s+\frac{1.568{\mathrm{L\σ}}_{s1}}{E}\left(mm\right)$

式中

d：U形吊筋的直径(mm)，

d_s：钢棒的直径(mm)，

L：圆石柱的长度(mm)，

σ_s1：U形吊筋采用钢材的设计抗拉强度(MPa)，

E：U形吊筋采用钢材的弹性模量(MPa)；

所述钢棒从透孔中穿过，并用螺帽将钢棒与圆石柱相固定；

所述钢丝绳限位钢筋预埋在距圆石柱Bg端0.207L处的圆石柱两侧面上；

步骤2、起吊圆石柱至装载车并运送至施工场地

圆石柱制作完成后，用钢丝绳兜住圆石柱距离两端0.207L处，用吊车将圆石柱起吊至装载车上，装载车上距圆石柱两端0.207L处分别有支承圆石柱的垫块；

运输过程中，装载车行驶速度不得大于20公里/小时；

步骤3、吊装圆石柱

采用A吊车和B吊车配合起吊圆石柱；A吊车的钢丝绳穿过上述钢丝绳限位钢筋；B吊车通过钢吊梁和上端系在钢吊梁两端、下端系在钢棒两端的两根钢丝绳起吊，两根钢丝绳的长度分别为0.207L+(50～100)cm，钢吊梁采用Q235级型钢制成，其最小抗弯截面模量

$W_c=\frac{{\mathrm{\πD}}^2\mathrm{\ρ}L}{16{\mathrm{\σ}}_{s2}}{l}_g\left({\mathrm{mm}}^4\right)$

其中

D：圆石柱的直径(mm)，

ρ：圆石柱采用石材的容重(N/mm³)，

L：圆石柱的长度(mm)，

l_g：钢棒两吊点之间的长度(mm)，

σ_s2：钢吊梁采用钢材的设计抗拉强度(MPa)；

A吊车和B吊车同时起吊，将圆石柱水平吊至离地面高度大于A吊车钢丝绳与底钢板的距离后，A吊车停止起吊，B吊车继续起吊，直至圆石柱呈竖直状态后，拆除A吊车的钢丝绳；通过移动B吊车将圆石柱吊至指定位置，落地后拆除钢棒，封堵透孔，截除钢丝绳限位钢筋外露部分，完成圆石柱吊装。

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

$\[\mathrm{\σ}\]\>\frac{0.172{\mathrm{\ρL}}^2}{D}\left(MPa\right)$

式中

[σ]：圆石柱石材的容许拉应力(MPa)

D：圆石柱(1)的直径(mm)，

ρ：圆石柱(1)采用石材的容重(N/mm³)，

L：圆石柱(1)的长度(mm)。

与传统方法相比，本发明的有益效果是：

1、传统吊装方法，当圆石柱被起吊至竖直状态时为受拉状态，有被拉断的可能。本发明方法中，当圆石柱被起吊至竖直状态时，圆石柱的竖向作用力的传递方式为，底钢板→无粘结U形吊筋→钢棒→钢吊梁→B吊车。因U形吊筋与底钢板焊接在一起，圆石柱呈竖直状态时，圆石柱底部被底钢板托住，底钢板承担的竖向力由U形吊筋承担；又因U形吊筋表面涂抹油脂并包裹塑料薄膜，使U形吊筋在竖直吊装圆石柱时不会与圆石柱相互粘结在一起，U形吊筋呈受拉状态，圆石柱呈受压状态，圆石柱受力性质发生了质的变化，不存在被拉断的可能。

2、按规定公式选取U形吊筋和钢棒的直径，可确保U形吊筋和钢棒能够承受圆石柱的自重荷载。

3、钢棒穿越的透孔孔径按给定公式开设，可恰好满足U形吊筋在吊装圆石柱时的伸长量，有效避免U形吊筋伸长对圆石柱挤压造成圆石柱损坏。

4、传统方法吊装及运输圆石柱时，吊点及挂车上圆石柱的支承点位于圆石柱的两端，其受力相当于简支梁，圆石柱在自重作用下，最大拉应力发生在跨中下缘，其值为为本发明起吊圆石柱的吊点及运输中圆石柱的支承点按距圆石柱端部0.207L处设置，其受力相当于两端带挑臂的简支梁，自重作用下圆石柱的最大拉应力发生在吊点(支承点)处上缘和圆石柱中部下缘处，其值均为圆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％，使吊装及运输圆石柱的安全性大大提高，圆石柱在吊装和运输过程中发生断裂的几率大大降低。

附图说明

图1为圆石柱的平面图；

图2为图1中A-A断面图；

图3为图1中B-B断面图；

图4为图1中单条U形吊筋的示意图；

图5为步骤3水平起吊圆石柱时的侧视图；

图6为图5中C部放大图；

图7为步骤3圆石柱起吊至竖直状态示意图。

图中：1–圆石柱，2–钢丝绳，3–钢吊带，4–底钢板，5–U形吊筋，6–塑料薄膜，7–透孔，8–钢丝绳限位钢筋，9–钢棒，10–螺帽，11–钢吊梁。

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＝10000mm、直径D＝750mm、石材为人工大理石的圆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。

首先确定该圆石柱是否可采用本发明方法进行运输和吊装：

符合使用本发明的使用条件，可以采用本发明方法进行运输和吊装。

运输及吊装按以下步骤进行：

步骤1、制作带有吊装组件的圆石柱

结合图1至图4，利用模板制作圆石柱1时，在圆石柱中设置由钢吊带3、钢丝绳限位钢筋8和钢棒9组成的吊装组件，其中钢吊带和钢丝绳限位钢筋预埋在圆石柱中；

钢吊带包括贴附在圆石柱Bg端底面、直径d＝750mm、厚10mm、由Q235级钢制成的底钢板4和三条与圆石柱轴线在同一平面内相互间隔200mm、由HPB300级钢制成的U形吊筋5，每条U形吊筋的间隙为20.1mm，三条U形吊筋的一端与底钢板焊接，另一端呈半圆形弯曲，U形吊筋半圆形弯曲端的圆心距圆石柱的Tg端2070mm；U形吊筋的表面涂抹硅脂并缠绕塑料薄膜6；

计算所述钢棒的直径d_s及U形吊筋的直径d：

钢棒由Q235级钢材制成，钢材的设计抗剪强度查《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)表3.2.1得σ_v＝110MPa，其最小直径

$d_s=\sqrt{\frac{D^2\mathrm{\ρ}L}{3{\mathrm{\σ}}_v}}=\sqrt{\frac{{750}^2\×0.0000238\×10000}{3\×110}}=20.1\left(mm\right),$

根据计算，最后取用钢棒的直径d_s＝20.1mm；

U形吊筋采用HPB300级热轧光圆钢筋，查《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)得HPB300级钢(筋)设计抗拉强度σ_s1＝270MPa，弹性模量E＝206000MPa，则单根U形吊筋最小截面面积

$A_{sg}=\frac{{\mathrm{\πD}}^2\mathrm{\ρ}L}{24{\mathrm{\σ}}_{s1}}=\frac{3.14\×{750}^2\×0.0000238\×10000}{24\×270}=64.9\left({\mathrm{mm}}^2\right),$

U形吊筋选用直径d＝10mm的HPB300级热轧光圆钢筋，其截面面积为78.5mm²，满足要求；

以三条U形吊筋半圆形弯曲端的圆心连线为轴线，在圆石柱上开设透孔7，透孔的直径

将钢棒从透孔7中穿过，并用螺帽10将钢棒与圆石柱相固定；

在距圆石柱Bg端2070mm处的圆石柱两侧面上预埋直径为12mm、由HPB300级钢制成的钢丝绳限位钢筋8。

步骤2、起吊圆石柱至装载车并运送至施工场地；

圆石柱制作完成后，用钢丝绳2兜住圆石柱距离两端2070mm处后起吊至装载车(未图示)上，装载车上距圆石柱两端2070mm处有支承圆石柱的两个木质垫块；

运输过程中，装载车行驶速度不得大于20公里/小时；

步骤3、吊装圆石柱

结合图5至图7，采用A吊车和B吊车配合起吊圆石柱：

A吊车的钢丝绳2穿过上述预埋在圆石柱两侧面上的钢丝绳限位钢筋；

B吊车通过钢吊梁11和上端系在钢吊梁两端、下端系在钢棒两端的两根钢丝绳2起吊，钢丝绳的长度为300cm；钢吊梁由Q235级型钢制成的两片20a槽钢背靠背构成；钢棒两吊点之间的长度l_g＝800mm。

查《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)表3.2.1得Q235级钢σ_s2＝190MPa，钢吊梁的最小抗弯截面模量：

钢吊梁实际抗弯截面模量为1.73×10⁵mm³，满足要求；

A吊车和B吊车同时起吊，将圆石柱水平吊至离地面300cm后，A吊车停止起吊，B吊车继续起吊，直至圆石柱呈竖直状态后，拆除A吊车的钢丝绳；通过移动B吊车将圆石柱吊至指定位置，落地后拆除钢棒，封堵透孔，截除钢丝绳限位钢筋外露部分，完成圆石柱安装就位。