CN105923534A - 一种用内钢管吊装和运输圆石柱的方法 - Google Patents

Abstract

一种用内钢管吊装和运输圆石柱的方法，首先按规定结构尺寸和材质要求制作带有吊装组件的圆石柱；然后按距圆石柱两端0.207L处作为吊点及支承点将圆石柱吊至挂车上运送至现场；再用A、B两台吊车在距圆石柱两端0.207L处起吊，圆石柱吊至一定高度后A吊车停吊，B吊车继续将圆石柱吊至竖直状态后拆除A吊车钢丝绳，B吊车将圆石柱吊至指定位置，落地后拆除B吊车的钢丝绳和钢吊梁，取出钢棒，从圆石柱中吊出内钢管。该方法在圆石柱起吊运输过程中由圆石柱自身重力产生的最大拉应力相当于传统吊装方法的15.3％～11.3％，吊装及运输安全性提高；圆石柱吊至竖直状态时，圆石柱通过内钢管由底钢盘托住，不存在被拉断的可能。

Description

一种用内钢管吊装和运输圆石柱的方法

技术领域

本发明涉及建筑物的运输及安装，特别是一种用内钢管吊装和运输圆石柱的方法。

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，传统方法是在圆石柱在制作时，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，利用起吊装置将圆石柱水平吊起放在挂车上，将两端垫起，运至安装现场。然后再利用起吊装置将圆石柱从挂车上吊起，卸至地面；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。

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、将圆石柱起吊到挂车上及在挂车运输过程中，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。

发明内容

针对上述运输和吊装圆石柱传统方法存在的问题，本发明的目的是提供一种用内钢管吊装和运输圆石柱的方法，降低圆石柱在运输和吊装过程中发生折断或拉断的几率。

为实现上述目的，本发明提供的用内钢管吊装和运输圆石柱的方法，包括以下步骤：

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，在圆石柱中设置由底钢盘、钢丝绳限位钢筋、塑料管、内钢管和钢棒组成的吊装组件；

底钢盘预埋于圆石柱的Bg端；底钢盘由底钢板、底钢管和加劲板组成；底钢板与圆石柱的截面相同，底钢板的中心与底钢管的一端垂直焊接；底钢管的外径d＝(0.1～0.3)D，底钢管的长度为(0.2～0.3)D，底钢管的最小截面面积

$A_{sg}=\frac{\mathrm{\π}(D^2-d^2)\mathrm{\ρ}L}{4{\mathrm{\σ}}_s}\left({\mathrm{mm}}^2\right)$

其中

D：圆石柱的直径(mm)，

d：底钢管的外径(mm)，

ρ：圆石柱采用石材的容重(N/mm³)，

L：圆石柱的长度(mm)，

σ_s：底钢管采用钢材的设计抗拉强度(MPa)；

底钢管与底钢板间焊接均匀布置的一组加劲板；

所述塑料管与底钢管的管孔孔径相同，沿圆石柱轴线预埋在圆石柱中，与底钢管对接；

所述内钢管插入对接的底钢管和塑料管中，内钢管的材质和最小截面面积与底钢管相同，内钢管的长度应使其一端插到底钢管的底端后另一端露出圆石柱Tg端20cm；

在距底钢管顶端10cm处的圆石柱上开设径向穿过底钢管和内钢管的孔洞a；在距圆石柱的Bg端0.207L处的圆石柱两侧面上预埋钢丝绳限位钢筋；在距圆石柱的Tg端0.207L处的圆石柱上开设贯穿塑料管和内钢管的孔洞b，孔洞b与钢丝绳限位钢筋处于同一平面；在内钢管距其露出端10cm处开设孔洞c。

在孔洞a和孔洞b中分别插入所述钢棒，并分别用螺帽将钢棒与圆石柱相固定，

钢棒由Q235级钢制成，其最小直径为

$d_s=\sqrt{\frac{(D^2-d^2)\mathrm{\ρ}L}{4{\mathrm{\σ}}_v}}\left(mm\right)$

式中

D：圆石柱的直径(mm)，

d：底钢管的外径(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)；

步骤2、将圆石柱起吊至挂车并运至施工场地

圆石柱制作完成后，将钢丝绳分别兜住距离圆石柱两端0.207L处，用吊车将圆石柱起吊至挂车上，在距圆石柱两端0.207L处分别放置垫块；

运输过程中，挂车行驶速度不得超过20公里/小时；

圆石柱运至施工场地后，用吊车取与上述相同的吊点将圆石柱从挂车起吊至平整场地上；

步骤3、吊装圆石柱

采用A吊车和B吊车配合吊装圆石柱；

将钢丝绳穿过所述圆石柱预埋的钢丝绳限位钢筋后挂于A吊车；

在钢吊梁两端分别系钢丝绳，钢丝绳的下端分别与穿过孔洞b的钢棒的两端相连，钢丝绳的长度为0.207L+50～100cm，利用B吊车起吊钢吊梁的中部；

所述钢吊梁采用Q235级型钢制成，其抗弯截面模量

式中

D：圆石柱的直径(mm)，

d：底钢管的外径(mm)，

ρ：圆石柱采用石材的容重(N/mm³)，

L：圆石柱的长度(mm)，

l_g：钢棒两吊点之间的距离(mm)，

σ_sd：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B吊车的钢丝绳和钢吊梁，再将钢棒从圆石柱上拆除，然后在内钢管的孔洞c中穿钢丝绳，用A吊车或B吊车将内钢管从圆石柱中吊出，截除圆石柱的钢丝绳限位钢筋外露部分，完成圆石柱的吊装。

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

$\[\mathrm{\σ}\]>\frac{0.32{\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)。

本发明运输和吊装圆石柱的方法与传统方法相比，其有益效果是：

1、用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均位于圆石柱的两端，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，其值为本发明中，起吊圆石柱的吊点及挂车上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相当于传统吊装方法的倍，当d＝(0.1～0.3)D时，圆石柱在重力作用下产生的最大拉应力仅相当于传统吊装方法的15.3％～11.3％，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折断的几率大大降低。

2、用传统方法起吊圆石柱至竖直状态时，在圆石柱自重作用下圆石柱内产生轴向拉应力，导致圆石柱易被拉断。本发明方法起吊圆石柱采取用底钢管和内钢管将圆石柱底部兜住的方式，使圆石柱在自重作用下产生轴向压应力，而不是传统方法的拉应力，圆石柱的受力性质发生改变；同时按规定的最小截面面积计算公式选取底钢管和内钢管，确保底钢管和内钢管能够承受吊装圆石柱时的竖向荷载；按照规定的直径计算公式选取钢棒，确保钢棒具有可靠的抗剪强度；按照规定的抗弯截面模量计算公式选取钢吊梁，确保钢吊梁具有可靠的抗弯强度；综合采用多种举措，使圆石柱在起吊过程中发生拉断的几率大大降低。

附图说明

图1为圆石柱的结构示意图；

图2为图1中底钢盘的左视图；

图3为图2的A-A断面图；

图4为现场水平起吊圆石柱的参考图；

图5为起吊圆石柱至竖直状态的参考图。

图中：1–圆石柱，2–钢丝绳，3–底钢盘，4–底钢管，5–加劲板，6–底钢板，7–孔洞a，8–内钢管，9–孔洞b，10–塑料管，11–钢丝绳限位钢筋，12–钢吊梁，13–钢棒，14–螺帽，15–孔洞c。

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。

首先通过计算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3，利用模板制作圆石柱1时，在圆石柱中设置由底钢盘3、钢丝绳限位钢筋11、塑料管10、内钢管8和钢棒13组成的吊装组件；

底钢盘预埋于圆石柱的Bg端；底钢盘由底钢板6、底钢管4和加劲板5组成；其中底钢板由直径750mm、厚12mm的Q235钢板制作；采用Q235级钢制成的外径d＝150mm、高度为250mm、壁厚为2.5mm的钢管作为底钢管，将其一端垂直焊接在底钢板的中心处。

查《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)表3.2.1得底钢管采用Q235级钢的设计抗拉强度σ_s＝190MPa，根据底钢管最小截面面积计算公式，底钢管的最小截面面积所选底钢管的实际截面面积为1158mm²，满足要求。

在底钢管与底钢板间焊接均匀布置的8块厚8mm的Q235级钢板，作为加劲板。

沿圆石柱的轴线预埋外径为150mm、长度为9750mm、壁厚为2.5mm的塑料管10，使其与底钢管对接，形成孔道。

在塑料管和底钢管对接形成的孔道中插入外径为d＝120mm、长度为10200mm、壁厚为2.5mm、由Q235级钢制成的内钢管8，内钢管的实际截面面积为923mm²，大于要求的最小截面面积531.0mm²，内钢管8插入塑料管和底钢管后露出圆石柱Tg端20cm。

在距底钢管顶端10cm处的圆石柱上开设直径20mm、径向穿过底钢管和内钢管的孔洞a7；在距圆石柱的Bg端0.207L处的圆石柱两侧面上预埋限制钢丝绳滑动的钢丝绳限位钢筋11，钢丝绳限位钢筋由直径12mm的HPB300级钢制成；在距圆石柱的Tg端0.207L处的圆石柱上开设直径20mm、径向穿过塑料管和内钢管的孔洞b9，并使孔洞b与钢丝绳限位钢筋处于同一平面；在内钢管距其露出端10cm处开设直径为20mm的孔洞c15。

在孔洞a和孔洞b中分别插入直径18mm、由Q235级钢制成的钢棒13，并分别用螺帽14将钢棒与圆石柱相固定；

查《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)表3.2.1得钢棒采用Q235级钢的设计抗剪强度σ_v＝110MPa，则钢棒的最小直径

$d_s=\sqrt{\frac{(D^2-d^2)\mathrm{\ρ}L}{4{\mathrm{\σ}}_v}}=\sqrt{\frac{({750}^2-{150}^2)\×0.0000238\×10000}{4\×110}}=17.1\left(mm\right),$

钢棒的实际直径为18mm，满足要求。

步骤2、将圆石柱起吊至挂车并运送至施工场地

圆石柱制作完成后，采用钢丝绳2兜住距离圆石柱两端2070mm处将圆石柱起吊至挂车上，在距离圆石柱两端2070mm处分别放置木质垫块；

运输过程中，挂车行驶速度不得大于20公里/小时；

圆石柱运送至施工场地后，采取与步骤1相同的吊点将圆石柱从挂车起吊至平整场地上；

步骤3、吊装圆石柱

结合图4和图5，采用A吊车和B吊车配合吊装圆石柱；

在圆石柱距其Bg端2070mm处，将钢丝绳2穿过钢丝绳限位钢筋后挂置于A吊车；

在由Q235级型钢制成的两片20a槽钢背靠背构成的钢吊梁12的两端分别系长度为300cm的钢丝绳2，钢丝绳的下端分别与穿过孔洞b的钢棒的两端相连，钢棒两吊点之间的距离l_g＝800mm；利用B吊车起吊钢吊梁的中部。

查《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64-2015)表3.2.1得钢吊梁采用Q235级型钢的设计抗拉强度σ_sd＝190MPa，则钢吊梁最小抗弯截面模量

钢吊梁的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2500mm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，落地后先拆除B吊车的钢丝绳和钢吊梁，再拆除孔洞a和孔洞b中的钢棒，然后在内钢管的孔洞c中穿钢丝绳，用A吊车将内钢管从圆石柱中吊出，截除钢丝绳限位钢筋外露部分，完成圆石柱的吊装。

Claims (1)

1.一种用内钢管吊装和运输圆石柱的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、制作带有吊装组件的圆石柱

利用模板制作圆石柱(1)时，在圆石柱中设置由底钢盘(3)、钢丝绳限位钢筋(11)、塑料管(10)、内钢管(8)和钢棒(13)组成的吊装组件；

底钢盘预埋于圆石柱的Bg端；底钢盘由底钢板(6)、底钢管(4)和加劲板(5)组成；底钢板与圆石柱的截面相同，底钢板的中心与底钢管的一端垂直焊接；底钢管的外径d＝(0.1～0.3)D，底钢管的长度为(0.2～0.3)D，底钢管的最小截面面积

$A_{sg}=\frac{\mathrm{\π}(D^2-d^2)\mathrm{\ρ}L}{4{\mathrm{\σ}}_s}$

其中

D：圆石柱的直径，

d：底钢管的外径，

ρ：圆石柱采用石材的容重，

L：圆石柱的长度，

σ_s：底钢管采用钢材的设计抗拉强度；

底钢管与底钢板间焊接均匀布置的一组加劲板(5)；

所述塑料管(10)与底钢管的管孔孔径相同，沿圆石柱轴线预埋在圆石柱中，与底钢管对接；

所述内钢管(8)插入对接的底钢管和塑料管中，内钢管的材质和最小截面面积与底钢管相同，内钢管的长度应使其一端插到底钢管的底端后另一端露出圆石柱Tg端20cm；

在距底钢管顶端10cm处的圆石柱上开设径向穿过底钢管和内钢管的孔洞a(7)；在距圆石柱的Bg端0.207L处的圆石柱两侧面上预埋钢丝绳限位钢筋(11)；在距圆石柱的Tg端0.207L处的圆石柱上开设贯穿塑料管和内钢管的孔洞b(9)，孔洞b与钢丝绳限位钢筋处于同一平面；在内钢管距其露出端10cm处开设孔洞c(15)；

在孔洞a和孔洞b中分别插入所述钢棒(13)，并分别用螺帽(14)将钢棒与圆石柱相固定，

钢棒由Q235级钢制成，其最小直径为

$d_s=\sqrt{\frac{(D^2-d^2)\mathrm{\ρ}L}{4{\mathrm{\σ}}_v}}$

式中

D：圆石柱的直径，

d：底钢管的外径，

ρ：圆石柱采用石材的容重，

L：圆石柱的长度，

σ_v：钢棒采用钢材的设计抗剪强度；

步骤2、将圆石柱起吊至挂车并运至施工场地

圆石柱制作完成后，将钢丝绳(2)分别兜住距离圆石柱两端0.207L处，用吊车将圆石柱起吊至挂车上，在距圆石柱两端0.207L处分别放置垫块；

运输过程中，挂车行驶速度不得超过20公里/小时；

圆石柱运至施工场地后，用吊车取与上述相同的吊点将圆石柱从挂车起吊至平整场地上；

步骤3、吊装圆石柱

采用A吊车和B吊车配合吊装圆石柱；

将钢丝绳(2)穿过所述圆石柱预埋的钢丝绳限位钢筋(11)后挂于A吊车；

在钢吊梁(12)两端分别系钢丝绳(2)，钢丝绳的下端分别与穿过孔洞b的钢棒的两端相连，钢丝绳的长度为0.207L+50～100cm，利用B吊车起吊钢吊梁的中部；

所述钢吊梁采用Q235级型钢制成，其抗弯截面模量

式中

D：圆石柱的直径，

d：底钢管的外径，

ρ：圆石柱采用石材的容重，

L：圆石柱的长度，

l_g：钢棒两吊点之间的距离，

σ_sd：钢吊梁采用钢材的设计抗拉强度；

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B吊车的钢丝绳和钢吊梁，再将钢棒从圆石柱上拆除，然后在内钢管的孔洞c中穿钢丝绳，用A吊车或B吊车将内钢管从圆石柱中吊出，截除圆石柱的钢丝绳限位钢筋外露部分，完成圆石柱的吊装。