本發(fā)明涉及建筑物吊裝，特別是一種防止方石柱在運(yùn)輸和吊裝過(guò)程中發(fā)生折斷或拉斷的方法。

背景技術(shù)：

方石柱一般用于景觀、路標(biāo)等場(chǎng)合，作為特殊固定建筑物使用。

為適應(yīng)方石柱的運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)吊裝，方石柱在制作時(shí)，大都在方石柱的兩端部預(yù)埋鋼筋，預(yù)埋鋼筋與置于方石柱兩端的鋼板焊接成整體，在鋼板上焊接吊耳。

運(yùn)輸方石柱時(shí)，在方石柱兩端的吊耳上分別穿鋼絲繩，然后利用起吊裝置將方石柱水平吊起，置于裝載車上，將兩端墊起，運(yùn)輸至安裝現(xiàn)場(chǎng)。然后再利用起吊裝置將方石柱從裝載車上吊起，卸至地面上；拆除方石柱一端的鋼絲繩和吊耳，使該端著地，由起吊裝置利用方石柱另一端的吊耳和鋼絲繩將方石柱由水平狀態(tài)立起，至豎直狀態(tài)后，再將方石柱豎直吊起，離開(kāi)地面，安放到指定位置，固定后完成方石柱的安裝施工。

采用上述傳統(tǒng)方法運(yùn)輸和吊裝方石柱時(shí)，因石材為脆性材料，材料的容許拉應(yīng)力[σ]較低，方石柱在吊裝、運(yùn)輸及安裝過(guò)程中容易出現(xiàn)折斷或拉斷現(xiàn)象。主要表現(xiàn)為：

1、將方石柱起吊到裝載車上及在裝載車運(yùn)輸過(guò)程中，方石柱呈水平狀態(tài)，方石柱重力引起的方石柱跨中下緣彎曲拉應(yīng)力有時(shí)會(huì)超過(guò)方石柱石材的容許拉應(yīng)力[σ]，由此導(dǎo)致方石柱在該過(guò)程中被折斷。

2、方石柱運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，由水平狀態(tài)吊至豎直狀態(tài)過(guò)程中，一端著地，另一端起吊，此時(shí)方石柱呈傾斜狀態(tài)，方石柱重力引起的方石柱跨中下緣彎曲拉應(yīng)力有時(shí)會(huì)超過(guò)方石柱石材的容許拉應(yīng)力[σ]，由此導(dǎo)致方石柱在該過(guò)程中被折斷或拉斷。

3、方石柱起吊至豎直狀態(tài)并離開(kāi)地面后，方石柱自身重力引起的軸向拉應(yīng)力有時(shí)會(huì)超過(guò)方石柱石材的容許拉應(yīng)力[σ]，由此導(dǎo)致方石柱在此過(guò)程中被拉斷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決方石柱在運(yùn)輸和吊裝過(guò)程中發(fā)生折斷或拉斷的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種防止方石柱在運(yùn)輸和吊裝過(guò)程中發(fā)生折斷或拉斷的方法。

本發(fā)明提供的防止方石柱在運(yùn)輸和吊裝過(guò)程中發(fā)生折斷或拉斷的方法，包括下述步驟：

步驟1、制作帶有吊裝組件的方石柱

利用模板制作方石柱時(shí)，在方石柱中設(shè)置由鋼吊帶、鋼絲繩限位鋼筋和鋼棒組成的吊裝組件，其中鋼吊帶和鋼絲繩限位鋼筋預(yù)埋在方石柱中；

鋼吊帶包括貼附在方石柱的Bg端底面、直徑與方石柱直徑相同的底鋼板和三條與方石柱軸線在同一平面內(nèi)均勻分布的U形吊筋，U形吊筋的一端與底鋼板焊接，另一端呈半圓形彎曲，U形吊筋半圓形彎曲端的圓心距方石柱的Tg端0.207L，

U形吊筋的最小截面面積

$A_{sg}=\frac{bh\mathrm{\ρ}L}{6{\mathrm{\σ}}_{s1}}\left({\mathrm{mm}}^2\right),$

式中

b：方石柱截面的寬度(mm)，

h：方石柱截面的高度(mm)，

ρ：方石柱采用石材的容重(N/mm³)，

L：方石柱的長(zhǎng)度(mm)，

σ_s1：U形吊筋采用鋼材的設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度(MPa)；

U形吊筋的間隙(即構(gòu)成U形吊筋的兩根鋼筋的間距)與所述鋼棒的直徑相同；U形吊筋的表面涂抹硅脂并纏繞塑料薄膜；

所述鋼棒由Q235級(jí)鋼材制成，其最小直徑

$d_s=\sqrt{\frac{4bh\mathrm{\ρ}L}{3{\mathrm{\π\σ}}_v}}\left(mm\right)$

式中

b：方石柱截面的寬度(mm)，

h：方石柱截面的高度(mm)，

ρ：方石柱采用石材的容重(N/mm³)，

L：方石柱的長(zhǎng)度(mm)，

σ_v：鋼棒采用鋼材的設(shè)計(jì)抗剪強(qiáng)度(MPa)；

以三條U形吊筋半圓形彎曲端的圓心連線為軸線在方石柱上開(kāi)設(shè)透孔，透孔的直徑(考慮到方石柱至豎直狀態(tài)時(shí)U形吊筋在方石柱自重下將伸長(zhǎng)，為避免因U形吊筋的伸長(zhǎng)對(duì)方石柱形成擠壓，造成方石柱局部損壞，對(duì)透孔的直徑加以限定)

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

式中

d：U形吊筋的直徑(mm)，

d_s：鋼棒的直徑(mm)，

L：方石柱的長(zhǎng)度(mm)，

σ_s1：U形吊筋采用鋼材的設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度(MPa)，

E：U形吊筋采用鋼材的彈性模量(MPa)；

所述鋼棒從透孔中穿過(guò)，并用螺帽將鋼棒與方石柱相固定；

所述鋼絲繩限位鋼筋預(yù)埋在距方石柱Bg端0.207L處的方石柱兩側(cè)面上；

步驟2、起吊方石柱至裝載車并運(yùn)送至施工場(chǎng)地

方石柱制作完成后，用鋼絲繩兜住方石柱距離兩端0.207L處，用吊車將方石柱起吊至裝載車上，裝載車上距方石柱兩端0.207L處分別有支承方石柱的墊塊；

運(yùn)輸過(guò)程中，裝載車行駛速度不得大于20公里/小時(shí)；

步驟3、吊裝方石柱

采用A吊車和B吊車配合起吊方石柱；A吊車的鋼絲繩穿過(guò)上述鋼絲繩限位鋼筋；B吊車通過(guò)鋼吊梁和上端系在鋼吊梁兩端、下端系在鋼棒兩端的兩根鋼絲繩起吊，兩根鋼絲繩的長(zhǎng)度分別為0.207L+(50～100)cm，鋼吊梁采用Q235級(jí)型鋼制成，其最小抗彎截面模量

式中

b：方石柱截面的寬度(mm)，

h：方石柱截面的高度(mm)，

ρ：方石柱采用石材的容重(N/mm³)，

L：方石柱的長(zhǎng)度(mm)，

l_g：鋼棒兩吊點(diǎn)之間的長(zhǎng)度(mm)，

σ_s2：鋼吊梁采用鋼材的設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度(MPa)；

A吊車和B吊車同時(shí)起吊，將方石柱水平吊至離地面高度大于A吊車鋼絲繩與底鋼板的距離后，A吊車停止起吊，B吊車?yán)^續(xù)起吊，直至方石柱呈豎直狀態(tài)后，拆除A吊車的鋼絲繩；通過(guò)移動(dòng)B吊車將方石柱吊至指定位置，落地后拆除鋼棒，封堵透孔，截除鋼絲繩限位鋼筋外露部分，完成方石柱吊裝。

為保證方石柱運(yùn)輸和吊裝安全，方石柱須滿足下式才能采用本發(fā)明方法進(jìn)行運(yùn)輸和吊裝：

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

式中

[σ]：方石柱石材的容許拉應(yīng)力(MPa)

h：方石柱截面的高度(mm)，

ρ：方石柱采用石材的容重(N/mm³)，

L：方石柱的長(zhǎng)度(mm)。

與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、傳統(tǒng)吊裝方法，當(dāng)方石柱被起吊至豎直狀態(tài)時(shí)為受拉狀態(tài)，有被拉斷的可能。本發(fā)明方法中，當(dāng)方石柱被起吊至豎直狀態(tài)時(shí)，方石柱的豎向作用力的傳遞方式為，底鋼板→無(wú)粘結(jié)U形吊筋→鋼棒→鋼吊梁→B吊車。因U形吊筋與底鋼板焊接在一起，方石柱呈豎直狀態(tài)時(shí)，方石柱底部被底鋼板托住，底鋼板承擔(dān)的豎向力由U形吊筋承擔(dān)；又因U形吊筋表面涂抹油脂并包裹塑料薄膜，使U形吊筋在豎直吊裝方石柱時(shí)不會(huì)與方石柱相互粘結(jié)在一起，U形吊筋呈受拉狀態(tài)，方石柱呈受壓狀態(tài)，方石柱受力性質(zhì)發(fā)生變化，不存在被拉斷的可能。

2、按給定公式選取U形吊筋和鋼棒的直徑，可確保U形吊筋和鋼棒能夠承受方石柱的自重荷載。

3、鋼棒穿越的透孔孔徑按給定公式開(kāi)設(shè)，可恰好滿足U形吊筋在吊裝方石柱時(shí)的伸長(zhǎng)量，有效避免U形吊筋伸長(zhǎng)對(duì)方石柱擠壓造成方石柱損壞。

4、傳統(tǒng)方法吊裝及運(yùn)輸方石柱時(shí)，吊點(diǎn)及掛車上方石柱的支點(diǎn)位于方石柱的兩端，其受力相當(dāng)于簡(jiǎn)支梁，方石柱在自重作用下，最大拉應(yīng)力發(fā)生在跨中下緣，其值為為本發(fā)明起吊方石柱的吊點(diǎn)及運(yùn)輸中方石柱的支點(diǎn)按距方石柱端部0.207L處設(shè)置，其受力相當(dāng)于兩端帶挑臂的簡(jiǎn)支梁，自重作用下方石柱的最大拉應(yīng)力發(fā)生在吊點(diǎn)(支點(diǎn))處上緣和方石柱中部下緣處，其值均為方石柱在重力作用下產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力僅相當(dāng)于現(xiàn)有吊裝方法的17.2％，使吊裝及運(yùn)輸方石柱的安全性大大提高，方石柱在吊裝和運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生斷裂的幾率大大降低。

附圖說(shuō)明

圖1為方石柱的平面圖；

圖2為圖1中A-A斷面圖；

圖3為圖1中B-B斷面圖；

圖4為圖1中單條U形吊筋的示意圖；

圖5為步驟3水平起吊方石柱時(shí)的側(cè)視圖；

圖6為圖5中C部放大圖；

圖7為步驟3方石柱起吊至豎直狀態(tài)示意圖。

圖中：1–方石柱，2–鋼絲繩，3–鋼吊帶，4–底鋼板，5–U形吊筋，6–塑料薄膜，7–透孔，8–鋼絲繩限位鋼筋，9–鋼棒，10–螺帽，11–鋼吊梁。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

本實(shí)施例為對(duì)一長(zhǎng)度L＝10000mm、截面寬度b＝600mm、截面高度h＝800mm，石材為人工大理石的方石柱進(jìn)行運(yùn)輸和吊裝。人工大理石的容許拉應(yīng)力[σ]＝8.0MPa，容重ρ＝0.0000238N/mm³。

首先確定該方石柱是否可采用本發(fā)明方法進(jìn)行運(yùn)輸和吊裝：

符合本發(fā)明的使用條件，可以采用本發(fā)明方法進(jìn)行運(yùn)輸和吊裝。

運(yùn)輸及吊裝按以下步驟進(jìn)行：

步驟1、制作帶有吊裝組件的方石柱

結(jié)合圖1至圖4，利用模板制作方石柱1時(shí)，在方石柱中設(shè)置由鋼吊帶3、鋼絲繩限位鋼筋8和鋼棒9組成的吊裝組件，其中鋼吊帶和鋼絲繩限位鋼筋預(yù)埋在方石柱中；

鋼吊帶包括貼附在方石柱的Bg端底面、截面寬度b＝600mm、長(zhǎng)度h＝800mm、厚10mm、由Q235級(jí)鋼制成的底鋼板4和三條與方石柱軸線在同一平面內(nèi)相互間隔mm、由HPB300級(jí)鋼制成的U形吊筋5，每條U形吊筋的間隙為20.1mm，三條U形吊筋的一端與底鋼板焊接，另一端呈半圓形彎曲，U形吊筋半圓形彎曲端的圓心距方石柱的Tg端2070mm；U形吊筋的表面涂抹硅脂并纏繞塑料薄膜6；

計(jì)算所述鋼棒的直徑d_s及U形吊筋的直徑d：

鋼棒由Q235級(jí)鋼材制成，鋼材的設(shè)計(jì)抗剪強(qiáng)度查《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD64-2015)表3.2.1得σ_v＝110MPa，其最小直徑

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

根據(jù)計(jì)算，最后取鋼棒的直徑d_s＝20.1mm；

U形吊筋采用HPB300級(jí)熱軋光圓鋼筋，查《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)得HPB300級(jí)鋼(筋)設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度σ_s1＝270MPa，彈性模量E＝206000MPa，則單根U形吊筋最小截面面積

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

U形吊筋選用直徑d＝10mm的HPB300級(jí)熱軋光圓鋼筋，其截面面積為78.5mm²，滿足要求；

以三條U形吊筋半圓形彎曲端的圓心連線為軸線，在方石柱上開(kāi)設(shè)透孔7，透孔的直徑

將鋼棒9從透孔7中穿過(guò)，并用螺帽10將鋼棒與方石柱相固定；

在距方石柱Bg端2070mm處的方石柱兩側(cè)面上預(yù)埋直徑為12mm、由HPB300級(jí)鋼制成的鋼絲繩限位鋼筋8。

步驟2、起吊方石柱至裝載車并運(yùn)送至施工場(chǎng)地；

方石柱制作完成后，用鋼絲繩2兜住方石柱距離兩端2070mm處后起吊至裝載車(未圖示)上，裝載車上距方石柱兩端2070mm處有支承方石柱的兩個(gè)木質(zhì)墊塊；

運(yùn)輸過(guò)程中，裝載車行駛速度不得大于20公里/小時(shí)；

步驟3、吊裝方石柱

結(jié)合圖5至圖7，采用A吊車和B吊車配合起吊方石柱：

A吊車的鋼絲繩2穿過(guò)上述預(yù)埋在方石柱兩側(cè)面上的鋼絲繩限位鋼筋；

B吊車通過(guò)鋼吊梁11和上端系在鋼吊梁兩端、下端系在鋼棒兩端的兩根鋼絲繩起吊，鋼絲繩的長(zhǎng)度為300cm；鋼吊梁由Q235級(jí)型鋼制成的兩片20a槽鋼背靠背構(gòu)成；鋼棒兩吊點(diǎn)之間的長(zhǎng)度l_g＝900mm。

查《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D64-2015)表3.2.1得Q235級(jí)鋼σ_s2＝190MPa，鋼吊梁的最小抗彎截面模量：

鋼吊梁實(shí)際抗彎截面模量為1.73×10⁵mm³，滿足要求；

A吊車和B吊車同時(shí)起吊，將方石柱水平吊至離地面300cm后，A吊車停止起吊，B吊車?yán)^續(xù)起吊，直至方石柱呈豎直狀態(tài)后，拆除A吊車的鋼絲繩；通過(guò)移動(dòng)B吊車將方石柱吊至指定位置，落地后拆除鋼棒，封堵透孔，截除鋼絲繩限位鋼筋外露部分，完成方石柱安裝就位。