一種圓石柱的運輸及吊裝方法與流程

本發明涉及建筑物的運輸及安裝，特別是一種圓石柱的運輸及吊裝方法。

背景技術：

圓石柱一般用于景觀、路標等場合，作為特殊固定建筑物使用。

為適應圓石柱的運輸和現場吊裝，圓石柱在制作時，在圓石柱的兩端部預埋鋼筋，預埋鋼筋與置于圓石柱兩端的鋼板焊接成整體，在鋼板上焊接吊耳。

運輸圓石柱時，在圓石柱兩端的吊耳上分別用穿鋼絲繩，然后利用吊車將圓石柱水平吊起，置于掛車上，將兩端墊起，運輸至安裝現場。然后再利用吊車將圓石柱從掛車上吊起，卸至地面上；拆除圓石柱一端的鋼絲繩和吊耳，使該端著地，由吊車利用圓石柱另一端的吊耳和鋼絲繩將圓石柱由水平狀態立起，至豎直狀態后，再將圓石柱豎直吊起，離開地面，安放到指定位置，固定后完成圓石柱的安裝施工。

采用上述方法運輸和吊裝圓石柱時，因石材為脆性材料，材料的容許拉應力[σ]較低，圓石柱在吊裝、運輸及安裝過程中容易出現折斷或拉斷現象。主要表現為：

1、圓石柱起吊到掛車上及在掛車運輸過程中，圓石柱呈水平狀態，重力引起的圓石柱跨中下緣彎曲拉應力有時會超過圓石柱石材的容許拉應力[σ]，由此導致圓石柱在該過程中被折斷。

2、圓石柱運輸至施工現場，由水平狀態吊至豎直狀態過程中，一端著地，另一端起吊，此時圓石柱呈傾斜狀態，重力引起的圓石柱跨中下緣彎曲拉應力有時會超過圓石柱石材的容許拉應力[σ]，由此導致圓石柱在該過程中被折斷或拉斷。

3、圓石柱起吊至豎直狀態并離開地面后，重力引起的軸向拉應力有時會超過圓石柱石材的容許拉應力[σ]，由此導致圓石柱在此過程中被拉斷。

技術實現要素：

針對上述現有圓石柱運輸及吊裝方法存在的問題，本發明的目的是提供一種可有效防止圓石柱在運輸及吊裝過程中發生折斷或拉斷的圓石柱運輸及吊裝方法。

為實現上述目的，本發明提供的圓石柱的運輸及吊裝方法，包括下述步驟：

步驟1、制作吊裝框架和托架備用

吊裝框架由一面敞口的方形固定框架和與該固定框架敞口配合的封閉橫桿組成；其中固定框架由四根主桿和與主桿焊接成一體的橫桿及斜桿組成；主桿的長度L_g為0.85L～0.9L；橫桿的布置形式為：在固定框架Tg端、固定框架Bg端和距固定框架Tg端0.207L處的底面及兩側面上各設一橫桿，其余橫桿按照相互間距為0.75D～1.5D均勻布置；在固定框架Bg端的主桿端部開設透孔a；斜桿與相鄰橫桿的斜向兩端點相接；固定框架的內部凈邊長c為D+20cm；所述封閉橫桿通過螺栓與固定框架敞口處的兩主桿連接；

所述托架用于吊裝圓石柱時兜住圓石柱的下端，由直徑略大于圓石柱直徑的圓形鋼板和連接圓形鋼板與固定框架Bg端的主桿端部的吊帶鋼筋組成，圓形鋼板周邊有對稱分布、供吊帶鋼筋穿越的四個透孔b；

所述主桿，單根最小截面面積：

所述吊帶鋼筋為HPB300級熱軋光圓鋼筋，單根最小截面面積：其中：

D：圓石柱的直徑(mm)，

ρ：圓石柱所采用石材的容重(N/mm³)，

L：圓石柱的長度(mm)，

σ_ss：主桿所采用鋼材的設計抗拉強度(MPa)，

σ_sd：吊帶鋼筋所采用鋼材的設計抗拉強度(MPa)；

步驟2、將圓石柱起吊至掛車上運送至施工現場

用鋼絲繩兜住圓石柱距其兩端0.207L處，將圓石柱起吊至掛車上，用半徑與圓石柱半徑相同的兩弧形木制墊塊置于距圓石柱兩端0.207L處，支承圓石柱；

運輸過程中，掛車的行駛速度不得大于20公里/小時；

步驟3、將圓石柱起吊到吊裝框架中

將固定框架平放在平整的地面上；圓石柱運送至施工現場后，利用吊車和鋼絲繩將圓石柱從掛車上吊起，鋼絲繩兜住圓石柱的位置與步驟2相同，將圓石柱放入固定框架中，使圓石柱的一端與固定框架Tg端對齊，另一端從固定框架Bg端伸出，將吊帶鋼筋穿過固定框架Bg端主桿的透孔a和圓形鋼板上的透孔b彎折后固定，用圓形鋼板兜住圓石柱的下端；再用螺栓將封閉橫桿安裝在固定框架敞口的兩根主桿上；在吊裝框架與圓石柱之間填塞保護圓石柱表面的柔性填充物；

步驟4、吊裝圓石柱

在距圓石柱伸出固定框架端0.207L處的固定框架的上部兩主桿上和距固定框架Tg端0.207L處的固定框架兩側面橫桿的中部分別穿鋼絲繩，用A吊車和B吊車同時起吊，將圓石柱水平吊至離地面高度大于A吊車鋼絲繩與圓形鋼板的距離后，A吊車停止起吊，B吊車繼續起吊，直至圓石柱呈豎直狀態后，拆除A吊車的鋼絲繩；通過移動B吊車將圓石柱吊至指定位置，落地后機械切斷吊帶鋼筋，使吊裝框架與圓形鋼板分離；由B吊車將吊裝框架吊起，脫離開圓石柱，完成圓石柱吊裝。

為保證圓石柱運輸和吊裝安全，圓石柱須滿足下式才能采用本發明方法進行運輸和吊裝：

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

[σ]：圓石柱石材的容許拉應力(MPa)，

D：圓石柱的直徑(mm)，

ρ：圓石柱所采用石材的容重(N/mm³)，

L：圓石柱的長度(mm)。

與現有技術相比較，本發明的有益效果如下：

1、用現有方法吊裝及運輸圓石柱時，吊點及掛車上圓石柱的支承點位于圓石柱的兩端，其受力相當于簡支梁，圓石柱在自重作用下，最大拉應力發生在跨中下緣，其值為為本發明步驟2中，起吊圓石柱的吊點及掛車上圓石柱的支承點按距圓石柱端部0.207L處設置，其受力相當于兩端帶挑臂的簡支梁，自重作用下圓石柱的最大拉應力發生在吊點(支承點)處上緣和圓石柱中部下緣處，其值均為圓石柱在重力作用下產生的最大拉應力僅相當于現有吊裝方法的17.2％，使吊裝及運輸圓石柱的安全性大大提高，圓石柱在吊裝和運輸過程中發生斷裂的幾率大大降低。

2、用現有方法起吊圓石柱使其處于豎直狀態時，圓石柱在自重作用下圓石柱內將產生軸向拉應力，導致圓石柱易被拉斷；本發明通過圓形鋼板和吊帶鋼筋組成的托架將圓石柱底部兜住，在自重作用下圓石柱內將產生軸向壓應力，而不是拉應力，圓石柱的受力性質發生了質的變化，被拉斷的可能性很小；同時，間隔布置的橫桿及斜桿對圓石柱有著多點豎向支承作用，大大降低了圓石柱的彎曲應力，進一步減少了圓石柱起吊過程中發生斷裂的幾率。

3、用本發明方法起吊圓石柱使其處于豎直狀態時，由主桿和吊帶鋼筋承擔著圓石柱的全部重力，按照本發明計算公式給定的主桿截面面積及吊帶鋼筋截面面積制作的吊裝框架和托架，可有效保證主桿及吊帶鋼筋的強度，確保操作安全。

4、按照公式作為使用本發明方法的條件，可保證施工安全。

5、本發明中的吊裝框架可重復使用。

附圖說明

圖1為本發明中固定框架的側視圖；

圖2為圖1固定框架的斷面圖；

圖3為本發明步驟2起吊圓石柱示意圖；

圖4為本發明步驟2運輸圓石柱示意圖；

圖5為本發明步驟3圓石柱吊到吊裝框架中的示意圖；

圖6為圖5的斷面圖；

圖7為本發明步驟4中圓石柱水平吊起時狀態圖；

圖8為本發明步驟4中A吊車停止起吊、B吊車繼續起吊時圓石柱傾斜狀態圖；

圖9為本發明步驟4中拆除A吊車鋼絲繩后圓石柱豎直狀態圖。

圖中：1—圓石柱，2—柔性填充物，3—固定框架，4—封閉橫桿，5—螺栓，6—主桿，7—橫桿，8—斜桿，9—透孔a，10—圓形鋼板，11—吊帶鋼筋，12—透孔b，13—鋼絲繩，14—墊塊。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。

本實施例為對一長度L＝12000mm、直徑D＝1000mm、石材為人工大理石的圓石柱進行運輸和吊裝。人工大理石的容許拉應力[σ]＝8.0MPa，容重ρ＝0.0000238N/mm³。

首先確定該圓石柱是否可采用本發明方法進行運輸和吊裝：

符合使用本發明的條件，可以采用本發明方法運輸和吊裝。

運輸及吊裝按以下步驟進行：

步驟1、制作用于吊裝圓石柱1時裝載圓石柱的吊裝框架和托架，備用

結合圖1、圖2、圖5和圖6，吊裝框架由一面敞口的方形固定框架3和與該固定框架敞口配合的封閉橫桿4組成；其中固定框架3由四根主桿6和與主桿焊接成一體的橫桿7及斜桿8組成；

主桿的長度L_g＝10.8m；主桿采用Q235鋼材，鋼材設計抗拉強度查《公路鋼結構橋梁設計規范》(JTG D64-2015)表3.2.1得σ_ss＝190MPa，可求得單根主桿最小截面面積實際選用邊長40mm、壁厚2.5mm的Q235方鋼管，其截面面積為358mm²；

橫桿在固定框架的底面和兩側面上的布置形式為：①在固定框架Tg端、Bg端和距Tg端2484mm處各設長度為1200mm的橫桿，固定框架內部凈邊長c＝1200mm；②在固定框架Tg端橫桿與距Tg端2484mm處橫桿間布置一道橫桿；③在固定框架Bg端橫桿與距Tg端2484mm橫桿間按照間距1386mm布置5道橫桿。橫桿選用邊長40mm，壁厚2.5mm的Q235方鋼管；

斜桿與相鄰橫桿的斜向兩端點相接，斜杠選用邊長40mm、壁厚2.5mm的Q235方鋼管；吊裝框架共設置八根封閉橫桿，單根封閉橫桿長1280mm，選用邊長40mm、壁厚2.5mm的Q235方鋼管，通過螺栓5與固定框架對應敞口處的兩主桿連接；

在固定框架Bg端的主桿端部開設直徑為20mm的透孔a9；

托架由直徑為1100mm的圓形鋼板10和連接圓形鋼板與固定框架Bg端的主桿端部的吊帶鋼筋11組成，圓形鋼板周邊開設供吊帶鋼筋穿越的四個直徑為20mm的透孔b12；

吊帶鋼筋為HPB300級熱軋光圓鋼筋，查《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)得σ_sd＝270MPa，則吊帶鋼筋單根最小截面面積實際選用直徑18mm的HPB300級鋼筋，其截面面積為254.5mm²；

步驟2、將圓石柱起吊至掛車上運送至施工現場

結合圖3和圖4，用鋼絲繩13兜住圓石柱距其兩端2484mm處，將圓石柱起吊至掛車上，用半徑與圓石柱半徑相同的兩弧形木制墊塊14置于距圓石柱兩端2484mm處，支承圓石柱；

運輸過程中，掛車的行駛速度不得大于20公里/小時；

步驟3、將圓石柱起吊到吊裝框架中

結合圖5和圖6，將固定框架平放在平整的地面上；圓石柱運送至施工現場后，利用吊車和鋼絲繩將圓石柱從掛車上吊起，鋼絲繩兜住圓石柱的位置與步驟2相同，將圓石柱放入固定框架中，使圓石柱的一端與固定框架Tg端對齊，另一端從固定框架Bg端伸出；然后將吊帶鋼筋穿過固定框架Bg端主桿的透孔a和圓形鋼板上的透孔b彎折后固定，用圓形鋼板兜住圓石柱的下端；再用螺栓5將封閉橫桿安裝在固定框架對應敞口的兩根主桿上；在吊裝框架與圓石柱之間填塞保護圓石柱表面的柔性填充物2；

步驟4、吊裝圓石柱

結合圖7、圖8和圖9，在距圓石柱伸出固定框架端2484mm處的固定框架的上部兩主桿上和距固定框架Tg端2484mm處的兩側面的橫桿中部分別穿鋼絲繩13，用A吊車和B吊車同時起吊，將圓石柱水平吊至高度2.5m后，A吊車停止起吊，B吊車繼續起吊，直至圓石柱呈豎直狀態后，拆除A吊車的鋼絲繩；通過移動B吊車將圓石柱吊至指定位置，落地后機械切斷吊帶鋼筋，使吊裝框架與圓形鋼板分離；由B吊車將吊裝框架吊起，脫離開圓石柱，完成圓石柱吊裝。