建筑钢结构进展
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浅析大跨度钢桁架栈桥的吊装技术

  摘要:笔者结合工程实例,介绍了大跨度钢结构栈桥整体吊装的施工技术,同时对钢栈桥吊装方案的选择、吊装方法以及吊装过程中的安全控制进行了探讨,通过对钢桁架吊装工艺的改进,降低了高空作业安全事故的发生,从而确保了安全生产。


  关键词:大跨度 钢桁架 栈桥 吊装技术


  1、引言


  某单位生产工程由塔楼、配楼及连廊三部分组成,配楼钢筋混凝土框架结构,高度为45m;塔楼钢结构,高度约120m,该工程建筑总面积约为10000m2。中间连廊由四个混凝土筒体支撑的空中弧形、多层框架式钢架,与配楼、塔楼之间采用滑动支座连接,宽约25m,总长约120m。连廊楼面采用空间钢桁架结构,由三榀纵向主桁架和11榀横向次桁架,以及6榀悬挑桁架组成。


  2、钢桁架栈桥吊装方法、设备选用及场地准备


  2.1 该施工工程中桁架最大外形尺寸35600mm×3000mm,重量34.037t,应采取分段加工(三段)、分段吊装、空中拼接的方法。而屋面钢架最大尺寸为27500mm×12700mm,重量16.606t,应采取分段加工(三段)、现场拼装、整体一次吊装的方法。


  2.2 根据构件屋架的外形尺寸,现场打折拼装胎膜的尺寸为4.0m×25.0m,每2.5m设置两个C20混凝土桩,用工字钢和枕木作为基座。当屋架拼装时,根据屋架的拼装尺寸,将胎膜的宽度临时增加到12m。在构件拼装前,用枕木和斜铁将平台找平,满足拼装精度要求后方可使用。


  2.3 该工程施工场地底下为三层地下管廊,无法采用塔式起重机。根据构件重量和吊装位置最不利情况,选用120t和160t汽车吊进行桁架和屋面钢架的吊装,并配备一台50t的汽车吊进行地面构件的倒运和辅助拼装。


  3、构件深化设计、加工措施及进场检验和拼装技术


  3.1 该工程整个连廊通过桁架、屋架尺寸的变化,形成一个空间弧形结构,因此构件的形状、尺寸变化大。连廊钢构件与四个混凝土筒体的连接牛腿、耳板在混凝土筒体施工时已预埋,且筒体中预埋钢构件与连廊制作为两个厂家,所以对钢构件的加工精度和现场的配合提出了很高的要求。


  3.2 鉴于两家单位制作和安装,因此范围界定和配合设计、施工为关键,例如牛腿上的螺栓孔必须由连廊构件统一深化设计,由钢骨加工厂在厂家开孔。因此由总包组织设计院和两个加工厂进行协调,从图纸设计内容和加工制作标准进行合理规定。由于筒体中预埋钢骨深化图除了经过设计院的审核外,必须经过连廊深化设计负责人审核。因连廊构件形状各异,且现场拼装量很大,所以,要求所有主要构件均在厂家进行预拼装。为解决筒体钢骨安装偏差的问题,在筒体结构施工完后,及时将预埋构件的测量成果提供给连廊构件加工厂,将误差在构件加工时进行考虑。


  3.3 构件进场检验除了规范上要求的检查项目外,结合本工程连廊的特点,需对构件尺寸、焊接坡口的方向、各种异型钢构件的角度、构件的变形情况以及构件制作部位的螺栓孔位置、数量、大小进行重点检查。


  3.4 在检查合格的拼装平台上,用50t汽车吊将拼装构件的两段按拼装的位置放在瓶装平台上。用千斤顶、垫铁调整,先校正标高平整度,再校正位移偏差,采用经纬仪、水平尺配合精确测量。调整到位后采用临时螺栓固定,再拼装第三段,整个构件临时拼装好后,进行整体测量校正,合格后进行焊接。焊接完后进行最后的测量,并做好测量成果。合格后方可吊装。现场拼装完后立即吊装,防止构件变形。


  4、 大跨度钢桁架栈桥构件的吊装技术


  4.1 根据本工程的特点,将连廊构件的吊装划分为A、B(B1+B2)、C、D四个区域(见图1)。考虑到合理施工机械、充分利用现场的施工条件,吊装按照A、B、C、D的顺序进行,其中B1和B2区可以同时进行。每个区域的吊装顺序(见图2)。


  4.2 主桁架采用分段吊装、设临时支撑、空中对接的吊装方法


  (1)在两个半榀桁架对接接头位置用碗扣式脚手架搭设立杆间距为600mm的临时支撑架,截面尺寸为3000mm×3000mm,成为三榀主桁架对接安装的位置。然后将拼装两段的主桁架,用50T汽车吊将其倒运至160T汽车吊站位附近,并用临时支撑固定。


  (2)用160T汽车吊按施工顺序进行主桁架吊装(主桁架选用两点绑扎法进行吊装)。将与砼筒连接的两段桁架吊装就位后,一端与砼基础上的支座连接,另一端设置在临时支撑架上,就位后用两道揽风绳临时固定,再将第三段桁架吊装就位,设置在临时支撑架上,然后将三段桁架再临时支撑架上调整到安装位置,并临时固定;


  (3)测量校正后,再用焊接和螺栓连接将桁架固定成型,后进行下一榀桁架吊装(见图3,主桁架分段吊装示意图);


  (4)吊装第二榀主桁架前,用倒链将一根支撑与第二榀主桁架临时固定,当第二榀主桁架安装就位,将支撑与第一榀相连后,用两道揽风绳将第二榀主桁架临时固定,再安装一根支撑后松钩,然后用同样的方法吊装下第三榀主桁架。


  4.3 次桁架的吊装方法


  等每个区域的主桁架安装完成之后,并测量校正合格后,再安装主桁架之间的次桁架,采用两点绑扎法吊装,当所有次桁架安装完成后,并测量校正到位后再进行其他构件(支撑及小梁)的安装。小梁和支撑的安装顺序:从中间向两边安装,以A区为例:先安装靠近中间次桁架的支撑,再安装靠近砼筒的支撑。将所有主桁架之间的支撑安装完毕后,再安装边桁架及支撑,所有下层构件安装完成后,进行下层构件整体测量校正。等一个区域下层全部构件吊装、整体校正合格后,再进行桁架的焊接和高强螺栓连接。最终固定并整体测量合格后,再进行上层结构和屋面结构的安装。


  4.4 连廊屋面结构的安装


  屋面结构采用分三段加工、现场拼接、整体一次吊装的方法(见图4),每个区域屋架的安装从一段向另一端顺序安装。每个钢架吊装后先临时固定,装完后一个区域内屋架安装完并测量校正到位后,进屋架间其他构件的安装,一个区域内屋架及其他构件全部安装完、并测量校正后,进行焊接和高强螺栓最终固定。


  [1] 何春涛,张建。大跨度桁架整体吊装施工技术[J].山西建筑,2007(33)。


  [2] 卢晓明。大型钢结构栈桥吊装设计[J].工程与建设,2007(5)。


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