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        大跨度異形鋼網(wǎng)架整體吊裝施工技術(shù)

        2018-03-06 06:59:03于洋
        東北水利水電 2018年2期
        關(guān)鍵詞:履帶吊鋼柱網(wǎng)架

        于洋

        (東水西調(diào)建設(shè)局,遼寧 沈陽 112003)

        1 工程概況

        目前,國(guó)內(nèi)地鐵站工程大多設(shè)計(jì)為地上高架鋼結(jié)構(gòu)。整體結(jié)構(gòu)為“站橋合一”框架結(jié)構(gòu)。文中對(duì)輕軌車站網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計(jì):縱向12跨11×9.4+12.6=116 m,橫向3跨2×18=36 m。首層為架空層,設(shè)置車站的出入口;二層為站廳層,三層為站臺(tái)層??缍葹?7.20 m,柱距為9.6 m、12.8 m,承重結(jié)構(gòu)為兩端鉸支拱形鋼架。

        2 施工工藝

        2.1 施工思路及程序

        1)站房結(jié)構(gòu)施工思路。站房結(jié)構(gòu)屋蓋的中間部分為管桁架結(jié)構(gòu),兩側(cè)、兩端均為焊接球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。管桁架采用2臺(tái)50 t履帶吊雙機(jī)抬吊吊裝,其拼裝在高架層的樓面進(jìn)行。14,17軸縱向桁架采用2臺(tái)80 t履帶吊雙機(jī)抬吊,14,17軸外懸挑桁架采用1臺(tái)50 t履帶吊進(jìn)行分段吊裝。6~14軸、17~23軸為焊接球網(wǎng)架結(jié)構(gòu),采用50 t履帶吊分塊吊裝方案。

        2)站房結(jié)構(gòu)施工流程。站房?jī)啥藦耐庀騼?nèi)同時(shí)施工,采用80 t履帶吊吊裝鋼柱,其中6,23軸鋼柱分兩段吊裝,14軸~17軸鋼柱分三段吊裝;采用80 t履帶吊雙機(jī)抬吊,吊裝14軸~17軸縱向軸線間分塊單元;2臺(tái)50 t履帶吊裝14軸~17軸間網(wǎng)架分塊單元;6臺(tái)吊機(jī)并排施工,分塊吊裝屋面單元;A區(qū)吊裝完成,同時(shí)C區(qū)完成,最后完成中間B區(qū)屋蓋吊裝。

        2.2 鋼柱吊裝方案研究

        1)鋼管柱安裝思路。鋼管柱吊裝時(shí),柱腳部分在基礎(chǔ)位面采用塔吊或50 t汽車吊,第二段鋼管柱采用80 t履帶吊在站臺(tái)層吊裝,高架層以上的鋼柱在高架層樓面上吊裝,與屋蓋網(wǎng)架連接的最高處鋼管柱,吊裝前需在現(xiàn)場(chǎng)焊接柱頭部分,便于后續(xù)與桁架、網(wǎng)架的對(duì)接作業(yè)。

        2)鋼管柱吊裝技術(shù)。預(yù)埋件施工:該工程預(yù)埋件主要為鋼管混凝土柱底預(yù)埋件,柱底預(yù)埋件施工是該工程的重點(diǎn)。柱腳段為柱底基礎(chǔ)至站臺(tái)層1.4 m處,長(zhǎng)4.0 m,重7.1 t。預(yù)埋件安裝時(shí)首先根據(jù)原始軸線控制點(diǎn)、標(biāo)高控制點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加密措施,測(cè)量放線后進(jìn)行地腳螺栓固定架的布設(shè)。在地腳螺栓安裝完成后,隨時(shí)進(jìn)行校正偏差的檢查。之后進(jìn)行柱腳段鋼柱的安裝,該工程鋼柱截面形式大部分為圓鋼柱,采用汽車吊安裝。

        第一節(jié)鋼柱吊裝:復(fù)測(cè)預(yù)埋件后,按標(biāo)高調(diào)整螺栓,將鋼柱安裝就位。鋼柱吊點(diǎn)位置的設(shè)置主要考慮穩(wěn)定性,并且要避免鋼構(gòu)件的變形,一般吊點(diǎn)位置設(shè)置在鋼柱頂部,直接采用臨時(shí)連接板。

        上部鋼柱吊裝:上部鋼柱吊裝與第一節(jié)鋼柱吊裝的主要區(qū)別,在于柱腳連接固定方式的差別。上部鋼柱吊裝完成后要控制與第一段鋼柱中心線的吻合情況,應(yīng)整體考慮鋼柱的垂直度,并隨時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)、復(fù)核,以便進(jìn)行下一段鋼柱的吊裝。

        2.3 屋蓋桁架吊裝方案研究

        1)屋蓋桁架施工參數(shù),屋蓋管桁架施工參數(shù)見表1。

        表1 屋蓋桁架參數(shù)

        2)桁架現(xiàn)場(chǎng)拼裝流程?,F(xiàn)場(chǎng)拼裝主要將運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)的散件拼裝成為可吊裝的單元。由于該工程屋面桁架構(gòu)件均以散件形式發(fā)至現(xiàn)場(chǎng),再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼裝、焊接,導(dǎo)致工作量巨大。因此,現(xiàn)場(chǎng)的拼裝進(jìn)度、精確度均對(duì)整個(gè)工程能否順利完工產(chǎn)生直接的影響。為此,在對(duì)桁架現(xiàn)場(chǎng)拼裝技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析后,確定拼裝工序的關(guān)鍵點(diǎn)。

        拼裝胎具:拼裝臺(tái)架必須滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求。由于桁架截面尺寸大,需同時(shí)設(shè)置側(cè)向支持以保證桁架穩(wěn)定,相鄰兩組臺(tái)架需用角鋼連接以保證拼裝的整體精度。

        拼裝順序:拼裝原則上按照由主管道腹桿的順作進(jìn)行,該工程中屋蓋桁架節(jié)點(diǎn)支管繁雜,需根據(jù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)、是否具有可操作性等。首先布設(shè)胎架,測(cè)量?jī)x,按照下弦桿、上弦桿、腹桿的順序定位中間部分及兩側(cè),完成倒三角桁架的拼裝。

        3)雙機(jī)抬吊技術(shù)。桁架最重為18.9 t,因此,選取2臺(tái)50 t履帶吊可滿足吊裝需要。高架層吊機(jī)行駛通道上鋪設(shè)路基箱,下設(shè)置加密鋼管支撐,履帶吊分別站位于14軸、17軸內(nèi)側(cè);桁架上弦予每臺(tái)吊機(jī)設(shè)4個(gè)吊點(diǎn);正式起吊前進(jìn)行試吊確認(rèn)協(xié)調(diào)性、安全性;正式起吊后,嚴(yán)格控制兩臺(tái)吊機(jī)的提升速度,盡量避免吊裝過程的中斷。

        4)桁架對(duì)接技術(shù)。與柱頭已安裝結(jié)構(gòu)對(duì)接是,通過連接耳板對(duì)桁架臨時(shí)固定。

        2.4屋蓋焊接球網(wǎng)架分塊吊裝方案研究

        站房屋蓋鋼結(jié)構(gòu)除了中央?yún)^(qū)域采取管桁架結(jié)構(gòu)外,其余均為焊接球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。焊接球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安裝采取分塊吊裝的方案。

        網(wǎng)架結(jié)構(gòu)共分為16個(gè)區(qū)域進(jìn)行施工,其中,站房?jī)啥说腤J1,WJ2,WJ3,WJ4,WJ5,WJ6共6個(gè)區(qū)域,采用搭設(shè)滿堂腳手架吊裝網(wǎng)架的方式施工,站房?jī)蓚?cè)高架通廊WJ7~WJ16則采用分塊累積提升方案施工。

        1)散拼腳手架吊裝網(wǎng)架施工驗(yàn)算,腳手架設(shè)計(jì)基本參數(shù)見表2。

        表2 腳手架設(shè)計(jì)基本參數(shù)表

        腳手架穩(wěn)定性驗(yàn)算參數(shù)見表3。

        表3 腳手架穩(wěn)定性驗(yàn)算荷載計(jì)算參數(shù)表

        縱向支撐鋼管驗(yàn)算。腳手板及網(wǎng)架自重標(biāo)準(zhǔn)值:qGK=2.85×0.3=0.855 kN/m;活荷載為施工荷載標(biāo)準(zhǔn)值:qQK=2.0×0.3=0.6 kN/m。

        強(qiáng)度驗(yàn)算:縱向鋼管最大彎矩計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖3(均考慮最不利荷載布設(shè)情況)。

        圖2 最大彎矩計(jì)算簡(jiǎn)圖

        縱向鋼管抗壓強(qiáng)度按式(1)計(jì)算。

        其中,M為最大彎矩,按式(2)計(jì)算。

        W為抗彎截面系數(shù),按式(3)計(jì)算。

        均布荷載:qG=1.2qGK=1.026 kN/m;均布活載:qQ=1.4qQK=0.84 kN/m。

        由此可得,最大彎矩M=0.452 kN·m;抗彎截面系數(shù)W=5.078×103mm3。

        最終得到縱向鋼管抗壓強(qiáng)度σ=89 N/mm2<[f]=215 N/mm2,因此,縱向鋼管的抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

        撓度驗(yàn)算:最大撓度計(jì)算時(shí),按照三跨連續(xù)靜荷載與活載布置最不利情況考慮。

        圖3 最大撓度計(jì)算簡(jiǎn)圖

        結(jié)構(gòu)最大容許撓度[v]=1/150或10 mm。最大撓度計(jì)算按式(4)。

        計(jì)算得到最大撓度值v=1.4 mm<[v],由此可知,縱向支撐鋼管的最大撓度值滿足設(shè)計(jì)要求。

        2)橫向支撐鋼管驗(yàn)算。橫向支撐鋼管按照集中荷載作用下三跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算。集中荷載值取為腳手架操作平臺(tái)底部縱向支撐鋼管的最大傳遞力,按式(5)計(jì)算。

        計(jì)算得到P=3.2 kN。

        通過MIDAS Gen軟件計(jì)算橫向支撐鋼管的彎矩、變形、斜撐內(nèi)力。

        圖4 橫向支撐鋼管變形圖

        強(qiáng)度驗(yàn)算:根據(jù)式(1)并結(jié)合彎矩最大值M=199.2 N·m,計(jì)算得到:由此可得,橫向鋼管的抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

        撓度驗(yàn)算:橫向支撐鋼管的最大撓度發(fā)生在邊跨處。

        υ=0.2 mm<[v],因此可以判定,橫向支撐鋼管的撓度值滿足設(shè)計(jì)要求。

        3)分塊累積提升施工技術(shù)。工程屋面鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架整體提升,包括A,B,C區(qū)部分屋面鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

        根據(jù)鋼網(wǎng)架下部結(jié)構(gòu)布置特點(diǎn),將各提升區(qū)部分劃分為3個(gè)提升單元,采用分塊累積提升的安裝方式,其中單元1為二級(jí)屋面,單元2,3為三級(jí)屋面。

        提升單元1在提升位置下整體拼裝完成后,在縱向14軸、17軸,橫向Q軸、N軸處設(shè)置提升吊點(diǎn),并利用結(jié)構(gòu)鋼管柱設(shè)置提升平臺(tái),即為上吊點(diǎn);在提升平臺(tái)上設(shè)置液壓泵、液壓提升器、傳感器、鋼絞線等液壓提升系統(tǒng)后,在拼裝完成后的網(wǎng)架提升單元與上吊點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置處,安裝包臨時(shí)球,即為下吊點(diǎn);測(cè)試液壓提升系統(tǒng),采用分級(jí)加載進(jìn)行預(yù)加載,直至網(wǎng)架結(jié)構(gòu)脫離胎架并提升至一定高度,空中停留、靜置4~12 h,檢查作業(yè)流程是否正常,正常情況下可繼續(xù)提升;單元1提升至指定高度后,暫停工作,在縱向6軸、23軸,橫向Q軸、N軸處設(shè)置提升吊點(diǎn),重復(fù)設(shè)置上吊點(diǎn)、下吊點(diǎn)的工作,提升單元2,3,并與單元1進(jìn)行對(duì)接;將三單元整體提升至指定高度后,安裝后裝桿件,并逐級(jí)卸載提升系統(tǒng),轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)荷載至剛管柱;確保安全后,拆除提升系統(tǒng)等臨時(shí)設(shè)施,完成A區(qū)網(wǎng)架的提升。

        3 結(jié)語

        通過對(duì)該工程主體鋼結(jié)構(gòu)的施工方案進(jìn)行細(xì)致的研究,按照施工方式將其劃分為3部分。中央桁架采用現(xiàn)場(chǎng)拼裝,雙機(jī)抬吊方案施工;站房?jī)啥撕附忧蚓W(wǎng)架結(jié)構(gòu)采用滿堂腳手架吊裝施工,利用MIDAS軟件對(duì)腳手架的搭設(shè)進(jìn)行了模擬計(jì)算,證明了雙機(jī)抬吊、滿堂腳手架吊裝、分塊累積提升施工等技術(shù)對(duì)于此類鋼結(jié)構(gòu)施工的安全性,為類似結(jié)構(gòu)確定施工方案提供可靠依據(jù),對(duì)同類工程具有借鑒作用。

        [1]張秀玉,等.整體滑移式腳手架架設(shè)高空大跨度鋼網(wǎng)架施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2010(7):124-127.

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        [4]吳杏弟.大跨度管桁架結(jié)構(gòu)累積滑移法安裝關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用[D].中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建筑施工分會(huì)、中國(guó)工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)施工機(jī)械化分會(huì)2014年會(huì)論文集.2014,11.

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