劉佳星

中國(guó)化學(xué)工程第三建設(shè)有限公司 安徽合肥 230601

某化工新材料一體化基地30 萬t/ a 燒堿、40 萬t/ a聚氯乙烯項(xiàng)目燒堿裝置，東區(qū)鹽倉(cāng)鋼結(jié)構(gòu)廊道現(xiàn)場(chǎng)拼組裝、焊接和吊裝工作。其中廊道倉(cāng)- A 最高結(jié)構(gòu)高度為+33.5m，桁架寬度5450mm；跨度60m，重量達(dá)106.6t，主要分為1#、2#、3#廊道和鋼支柱，廊道為桁架式結(jié)構(gòu)，鋼支柱為H 型鋼框架形式，主要材料有H 型鋼、角鋼、大型方鋼、槽鋼、組成。

大跨度鋼結(jié)構(gòu)桁架的施工工藝與建筑物的幾何尺寸、建筑物材料、施工條件以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等因素具體分析：大跨度的桁架安裝統(tǒng)計(jì)涉及分段及吊機(jī)的選擇、施工測(cè)量定位、支撐架體的設(shè)置、桁架的吊裝安裝工藝、載荷等多種工藝，該工程是典型的鋼框架結(jié)構(gòu)體系,采用桁架整體吊裝、整體提升等施工方法。這些方法施工進(jìn)度快,主要構(gòu)件在地面拼裝,質(zhì)量易于保證。

1 桁架拼裝吊裝施工程序

吊裝工序流程如圖1 所示。

圖1 吊裝流程示意圖

2 施工準(zhǔn)備

（1）對(duì)制作的鋼構(gòu)件在進(jìn)場(chǎng)前要按規(guī)格列明編號(hào)，并標(biāo)識(shí)堆放在安裝位置附近。

（2）現(xiàn)場(chǎng)軸線檢測(cè)：安裝現(xiàn)場(chǎng)采用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀進(jìn)行放線、復(fù)測(cè)縱橫向軸線、標(biāo)高線和地腳螺栓標(biāo)高，要求現(xiàn)場(chǎng)留線清晰，以便安裝?，F(xiàn)場(chǎng)安裝地腳螺栓螺絲部涂油并綁扎，以防碰壞螺絲。

（3）根據(jù)復(fù)測(cè)標(biāo)高數(shù)據(jù)，確認(rèn)無誤后才能吊裝鋼梁。

（4）所有構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)前要?jiǎng)澇鲋行木€、標(biāo)高線、對(duì)接口線以便現(xiàn)場(chǎng)安裝復(fù)核。

（5）吊裝施工現(xiàn)場(chǎng)要求：由于汽車吊、鋼構(gòu)件運(yùn)輸平板車等大型機(jī)械自身重量大，為確保施工的順利進(jìn)行，吊裝區(qū)域地基的處理，在吊車行走路線須滿足要求，確保吊裝施工安全進(jìn)行。

（6）吊裝前的復(fù)測(cè)施工前做好吊車參數(shù)的收集,有助于吊裝技術(shù)工作的順利進(jìn)行,對(duì)不同的工作環(huán)境、不同的構(gòu)件要分別選用合適的吊車去完成, 在施工前必須做出詳細(xì)的調(diào)查和分析。

3 桁架吊裝工藝

3.1 工藝介紹

施工時(shí)采取了地面拼裝成型，整體提升、高空整體水平滑移的技術(shù)。雙機(jī)抬吊工藝在于吊車的站位及相互配合。桁架吊裝采用2 臺(tái)500t 汽車吊雙機(jī)抬吊，選用徐工XCA500(500t）型全路面汽車吊，超起臂桿，160t 配重，回轉(zhuǎn)半徑14m，臂桿長(zhǎng)53.8m，起吊重量89t 初始時(shí)，吊車1和吊車2 回轉(zhuǎn)半徑14m。

吊點(diǎn)分別距桁架端部11.5m，吊車到指定位置，機(jī)索具系掛完畢后兩臺(tái)吊車同時(shí)起鉤；將構(gòu)件抬起約200mm，停止起鉤；對(duì)兩臺(tái)吊車、路基、構(gòu)件等進(jìn)行檢查，確認(rèn)無任何問題后繼續(xù)起吊；當(dāng)?shù)踯? 起升高度超過接料口時(shí)，吊車2 抬臂，吊車1 保持回轉(zhuǎn)半徑不動(dòng)，繼續(xù)起升；當(dāng)起升到安裝標(biāo)高后，吊車1 抬臂，兩車同時(shí)轉(zhuǎn)向到安裝位置；安裝時(shí)吊車1 轉(zhuǎn)半徑14 m，吊車2 最小回轉(zhuǎn)半徑14m，起升高度、作業(yè)半徑、起升高度抗桿校核都能滿足要求。

3.2 桁架吊裝點(diǎn)位置

吊點(diǎn)的選擇原則為，在自重作用下保證構(gòu)件兩端的軸向變形等于或接近于零，保證構(gòu)件的變形和彎矩分部比較均勻，且數(shù)值最小。本工程中，鋼桁架最適合吊點(diǎn)位置如圖2 所示。由于桁架結(jié)構(gòu)桿件主要承受拉力和壓力，其抗彎承載力較弱，故將吊點(diǎn)位置設(shè)置在桁架上弦桿與腹桿節(jié)點(diǎn)附近，以達(dá)到最佳受力狀態(tài)。吊點(diǎn)分別距桁架端部11.5m。桁架就位后吊車站位點(diǎn)如圖3 所示。

圖2 桁架吊裝前起始位置及兩臺(tái)吊車站點(diǎn)

圖3 桁架就位后吊車站位點(diǎn)

3.3 結(jié)構(gòu)吊點(diǎn)位置的強(qiáng)度和剛度防控措施

（1）桁架平面外力學(xué)性能較差，吊點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)結(jié)合其受力分析考慮，并設(shè)置在受力以及撓度較小的桁架節(jié)點(diǎn)處。

（2）桁架水平放置時(shí)，應(yīng)考慮桁架自重作用下的平面外受力特點(diǎn)，增設(shè)支座，以減小平面外彎矩的產(chǎn)生，在實(shí)際施工中采用木墊塊等方式進(jìn)行設(shè)置。

（3）在桁架吊裝過程中，桁架上弦桿端等部位撓度以及應(yīng)力較大，應(yīng)根據(jù)方案的需要設(shè)置臨時(shí)支撐以及局部的加固處理，以保證桁架吊裝的整體穩(wěn)定性。

（4）桁架吊裝過程是整個(gè)桁架吊裝的關(guān)鍵過程，進(jìn)行起升階段的力學(xué)計(jì)算對(duì)保證整個(gè)桁架的吊裝安全性與合理性至關(guān)重要。

（5）為保證吊點(diǎn)位置鋼桁架H 型鋼的剛度和強(qiáng)度及吊耳受力對(duì)桁架的拉力，特制定桿件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性以及變形，對(duì)于薄弱的吊點(diǎn)以采取相應(yīng)的措施，鋼桁架頂部用δ20mm，320mm×500mm 均布吊耳兩側(cè)，吊耳背側(cè)對(duì)應(yīng)位置加背板（同規(guī)格厚度），具體如表1 所示。圖4 為吊耳示意圖。

表1 吊耳及筋板表

圖4 吊耳示意圖（單位：mm）

3.3.1 吊耳的強(qiáng)度計(jì)算

吊耳的I- I 截面所受拉應(yīng)力計(jì)算見式（1）。

式中：σ——拉應(yīng)力，MPa；

P——吊耳承受外部的拉力，N；

PX——吊耳受力的分力，N；

α——吊索與水平方向的夾角，取值為α=60°；

AⅠ-Ⅰ——最小截面處的截面積，mm2。

最小截面處的截面積（AⅠ-Ⅰ）計(jì)算見式（2）。

式中：L——吊耳板長(zhǎng)度,mm；

d——吊耳孔直徑,mm；

δ——吊耳板厚度,mm。

對(duì)于塑性材料（大多數(shù)結(jié)構(gòu)鋼和鋁合金），許用應(yīng)力（［σ］）計(jì)算見式（3）。

式中：σS——塑性桿件材料的屈服極限；

n——安全系數(shù)，1.5～2.5。

吊耳選用材質(zhì)為Q235B，查《GB 50017- 2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》可知σS=225MPa，故［σ］=150MPa。

強(qiáng)度驗(yàn)算：若σ≤［σ］，滿足要求；若σ＞［σ］，不滿足要求。

3.3.2 吊耳焊縫強(qiáng)度計(jì)算

垂直焊縫方向強(qiáng)度應(yīng)力計(jì)算見式（4）。

式中：τN——貼角焊縫強(qiáng)度應(yīng)力，MPa；

P——吊耳承受外部的拉力，N；

hf——焊縫高度,mm；Lf——焊縫計(jì)算長(zhǎng)度, 取每條焊縫實(shí)際長(zhǎng)度減去10mm，Lf=（L- 10）×2，取值為632mm；

τNX——PX所引起的焊縫應(yīng)力，MPa；

τNY——PY所引起的焊縫應(yīng)力，MPa。

縫強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)考慮焊縫系數(shù)，可取0.85。

若τN≤［τRt］，則滿足要求；若τN＞［τRt］，則不滿足要求。［τRt］為貼角焊縫的許用應(yīng)力，［τRt］=0.85×0.7［σ］。

根據(jù)計(jì)算，吊耳板強(qiáng)度、吊耳焊縫強(qiáng)度滿足要求。綜上所述，吊耳滿足要求。

3.4 汽車吊應(yīng)對(duì)其吊裝中的支腿地基承載力及地基處理

3.4.1 吊車吊裝時(shí)對(duì)地面的地耐力要求

吊車支腿中心間距9400mm×9600mm，按每個(gè)支腿壓1 塊路基板計(jì)，起吊時(shí)吊車對(duì)地面的壓強(qiáng)按總壓力集中于一側(cè)，按吊裝受力側(cè)兩條支腿受力校核（按兩塊路基板計(jì)算），主吊車站位區(qū)域地耐力計(jì)算見式（7）。

考慮吊車對(duì)地面的不均勻受力，取不均勻受力系數(shù)1.3，則：P1=P×1.3＜P地基承載力，則滿足吊車使用。

3.4.2 地基處理計(jì)算

軟弱下臥層頂面處附加壓力（Pz）參考《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》按式簡(jiǎn)化計(jì)算，其計(jì)算見式（8）。

式中：B——矩形底排(路基板)的寬度；

L——矩形底排(路基板)的長(zhǎng)度；

P——矩形底排(路基板)下的外載壓力；

Z——回填地基頂面與軟弱下臥層頂面的距離；

θ——回填地基壓力擴(kuò)散角。

塊石的自重壓力計(jì)算見式（9）。

式中：PCZ——回填部分底面處土受到塊石的自重壓力；

ρ——塊石的容重。

軟弱下臥層頂面處地基允許承載力（f）計(jì)算參考《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》，計(jì)算見式（10）。

式中：f——修正后的地基承載力特征值；fak——地基承載力特征值；

ηb，ηd——分別為基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，ηb=0.5，ηd=2；

b——路基板寬度；

Z——基礎(chǔ)埋深；

γ——基底持力層土的天然重度；

γm——基礎(chǔ)底面以上下土的加權(quán)平均重度。PZ+PCZ=＜f，所以處理地基滿足要求。

3.5 安全措施措施

（1）安裝腳手架：在型鋼柱周圍搭設(shè)腳手架,在距梁下翼緣及桁架下弦1200mm 高度分別設(shè)操作平臺(tái), 便于人員操作,操作層上滿鋪竹笆并用鉛絲扎牢。操作層外圍設(shè)1.1m 高防護(hù)圍欄。

（2）鋼桁架架設(shè)生命線：鋼桁架吊裝后在距桁架上1.1～1.2m 高度上設(shè)置一道生命線,使用9mm 的鍍鋅鋼絲繩捆扎在鋼柱上。

4 結(jié)語

實(shí)際結(jié)合工程，通過克服場(chǎng)地狹小，吊裝重量大、位置高，吊車站位空間不足，安全風(fēng)險(xiǎn)大等特點(diǎn)，計(jì)算超危大工程吊裝技術(shù)方案，從鋼結(jié)構(gòu)分段策劃、組裝場(chǎng)地選定、預(yù)制件擺放、拼裝吊裝選擇、主吊車工況選擇、地基處理及吊車站位，到吊耳、鋼絲繩、重心校核，以及提升、轉(zhuǎn)向、落鉤、組對(duì)、水平和垂直度保證等，每一個(gè)環(huán)節(jié)都認(rèn)真細(xì)致地核算，為現(xiàn)場(chǎng)提供吊裝的重要依據(jù)及保證措施。使得工程通過了業(yè)主、監(jiān)理、各方專家認(rèn)可,施工中取得了良好效果,圓滿地完成了工程施工任務(wù)。