一、大跨度桁架吊装工艺原理 1.1 加强桁架吊点选择与设置
加强桁架在施工现场分段拼装完成后,拆除拼装胎架,进行桁架分段吊装施工。桁架吊点应根据桁架整体长度、吊装高度、桁架重量、结构形式等进行设置,设置吊点时应尽量设置在结点处或靠近处,同时吊点应对称布置于构件重心两侧以保证构件在吊装过程中的稳定性。针对加强桁架特殊的结构形式及外形特点,每段设置四个吊点,吊点一般设置在桁架上弦节点附近,在掉点处设置吊耳及临时连接耳板等。加强桁架分段吊装吊点设置。
1.2 加强桁架地面翻身与吊装
加强桁架分段吊装前先进行吊装设备吊装工况分析,根据桁架重量、吊装位置、标高等选择合适的吊装设备。加强桁架在地面侧卧拼装,吊装前需要将加强桁架翻转扶正,方便安装一次就位。加强桁架采用汽车吊和履带吊配合进行翻身,首先将拼装胎架侧面约束杆件全部拆除。汽车吊使用4根钢丝绳缓缓将构件吊起,脱离拼装胎架。履带吊采用四点吊装,将钢丝绳设置在加强桁架侧面对四个吊点,并向上提升,汽车吊密切配合,将加强桁架翻转90度,使桁架上弦朝上。汽车吊退出吊装作业,加强桁架有履带吊吊装,采用吊绳上附带的倒链,调解加强桁架的吊装姿态,与安装姿态协调一致。之后正式开始构件的吊装。
1.3 加强桁架吊装就位与校正
构件吊装前,设置好支撑胎架,在胎架上设置支撑点和施工操作平台,使用测量仪器将安装轴线标高投测到操作平台上,作为构件就位的依据,并焊接临时限位板。加强桁架吊装到位后,两侧设置缆风绳进行固定,单元片之间采用临时连接板连接。胎架平台上按设置定位轴线设置垫板和限位板。加强桁架采用全站仪进行坐标点测量,千斤顶配合进行校正,具体方法是:首先在胎架平台上测放出构件定位轴线,并设置限位板。构件就位后,两侧拉设缆风绳进行固定。根据测量数据,标高采用千斤顶调节。
1.4 加强桁架卸载
加强桁架安装完成后,按照卸载方案进行卸载。加强桁架卸载有多种卸载方式,包括千斤项加垫片卸载、卸载工装卸载以及国内新采用的卸载砂箱卸载。以常用的千斤顶加垫片卸载为例,加强桁架卸载时采取多点卸载,各支撑点同步下降千斤顶,并读取下降高度,并将加强桁架下方的垫板逐块的取出,并最终将桁架脱离胎架。
二、钢管桁架吊装方案选择
类似工程的桁架吊装一般采用跨内单榀整体吊装,或跨内单榀分段吊装法。 以某比赛池,训练池项目为例,项目的工期较紧,室内的比赛池、训练池的基坑换填碎石砂垫层及局部地下室1层已完成,影响跨内吊装的吊机行走;2层的看台、管理用房结构已施工完成,影响钢管桁架的拼装、就位及吊装施工。
2.1 若采用跨内整榀吊装方案
吊装前则需对室内2个泳池坑进行覆土回填至统一自然地面标高。2个泳池区域的屋面钢管桁架,需以地下室1层为分界线,分别向两端山墙方向吊装,以避免吊车在地下室顶板上行走。第1榀主桁架安装时需临时固定。第2榀主桁架吊裝后需及时安装次桁架,与第1榀主桁架进行连接,形成稳定的空间体系。安装次桁架时,需另配备一部25 t汽车吊进行吊装。采用该吊装方案的缺点是:钢管桁架长度达73.2 m,单榀桁架的平面刚度较弱,易产生侧向变形,需采取加固措施。比赛泳池区域有2层看台结构,横向吊装空间较小(仅余38.7 m),而钢管桁架较长,吊装时的起吊、转臂、就位均需较大空间,钢管桁架易碰撞周边的建筑物。次桁架与主桁架采用相贯连接,次桁架的安装进度较慢。因桁架较长,在桁架拼装后摆放就位时,钢管主桁架向山墙面外伸出较长,现场所需的场地较大。
2.2 若采用跨内分段吊装方案
可考虑分两段吊装,拼接位置对应在看台边缘处,在看台楼板面上搭设支撑架。作为拼接桁架的支座;并在该处的看台梁板的下部进行局部加固顶撑。本方案需投入两部吊车进行吊装。现场安装的焊接量大,高空作业危险性增大;其他缺点同跨内整榀吊装方案。
三、吊装质量控制研究 3.1吊车选择
空间桁架组的总重量约为570kN,根据吊车的行车路线、安装高度,确定吊车的作业辐度、臂长,选择一部160 t和一部180 t“中联”履带吊车。
3.2 吊点的选择
1台吊机设4个吊点,布置在上弦的支座处和轴向支座的支杆交汇点;吊点宜设在桁架的支杆较粗、周边有次桁架之处,即考虑吊点处的刚度大,吊点均采用捆绑式。因吊点呈现空间四角锥体,因此需验算次桁架的压稳,本例钢丝绳拉力的纵向分力对次桁架轴向压力为45kN,以最不利的支座处的次桁架压稳验算,产生的压应力为24MPa小于310MPa(Q345一B钢),满足要求。
3.3 钢丝绳(吊索)的选用
主桁架呈现橄榄形,每组钢丝绳的长度不同,经计算,吊索直线段长度分别为L。钢丝绳长度若未精确计算,会造成钢丝绳的受力不均。经计算每根钢丝绳的受力为100kN。根据JGJ 276—2012《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》要求,起吊重、大或精密的重物时,钢丝绳安全系数应取10;钢丝绳的钢丝之间荷载不均匀系数取0.82,选用6×37+1吊52(公称抗拉强度为1550MPa,总破断拉力总和1555kN)型钢丝绳制作成环式或8股头式。
3.4 吊车行车路线
吊车行走于外柱跨外的10.25 m线,吊车位于在2榀主桁架排距中间(主桁架排距为9 m),室外地坪标高一1.5 m。则吊车的臂长29 In,作业半径14 m,起重臂仰角为61。(大于45。,小于78。),160 t履带吊的额定起重量为520kN,根据GB 50755—2012《钢结构工程施工质量验收规范》要求,采用抬吊方式时,构件总重量不得超过2台起重设备额定起重总和的75%;另根据JGJ33—201H建筑机械使用安全技术规程》,当起重机如需带载行起时,载荷不得超过起重量的70%。则本工程的双机吊的吊车起重量按70%考虑285kN,满足要求。
3.5 主桁架组吊装
吊装顺序由建筑物中间向两侧山端方向分别进行吊装。两部吊车按设计位置就位,先将桁架组吊离距地面50 cm左右,全面检查索具、索扣情况;然后,将桁架组提升至距屋面连续梁面50 cm左右,检查桁架组是否水平;然后,两部吊车同步平行行走至安装位置,缓慢下降,对准支座就位、安装固定。
3.6 次桁架吊装
次桁架的吊装,在部分主桁架组吊装完成后,即可安排次桁架的吊装,选用一部25 t汽车吊进行安装。次桁架安装前需现场复核两组主桁组之间的间距,必要时局部修改次桁架的长度,以保证后装的次桁架与主桁架之间的焊缝质量。后装次桁架的总体安装顺序同主桁架的吊装顺序相同,即由建筑中部向两端山墙方向对称进行,每跨间的各榀次桁架则由屋脊、支座,中间为间隔对称进行吊装。次桁架的现场焊接操作采用在主桁架上挂设操作挂架,采用交流焊机焊接。因地处沿海,在风力较大时不得作业,小风时需采用防风措施后方可进行焊接。
参考文献:
[1] 覃川. 支承于V型钢柱上的大跨度加强桁架分段吊装技术. 重庆大学.2012
[2] 罗成. 大跨度钢桁架施工的安全与质量控制.建筑施工.2013
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