大跨度拱形钢管桁架制作安装实例介绍

  吊装道路在各区设置履带吊行走道路，首先进行平整压实，局部软弱土进行换填，上铺碎石垫层，面层设置3CM钢板。A C区选择三一SCC1500C履带吊，主桁架最重重量为28.097 t,考虑0.75的系数28.097÷0.75=37.46 t，吊机臂长45 m，工作幅度18m时额定起重量为55.5 t，安装高度40 m，满足桁架吊装需求。B区主桁架最重重量为48.8 t，用2台QUY-100型100吨履带吊双机抬吊，考虑0.75的系数，48.8÷2÷0.75=30.5 t。当100 t履带吊在工作幅度12.0 m，主臂长度36.0 m，额定起重量为36.0 t，而双机抬吊时单机吊装重量为30.5 t，安装高度在21.5 m，安全满足桁架吊装需求。

  Introduction of the Large Span Steel Truss Arch Installation Instance■康震■Kang Zhen[摘要]本文简要介绍了淮河防洪除涝减灾实体模型基地试验大厅工程大跨度钢管桁架的施工和实施工程的方案的选择，重点分析了分件制作、现场拼装、双机抬吊、桁架整体就位主要过程的施工要点及注意事项。

  主桁架吊装就位后，均须设置缆风钢丝绳做固定，缆风绳的数量应根据桁架的跨度确定，每边不少于3道，缆风绳的角度为45°左右。主桁架调节就位后，应将主桁架与钢柱进行连接固定。主桁架吊装时应采取全站仪全程跟踪测量，精确定位。

  A区和C区第1榀主桁架安装，吊装就位后，主桁架上弦杆立即与四根抗风柱连接一体形成稳固的桁架体系；安装第2榀主桁架，完成后立即跟上第1榀与第2榀主桁架之间的次桁架，确保结构稳定、安全。然后依次完成各榀桁架安装。

  其中钢管混凝土钢柱大致上可以分为箱型截面和圆钢管截面两种，结构的边柱采用箱型截面钢柱（即A、C区的B轴和G轴，B区位于A轴和H轴），B区跨度较大，跨中采用圆钢管截面形式的摇摆柱；钢柱截面尺寸为Φ800×20；圆钢管柱截面尺寸为Φ500×20；钢管柱共58根，在结构的1轴、8轴、20轴以及28轴线设有抗风柱，抗风钢柱截面采用H型形式，截面规格为H800×350×12×16；共14根。

  三、现场拼装构件拼装根据现场布置，考虑运输及与其它工序施工配合，选择主桁架跨内拼装，次桁架另行设置场地现行制作。胎架位置首先进行平整压实，局部软弱土进行换填，上铺碎石垫层，胎架钢支撑位置做砼硬化。组装前采用原结构控制点作为基准点，并对临时控制点进行保护，根据原设计文件对管桁架图纸做深化，采用AUTOCAD将相关长度及各种构件的尺寸精确量取，转换为平面定位尺寸精确放样。全程采取全站仪作为测量手段，专人负责做测量工作，保证空间尺寸契合设计要求。与加工厂密切联系，在制作过程中即考虑好预拱度的设置对各种管件的下料影响。胎架制作完成后，全站仪进行复核，固定挡块。组装时将上下弦杆分别吊装到胎架上，按照挡块位置点焊固定。再弹出各相贯线节点位置，将腹杆吊装就位与弦杆进行焊接固定，形成完成的一榀桁架。

  二、施工方案选择模型试验大厅屋盖造型为一个有弧Fra Baidu bibliotek的去曲面造型，弧形造型主要靠桁架的预拱设计和结构外型尺寸的保证，钢管必须采用五维相贯线切割机在工厂进行下料。考虑到桁架截面尺寸较大，无法在组装后进行运输，因此决定将加工好的钢管编号后运输到工地进行场内拼装。

  吊装方案，本工程钢桁架跨度大重量重精度要求高，吊装方案选择至关重要。根据类似工程经验，考虑如下几种方案。1）分段拼装高空组拼；2）大型履带吊整体抬吊。由于工程场地空间限制，只能在跨内进行拼装，胎架数量受限制，分段制作数量受场地限制无法批量预制。如采用分段拼装吊装，工序时间过长。同时如设置临时支撑，临时支撑和胎架不能在同一位置，场地内土质为弱膨胀土浸水变形承载力衰减大，场内支撑底部必须采取混凝土等硬化措施以做好沉降控制，成本高且影响后期施工，施工地坪前还需拆除。整体吊装高空滑移同样存在场地限制，且柱顶标高不一实施困难。采用整体抬吊，对现场场地要求较低，控制灵活，受天气外界干扰较少。经反复研究决定采用场内拼装、整体抬吊就位的方案。

  拼装结束后，将采用履带吊将桁架缓慢吊起，提升到计划位置，开行过程中保证稳定，吊装时，整个现场由一个总指挥调配，各岗位分指挥应正确迅速执行总指挥的命令，做到传递信号迅速正确，并对自己负责区域内负有责任。

  B区主桁架采用双机抬吊。为保证主桁架腾空后基本处于水平状态，在主桁架两端用麻绳绑好（为了避免吊起的桁架自由摆动）作为牵制溜绳的调整方向。吊装前的准备工作就绪后，指挥者发出试吊信号，吊起两端高度为200～300 mm时，发出停止信号，再对构件和各部位环节进行检查，特别是各吊具的安全性及牢固性是否安全可靠，无问题后再继续进行。继续按此法吊装其余所有主桁架。

  五、现场焊接拼装本工程钢管桁架焊接主要内容包括现场桁架弦杆分段对接焊接、腹杆与弦杆相贯焊接、支座焊接等。主要为现场焊接拼装。

  首先根据材料，确定焊接工艺参数，进行焊接工艺评定，合格后再按照工艺要求进行施焊。焊接工作由取得相应项目、并在有效期限内的焊工合格证的焊工承担，并在现场试焊合格后上岗。焊材应按焊材管理制度严格管理，强焊材要有齐全的材质证明，并经检查确认合格后方可入库。焊材应由专人发放，并作好发放记录。焊条要按规定烘烤，烘干焊条时，应防止将焊条突然放进高温炉内，或从高温中突然取出冷却，以防止焊条因骤冷骤热而产生药皮开裂现象。焊条烘烤次数不得超过三次。焊条应随用随取，领出的焊条应放入保温筒内，剩余的焊条应当天退回焊条房。桁架弦杆与弦杆的对接焊接采用TIG焊，每条环焊缝由两名焊工对称施焊，采用垫板多层多道焊；根部用φ1.2 mm焊打底焊1～2遍,再行填充、盖面。钢管相贯线焊缝在车间先行将相贯坡口下料完毕，焊接前将将坡口表面、坡口边缘内外侧30～50 mm范围内的油污、铁锈等杂物清除干净，露出金属光泽。焊缝应对称施焊，多层多道焊。熔透部位采用TIGφ1.2 mm的焊丝打底填充盖面，或直接采用手工电弧焊φ3.2 mm焊条打底，但要确保单面焊双面成形，其它采用φ4 mm焊条填充、盖面、一个节点往往有多条相贯焊缝，焊缝集中，一条相贯焊缝焊接完毕冷却后，再焊相邻的相贯焊缝，以防止应力集中，减小焊接变形。焊接完成后根据设计的基本要求对所有对接焊缝及杆件壁厚超过6 mm位置的相贯焊缝进行超声波探伤，结果合格后方可吊离胎架进行安装。

  管桁架结构分为主桁架和次桁架，其中主桁架纵跨整个实验大厅，次桁位于主桁架之间，将整个主桁架组成一个整体；桁架采用倒置三角形式和四边形两种拱形桁架，以三角倒置桁架拱形为主；桁架宽度为4.5 m，高度在2～4.5 m之间变化。其中A区共有7榀纵向主桁架；B区共有13榀主桁架；C区共有8榀主桁架。A区主桁架上弦杆为299×10下弦杆325×12腹杆为140×6～180×7不等，单榀桁架重量28.097 t，B区主桁架上弦杆为299×12下弦杆426×14腹杆为159×6～__________245×8不等，单榀桁架重量48.8 t。C区桁架与A区基本一致。

  B区第1榀主桁架安装（即8轴线），就位后立即在A、H轴两端头及中间分别拉设3道缆风绳。

  安装第2榀主桁架，完成后立即跟上第1与第2榀主桁架之间的次桁架，确保结构稳定、安全。然后依次完成各榀桁架安装。

  六、结语通过上述厂家分件制作、场内拼装、双机抬吊、桁架整体吊装就位方法，模型试验大厅钢管桁架工程顺利实施，工程质量进度取得了理想效果。