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财富中心大跨度钢连桥安装技术|大跨度钢桥

时间:2019-02-07 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  中图分类号:TU745.2文献标识码:A 文章编号:   1、工程概况   1.1 设计概况   财富中心连桥南北方向长78.364米,宽8.1米,高度为5.85米,连桥下弦距地面高度为4.95米,连桥下方地面为一期地下车库顶板。
  连桥为钢桁架结构,桁架跨度57.842m,单榀桁架重80吨,桁架总重200吨。
  桁架主梁为焊接H型钢,截面为600x400x20x32。桁架腹杆为箱型梁,截面尺寸为□400x300x18x18(400x300x14x14)两种。其余构件为焊接“H”型钢。
  主梁连接节点为翼缘板焊接,腹板栓接。主梁与腹杆采用插板焊接。其他构件栓接。
  高强螺栓为10.9s扭剪型,钢材材质为Q345B。主梁对接焊缝为全熔透一级焊缝,腹杆与主梁焊缝为一级焊缝。其他焊缝为普通焊缝。
  连桥支座为抗震球形钢支座,支座材质为ZG16Mn,支座与上、下部结构采用焊接,由专业厂家提供。
  1.2 工程难点与重点
  1.2.1吊装方案的选择是重点
  由于运输的限制,桁架杆件必须加工成零件散运到现场。将所有杆件拼成整体,并安装到设计位置,吊装方案的选择是其中的难点和重点。
  连桥单榀桁架的重量约为80吨,吊装80吨的构件必须使用大吨位的吊车。而吊装场地下方为一期地下车库顶板,无法承受过重的吊装荷载。
  如何选择即能满足吊装需求,又不对地下车库顶板产生影响,又能最大程度的节省施工费用的吊装方案是安装的一个重点。
  1.2.2 焊接难度大
  连桥腹杆与主梁之间的连接节点形式复杂,为插板连接。其焊缝等级高,为一级全熔透焊缝。焊接位置复杂,包括平焊、爬坡焊、仰焊等几种焊接形式。如何保证焊接的质量,是工程的一个难点。
  
  图1.3桁架腹杆与主梁连接节点
  1.2.3 桁架挠度控制是重点
  本工程桁架跨度为57.842m,设计起拱为L/800,跨中起拱值为57842/800=72mm。
  合理安排测量、调整、焊接、卸载等工序,保证桁架的起拱值,确保桁架挠度不发生负差是施工过程中的重点和关键点。
  1.2.4 连桥整体卸载是施工的难点
  由于无法整体吊装,桁架必须在空中完成整拼。桁架焊接完成后,需通过卸载使桁架达到设计的受力状态。选择合适的卸载工具,卸载时间,卸载顺序是施工的难点和重点。
  2、安装方案的确定
  由于连桥下方为一期地下车库,无法承受大吨位吊车的荷载。经过多次方案讨论,最后选择散件吊装,空中散拼方案。
  具体的做法是:在连桥下方搭设拼装胎架。利用小吨位吊车吊装桁架的下弦、腹杆、上弦及屋面杆件,整体焊接,最后进行卸载。
  3、施工工艺流程
  
  
  
  图3.1 施工工艺流程
  
  4、测量定位
  4.1桁架散拼的平面定位
  桁架散拼定位主要是控制下弦主钢梁平面位置。吊装前,将下弦拼接点位置线、下弦主钢梁边线放在拼装钢板上。上弦主钢梁通过与下弦主钢梁吊垂直线确定位置。
  4.2桁架安装标高控制
  下弦主钢梁高度控制:吊装前,将下弦主钢梁的安装标高抄在下弦拼装支架上,支架横撑按照标高线焊接。
  上弦主钢梁高度控制:桁架在工厂内进行了预拼装,当腹杆和上弦杆件安装就位后,上弦主钢梁标高调整随之完成。
  5、桁架起拱及变形控制
  5.1起拱高度的控制
  桁架整体起拱由工厂起拱和现场起拱两部分组成。
  工厂起拱:钢结构深化设计时,已经考虑了分段构件的起拱值。构件出厂时,每段杆件本身已经带有拱度。
  现场起拱:首先计算下弦主钢梁拼接点的起拱高度,拼接点高度通过以下两点原则确定。①桁架跨中按照L/800起拱。②跨中两侧拼接点按照距跨中长度等比例进行起拱。本工程跨度57.842m,跨中起拱值72mm。现场安装时将分段杆件拼接点的高度按照计算的起拱值进行测量。分段杆件跨中两侧拼接点高度通过CAD放样计算得出。
  5.2桁架变形的控制
  桁架拼装过程中,由于拼装胎架的下沉,导致测量好的下弦拼接点高度随之下沉。故需随时对桁架的标高进行测量以调整拼接点的高度,并对拼接点的标高进行调整。脚手架在使用过程中,也需要对架体进行观测。监测的过程分别为构件吊装后的测量,调整时的测量,卸载时对架体的观测。
  6、埋件及支座安装
  本工程为桥梁专用抗震铰支座。在跨长方向上可滑动。为了保证支座达到设计的受力状态,安装时,采取了以下措施。第一是对支承面进行放线,支座安装时,按线放置。第二是严格控制支座上弦端面的焊接插入时间。若在卸载之前焊接支座。连桥卸载后,桁架由于自重及上部荷载,两端会产生向外的水平位移,从而过早对支座产生水平推力,支座的滑动余量就会被完全占用。
  故本工程选择在连桥卸载之后,利用2台50t丝杆千斤顶,分别将每个支座支撑起,按照中心线将支座恢复到设计位置,最后焊接支座。
  为了避免焊接过程中产生的高温烧坏支座密封橡胶垫;焊接采取跳焊法,同时用湿布包裹橡胶垫降温。
  7、散拼胎架的搭设
  散拼胎架采用钢管脚手架搭设。脚手架搭设前,编制了详细的施工方案,针对不同点的荷载,选择了不同的架体。对不受力的区域,搭设操作脚手架;对于桁架下方一般受力的区域,搭设承重脚手架;对于桁架拼接点及卸载点部位,搭设加密承重脚手架。从而即保证了施工的安全,又节约了施工成本。各区域脚手架的构造及做法见下图:
  在钢桁架拼接位置千斤顶下部集中力处主龙骨采用b×h=100×200mm工字钢梁,从而解决木方局部承载力不够的问题。
  下弦钢梁吊装完毕后,在拼装胎架上方搭设操作脚手架,用于上弦钢梁的吊装。
  8、桁架的空中散拼
  8.1桁架的分段及拼接点做法
  由于运输及吊装的限制,桁架的上下主梁、腹杆进行了分段。深化设计时,将上下主梁分成7段。最长一段钢梁14.5m,桁架主梁之间拼接节点为翼缘板全熔透焊接,腹板栓结。
  8.2下弦主钢梁支架的设置
  下弦钢梁吊装之前,在拼装胎架上焊接支架。支架设置在每个下弦主钢梁拼接点位置,支架用20#槽钢作立撑,用22#工字钢作横撑。拼装支架与散拼胎架钢板焊接,横撑高度800mm。
  8.3桁架的预拼装
  桁架在出厂之前,进行了整体预拼装。确保了桁架的几何尺寸,螺栓孔的位置、间距、接口的间隙,连接板的角度符合设计和规范的要求,从而保证了现场安装的顺利进行。
  8.4桁架散拼时临时固定措施
  腹杆角度为 45度,单重700Kg,腹杆在上弦安装之前,必须保证其稳定性。通过计算,腹杆利用连接耳板加高强螺栓固定在下弦主钢梁牛腿上。
  桁架上弦的支撑是本工程的重点和难点,上弦钢梁在与下弦钢梁、腹杆拼装完成之前,如何对其进行支撑。安装之前,考虑利用槽钢焊接支撑架。上弦钢梁在支撑架上进行
  调整,支撑架的设置见下图:
  
  8.5拼装的校正
  桁架拼装的校正包括:整体标高的校正、垂直度校正、直线度校正
  标高的校正采取在拼装胎架上放置千斤顶,通过千斤顶调整桁架下弦主钢梁的标高,从而调整整个桁架的标高。拼接点处的最大荷载为25吨,选用50吨丝杆千斤顶分别调节各个拼接点的标高,标高调整就位后,在主梁与支架之间塞上楔铁。桁架上弦垂直度调整采用揽风绳。将缆风绳固定在桁架下弦,另一端挂在上弦主梁,利用倒链将上弦主钢梁调整到设计位置,使桁架上下弦处于垂直。
  桁架主梁直线度是桁架校正的重要一环。为了保证直线度,桁架在焊接时,采取两侧对称焊接,并对弯曲的钢梁节点用缆风绳张拉复位。
  8.6散拼的吊装
  本工程构件单重最大为4吨,吊装高度10m。利用一台25吨汽车吊完成全部构件的吊装。针对腹杆和上弦主梁,采取了不同的吊装措施。由于桁架斜腹杆本身呈一定角度。吊装时,必须使腹杆角度合适,方能挂上连接板,穿入螺栓。这就需要在空中调节腹杆的角度。吊装时,采取两点起吊,一端挂钢丝绳,另一端挂倒链。腹杆在空中,通过倒链调节角度。
  上弦钢梁吊装,在吊钩上挂倒链,通过倒链调节上弦钢梁的角度,从而使螺栓顺利穿入。
  8.7散拼的焊接
  为了保证本工程的焊接质量,采取了以下措施:①采用二氧化碳气体保护焊②焊丝用药芯焊丝取代实芯焊丝,减少了焊接飞溅③选用水平高的焊工,焊工在正式焊接之前,必须通过全位置焊接考核。
  9、桁架的卸载
  桁架在焊接完成后进行卸载。卸载按照对称原则,T1、T2同时进行。每榀桁架的卸载顺序是首先拆除支点1、2,再拆除3、4,然后拆除5、6,最后拆除7。经计算,卸载过程中,卸载点最大荷载为30吨,使用了2台50吨丝杆千斤顶。卸载后,采用2台丝杆千斤顶,分别将四个支座调整到设计位置。
  10、总结
  本方案最大的优点是安全,桁架的拼装质量高、起拱高度可以随时调节、桁架的下挠小。解决了无法使用大吨位吊车时大跨度桁架安装的难题。
  注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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