大跨度钢结构天桥整体提升技术

上海建浩工程顾问有限公司 上海 200030

1 工程概况

上海虹桥soho商务广场项目位于长宁区临空园区15#地块内，北临北翟路、南靠金钟路，东至协和路，西接外环路。建筑面积35 万m2，地上由1#、2#、3#、4#四栋办公楼组成，地下2 层，地上11 层，建筑高度40.0 m。

本工程天桥为弧形纯钢桁架结构，共分6 座，连接1#、2#、3#、4#办公楼。其中，1#、2#、3#天桥位于办公楼的3～4 层之间，顶标高+11.55 m，最大跨度64.8 m，中间各设有2 组钢桥墩与天桥下弦杆件通过抗震支座连接；4#、5#、6#天桥位于办公楼的10～12 层之间，顶标高+39.50 m，最大跨度53.0 m，高度为7.4 m；4#天桥总重为3 025 kN，5#天桥总重为3 917 kN，6#天桥总重为3 705 kN。天桥钢结构散装如图1所示。

图1 天桥低空散装

2 工程难点

2.1 结构体系单纯、造型复杂

天桥钢结构由主弦梁、腹杆、拉杆、立柱和连系梁5 个部分组成，其中1#、2#、3#天桥为弧形双层桁架结构体系，4#、5#、6#天桥为弧形3 层桁架结构体系，而且整体造型复杂。

2.2 构件数量多

本工程钢构件总数约达1 537 件（包含安装就位吊件和现场拼装吊件），其中1#、2#、3#天桥钢构件735 件，4#、5#、6#天桥钢构件802 件。

2.3 安装高度高

天桥钢结构安装高度高达+32.1～+39.5 m，安装天桥的施工难度、施工风险均很大。

2.4 组织、协调工作量大

本天桥工程的总体特点以及现场施工条件，决定了钢结构工程的组织协调量很大。

3 安装方案的比选

天桥钢结构安装高度高达+32.1～+39.5 m，如进行高空焊接，现场必须搭设支撑胎架与操作平台，该项措施费用较大，且焊接工程量巨大，长期高空作业整体存在较大的质量和安全风险，也会对其他的专业分包的工期有一定影响进而影响整个工程的施工进度。

相反，如果将天桥在地面拼装通过桁架形成完整的几何不变结构体系，再采用液压整体提升技术对钢天桥进行整体提升，将有如下优点[1-4]：

（a）该天桥拼装在地面±0.00 m层拼装平台上进行，用汽车吊进行低空散装、不仅方便高效，且对其他专业分部工程影响较小，能够保证多个作业面的同时施工。

（b）该提升技术比较成熟且有大量成功经验可供参考借鉴，这样可以保证整个提升过程的安全性。

（c）因为本工程结构+36.5 m处有外伸牛腿，无需搭设外部提升临时设施，可以有效的控制施工成本。

（d）提升使用的设备油缸锚具具有单向运动自锁性，在桁架到位后能保证剩余杆件焊接、压型钢板的铺设等后续施工及施工过程中的安全。

综合考虑上述各方面因素，结合本工程实际情况，最终采用“液压整体同步提升”的施工方案。

4 液压整体同步提升方案

4.1 下吊点的选择与布置

本工程采用液压整体同步提升技术对高区天桥进行吊装的话，首先应该选择最合适的下吊点。下吊点的选择应充分考虑天桥的整体结构受力体系，使结构的应力比及整体提升过程中天桥的整体变形在允许范围之内。以5#天桥为例经计算可得1#吊点的反力标准值为1 317 kN、2#吊点的反力标准值为937 kN、3#吊点的反力标准值为1 151 kN、4#吊点的反力标准值为1 089 kN。4#、5#、6#天桥提升吊点平面布置如图2、图3、图4所示。

图2 4#天桥提升吊点平面布置

图3 5#天桥提升吊点平面布置

图4 6#天桥吊点平面布置

4.2 提升的步骤

（a）在低空地面±0.00 m层支撑胎架上进行散件拼装；在主桁架底部下吊点位置安装提升用的托梁结构，拖梁采用B600 mm×600 mm×40 mm×40 mm箱型梁（图5）。

（b）上平台在天桥11层处设置牛腿，现场直接在天桥3 个牛腿上搭设1 根B700 mm×350 mm×30 mm×30 mm箱型梁作为提升平台梁上吊点（图6）。

（c）利用10 层中楼面平台梁上的油缸将天桥整体提升至设计标高，通过对提升过程中的微调，保证天桥与外伸牛腿对接。

图5 下吊点托梁

图6 上吊点平台梁

（d）提升至设计标高后对天桥剩余的杆件进行安装，并铺设压型钢板，使天桥形成整体稳定的结构体系。

（e）对天桥进行整体卸载，拆除下吊点的拖梁、液压提升装置及上吊点的拖梁。

4.3 提升验算

（a）提升时，结构的最大应力比为0.902，为下吊点临时斜撑，其余杆件的最大应力比0.867，应力比均小于1，结构满足安全要求。

（b）结构跨中的最大竖向变形101 mm，中间的跨度为50 000 mm，变形为跨度的1/495，小于规范规定的1/400的变形限值，满足规范的要求。

（c）经计算，可得天桥单个提升吊点的最大反力标准值为1 317 kN，单台YS-SJ-180型提升器穿12 根钢绞线，破断拉力不小于360 kN，则单根钢绞线的最小安全系数为3.28＞2.5，满足使用要求。

（d）提升平台梁选用规格为B700 mm×350 mm×30 mm×30 mm的箱型梁，材料材质Q345B，直接搁置于天桥牛腿上，提升吊点处开孔直径为170 mm。根据工况计算结果，提升平台梁最大应力为0.322，满足提升要求。

5 操作及控制要点

5.1 提升方案的特点

5.1.1 拼装场地标高有多种

本工程现场场地存在多种标高，无法确保结构拼装准确、施工稳定、安全。只有在地下室顶板的相应位置安装拼装平台，使构件拼装能处在一独立、稳定的基准面上，才能确保天桥拼装准确、高效。其中5#天桥对应地下室顶板标高存在－1.5 m、－0.5 m、－6.5 m、－0.9 m这4 种标高，对于－1.5 m、－0.5 m、－0.9 m标高处选用250 mm×250 mm×12 mm×16 mm规格的H型钢作为平台柱，－6.5 m标高处应选用搭设支撑胎架。

5.1.2 增设加固桁架

在低空散装时天桥为确保结构整体稳定性让整个结构几何不变，在天桥2 榀桁架之间增设加固桁架。加固桁架弦杆采用Φ273 mm×10 mm钢管，加固桁架腹杆采用Φ180 mm×6 mm钢管，临时措施材料材质均为Q345B；同时在下吊点位置处设置斜撑，下吊点斜撑采用Φ273 mm×16 mm钢管。

5.1.3 行程监控及微调

在整体提升过程中以每6 个行程为1 个位移控制点，每个行程理论值为500 mm，在4 个吊点位置每6 个行程记录1 次提升的实际高度，并与理论提升高度进行比较，根据比较结果，对单台液压提升器进行微动调整。调整精度可达到毫米级，满足安装的精度需要，在天桥整体提升到设计标高时，对各点进行调整，直至结构提升到设计位置。

5.2 现场控制要点

（a）要注意提升支架安装测量控制和提升过程中的测量控制，其中地面拼装测量控制还包括拼装前的测量控制、拼装过程中的测量控制和钢桁架的起拱度及挠度控制[5]。

（b）在液压提升器提升过程中，如果顶部预留的钢绞线过多，对提升锚器的天、地锚的锁定和打开有较大影响[6]。所以每台液压提升器必须事先配置好导向架，方便其顶部预留过多钢绞线的导出顺畅。

（c）现场施工过程中因考虑主楼+4.6 m处的悬挑板吊装区域应等天桥整体提升后施工。如果和主楼结构一次性施工，那么液压整体提升中下吊点的拖梁将无法通过，这样会增加后续施工，增加施工成本，对工期也有一定的影响。

（d）在提升前应对提升过程中使用的钢绞线进行检测，待材料复试合格后才能对天桥进行整体提升；其次检查结构的焊缝是否正常（特别是下吊点的拖梁），应用ut探伤检测焊缝的质量是否满足设计要求；检查提升平台和地锚支架是否正常；检查结构的变形是否在允许的范围内；试提升加载过程中提升设备的检查；检查各传感器工作是否正常；检查提升油缸、液压泵站和计算机控制柜工作是否正常[7]。试提升过程中应检查钢绞线是否预紧，预紧质量是否符合要求，液压油缸系统的油路、电气系统均正常。检查试提升到位位置和实际安装位置之间的偏差，如果偏差较大，应进行调整，检查下吊点的拖梁和相关结构是否有变形情况。

（e）待天桥提升到设计位置时，需悬停一周安装剩余的杆件，在此期间应做好安全控制，尽快落实天桥两侧的临边维护。

6 结语

整体提升是比较成熟的一项技术，本工程对异形结构的天桥进行整体提升，同时对提升过程中的行程进行合理、有效的监控与微调，具有一定的参考意义。也希望计算机控制液压同步提升技术在数据采集、数据分析、数据整理，以及提升过程的实时微调方面能有进一步的完善，以利于各种工程条件下的整体提升安全。图7、图8为提升与就位过程。

图7 第19～24行程提升过程

图8 天桥整体提升就位