大倾角钢结构桁架整体单机吊装关键技术

何江

摘 要：本文以中泰化学托克逊200万吨/年电石项目10#栈桥（钢桁架结构）吊装为例，针对栈桥重量大、跨度大、现场吊装场地狭小、施工进度紧等特点，阐述了单机整体吊装的关键技术，详细介绍了大倾角大跨度桁架在吊装施工中吊点的选择、钢丝绳角度及长度的计算、吊装各项受力分析及安全性验算方法等。此技术在中泰化学托克逊200万吨/年电石项目20余条栈桥吊装中取得了广泛应用。

关键词：大倾角；大跨度；整体单机吊装；吊装受力分析

1 前言

钢结构桁架是由直杆件组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架的杆件主要承受轴向拉力或压力，以自重小、刚度大、节省材料等优点，被广泛应用于公用建筑工程、矿山工程、桥梁工程、工业建筑等。而在实际应用中，经常以高空桁架的形式出现，并经常有施工场地小、跨度大、重量大等施工特点，施工难度往往比较大。所以，钢结构桁架施工方案的选择以及钢丝绳受力分析为钢结构桁架施工中的关键。

2 概述

中泰化学托克逊200万吨/年电石项目原料输送系统共有20余条栈桥，其中10#栈桥连接了西侧炭材湿料仓与东侧烘干窑，由四条结构形式相同的单跨钢桁架组成，由角钢组合焊接而成 ，整体由两榀立面桁架和桁架上下弦之间的水平及斜撑组成，整体组成空间桁架，整体尺寸为43.6m×3.3 m×4.5 m，上下弦杆及腹杆均采用角钢背对填板组合焊接而成的⊥型截面，上弦之间由H型钢水平撑为及角钢斜撑栓焊连接，下弦之间主要由H型钢栓焊连接。单跨投影跨度30.8m，宽度3.3m，高度m，自身长度43.6m，与水平面夹角45°，单跨重量55.3t，四条钢桁架平行布置，相对独立。桁架间净距8.3m，栈桥南侧紧邻9#栈桥，距9#栈桥（已安装）净距13.9m，北侧为空地，可作为现场拼装场地和吊车行走道路。综上所述，10#栈桥具有吊装场地狭小、重量大、跨度大、倾角大的特点。现场布置情况见图1。

3 工程难点

3.1 场地小，风险大

最南侧钢桁架距离9#栈桥只有13.9m，10#栈桥各钢桁架净距8.3m，东西建筑物之间距离34.7m，小于桁架自身长度，东侧烘干窑为高耸构筑物，窑体安装作业正在进行，吊装方案稍有差错，便会造成碰撞事故。场地内大型起重设备难以施展，四跨钢桁架不能平行作业，场地狭小给吊装作业造成极大的困难与风险。

3.2 倾角大、重量大

钢结构桁架与地面倾角45°，单跨重量55.3t，支座标高最高26.700m，吊装施工难度大。

3.3 桁架不能直接吊装

现场拼装不能就近作业，只能选择离作业面较远的场地，桁架拼装好后需平移至作业面后才能吊装，重达55.3t的桁架平移作业施工难度较大。

3.4 大型桁架运输难度大

43.6m长的桁架选择加工厂制作，则运输难度较大，整体运输不但造成构件变形，而且会产生高额的运输费用。如选择现场制作，则工期较长。故需综合工期、构件自身特点、现场条件等因素，选择最优方案。

4 施工方案的选择

根据本工程结构特点，作业环境，工期要求，吊装机械配置情况，以及综合考虑了各种技术经济条件。本工程总体采用单榀桁架及其他构件加工廠制作，现场拼装，采用180t履带吊单机整体吊装法的施工方案，结合场地条件，四条桁架由南往北逐次吊装。

4.1 加工运输

单榀立面桁架、桁架间下弦支撑、上弦斜撑等构件均由专业厂家在加工厂进行加工、制作，制作时立面桁架从中间部位节点处断开以减小运输长度，运输到现场后组装成整体单榀立面桁架。这样既可以解决大型构件运输变形问题，也可节省运输费用。

4.2 现场拼装

桁架自重和尺寸较大，场地狭小，组装场地设置于10#栈桥北侧空地。胎架南北设置，东西各设置两组组装胎架，用以完成四组桁架的组装工作，如图1所示，胎架之间空地作为组装装吊车及其他车辆行走路线。采用一台25吨汽车吊配合桁架组装施工，吊车南北站位，同时兼顾东西两组胎架上的组装施工。

4.3 整体单机吊装

桁架组装完成焊缝、螺栓及外形尺寸验收合格后，组织吊装。采用施工现场既有的180吨履带吊，对组装成形的桁架进行整体吊装。

由于组装场地距离作业面较远，吊装施工分两步完成。第一步，先将桁架平移至吊装作业面地面，第二步，对桁架进行吊装作业。

5 关键技术

5.1 吊点的选择

本工程桁架自身长度43.6m，且构造对称，重心基本与形心重合，即为桁架的中心点，吊点选在距两榀立面桁架支座处各10.9m上弦节点板上，共设四个吊点，即吊点的纵向距离为21.8m（斜长），横向距离为桁架宽度3.3m（如图2）。

5.2 钢丝绳长度的计算

吊装作业中，吊钩重心与重物的重心一般都在同条垂线上，桁架吊装也不例外。由于桁架起吊后与地面呈45°夹角，所以钢丝绳出现上短下长的现象，分解到长钢丝绳上的力始终大于短钢丝绳上的力。而短钢丝绳与垂线夹角越小，分解到长钢丝绳与短钢丝绳上的力越接近。若钢丝绳长度无限大，则长短钢丝绳上力近似相等。

6 结束语

中泰化学托克逊200万吨/年电石项目10#栈桥的吊装作业仅用了不足四个小时，便完成了四组钢结构空间桁架的吊装施工，大倾角钢结构桁架整体单机吊装技术的成功应用，完全得益于对其进行了精确的理论分析。并在在施工场地狭小、周边环境复杂、工期紧张的情况下总结出了一种快速、安全的吊装作业方法，取得了一定经济效益，加快了施工进度，为后续设备安装提供了连续的工作面与充足的工期，得到参建各方一致好评。

参考文献：

[1] 郝军和.大跨度钢结构桁架整体拼装施工双机抬吊技术[J].包钢科技，2010（12）.

[2] 戴阳.复杂条件下大跨度箱形钢桁架安装关键施工技术[J].工程科学，2010（19）.

[3] 蔡裕民.吊装工艺计算近似公式及应用[M].化学工业出版社.

[4] GB/T 20118—2006.一般用途钢丝绳[S].