火电厂大跨度输煤钢桁架栈桥整体安装工艺研究

中国电建集团福建工程有限公司 杨黎峰

钢桁架具有布置自由、跨度大、整体美观、结构轻巧、便于维护等优点，被广泛推广应用。火电厂高大跨度输煤栈桥钢桁架安装最大难度在于栈桥钢桁架吊装就位。栈桥通常采用钢构件散装或分榀吊装，其高空工作量大、危险性高、安装工期长。我公司在福能晋南热电厂圆形煤场栈桥钢桁架安装中对传统工艺进行改进，创新性采用钢桁架整体吊装技术，解决了高空焊接和吊装作业量大的难题，确保了施工安全和工期进度。

1 钢栈桥吊装就位方案的确定

福能晋南热电厂圆形煤场内的输煤栈桥钢桁架，水平总长度47.6m，悬挑端长度4.4m，质量81.8t，就位离地高度为32.607m。由于钢桁架就位高、跨度和重量大，中间还必需跨越高度16.5m的圆形煤场挡煤墙建筑物。若采用传统的安装工艺，即钢构件散装或者分榀吊装，其高空作业量大、危险性高、安装工期长。为了减少钢桁架高空拼装工作量，降低安全风险，决定对传统工艺进行改进，将钢桁架零散钢构件集中至地面组装，拼装完成后整体吊装。

1.1 钢桁架的整体组合

由于在施工阶段，圆形煤场内地面高低起伏而场外地面高差大，基础附近未回填压实，周围建筑物多、空间狭小、施工场地小。根据钢桁架的外形尺寸，结合场地现状，决定在圆形煤场内组装钢桁架。由于钢桁架外形庞大，所以必须尽可能选择在钢桁架就位下方位置边缘处作为组合吊装场地，桁架在地面拼装完毕后经验收合格，即进行桥面压型钢板底模的铺设、栓钉焊接，钢筋绑扎、花纹钢板铺设、护栏钢管、及封闭安装。

1.2 起重机械工况和索具的选用

根据钢桁架的整体重量、外形尺寸、吊装高度及作业环境，对起重机械的吊装工况进行选择，避免机械超负荷作业（双机抬吊负荷率＜80%的额定载荷）或者发生卡杆的情况；根据钢桁架结构的外形结构特点选择合适的吊点位置，然后根据力学计算和对吊装索具的安全要求（需满足6倍的安全系数），选择合适的钢丝绳。根据现场实际情况，将钢桁架的重量，框架尺寸、起重机械的工况作业环境等相关参数确定以后，通过CAD建立吊装模型，模拟钢桁架整体吊装过程，并对模拟过程中出现的问题进行分析和调整相关参数，从而实现钢桁架在现场整体吊装的一次性成功。从吊装模拟的结果中确定了采用一台LMT500和一台中联500t主臂长均为57.7m的汽车吊，作为吊装起重机。

2 吊点选择及负荷计算

2.1 桁架重心计算

桁架总质量81.8t，分为两部分（图1），斗轮机中心柱上方长度10m区域质量G1=29.145t，另一部分质量G2=52.655t。根据力矩平衡原理，得：G1×L=G2×(23.8-L)，其中L为桁架重心距斗轮机中心柱的长度；所以29.145L=52.655×23.8-52.655L，81.8L=1253.189，L=15.32m，所以桁架重心距桁架一端（斗轮机侧）15.32+5=20.32m。

图1 栈桥钢桁架重心计算示意图

2.2 吊车载荷受力计算

两台吊车吊点如图2，F1是中联500T汽车吊吊点，F2是LTM500T汽车吊吊点。F1+F2=81.8，F1×（20.32-2）＝F2×(47.6-20.32-6.605)，经计算得F1=43.37t，F2=38.42t。

图2 两台500t汽车吊受力载荷计算示意图

依据《JGJ276-2012建筑施工起重吊装工程安全技术规范》3.0.17中规定，采用双机抬吊时，宜选用同类型或性能相近的起重机，负荷分配应合理，单机载荷不得超过额定起重量的80%，起重机性能具体计算如下：LMT500T汽车吊工况，起吊时最大工作半径20m，臂长57.7m，额定起重量66t。（38.42+0.5）/66×100%=58.97%＜80%，吊装性能满足要求；中联500T汽车吊工况，起吊时最大工作半径14m，臂长59.1m，额定起重量86t。（43.37+0.5）/86×100%=51.01%＜80%，吊装性能满足要求。

2.3 吊装程序

吊装作业过程中，用CAD软件模拟栈桥钢桁架吊装过程，结果如图3所示，LMT500汽车吊站位于圆形煤场挡煤墙外侧西北方向，吊车初始起吊时，回转中心距桁架吊点中心20m，桁架就位时作业半径为18m；中联500t汽车吊站位于圆形煤场内斗轮机中心柱东南侧，吊车初始起吊时，中心距桁架吊点中心8m，桁架就位时作业半径为14m。

图3 钢桁架吊装平面位置图

起吊前，事先在钢桁架立柱上的中心线挂上线坠，吊装时通过2台汽车吊分别承担栈桥钢桁架整体两端的重量，调整2台吊车的起吊高度，同时，通过观察钢桁架立柱上中心线与线坠之间的夹角来判断桁架的倾斜角度，当钢桁架立柱上中心线与线坠之间的夹角为0时，即可直接起吊就位。

2.4 钢丝绳安全系数计算：

选用4根12米Φ43mm、规格为6×37+1+1667钢丝绳，抗拉强度为1667N/mm2，钢丝绳最小破断拉力Sb=116t的钢丝绳，钢丝绳4段负荷p=F1=43.37t，钢丝绳夹角α=42°。每个吊点处采用1个合金钢额定载荷55t弓形卸扣与Φ43mm钢丝绳连接。钢丝绳起吊角度用55吨卸扣进行调整；钢桁架起吊前在桁架两端各设2条揽风绳，以便调整桁架精确就位。

K=(Sb×4cosα)/p=(116×4×cos42°)/43.37=7.95倍，符合安规规定千斤绳用作吊索无弯曲6～7的要求。

3 关键工序总结

吊装前必须在斗轮机基础结构强度达到设计要求及斗轮机中心柱安装完毕验收合格后进行，重点复验钢桁架支座及支撑系统的预埋件，其轴线、标高、水平度、预埋螺栓位置及露出长度等，超出允许偏差时，应做相应的处理。及时利用水准仪实测牛腿埋件实际标高，尽早对偏差较大的埋件进行处理。利用线坠的垂直原理，在吊装就位过程中准确调节钢桁架倾斜角，就能够方便在空中倾斜钢桁架角度至设计所需要的角度，满足安装就位要求。

采用本施工方法，于2019年10月7日将约重81.8t大跨度的钢桁架吊装就位成功。通过吊装监测，证明了本吊装方案是一个能够有效解决吊装场地狭窄，且需跨越圆形煤场挡煤墙等建筑物的成功典型吊装案例，这得益于事先采用CAD软件建立与施工现场相似的作业环境和吊装设备模型，通过模拟整个吊装过程，直观的展现整体吊装方案，提前发现吊装方案的不足并及时纠正，为大件钢桁架整体顺利吊装奠定基础。

利用线坠的垂直原理，创新性采用了“钢桁架空中倾斜角度调整”技术，解决了钢桁架就位过程中倾斜角度不易控制的难题，提高了钢桁架就位精准度。本安装方法不但适用于大型火电厂输煤栈桥施工，还可推广应用于其它工业及民用建筑，为类似钢桁架吊装提供了一个简单易行可供参考的施工方法，推动了吊装领域的技术进步，具有较好的社会效益。