APP下载

扬州中国大运河博物馆今月桥分段吊装技术研究

2021-11-01陈晓东李义俊

福建建筑 2021年9期
关键词:胎架桁架桥面

陈晓东 李义俊

(1.江苏邗建集团有限公司 江苏扬州 225100;2.扬州万福环保机械钢构营造有限公司 江苏扬州 225000)

0 引言

随着现代建筑和桥梁钢结构向大跨、重载和多样化发展,对结构吊装技术提出了更高的要求,采用合理的吊装方案和技术对钢结构施工安全和质量至关重要。本文针对扬州中国大运河博物馆今月桥的特点,制定合理的分段吊装方案,确保工程顺利进行。

1 工程概况

1.1 建筑结构设计概况

扬州中国大运河博物馆位于江苏省扬州古城的南面,总建筑面积为 79 373.59 m2,其中:博物馆74 438.32 m2,地下一层,地上六层;大运塔4935.27 m2,地下一层,地上十层。今月桥地上一层,连接了博物馆屋面及大运塔,为空间钢管桁架钢结构。该馆是集文物保护、科研展示、休闲体验为一体的现代化综合性博物馆,工程创优目标:中国建设工程鲁班奖,项目效果如图1所示。

图1 项目效果图

今月桥所有构件采用Q355-NH耐候钢,总用钢量约300 t,为拱形双曲管桁架结构,桁架中部支撑在其下的半圆形格构钢拱架上,左右两端分别悬挑至博物馆屋面及大运塔楼层标高,并与二者之间设置抗震缝,缝宽250 mm,桥面采用180 mm厚钢筋桁架楼承板。

1.2 施工难点分析

钢拱及桥面单榀桁架重量比较大,安装精度要求较高,吊装非常困难,必须合理分段进行吊装。由于钢梁型号规格比较大,现场塔吊不能全部满足吊装要求,现场采用260 t履带吊进行吊装。

现场钢构与土建单位同时作业,安装工艺复杂。且土建施工结束后,混凝土强度达到一定等级要求时,钢构件才能进行安装,两方配合工作较多。根据合同要求,钢构单位从进场到交工验收共计90个日历天,施工时间非常紧迫,所以合理安排各单位的交叉作业时间,是保证工程如期竣工的必要手段。

1.2.1 场地受限

因施工前期需在建筑物周边开挖地下室(图2),导致施工道路受阻,吊装机械不能直接在东侧施工道路区域行驶,必须进行基坑回填,才能满足构件运输及吊装要求。

图2 大运河博物馆区段划分图

1.2.2 吊装难

钢拱及桥面单榀桁架重量比较大,安装精度要求较高,吊装非常困难,必须合理分段进行吊装。由于钢梁型号规格比较大,现场塔吊不能全部满足吊装要求,必须利用260 t履带吊进行吊装,施工难度较大,如图3~图4所示。

图3 管桁架吊装指导

图4 塔式副臂工作范围图

1.2.3 交互作业多

现场钢构与土建单位同时作业,安装工艺复杂,且土建施工结束后,混凝土强度达到一定等级要求时,钢构件才能进行安装,两方配合工作较多,如图5~图6所示。

图5 今月桥与大运塔交互施工

图6 土建与钢构交互施工

1.2.4 工期紧

该工程根据合同要求,钢构单位从进场到交工验收共计90个日历天,施工时间非常紧迫,所以合理安排各单位的交叉作业时间,是保证工程如期竣工的必要手段。

2 施工过程分析

大跨度钢拱安装难度较大,涉及多种施工工艺,如定位放线控制、架体支撑设置、桥桁架及钢拱的吊装、卸载等,其中,桥桁架与钢拱的分段吊装及焊接,是整个施工过程的关键。

根据钢拱结构体系分析,并结合设计结构的节点详图,在钢拱未能形成整体桁架之前,钢拱自身为结构体系的主要支撑构件,根据杆件受力情况,须外加支撑体系来完成分段吊装。所以,在钢拱的投影弧形上设置底部承接支撑,依据施工现场的环境,同时结合本项目的施工顺序以及结构特点,合理选择支撑架体的规格和形式[1]。根据模型计算,每榀钢拱重量约为49T,共两榀,每榀拟分5节吊装,钢拱左右对称设置分段,如图7所示。

图7 钢拱设置分段

桥面部分:支撑钢架支撑好后在第三、四节与下方焊接结束后,安装第五节钢拱,为便于运输,第五节在工厂分二段制作,现场在地面拼装好后,整体安装就位。在整个钢拱焊接完成,形成整体结构体系后,开始安装上方管桁架桥。根据模型计算,上方桥重约80 t,拟分3节从中间向两侧同时吊装,如图8所示。

图8 桥面设置分段

因桥面宽度为8.4 m,分3节无法运输,在工厂将中间桁架分3段制作,其它杆件在工厂下料,在现场地面分3节组装,然后分别吊装[2]。桥与钢拱部分连接稳定杆件,需在桥先吊装就位后方可安装。因此,需在钢拱的顶面搭设钢管脚手架操作平台,以便人员进行安装焊接,最终形成整体结构。

3 管桁架施工

3.1 管件制作与涂装

制作管桁架时,钢管采用五维自动切割机下料,同时预留收缩余量。切割前将距离切割边缘50 mm范围内的铁锈、油污清除干净,切割后随即清除边缘上的飞溅物和熔渣,进行下道工序[3]。

防锈底漆施工完48 h后,可进行防火主料的涂装施工,现场温度控制在0~35℃,湿度必须小于85%。防火涂料施工分两道工序,第一道干膜涂装时,厚度不得超过0.2 mm,后面每道干膜涂装时间间隔为24 h,且干膜厚度不得超过0.3 mm。

防火涂料采用酚醛芯滚筒滚涂,每层涂料都应交错施工,确保漆膜的耐久性。每次滚涂后,随即清理滚筒套,除了快干漆,每层都要往复施工,直到涂匀为止。在涂装工作的每一道工序前后,对构件表面处理情况进行仔细检查,等漆膜完全风干后,再使用测厚仪测出漆膜厚度。

3.2 现场管桁架单片组装

胎架作为提供支撑点的工具,在提高桁架的组装质量方面有着重要作用,所以胎架拼装的精确度把控显得尤为重要。拼装平台一般用型钢焊接而成,高度控制在500 mm~700 mm,在平台上依据主桁架尺寸进行弹线,同时安装好测量定位的设备,按1∶1比例放样进行拼装。现场严格按图纸尺寸加工、制作。胎架拼装如图9所示。

图9 胎架拼装示意图

上、下弦主管分别用吊车吊至拼装胎架上,在节点位置弹线定位,主管对接时在接口处增加衬管,并在管周边进行点焊,提高牢固性。依据弦杆弹线位置,将腹杆安装到位后点焊固定,复核管桁架尺寸及节点尺寸,确认直、斜腹杆间的距离是否满足设计要求。

在所有组装工作做完后,开始复核整榀桁架的尺寸,检查每个安装节点之间的距离是否符合设计要求,以及直、斜腹杆间节点的拼装间隙是否满足焊接规范要求,若发现问题应及时整改。

3.3 焊接施工

焊接时合理安排施焊顺序,由中间向两端对称施焊,撑杆、腹杆处于桁架中间应当优先焊接,尽可能地减少残余应力和焊接变形。管件纵横交错处为连接焊缝,端部为角焊缝,趾部为溶透焊缝,侧边由溶透焊缝逐渐过渡到角焊缝,焊道层间接头应平缓过渡并错开,前后两层焊道的施焊方向应相反。多层焊接时注意连续施焊,每道焊接工序施工完成后,及时清理焊渣并进行检查,发现焊接缺陷,即时制定措施补救,确保焊接工作有序进行。

焊接完成24 h后对构件抽检10%,进行角焊缝磁粉探伤,然后对现场所有对接焊缝进行超声波探伤,抽检对象为所有焊缝的20%且不得小于200 mm[4]。

4 桥分段吊装

今月桥管桁架每榀4个拱脚深入砼基础,在砼基础设置支撑塔架,采用分段吊装、现场拼装焊接。

4.1 定位放线控制及测量控制

采用全站仪、经伟仪、水准仪进行测量。今月桥结构为圆桁架空间结构,在制作时考虑了桁架自重引起的标高下沉,并由设计院提供节点位移值,支架的上标高为加工图标高(设计标高加起拱值),拆除支架后,标高为加工图标高减自重产生的垂直位移,桥面砼等上部施工结束后,桁架标高为设计图纸标高。

钢结构施工前对施工现场的测量控制点和有关资料进行复核,检测点精度必须满足点位数要求。平面控制点至少3个,高程控制点至少2个,检测数据收集后,及时绘制成测量成果,并定期进行复核及必要的归化改正。

4.2 拱桁架吊装及安装

因第一节及第二节需要外包砼,柱脚嵌入砼基础中,所以需安装第一榀钢拱的第一节和第二节,如图10所示。

图10 吊装第一、二节示意图

等砼浇筑达到设计强度的75%以上,方可吊装第三、四节。第三、四节钢拱与下方钢拱连接成整体后,整个钢拱的垂直和水平力基本传递与钢拱脚的基础,如图11所示。

图11 吊装第三、四节示意图

最后吊装第五节钢拱,如图12所示。拟设置4组2 m×1.5 m支撑构架。

图12 吊装第五节示意图

4.3 拱桁架支撑架体施工

该工程主桁架为拱形双曲管桁架结构,由于桁架形成整体之前,桁架下弦杆为主要受力构件,为保证结构稳定性,在桁架两侧设置胎架支撑,分散下弦受力点,使主桁架处于简支状态,在桥面桁架安装结束,形成一个整体结构后,卸载、拆除。临时支撑采用4组2 m×2 m×12 m格构式支撑胎架,主杆口150×8方管,肢杆和水平杆使用口80×6,如图13所示。

图13 临时支撑钢架

临时支撑完成之前,用Φ108×8格构式钢管连接,保证整个桁架的稳定性。因主拱桁架埋入砼基础4.3 m深,此两端支撑的情况下,上弦主管安装时,对整体结构的位移协调变形基本无影响。

4.4 桥桁架安装

拱桁架焊接完成后,将原来作为支撑的胎架提升,为桥桁架施工提供工作面。因桥面宽度为8.4 m,分3节无法运输,在工厂将中间桁架分3段制作,其它杆件在工厂下好料,在现场地面分3节组装,然后分别吊装,如图14所示。

图14 桥面胎架准备到位,桥面第一段桥桁架吊装

桥与钢拱部分连接稳定杆件,需在桥吊装就位后方可安装。因此,需在钢拱的顶面搭设钢管脚手架操作平台,以便人员进行安装焊接,最终形成整体结构。

依据桁架安装工艺中的要求,卸载后测量桁架标高,标高满足要求后,开始拆除胎架。先拆除上段连接的横杆,然后由吊车固定住上段,再拆除上段与中段的连接节点,并松开揽风绳,最后吊车将上段胎架吊运至地面,依次拆除[5],如图15所示。

图15 今月桥桥面第二、三段桥桁架吊装完成

5 结语

今月桥双曲管桁架结构跨度大,造型新颖,施工难度较大。工程通过对施工难点仔细剖析,合理安排布置,采用散件工厂制作、现场地面胎架分段拼装、空中对接安装的施工方法,并全过程进度把控,保质保量地完成今月桥的分段吊装任务,取得良好的经济和社会效益,也为同类结构吊装工程提供了参考。

展开全文▼

猜你喜欢

胎架桁架桥面
面向智能生产线的船舶曲面分段通用胎架设计
关于钢结构桁架安装施工工艺的研究
基于模糊PID控制的船用胎架高度联控方法研究
悬臂钢桁架的临时支撑胎架安装与拆除工艺
桥面铺装混凝土凿除工艺对比分析
钢桥面铺装技术现状与发展
摆臂式复合桁架机器人的开发
面向船舶制造的柔性胎架调节设计
市政工程冬季施工桁架暖棚安装与耗热计算
桥面施工中平整度的控制