大跨度钢桁架分段吊装施工技术要点研究

2022-07-25孙雁斌

四川建材 2022年7期

孙雁斌

(甘肃第六建设集团股份有限公司，甘肃兰州 730030)

0 前言

在我国社会经济飞速发展的情况下，高速铁路的设施建设得到了迅速的发展。对于高速铁路运输而言，运用大跨度钢桁架结构能够使高速铁路运输具有独特性。所以，高速铁路在其附属的建筑屋盖当中都广泛地运用了大跨度钢桁架体系。在大跨度屋盖当中，常常会运用钢桁架，未来可以使钢桁架形成一个整体结构，但通常需要运用分段吊装来将预制钢桁架连接起来。对于大跨度钢桁架结构而言，高空各个组件的精确拼装定位还有杆件加工的精度等都有着比较高的要求，并且在低温的条件下，对于桁架焊接的质量方面也有着比较高的要求。那么在进行施工的过程中会采取分段吊装施工的技术，而若是想要使得整个施工的质量得到有效的保障，那么对其施工技术的要点就一定要进行深入地研究，以此来使得整个过程中的变形和内力可控得到有效的保障。

1 大跨度钢桁架分段吊装施工中的难点

首先，对于大跨度钢桁架而言，应该重点考虑起拱值还有分段节点的设计。与此同时，对于钢桁架吊装时的支撑而言，钢桁架下面的混凝土结构大台阶对其搭设的影响比较大[1]。除此以外，钢桁架中运用的钢板是比较厚的，所以在焊接的过程中所造成的焊接残余应力还有焊接变形等会对其结构的质量以及安全造成影响，因此，就需要监测焊接的残余应力。

2 大跨度钢桁架分段吊装施工技术要点

2.1 空间定位以及杆件加工

对于构件焊接来说，在低温的条件下，通常使用火焰加热器或者是电加热等方式来预热构件，接着在完成焊接之后，为了使得焊接区域的温度平稳的冷却，还应该对其进行热消氢处理，这样可以减少不均匀应力的产生，进而使得施工的质量得到有效的保障[2]。与此同时，为了对每一根杆件的加工尺寸、空间定位还有各个杆件连接的切口形式进行确定，在施工的过程中还会运用BIM技术来建立一个活动中心钢桁架的三维空间模型，然后按照三维模型当中的杆件相关数据来进行分段拼装还有加工，以此确定大跨度钢桁架的定位尺寸以及使得精确加工杆件得到有效的保障。

2.2 钢桁架预起拱及分段处理

对于桁架而言，在设置分段节点的时候应该要将其设置在受力最小的位置上，一般来说就是整个跨度的1/3的部位上。而对于钢桁架的两端而言，最外侧的腹杆可以要运用散装的方式。对于31 m以上的大跨度钢桁架而言，需要对其进行预起拱处理，然后依据钢桁架的分段特征来把钢桁架的预起拱形式设置成为折线形，预起拱的折线点也就是桁架分段的节点。

2.3 桁架拼装

2.3.1 设置拼装胎架

在对钢桁架胎架进行拼装的时候，一定要满足稳定性还有强度方面的要求，并且还应该便于施工现场的拼装需求。与此同时，为了防止二次搬运构件，在设置拼装场地的时候，还应该尽可能地离桁架吊装的位置近一点，但是要注意，距离虽然尽可能地靠近，却不可以对桁架的吊装作业造成影响。

2.3.2 拼装桁架的要点

对于桁架各节点进行定位的时候，为了精准地进行定位，在定位的时候可以运用全站仪等仪器设备来进行定位[3]。而为了防止各段桁架之间产生过大的误差，可以同时拼装各段桁架。与此同时，为了防止焊接的时候出现焊接变形或者是应力集中，所以在焊接桁架的时候应该要按照合理的焊接顺序来进行。对于整体钢桁架的焊接而言，其焊接的顺序应该是从中间开始，然后往两边进行焊接。对于钢桁架构件对接的焊口来说，可以采取对称焊接的顺序来进行。在完成桁架拼装之后，应该要先将桁架上面全部的定位点去除掉，让其保持在一种自由的状态下，接着再对桁架的尺寸进行测量。除此以外，对于屋盖钢结构的主桁架而言，主要是由联系钢梁、主桁架、次桁架、封边桁架、吊挂桁架、联系桁架还有腰桁架这几个部分组成。而对于钢结构的拼装而言，占房屋桁架地面拼接是主要的拼接内容，一般桁架采取分段吊装，对于桁架的拼装而言，应该要将桁架上弦杆均匀分段，而对于剩下的屋盖桁架杆来说，将散件运送到施工的现场，然后在现场完成拼装。

2.4 分段吊装施工中的要点

2.4.1 选择吊装设备

在选择钢桁架吊装设备的时候，对于施工现场所有不利的条件都应该要进行全面的考虑，并且应该依据施工现场的实际情况来分析吊装最不利的工况，这样才可以在满足钢桁架吊装需求的前提下选择最为适合的吊装设备。

2.4.2 分段吊装作业的流程

1)起吊。在钢桁架吊装作业开始之前，对于钢桁架、卡扣还有吊点等都应该进行检查，在确保其符合有关的要求之后，再将平放在平台上面的桁架运用汽车吊吊起来，直到其呈现出竖直状态[4]。接着慢慢地吊起桁架，一直到其下弦杆和地面之间的距离为500 mm之后停止，这个时候需要对钢桁架、汽车吊还有地基等吊装的状态再次进行检查，直到检查没有问题之后才可以继续之后的吊装作业，如图1所示。

图1 起吊示意图

2)吊装到位。对于钢桁架而言，在对其进行吊装作业的时候，应该要依据先远后进、先两侧后中间的吊装原则来开展吊装作业。在将两侧的钢桁架吊装到位之后，可以运用两台全站仪来测量桁架的轴线和标高，并且还可以运用全站仪来对整个桁架相对应的位置以及标高进行调整，这样可以确保其误差值在规定允许的范围之内[5]。此外，在完成调整作业之后，应该将缆风绳设置在上下弦处，这样可以让钢桁架保持在竖向的稳定状态，之后再对中间段的桁架进行吊装，如图2所示。

图2 汽车吊装及上下弦杆示意图

3)焊接的控制。在对桁架进行定位焊接的时候，在桁架分段的吊装到位之后，应该要先进行找正和调整，接着对于钢桁架各个分段接口处坡口的背面，应该要安排辅助的工人使用角向磨光机或者是粗砂布来将其表面的附着物还有锈迹等去除掉。在完成打磨环节的工作之后，再由持有焊工证的焊接工作人员对其进行定位点焊。为了使得焊接过程中的焊接变形还有残余应力有效减小，在焊接的过程中可以运用坡口角度调整、焊后的热处理、焊接顺序的合理选择、对焊接参数进行调整以及焊接前预热等方式，这样可以使得焊接过程中因为不利因素所造成的影响尽量地减小[6]。在施工现场焊接钢桁架构件的时候，一般采取多层多道焊接的方式，在对每一层或者是每一道焊缝进行焊接的时候，还应该有两名焊工在两侧对角线的部位来按照相同的方向进行对称的焊接。而对于上下两道或者是两层的焊缝而言，其焊接的方向应该是相反的。与此同时，适当将焊口坡口的角度减小，可以在一定程度上改善焊接中的残余应力。

2.5 监测

施工人员在钢结构施工的过程中，为了连续不间断地监测钢屋盖重要构件在施工当中的变形、沉降还有位移等情况，并且可以便于对关键杆件的变形量、支撑系统、参数设计的符合程度以及支撑系统等进行及时地评估，对于结构的支撑、节点还有构件等损伤的情况必须进行有效地监测，这样才可以实时地监测钢桁架结构的整体震动情况和结构的变形状态[7]。同时还应该设置变形、位移还有沉降的监测系统，进行动态的控制和自检，并且可以系统地监测钢屋盖的施工过程。

1)设置水准基点。施工人员观测钢屋盖的沉降变形情况时，主要是依据钢屋盖周围的水准基点来进行的，所以对于水准基点而言，一定是稳定坚固的。为了避免水准基点自身发生变化，需要相互校核水准点，并且在沉降观测的过程中，水准基点的数量不能少于三个，构建一个水准网[8]。与此同时，对于水准基点而言，每隔半年就应该要对其进行一次检测，使沉降观测效果的准确性得到有效保障。

2)布置沉降观测点。在布置沉降观测点的过程中，该布置一定要与设计的要求相符合，如果在设计当中没有对沉降观测点的布置进行规定，那么可以依据以下原则进行沉降观测点的布置：高低错台处、大转角的位置、沉降缝的两端、建筑物的四角，建筑物每隔一个轴线的时候就应该设置一个观测点，所设置的部位一定是具有代表性的，为其存在明显变形的位置。与此同时，布置的观测点应该是可靠牢固的，既不会对建筑物的美观和使用以及正常施工产生影响，又可以方便保存的。

2.6 卸载

在拆除卸载活动中心屋盖结构临时安装的托架时，为了使已经安装完成的整体钢桁架的稳定性得到有效的保障，并且使由于卸载钢桁架而造成钢桁架发生自身变形和沉降对后期的钢桁架安装精度所造成的影响减少[9]。在施工的现场，可以先完成四榀的钢桁架，以此形成一个较为稳固的体系，这种情况下才可以对第一榀钢桁架下面的临时支撑托架进行拆除，再该托架拆除完成之后，再按照顺序来逐一吊装钢桁架，并且对于临时的支撑架要延时拆除。