城市繁华地段钢结构天桥空间桁架高空吊装工程技术

刘家哲, 徐 芸, 徐 荫, 柴培华, 郑泽龙

(1. 九江学院建筑工程与规划学院，江西九江 332005；2. 中交一公局集团有限公司, 北京 100024)

1 工程概况与吊装工程特点

工程位于某市中学校门西侧，与既有道路正交，连接中学和市图书馆，是某市商业与校区一条重要的城市干道，车流密集。沿线两侧都是住宅区或商业区，道路交通车辆较多，天桥钢结构施工采用封闭整条道路进行施工(图1)。

天桥全长36 m，桥面总宽6 m，墩顶平台左右两侧分别设置接地人行梯道4个，梯道宽3.5 m；九江一中侧每端梯道总长19.3 m，共长38.6 m；九江市图书馆侧西侧梯道长26.7 m，东侧梯道长19.3 m，共长46 m。主桥总长29.0 m，计算跨径28.0 m，矢高5 m，矢跨比1/5.6。主桁横向间距5.7 m，上、下弦分别位于半径为21.56 m和600 m的圆曲线上。

图1 人行天桥工程效果图

上弦即拱肋之间设置共4道横撑，下弦杆之间设置正交异性桥面板天桥两端各设置2个人行梯道，坡度均为1∶2，共2个梯段。钢桥墩主桥桥墩墩身直径φ1.25 m，壁厚28 mm，内灌微膨胀混凝土；墩顶与钢平台直接焊接；墩底设置2.5 m×5.2 m×1.8 m承台，承台下设2根φ1.2 m桩基。梯道桥墩墩身直径φ0.6 m，壁厚24 mm，内灌微膨胀混凝土；墩顶设盖梁，其上设支座垫石。本天桥吊装工程包括钢主梁现场的整体吊装、横撑和桥面系的安装、钢桥墩的安装等等，其钢桁拱0.3 m×5.45 m×29 m、21.27 t、2片。

(1)钢桁拱各杆件间的连接采用了焊接，桁架精度要求高，拼装难度大。

(2)天桥钢桁拱采用卧式运输至现场，重量达21.27 t，长达28.9 m，卧放梁宽5.45 m，为超长超宽构件运输，且在市内道路上运输，运输难度大。

(3)单片钢桁拱整体运输至现场需要翻身后，再进行吊装，整片钢桁拱起重吨位大，且构件尺寸大，翻身吊装的施工难度大，且单片钢桁拱的结构断面的宽度为0.3 m，高达5.45 m，其单片安装后的侧向稳定性差，吊装施工难度大。

(4)现场焊接节点多，焊接工程量大、高空作业施工难度大。吊装现场工种多样、工序繁多。

(5)封闭交通，对交通影响大，且需保证一中开学前完工，施工工期紧张，施工现场条件较差。

2 吊装现场总体平面布置、总体要求

施工场区严格按核定范围封闭，作好安全防护以确保行人及车辆安全畅通。施工准备阶段应完成复核测量控制点坐标、高程，接引施工测量控制桩，进行定位放线、公共设施防护、材料采购检验以及临时设施的布置等等措施工作。考虑到工期紧、交通流量大等特点，为降低现场的焊接工作量，缩短现场工期和减少交通的影响，采用工厂进行钢墩柱分节段制造和钢桁拱整片制造，钢桁拱卧放运输至现场，采用1台130 t的汽车起重机进行安装主桥钢桁拱片和钢墩柱节段2，其余构件采用25 t汽车吊进说行安装。总体施工顺序为工厂加工制造钢桁拱片，钢墩柱节段，横撑，桥面板，梯道等，运输至现场，然后在桥位处进行安装焊接工作。总体安装顺序为先安装主桥和梯道钢桥墩，然后再安装主桥单片钢桁拱，再安装桥面系和拱肋之间的横撑，最后安装梯道和附属结构。

3 人行天桥上部结构的吊装

人行天桥上部结构采用钢桁拱整片吊装，其安装总体顺序为先安装一侧钢桁拱片，并采用固定支架进行定位固定，再安装另一侧钢桁拱片并固定，然后再安装2个拱肋之间的4根横撑，最后进行桥面系的安装。

3.1 钢桁拱片整体吊装

对于单片钢桁拱重21.27 t，采用1台130 t的汽车吊吊装。钢桁拱上焊接2个吊耳，吊耳焊接在拱肋节点处，且在钢桁拱中间位置设置2 t的捯链葫芦，以确保钢桁拱的翻身和起吊过程中的稳定。其汽车起重机站位布置见图2～图5。

图2 天桥第1片钢桁拱吊装汽车起重机站位纵横断面(单位：mm)

图3 天桥第1片钢桁拱吊装汽车起重机站位平面(单位：m)

图4 天桥第2片钢桁拱吊装汽车起重机站位纵横断面(单位：mm)

图5 天桥第2片钢桁拱吊装汽车起重机站位平面(单位：m)

3.2 钢桁拱侧向稳定支架

为了确保钢桁拱安装过程中的稳定，全桥共设置2个固定定位支架，支架采用φ325 mm×6 mm的钢管支架组成，支架之间连接系采用[20槽钢，在上弦杆下放采用双拼[20槽钢与钢管立柱焊接，在双槽[20钢管上焊接限位固定牛腿，牛腿固定上弦杆，避免整片钢桁拱偏位。支架各结构之间连接采用焊接，每根立柱与地面采用4根膨胀螺栓锚固。固定定位支架在单片钢桁拱安装就位后，即采用固定位支架固定，待横撑和部分桥面系施工完成后方可拆除。其支架布置见图6。

图6 钢桁拱侧向稳定支架(单位：m)

3.3 钢桁拱拱肋横撑及桥面系安装

主桁上弦拱肋之间共设4道横撑，横撑采用φ219×10 mm无缝钢管。单根横撑重0.28 t。横撑采用1台25 t的汽车吊进行吊装，其吊机站位布置见图7。施工中横撑安装完成至少3根后，方可拆除固定定位支架，再进行桥面系施工。

图7 中钢横撑汽车吊站位平面布置(单位：m)

3.4 钢结构现场安装的测量

全面复核人行天桥下部结构的测量控制网、细部轴线、标高，根据总包提供的控制点及主轴线点，在建筑外围地面布置水平面高程、轴线控制点，高程点、轴线二点合一。监控点布置见图8。根据现场标高基准控制线,进行校核，误差在±3 mm之内，然后根据复核结果设立钢结构安装高程控制点。钢桁拱下弦杆中心线在水平面上投影为2条直线，故直线度的控制从下弦入手。

3.5 钢桁拱临时固定定位支架变形监测

钢桁拱临时固定定位支架应力比较小，但不意味不进行变形监测。钢桁拱临时固定定位支架是本工程关系工程全局的重要措施，支架制作质量、加固的可靠度，除了在各工序中严把质量关外，很难找出节点强度薄弱点。对于支撑柱来说，这些强度薄弱或加固不可靠的问题都会随着支撑架缓慢加载而反映在支撑架变形上。因此支架变形监测是保证支架安全最有效的措施。

图8 桁架直线度测量示意

4 结束语

(1)双机抬吊、空间桁架分片、桥墩分块的吊装方案可大大节约运输成本，减少运输装卸中的变形和损坏，并能有效地节约工期。根据城市坐标，在现场做好测量控制点并保护，全面细微地全过程监控钢桁拱的焊接线型，才能确保工程施工的进度。

(2)大型机械的布置和工程测量控制以及交通导行是人行天桥吊装的重中之重。通过对汽车起重机站位进行分析，根据结构的平面布置，钢桁拱的位置分布情况，钢桁拱的起重重量，确定起重机的平面位置，选定汽车起重机，才能保证汽车起重机的布置能够满足现场施工。

(3)通过设置固定定位支架对已安装好的单片钢桁拱进行固定，且待2个拱片之间的横撑安装完成后再拆除固定支架，才能确保整个钢桁拱片在安装过程中的稳定。

(4)钢桁拱超长超宽构件的运输；钢墩柱、钢桁拱的安装位置精度控制和侧向稳定性控制；钢桁拱与横撑、桥面系等构件之间的焊缝质量控制；搭设活动爬梯的安全控制等等。

(5)钢桁拱的侧向稳定性控制、钢桁拱的起重吊装安全、钢墩柱的起重吊装安全、人行天桥施工作业对周边交通的影响控制是分析选择本钢结构天桥吊装方式主要依据。