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大跨度钢桁架拼装技术大跨度钢桁架拼装技术是指在桥梁、体育馆、机场航站楼等大型建筑工程中,对跨度较大、结构复杂的钢桁架进行现场组装和安装的技术。该技术的核心在于如何保证结构的整体稳定性、拼装精度及施工安全性。
钢桁架通常由上下弦杆、腹杆和节点组成,构件众多且连接复杂,尤其在大跨度工程中,构件重量大、吊装难度高。因此,拼装前需进行详细的结构计算与模拟分析,确保受力合理。施工时多采用分段预制、现场拼装的方式,结合临时支撑体系(如满堂支架或高空滑移法),以减少高空作业风险并提高施工效率。
拼装过程中,焊接质量与高强螺栓连接的控制尤为关键,必须严格按照规范操作,并进行无损检测。近年来,随着BIM技术和数字化测量手段的应用,钢桁架拼装的精度和效率显著提升,能够实现毫米级对接,大幅提高了整体施工质量与安全性能。
总之,大跨度钢桁架拼装技术是一项集设计优化、精密制造、科学施工于一体的综合性工程技术,广泛应用于现代大型公共建筑和交通基础设施建设中。
广州国际体育演艺中心体育馆屋盖主桁架跨度较 大,除ZHJ1分2段外,其余主桁架均分为3段洪泽县大庆北路工程施工组织设计,主桁架上 弦呈弧形,上下弦为H型钢截面,桁架上下弦杆件、直 斜腹杆均散件进场,分段后单主桁架最大长度 41.805m,最大高度约13m,最大跨度106m,单段桁架 最大重量103t(不包括索具、吊耳、吊钩),下弦杆按 L/600起拱。 由于场地有限,构件运至现场后先堆放在外场道 旁,再根据拼装吊装顺序,用20t平板拖车依次倒运至 内场,逐根完成拼装后在设置拼装胎架位置的对面下 架摆放。整个施工区域分为A,B.C.D.E5区(图1).拼
装吊装按A→E依次施工。主结构完成后,依次安装上 弦钢梁支撑、下弦斜道等构件,将整个结构体系连成 整体.主结构安装即告完毕。
内场长80m,宽40m,桁架分段后的构件单根最长 42m,最高13m。为满足工期要求,设置两处拼装胎位 同时拼装,内场还有1台长10.8m、宽9m的400t履带起 重机,拼装完毕的构件还需摆放场地,作业空间极狭 窄
本工程各主桁架长度及高度都有所不同,若采 用预埋件固定胎架位置,胎架挪动调整时间长,还需安 装大量场内地坪预埋件,费时费料,对缩短工期不利。
构件截面为H800mmx600mmx30mmx35mm形 式,翼缘板厚度达35mm,对焊接收缩引起的焊接变形 须采取控制措施
针对拼装时内场场地狭小的困难, 特别对拼装胎
图2A区内场拼装胎架布置
架布置进行了规划,按吊装顺序A→B→C→D→E,拼 装时将两胎位先布置在内场的东边和北边两个方向, 再将北边胎位移动到南边,最后取消南北方向的胎位, 将东边的胎位移至西边(图2~4)。
本工程构件长度、高度变化较多,导致胎架位置变 化多。拼装过程中,所有胎架全部生根在下部路基箱或 钢板上,未设置预埋件,既节约了材料和时间,且在胎 架位置变换时可直接利用起重机移位,方便快捷,
2.3焊接变形及总长控制
本工程上下弦杆件截面大,使用钢板厚,焊缝收缩 大,须对构件焊接变形进行控制。采取的主要措施是严 格控制焊接顺序,焊接时按先上下弦杆,先腹板再翼 缘,然后焊接斜腹杆;最后焊接直腹杆。 根据经验估测,每道焊缝的收缩量在3~4mm,整 品构件拼装有6道口,为避免构件焊接收缩影响正常高 空对接,制作构件时特别对中段两侧的上下弦杆及斜 腹杆加长25mm,以保证构件有足够的安装长度。
地面清理一胎架安装一胎架抄平一仪器放线,上 下弦杆上架安装→测控特征点,杆件调整一腹杆安 装→复测尺寸→焊接探伤→打磨补涂→加固措施安 装一桁架翻身下架→胎架移位(拼装下一段)。
胎架尺寸设计考虑如下因素:(1)构件截面高度 800mm,构件宽度600mm,构件翻身至少需1400mm; (2)构件两侧固定靠山,调整支架尺寸按200~300mm; (3)构件托座最大高度1350mm。拼装胎架如图5。 横杆H250mmx250mmx9mmx14mm,立柱I20a,斜 向支撑H250mmx250mmx9mmx14mm,筋板厚为12 mm63x5角钢。
1)构件上架及调整受力验算:经计算,采用
图3B.C区内场拼装胎架布置
图4D.E区内场拼装胎架布置
Q235钢材制作的胎架,最大设计承载力为215MPa,以 上情况的最大应力为178MPa,满足安全使用要求。 (2)翻身下架受力验算:经计算,采用Q235钢材 制作的胎架,最大设计承载力为215MPa,以上情况的 最大应力为124MPa.满足安全使用要求。
5拼装胎架安装及构件分中
在钢桁架上下弦杆对接口焊缝位置两侧1.5m处, 须各布设1个胎架,单段桁架的两头再分别布置1个胎 架,胎架及其支撑全截面焊接在底部钢板上。焊接前先 用水平尺保证20a工字钢立柱的垂直度,横杆点焊临 时固定,再用水准仪对横杆进行抄平,调整到位后焊 接,胎架调整方法如图6所示。
构件上架前,先在上下弦杆件上托座位置分中,并 在托座分中点两侧1.5m位置做出标记。
用全站仪在下弦放出一条直线,作为下弦起拱
将画标记点的下弦杆用汽车起重机按胎架摆放的 位置上架,上架后先调整构件上表面标高,以保证构件 上表面在同一平面内,若存在偏差应使用千斤顶调整。 本工程桁架上弦为组合托座,弦杆两侧1m范围内均有 连接托座。根据提前放出的基准线,结合图纸在分中点 两侧1.5m位置照图起拱,在胎架上焊接反力点,用干 斤顶顶推,起拱值到位后,在下弦杆两侧焊接临时固定 装置。
下弦杆固定后,再利用全站仪打出90°方向线,根 据上下弦托座中心点位对齐的原则,结合提前在构件 托座两侧1.5m的标记,用盘尺拉上下弦尺寸,对照图 纸用千斤顶调整到规范允许偏差范围内临时固定,图7 为桁架调整时数据参照法。
图7桁架调整数据参照图
由于拼装季节气温及现场胎架底部土质的影响, 在上下弦安装基本到位后,用全站仪对下弦的起拱值 上下弦节间尺寸及全长再次复测,确认在表1加规范要 求的范围内后,可进行下面腹杆的安装,若偏差大于规 范要求,则需再次调整。
表1梁、桁架预拼装的允许偏差
t/gdacercu 0001-2019 废塑料综合利用绿色工艺规范张弓.等:大跨度钢桁架拼装技术
6.5腹杆安装及复查尺寸
桁架上下弦就位后,可安装桁架间腹杆,安装时需 注意先根据图纸校核杆件,需修口的杆件提前在地面 做准备工作。安装腹杆过程中,严禁松动上下弦卡玛。 安装完成后,再进行最后一遍尺寸的复查。除复测 相关数据外,为对安装桁架的标高做出预判,以免安装 后偏差过大,还应采用卷尺复测拼装段最低和最高点 下弦杆底面到上弦杆上表面的高度。同跨间同一横截 面顶面高差,支座处为10mm,其他位置为15mm。单 析架两段顶面高差应不大于L/1500,且不应大于10mm
6.7探伤、打磨及补涂
所有现场的对接焊缝均为一级焊缝,按钢结构工 程施工质量验收规范中表5.2.4一、二级焊缝质量等级 及缺陷分级,采用内部缺陷超声波探伤,焊缝评定等级 Ⅱ级,检验等级B级,探伤比例100%
6.7.2焊缝打磨补涂
拼装完毕后,吊装前需要先对构件表面的焊疤、毛 刺、卡玛遗留物等进行全面打磨清理。在焊接及清理点 需进行补涂防腐[上海]多层住宅框剪结构施工组织设计(179p),底漆及中间漆按主结构防腐要求施 工,后补油漆与构件原有漆膜的搭接宽度不小于 50mm.涂膜修补需补至破损层
为加快施工进度,两位置胎架同时开始拼装。构件 拼装完毕,先下架摆放到内场一侧,以保证连续吊装, 构件下架前在主桁架上焊接吊耳,本项目最重件净重 109t,根据吊重、起吊形式及选用的卡环设计主吊点吊 耳。
经实测,广州国际体育演艺中心钢屋盖主结构卸 载点下挠值为67mm,远小于设计起拱值150mm,证明 拼装精度很高。