高速公路收費站天棚網架分條分塊法安裝施工

席利利

（甘肅省平涼高速公路處，甘肅 平涼744000）

1 基本工況

1.1 天棚結構形式

鳳口收費站收費天棚長125m，寬21m，一層建筑高12.35m，投影面積2530.36 平方米，結構形式為正放四角錐螺栓球節點（圖1）碳鋼網架，采用下弦柱點支承，共有12 根鋼構支承柱,網架整體支承在柱頂部，采用檁拖找坡。

荷載作用在節點上，桿件不承受橫向荷載，上弦恒荷載0.40KN/m2，活荷載（不上人）0.50KN/m2，下弦恒荷載0.20KN/m2，檁條活荷載0.50KN/m2。

圖1 螺栓球節點

1.2 螺栓球受力原理

1.2.1 受力原理

螺栓球節點受力形式與網架的安裝工藝密切相關，其根據桿件受力不同（受拉或受壓），傳力路線和零件作用也不同：當桿件受拉時，傳力路線為：拉力→桿件→錐頭→螺栓→鋼球，此況下，套筒不受力；當桿件受壓時，傳力路線為：壓力→桿件→錐頭→套筒→鋼球，此況下，螺栓不受力。

1.2.2 螺栓球節特點

a.適應性強，不產生附加的節點偏心；

b.避免大量的現場焊接工作量；

c.運輸和安裝方便；

d.零部件多，加工精度要求高；

e.工序復雜，制造費用較高。

2 施工工藝

2.1 安裝工藝流程

天棚網架安裝前確保支座安裝位置正確，然后根據起重運輸難程度選擇整體吊裝或高空散裝的方案，安裝完成后檢查測量并驗收，具體安裝工藝流程如下：（圖2）。

圖2 天棚網架安裝工藝

2.2 天棚網架安裝前工作

2.2.1 原材料的檢查驗收

天棚網架安裝前對高強螺栓、螺栓球、桿件等進行質量成品驗收，嚴格按照《鋼結構工程施工質量驗收規范》規定執行，超出允許偏差的構件禁止使用，主要構件檢查內容及注意事項如下：高強螺栓：成品不允許任何部位、任何深度或任何長度的淬火裂紋，檢查型號有無漏裝和錯裝，出廠合格證、扭矩系數或緊固軸力（預拉力）的檢驗報告是否齊全，并按規定作緊固軸力或扭矩系數復驗。螺栓球：表面應光滑，用放大鏡觀察不得有裂紋、麻點及過燒現象。桿件：長度、管徑、厚度有無偏差。焊接材料：檢查品種、規格、性能，質量合格證明文件、檢驗報告及中文標志等是否齊全，有疑問的應進行抽樣復驗。

2.2.2 基礎施工

鳳口收費站收費天棚采用鉆孔灌注樁，混凝土強度等級C30，樁徑700mm，有效樁長12.55m，成樁工藝采用旋挖干作業成孔灌注，施工前采用堆載法試樁?；A為三樁承臺基礎（圖3），基礎定位的精確度是后期天棚網架能否準確、順利安裝的決定性因素，在承臺施工中必須進行多級復核，采取有效措施保證地腳螺栓和預埋板的埋設位置定位準確。

圖3 基礎詳圖（單位：mm）

2.2.3 支座的安裝

12 個承臺基礎上安裝鋼柱，天棚網架支座與鋼柱頂預埋鋼板焊接連通（圖4），預埋鋼板與柱子內也是焊接連通，安裝時再次復核軸線標高。

圖4 支座示意圖（單位：mm）

3 天棚網架安裝

整體吊裝法：按照設計圖紙，在地面將天棚網架一次性拼裝成型，采用起重設備吊裝就位，整體固定在支座上。一般適用于網架尺寸較小，且施工場地不受限制的工況。高空散裝法：搭設操作平臺，選擇合理的拼裝順序（從一端向另一端；從中間向兩端，從中部向四周），在平臺上直接拼接天棚網架構件（或小拼單元）。此法網架整體受力自然，一般適用于起重運輸較困難的地區，或小拼單元用起重機吊至設計位置的工況，但施工進度較慢。分條分塊法：在地面把天棚網架拼成條狀或塊狀擴大單元體，再用起重設備吊裝到設計位置，空中分段拼接為整體。根據網架的結構形式、起重機性能、現場條件，多方論證優化方案，確定切實可行的安裝方法。風口收費站天棚網架采用分條分塊法施工，沿長跨方向分為3 段，即40+45+40m 三跨，在高空進行總拼施工，但需對主桁架進行拼裝施工驗算。

3.1 單元劃分原則

根據天棚網架支座數量及位置分布情況，沿天棚網架長跨或橫向分割若干矩形區段和單元，確保分割后的單元具有足夠的剛度，并保證自身的受力屬性和幾何尺寸不變，本工程網架桿件設計最大拉力/壓力為397.17/-354.14KN。

3.2 地面拼接

拼裝順序：下弦節點→下弦桿→復桿及上弦節點→上弦桿→校正→全部擰緊螺栓。按照設計圖紙，對網架上下弦桿、腹桿、螺栓球進行編號，一般從一端開始，以一個網格為一排，逐排步進，校正前的各個工序螺栓均不擰緊，如經試拼確有把握時，也可以一次擰緊，套筒與球之間不允許出現裂縫，所有接縫和多余的栓孔應用油膩子密塞。地面拼接時，在節點下設置支撐，以確保天棚網架桿件不發生變形。

3.3 空中總拼

3.3.1 運輸

采用2 臺25t 吊車將拼裝好的單元垂直吊起，吊點選擇盡量使網架吊裝時的受力平衡，落放在2 輛長17.5m 的平板車，同步緩慢行駛至安裝區域，運輸中確保桁架不產生過大變形和失穩。

3.3.2 吊裝就位

本工程3 段拼接單元長度接近，重量相差不大，均采用2 機（25t）抬吊作業進行吊裝，將2 臺起重機布置在網架的兩側，將網架垂直吊升通過柱頂后，旋轉一定角度，即可完成網架空中移位要求（圖5）。

圖5 吊裝施工

天棚網架拼接時一般先焊下弦，使下弦收縮而略向上拱，然后焊接復桿及上弦，如果先焊上弦，則易造成不易消除的人為撓度，同時支座各點應自然受力，不得強拉硬頂。本天棚網架設計最大撓度為-94.4mm，天棚網架就位后，分別測量節點坐標一遍檢查網架安裝偏差和撓度，檢查合格后焊接支座螺栓球，并進行預加熱處理。

4 檢查驗收

天棚網架總拼完成后，應全面檢查所有桿件、節點球等位置是否安裝正確，整體有無變形，測量網架整體尺寸、支座標高和中心偏移、撓度等指標，允許偏差如下（表1），并做好監測和成品保護工作。

表1 鋼網架結構安裝的允許偏差（mm）

5 結論

收費站天棚多為螺栓球網架結構，屬于多次超靜定空間結構體系，常用的三種基本施工方法中，分條分塊安裝法進度快，所需作業面小，適用于施工場地狹小和大型吊裝運輸困難的工程，特別是工期緊張的收費站改擴建項目，建議用此方法。