大跨度鋼桁架分段吊裝施工技術要點研究

孫雁斌

(甘肅第六建設集團股份有限公司，甘肅 蘭州 730030)

0 前 言

在我國社會經濟飛速發展的情況下，高速鐵路的設施建設得到了迅速的發展。對于高速鐵路運輸而言，運用大跨度鋼桁架結構能夠使高速鐵路運輸具有獨特性。所以，高速鐵路在其附屬的建筑屋蓋當中都廣泛地運用了大跨度鋼桁架體系。在大跨度屋蓋當中，常常會運用鋼桁架，未來可以使鋼桁架形成一個整體結構，但通常需要運用分段吊裝來將預制鋼桁架連接起來。對于大跨度鋼桁架結構而言，高空各個組件的精確拼裝定位還有桿件加工的精度等都有著比較高的要求，并且在低溫的條件下，對于桁架焊接的質量方面也有著比較高的要求。那么在進行施工的過程中會采取分段吊裝施工的技術，而若是想要使得整個施工的質量得到有效的保障，那么對其施工技術的要點就一定要進行深入地研究，以此來使得整個過程中的變形和內力可控得到有效的保障。

1 大跨度鋼桁架分段吊裝施工中的難點

首先，對于大跨度鋼桁架而言，應該重點考慮起拱值還有分段節點的設計。與此同時，對于鋼桁架吊裝時的支撐而言，鋼桁架下面的混凝土結構大臺階對其搭設的影響比較大[1]。除此以外，鋼桁架中運用的鋼板是比較厚的，所以在焊接的過程中所造成的焊接殘余應力還有焊接變形等會對其結構的質量以及安全造成影響，因此，就需要監測焊接的殘余應力。

2 大跨度鋼桁架分段吊裝施工技術要點

2.1 空間定位以及桿件加工

對于構件焊接來說，在低溫的條件下，通常使用火焰加熱器或者是電加熱等方式來預熱構件，接著在完成焊接之后，為了使得焊接區域的溫度平穩的冷卻，還應該對其進行熱消氫處理，這樣可以減少不均勻應力的產生，進而使得施工的質量得到有效的保障[2]。與此同時，為了對每一根桿件的加工尺寸、空間定位還有各個桿件連接的切口形式進行確定，在施工的過程中還會運用BIM技術來建立一個活動中心鋼桁架的三維空間模型，然后按照三維模型當中的桿件相關數據來進行分段拼裝還有加工，以此確定大跨度鋼桁架的定位尺寸以及使得精確加工桿件得到有效的保障。

2.2 鋼桁架預起拱及分段處理

對于桁架而言，在設置分段節點的時候應該要將其設置在受力最小的位置上，一般來說就是整個跨度的1/3的部位上。而對于鋼桁架的兩端而言，最外側的腹桿可以要運用散裝的方式。對于31 m以上的大跨度鋼桁架而言，需要對其進行預起拱處理，然后依據鋼桁架的分段特征來把鋼桁架的預起拱形式設置成為折線形，預起拱的折線點也就是桁架分段的節點。

2.3 桁架拼裝

2.3.1 設置拼裝胎架

在對鋼桁架胎架進行拼裝的時候，一定要滿足穩定性還有強度方面的要求，并且還應該便于施工現場的拼裝需求。與此同時，為了防止二次搬運構件，在設置拼裝場地的時候，還應該盡可能地離桁架吊裝的位置近一點，但是要注意，距離雖然盡可能地靠近，卻不可以對桁架的吊裝作業造成影響。

2.3.2 拼裝桁架的要點

對于桁架各節點進行定位的時候，為了精準地進行定位，在定位的時候可以運用全站儀等儀器設備來進行定位[3]。而為了防止各段桁架之間產生過大的誤差，可以同時拼裝各段桁架。與此同時，為了防止焊接的時候出現焊接變形或者是應力集中，所以在焊接桁架的時候應該要按照合理的焊接順序來進行。對于整體鋼桁架的焊接而言，其焊接的順序應該是從中間開始，然后往兩邊進行焊接。對于鋼桁架構件對接的焊口來說，可以采取對稱焊接的順序來進行。在完成桁架拼裝之后，應該要先將桁架上面全部的定位點去除掉，讓其保持在一種自由的狀態下，接著再對桁架的尺寸進行測量。除此以外，對于屋蓋鋼結構的主桁架而言，主要是由聯系鋼梁、主桁架、次桁架、封邊桁架、吊掛桁架、聯系桁架還有腰桁架這幾個部分組成。而對于鋼結構的拼裝而言，占房屋桁架地面拼接是主要的拼接內容，一般桁架采取分段吊裝，對于桁架的拼裝而言，應該要將桁架上弦桿均勻分段，而對于剩下的屋蓋桁架桿來說，將散件運送到施工的現場，然后在現場完成拼裝。

2.4 分段吊裝施工中的要點

2.4.1 選擇吊裝設備

在選擇鋼桁架吊裝設備的時候，對于施工現場所有不利的條件都應該要進行全面的考慮，并且應該依據施工現場的實際情況來分析吊裝最不利的工況，這樣才可以在滿足鋼桁架吊裝需求的前提下選擇最為適合的吊裝設備。

2.4.2 分段吊裝作業的流程

1)起吊。在鋼桁架吊裝作業開始之前，對于鋼桁架、卡扣還有吊點等都應該進行檢查，在確保其符合有關的要求之后，再將平放在平臺上面的桁架運用汽車吊吊起來，直到其呈現出豎直狀態[4]。接著慢慢地吊起桁架，一直到其下弦桿和地面之間的距離為500 mm之后停止，這個時候需要對鋼桁架、汽車吊還有地基等吊裝的狀態再次進行檢查，直到檢查沒有問題之后才可以繼續之后的吊裝作業，如圖1所示。

圖1 起吊示意圖

2)吊裝到位。對于鋼桁架而言，在對其進行吊裝作業的時候，應該要依據先遠后進、先兩側后中間的吊裝原則來開展吊裝作業。在將兩側的鋼桁架吊裝到位之后，可以運用兩臺全站儀來測量桁架的軸線和標高，并且還可以運用全站儀來對整個桁架相對應的位置以及標高進行調整，這樣可以確保其誤差值在規定允許的范圍之內[5]。此外，在完成調整作業之后，應該將纜風繩設置在上下弦處，這樣可以讓鋼桁架保持在豎向的穩定狀態，之后再對中間段的桁架進行吊裝，如圖2所示。

圖2 汽車吊裝及上下弦桿示意圖

3)焊接的控制。在對桁架進行定位焊接的時候，在桁架分段的吊裝到位之后，應該要先進行找正和調整，接著對于鋼桁架各個分段接口處坡口的背面，應該要安排輔助的工人使用角向磨光機或者是粗砂布來將其表面的附著物還有銹跡等去除掉。在完成打磨環節的工作之后，再由持有焊工證的焊接工作人員對其進行定位點焊。為了使得焊接過程中的焊接變形還有殘余應力有效減小，在焊接的過程中可以運用坡口角度調整、焊后的熱處理、焊接順序的合理選擇、對焊接參數進行調整以及焊接前預熱等方式，這樣可以使得焊接過程中因為不利因素所造成的影響盡量地減小[6]。在施工現場焊接鋼桁架構件的時候，一般采取多層多道焊接的方式，在對每一層或者是每一道焊縫進行焊接的時候，還應該有兩名焊工在兩側對角線的部位來按照相同的方向進行對稱的焊接。而對于上下兩道或者是兩層的焊縫而言，其焊接的方向應該是相反的。與此同時，適當將焊口坡口的角度減小，可以在一定程度上改善焊接中的殘余應力。

2.5 監 測

施工人員在鋼結構施工的過程中，為了連續不間斷地監測鋼屋蓋重要構件在施工當中的變形、沉降還有位移等情況，并且可以便于對關鍵桿件的變形量、支撐系統、參數設計的符合程度以及支撐系統等進行及時地評估，對于結構的支撐、節點還有構件等損傷的情況必須進行有效地監測，這樣才可以實時地監測鋼桁架結構的整體震動情況和結構的變形狀態[7]。同時還應該設置變形、位移還有沉降的監測系統，進行動態的控制和自檢，并且可以系統地監測鋼屋蓋的施工過程。

1)設置水準基點。施工人員觀測鋼屋蓋的沉降變形情況時，主要是依據鋼屋蓋周圍的水準基點來進行的，所以對于水準基點而言，一定是穩定堅固的。為了避免水準基點自身發生變化，需要相互校核水準點，并且在沉降觀測的過程中，水準基點的數量不能少于三個，構建一個水準網[8]。與此同時，對于水準基點而言，每隔半年就應該要對其進行一次檢測，使沉降觀測效果的準確性得到有效保障。

2)布置沉降觀測點。在布置沉降觀測點的過程中，該布置一定要與設計的要求相符合，如果在設計當中沒有對沉降觀測點的布置進行規定，那么可以依據以下原則進行沉降觀測點的布置：高低錯臺處、大轉角的位置、沉降縫的兩端、建筑物的四角，建筑物每隔一個軸線的時候就應該設置一個觀測點，所設置的部位一定是具有代表性的，為其存在明顯變形的位置。與此同時，布置的觀測點應該是可靠牢固的，既不會對建筑物的美觀和使用以及正常施工產生影響，又可以方便保存的。

2.6 卸 載

在拆除卸載活動中心屋蓋結構臨時安裝的托架時，為了使已經安裝完成的整體鋼桁架的穩定性得到有效的保障，并且使由于卸載鋼桁架而造成鋼桁架發生自身變形和沉降對后期的鋼桁架安裝精度所造成的影響減少[9]。在施工的現場，可以先完成四榀的鋼桁架，以此形成一個較為穩固的體系，這種情況下才可以對第一榀鋼桁架下面的臨時支撐托架進行拆除，再該托架拆除完成之后，再按照順序來逐一吊裝鋼桁架，并且對于臨時的支撐架要延時拆除。

3 結束語

對于大跨度鋼桁架分段吊裝的施工技術而言，高速鐵路各方面對進行有效地運用，可以將設計的意圖最大程度地實現，并且還可以使得整個工程的施工工期得到有效保障，有效地降低了施工的成本，這樣才可以有效地保障整個混凝土主體結構以及鋼結構的質量，進而獲得比較高的經濟效益以及社會效益。

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