超跨度超高超重雙機抬吊廊道吊裝工藝

劉佳星

中國化學工程第三建設有限公司 安徽合肥 230601

某化工新材料一體化基地30 萬t/ a 燒堿、40 萬t/ a聚氯乙烯項目燒堿裝置，東區鹽倉鋼結構廊道現場拼組裝、焊接和吊裝工作。其中廊道倉- A 最高結構高度為+33.5m，桁架寬度5450mm；跨度60m，重量達106.6t，主要分為1#、2#、3#廊道和鋼支柱，廊道為桁架式結構，鋼支柱為H 型鋼框架形式，主要材料有H 型鋼、角鋼、大型方鋼、槽鋼、組成。

大跨度鋼結構桁架的施工工藝與建筑物的幾何尺寸、建筑物材料、施工條件以及現場環境等因素具體分析：大跨度的桁架安裝統計涉及分段及吊機的選擇、施工測量定位、支撐架體的設置、桁架的吊裝安裝工藝、載荷等多種工藝，該工程是典型的鋼框架結構體系,采用桁架整體吊裝、整體提升等施工方法。這些方法施工進度快,主要構件在地面拼裝,質量易于保證。

1 桁架拼裝吊裝施工程序

吊裝工序流程如圖1 所示。

圖1 吊裝流程示意圖

2 施工準備

（1）對制作的鋼構件在進場前要按規格列明編號，并標識堆放在安裝位置附近。

（2）現場軸線檢測：安裝現場采用經緯儀和水準儀進行放線、復測縱橫向軸線、標高線和地腳螺栓標高，要求現場留線清晰，以便安裝。現場安裝地腳螺栓螺絲部涂油并綁扎，以防碰壞螺絲。

（3）根據復測標高數據，確認無誤后才能吊裝鋼梁。

（4）所有構件進場前要劃出中心線、標高線、對接口線以便現場安裝復核。

（5）吊裝施工現場要求：由于汽車吊、鋼構件運輸平板車等大型機械自身重量大，為確保施工的順利進行，吊裝區域地基的處理，在吊車行走路線須滿足要求，確保吊裝施工安全進行。

（6）吊裝前的復測施工前做好吊車參數的收集,有助于吊裝技術工作的順利進行,對不同的工作環境、不同的構件要分別選用合適的吊車去完成, 在施工前必須做出詳細的調查和分析。

3 桁架吊裝工藝

3.1 工藝介紹

施工時采取了地面拼裝成型，整體提升、高空整體水平滑移的技術。雙機抬吊工藝在于吊車的站位及相互配合。桁架吊裝采用2 臺500t 汽車吊雙機抬吊，選用徐工XCA500(500t）型全路面汽車吊，超起臂桿，160t 配重，回轉半徑14m，臂桿長53.8m，起吊重量89t 初始時，吊車1和吊車2 回轉半徑14m。

吊點分別距桁架端部11.5m，吊車到指定位置，機索具系掛完畢后兩臺吊車同時起鉤；將構件抬起約200mm，停止起鉤；對兩臺吊車、路基、構件等進行檢查，確認無任何問題后繼續起吊；當吊車2 起升高度超過接料口時，吊車2 抬臂，吊車1 保持回轉半徑不動，繼續起升；當起升到安裝標高后，吊車1 抬臂，兩車同時轉向到安裝位置；安裝時吊車1 轉半徑14 m，吊車2 最小回轉半徑14m，起升高度、作業半徑、起升高度抗桿校核都能滿足要求。

3.2 桁架吊裝點位置

吊點的選擇原則為，在自重作用下保證構件兩端的軸向變形等于或接近于零，保證構件的變形和彎矩分部比較均勻，且數值最小。本工程中，鋼桁架最適合吊點位置如圖2 所示。由于桁架結構桿件主要承受拉力和壓力，其抗彎承載力較弱，故將吊點位置設置在桁架上弦桿與腹桿節點附近，以達到最佳受力狀態。吊點分別距桁架端部11.5m。桁架就位后吊車站位點如圖3 所示。

圖2 桁架吊裝前起始位置及兩臺吊車站點

圖3 桁架就位后吊車站位點

3.3 結構吊點位置的強度和剛度防控措施

（1）桁架平面外力學性能較差，吊點的設置應結合其受力分析考慮，并設置在受力以及撓度較小的桁架節點處。

（2）桁架水平放置時，應考慮桁架自重作用下的平面外受力特點，增設支座，以減小平面外彎矩的產生，在實際施工中采用木墊塊等方式進行設置。

（3）在桁架吊裝過程中，桁架上弦桿端等部位撓度以及應力較大，應根據方案的需要設置臨時支撐以及局部的加固處理，以保證桁架吊裝的整體穩定性。

（4）桁架吊裝過程是整個桁架吊裝的關鍵過程，進行起升階段的力學計算對保證整個桁架的吊裝安全性與合理性至關重要。

（5）為保證吊點位置鋼桁架H 型鋼的剛度和強度及吊耳受力對桁架的拉力，特制定桿件的強度、剛度、穩定性以及變形，對于薄弱的吊點以采取相應的措施，鋼桁架頂部用δ20mm，320mm×500mm 均布吊耳兩側，吊耳背側對應位置加背板（同規格厚度），具體如表1 所示。圖4 為吊耳示意圖。

表1 吊耳及筋板表

圖4 吊耳示意圖（單位：mm）

3.3.1 吊耳的強度計算

吊耳的I- I 截面所受拉應力計算見式（1）。

式中：σ——拉應力，MPa；

P——吊耳承受外部的拉力，N；

PX——吊耳受力的分力，N；

α——吊索與水平方向的夾角，取值為α=60°；

AⅠ-Ⅰ——最小截面處的截面積，mm2。

最小截面處的截面積（AⅠ-Ⅰ）計算見式（2）。

式中：L——吊耳板長度,mm；

d——吊耳孔直徑,mm；

δ——吊耳板厚度,mm。

對于塑性材料（大多數結構鋼和鋁合金），許用應力（［σ］）計算見式（3）。

式中：σS——塑性桿件材料的屈服極限；

n——安全系數，1.5～2.5。

吊耳選用材質為Q235B，查《GB 50017- 2003 鋼結構設計規范》可知σS=225MPa，故［σ］=150MPa。

強度驗算：若σ≤［σ］，滿足要求；若σ＞［σ］，不滿足要求。

3.3.2 吊耳焊縫強度計算

垂直焊縫方向強度應力計算見式（4）。

式中：τN——貼角焊縫強度應力，MPa；

P——吊耳承受外部的拉力，N；

hf——焊縫高度,mm；Lf——焊縫計算長度, 取每條焊縫實際長度減去10mm，Lf=（L- 10）×2，取值為632mm；

τNX——PX所引起的焊縫應力，MPa；

τNY——PY所引起的焊縫應力，MPa。

縫強度計算應考慮焊縫系數，可取0.85。

若τN≤［τRt］，則滿足要求；若τN＞［τRt］，則不滿足要求。［τRt］為貼角焊縫的許用應力，［τRt］=0.85×0.7［σ］。

根據計算，吊耳板強度、吊耳焊縫強度滿足要求。綜上所述，吊耳滿足要求。

3.4 汽車吊應對其吊裝中的支腿地基承載力及地基處理

3.4.1 吊車吊裝時對地面的地耐力要求

吊車支腿中心間距9400mm×9600mm，按每個支腿壓1 塊路基板計，起吊時吊車對地面的壓強按總壓力集中于一側，按吊裝受力側兩條支腿受力校核（按兩塊路基板計算），主吊車站位區域地耐力計算見式（7）。

考慮吊車對地面的不均勻受力，取不均勻受力系數1.3，則：P1=P×1.3＜P地基承載力，則滿足吊車使用。

3.4.2 地基處理計算

軟弱下臥層頂面處附加壓力（Pz）參考《建筑地基基礎設計規范》按式簡化計算，其計算見式（8）。

式中：B——矩形底排(路基板)的寬度；

L——矩形底排(路基板)的長度；

P——矩形底排(路基板)下的外載壓力；

Z——回填地基頂面與軟弱下臥層頂面的距離；

θ——回填地基壓力擴散角。

塊石的自重壓力計算見式（9）。

式中：PCZ——回填部分底面處土受到塊石的自重壓力；

ρ——塊石的容重。

軟弱下臥層頂面處地基允許承載力（f）計算參考《建筑地基基礎設計規范》，計算見式（10）。

式中：f——修正后的地基承載力特征值；fak——地基承載力特征值；

ηb，ηd——分別為基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數，ηb=0.5，ηd=2；

b——路基板寬度；

Z——基礎埋深；

γ——基底持力層土的天然重度；

γm——基礎底面以上下土的加權平均重度。PZ+PCZ=＜f，所以處理地基滿足要求。

3.5 安全措施措施

（1）安裝腳手架：在型鋼柱周圍搭設腳手架,在距梁下翼緣及桁架下弦1200mm 高度分別設操作平臺, 便于人員操作,操作層上滿鋪竹笆并用鉛絲扎牢。操作層外圍設1.1m 高防護圍欄。

（2）鋼桁架架設生命線：鋼桁架吊裝后在距桁架上1.1～1.2m 高度上設置一道生命線,使用9mm 的鍍鋅鋼絲繩捆扎在鋼柱上。

4 結語

實際結合工程，通過克服場地狹小，吊裝重量大、位置高，吊車站位空間不足，安全風險大等特點，計算超危大工程吊裝技術方案，從鋼結構分段策劃、組裝場地選定、預制件擺放、拼裝吊裝選擇、主吊車工況選擇、地基處理及吊車站位，到吊耳、鋼絲繩、重心校核，以及提升、轉向、落鉤、組對、水平和垂直度保證等，每一個環節都認真細致地核算，為現場提供吊裝的重要依據及保證措施。使得工程通過了業主、監理、各方專家認可,施工中取得了良好效果,圓滿地完成了工程施工任務。