大跨度管桁架現(xiàn)場拼裝技術(shù)要點(diǎn)分析

□文 /劉建國

大跨度管桁架現(xiàn)場拼裝技術(shù)要點(diǎn)分析

□文 /劉建國

大跨度管桁架現(xiàn)場拼裝滿足一定的安全技術(shù)條件下完成，包括現(xiàn)場運(yùn)輸?shù)缆返木€路布置及路況條件，拼裝場地的平整度、承載力應(yīng)滿足設(shè)計要求，拼裝胎架及支撐體系的設(shè)計應(yīng)滿足強(qiáng)度剛度及穩(wěn)定性受到一定的外力沖擊下的變形值在可控范圍內(nèi)，保證大跨度管桁架拼裝精度符合設(shè)計規(guī)范要求。

大跨度；管桁架；拼裝；胎架

1 工程概況

天津華僑城陸地館工程結(jié)構(gòu)形式為弧形管桁架，兩端呈半橢圓球形式。場館兩端結(jié)構(gòu)采用平面弧形桁架，各有11榀，對稱設(shè)置，單榀桁架跨度約55 m，截面高3 m；中間部分為拱門型倒三角空間桁架，共計17榀，桁架跨度為 110 m，截面寬 3 m，高 3 m；主桁架采用管結(jié)構(gòu)相貫連接，主桁架之間由管結(jié)構(gòu)次桁架連接；桁架腹桿與上下弦節(jié)點(diǎn)也為相貫連接；單榀中間部分主桁架質(zhì)量約130 t，平面桁架質(zhì)量約21 t，中間段次桁架質(zhì)量約1.3 t；主桁架上弦由3段弧形組成，大弧半徑為91.5 m，小弧半徑為21.5 m；下弦也由3段弧形組成，大弧半徑88.5 m，小弧半徑18.5 m，整榀桁架為對稱結(jié)構(gòu)。

2 大跨度管桁架現(xiàn)場拼裝技術(shù)重點(diǎn)和難點(diǎn)分析

1）大跨度管桁架現(xiàn)場地面拼裝及空中安裝工藝，受施工場地條件限制較多，包括拼裝構(gòu)件占地面積大小、場地的承載力及平整度、臨時道路路況條件的要求等。

2）現(xiàn)場平面管理協(xié)調(diào)工作復(fù)雜、難度大。由于大跨度管桁架大型構(gòu)件從開始組織進(jìn)場，到現(xiàn)場管桁架的拼裝和吊裝就位，整個施工過程的現(xiàn)場平面管理協(xié)調(diào)工作內(nèi)容包括：

（1）構(gòu)件進(jìn)場的順序計劃控制；

（2）現(xiàn)場臨時道路的疏通管理；

（3）構(gòu)件堆放、成品保護(hù)的管理；

（4）現(xiàn)場拼裝和機(jī)械吊裝作業(yè)與各專業(yè)之間交叉施工的組織協(xié)調(diào)；

（5）機(jī)械設(shè)備的調(diào)度計劃的協(xié)調(diào)管理工作。

現(xiàn)場協(xié)調(diào)管理工作的重點(diǎn)應(yīng)保證整個工程的順暢進(jìn)行，尤其要盡量縮短現(xiàn)場構(gòu)件壓占場地的周期，為各專業(yè)之間交叉施工及后續(xù)工程的順利展開創(chuàng)造有利條件。

3）構(gòu)件拼裝質(zhì)量控制難度大，尤其是主體結(jié)構(gòu)拼接口的焊接質(zhì)量。由于管桁架現(xiàn)場焊接施工條件復(fù)雜，主體結(jié)構(gòu)拼接口焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高（主要焊縫等級一般為二級或一級），影響現(xiàn)場焊接質(zhì)量的因素多，主要包括：

（1）氣候因素對焊接質(zhì)量影響大；

（2）焊接操作空間受限制多；

（3）焊工技術(shù)水平及責(zé)任心不確定因素多；

（4）現(xiàn)場拼裝工藝方案實施過程受不確定因素影響多。

因此，必須嚴(yán)格按照焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書及拼裝工藝設(shè)計方案等相關(guān)規(guī)定的要求嚴(yán)格執(zhí)行并嚴(yán)格落實質(zhì)量保證措施。

4）臨時拼裝胎架支撐體系是工程的重中之重。臨時拼裝胎架支撐體系工程，對于整個工程安全、質(zhì)量和工期控制都十分重要，因此必須對支撐體系的結(jié)構(gòu)設(shè)計給予高度重視，對其安全可靠及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合分析和評估，選擇科學(xué)合理的胎架支撐體系方案，使其保證胎架拼裝工程順利進(jìn)行。

3 大跨度主桁架現(xiàn)場拼裝技術(shù)要點(diǎn)

1）拼裝場地的平面位置及場地的大小應(yīng)符合施工總體部署要求，應(yīng)滿足大跨度桁架拼裝工藝流程要求。

2）拼裝場地承載力應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)拼裝和吊裝施工作業(yè)的安全性和穩(wěn)定性要求。

3）拼裝胎架和支架的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性應(yīng)進(jìn)行力學(xué)分析計算確定，保證其安全可靠性及經(jīng)濟(jì)合理性。

4）主桁架現(xiàn)場拼裝胎架設(shè)置。

（1）考慮桁架整體的外形尺寸要求及胎架的高度，曲率變化較大的桁架，其整體線形在不斷變化，胎架設(shè)置時應(yīng)將桁架標(biāo)高進(jìn)行適當(dāng)轉(zhuǎn)換，以降低胎架高度便于實際操作，另外胎架設(shè)置時應(yīng)充分考慮胎架整體的剛度、穩(wěn)定性及強(qiáng)度要求，同時考慮設(shè)置高空走道腳手架平臺。

（2）胎架支撐體系布置及支撐結(jié)構(gòu)形式。應(yīng)先根據(jù)主要支撐部位（拼裝接口兩側(cè)、兩個端頭）鋪設(shè)鋼路基箱并相互連接形成一剛性平臺 (地面必須先壓平、壓實)，平臺鋪設(shè)后，放x、y的投影線、放標(biāo)高線、檢驗線及支點(diǎn)位置，形成田字形或井字形控制網(wǎng)并提交驗收；然后豎胎架直桿，根據(jù)支點(diǎn)處的標(biāo)高設(shè)置胎架模板及斜撐。

（3）胎架的優(yōu)化設(shè)計。胎架設(shè)置應(yīng)與相應(yīng)的桁架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計、分段重量及高度進(jìn)行全方位優(yōu)化選擇，另外胎架高度最低處應(yīng)能滿足全位置焊接所需的高度，胎架搭設(shè)后不得有明顯的晃動，合格后方可使用。為防止剛性平臺沉降引起胎架變形，胎架旁應(yīng)建立胎架沉降觀察點(diǎn)。如有變化應(yīng)及時調(diào)整，待沉降穩(wěn)定后方可進(jìn)行焊接。

（4）胎架設(shè)置。應(yīng)根據(jù)經(jīng)向鋼管的弧形尺寸設(shè)置胎架，胎架設(shè)置前必須劃出經(jīng)向和緯向桿件的投影中心線并做好標(biāo)記，作為桿件拼裝定位的基準(zhǔn)，胎架采用格構(gòu)式支撐架。

5）主桁架拼裝工藝。

（1）桿件組裝。上了胎架鋼管桁架進(jìn)行定位，必須定對胎架中心線和接口位置線，分段組裝定位后即可進(jìn)行主鋼管的對接焊接，焊接采用CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行對稱焊接，同樣對胎架底線經(jīng)向鋼管進(jìn)行定位焊接，形成初步的拼裝單元；試裝2個組裝單元間的緯向嵌補(bǔ)桿件和組裝單元上的局部牛腿桿件，組裝后進(jìn)行牛腿的對稱焊接，焊接后進(jìn)行整體測量校正。

（2）保證分段獲得正確的線型并控制其焊接變形，分段裝配時，要使分段外板與胎架曲面緊密貼合，可得到正確而光順的分段線型，分段外板采用連接板定位焊接在胎架上，分段和胎架連成一個大的剛體，可減少分段焊接后對線型變形的影響。

（3）拼裝精度控制。大跨度管桁架分段進(jìn)行拼裝的精度采用全站儀進(jìn)行控制，控制關(guān)鍵點(diǎn)是在主桁架上和胎架上接口位置和桁架的端部設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，拼接完成進(jìn)行臨時固定后進(jìn)行監(jiān)控測量，完成后進(jìn)行焊接，焊接過程進(jìn)行跟蹤測量監(jiān)控，出現(xiàn)變形進(jìn)行矯正處理完成后繼續(xù)進(jìn)行施焊，全部完成做最后測量驗收。

（4）拼裝接口位置的設(shè)置、連接形式、接口縫隙。主桁架拼裝接口位置的設(shè)置應(yīng)按照整體桁架受力彎矩圖，選擇較小的彎矩值位置，一般在距桁架端部1/3L（L為桁架長度）跨度范圍內(nèi)。接口的連接形式一般采用在接口兩側(cè)設(shè)置定位耳板（耳板之間弧度為60°）；接口的縫隙應(yīng)控制在＜5 mm。

（5）改善焊接條件，提高焊接質(zhì)量。胎架在選取基準(zhǔn)面時，能改變分段的空間位置，使分段的焊接坡度盡可能變得平緩，減少仰焊、增多平焊，擴(kuò)大自動焊和半自動焊的應(yīng)用范圍。

4 結(jié)語

通過對大跨度管桁架的現(xiàn)場拼裝工藝方法分析，其技術(shù)核心是：

1）大跨度管桁架分幾段應(yīng)主要從安全技術(shù)和工作效率上進(jìn)行分析；

2）拼裝胎架設(shè)計形式應(yīng)從安全技術(shù)及經(jīng)濟(jì)的科學(xué)合理性進(jìn)行分析研究；

3）保證大跨度管桁架拼裝的精度控制方法應(yīng)從胎架的剛度及穩(wěn)定性方面及測量控制方法進(jìn)行分析研究。

TU323.4

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1008-3197（2012）06-18-02

2012-05-07

劉建國/男，1957年出生，高級工程師，中冶天工集團(tuán)渤海分公司技術(shù)中心，從事工程建設(shè)項目技術(shù)管理工作。