大跨度鋼結(jié)構(gòu)天橋整體提升技術(shù)

上海建浩工程顧問(wèn)有限公司 上海 200030

1 工程概況

上海虹橋soho商務(wù)廣場(chǎng)項(xiàng)目位于長(zhǎng)寧區(qū)臨空?qǐng)@區(qū)15#地塊內(nèi)，北臨北翟路、南靠金鐘路，東至協(xié)和路，西接外環(huán)路。建筑面積35 萬(wàn)m2，地上由1#、2#、3#、4#四棟辦公樓組成，地下2 層，地上11 層，建筑高度40.0 m。

本工程天橋?yàn)榛⌒渭冧撹旒芙Y(jié)構(gòu)，共分6 座，連接1#、2#、3#、4#辦公樓。其中，1#、2#、3#天橋位于辦公樓的3～4 層之間，頂標(biāo)高+11.55 m，最大跨度64.8 m，中間各設(shè)有2 組鋼橋墩與天橋下弦桿件通過(guò)抗震支座連接；4#、5#、6#天橋位于辦公樓的10～12 層之間，頂標(biāo)高+39.50 m，最大跨度53.0 m，高度為7.4 m；4#天橋總重為3 025 kN，5#天橋總重為3 917 kN，6#天橋總重為3 705 kN。天橋鋼結(jié)構(gòu)散裝如圖1所示。

圖1 天橋低空散裝

2 工程難點(diǎn)

2.1 結(jié)構(gòu)體系單純、造型復(fù)雜

天橋鋼結(jié)構(gòu)由主弦梁、腹桿、拉桿、立柱和連系梁5 個(gè)部分組成，其中1#、2#、3#天橋?yàn)榛⌒坞p層桁架結(jié)構(gòu)體系，4#、5#、6#天橋?yàn)榛⌒? 層桁架結(jié)構(gòu)體系，而且整體造型復(fù)雜。

2.2 構(gòu)件數(shù)量多

本工程鋼構(gòu)件總數(shù)約達(dá)1 537 件（包含安裝就位吊件和現(xiàn)場(chǎng)拼裝吊件），其中1#、2#、3#天橋鋼構(gòu)件735 件，4#、5#、6#天橋鋼構(gòu)件802 件。

2.3 安裝高度高

天橋鋼結(jié)構(gòu)安裝高度高達(dá)+32.1～+39.5 m，安裝天橋的施工難度、施工風(fēng)險(xiǎn)均很大。

2.4 組織、協(xié)調(diào)工作量大

本天橋工程的總體特點(diǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，決定了鋼結(jié)構(gòu)工程的組織協(xié)調(diào)量很大。

3 安裝方案的比選

天橋鋼結(jié)構(gòu)安裝高度高達(dá)+32.1～+39.5 m，如進(jìn)行高空焊接，現(xiàn)場(chǎng)必須搭設(shè)支撐胎架與操作平臺(tái)，該項(xiàng)措施費(fèi)用較大，且焊接工程量巨大，長(zhǎng)期高空作業(yè)整體存在較大的質(zhì)量和安全風(fēng)險(xiǎn)，也會(huì)對(duì)其他的專(zhuān)業(yè)分包的工期有一定影響進(jìn)而影響整個(gè)工程的施工進(jìn)度。

相反，如果將天橋在地面拼裝通過(guò)桁架形成完整的幾何不變結(jié)構(gòu)體系，再采用液壓整體提升技術(shù)對(duì)鋼天橋進(jìn)行整體提升，將有如下優(yōu)點(diǎn)[1-4]：

（a）該天橋拼裝在地面±0.00 m層拼裝平臺(tái)上進(jìn)行，用汽車(chē)吊進(jìn)行低空散裝、不僅方便高效，且對(duì)其他專(zhuān)業(yè)分部工程影響較小，能夠保證多個(gè)作業(yè)面的同時(shí)施工。

（b）該提升技術(shù)比較成熟且有大量成功經(jīng)驗(yàn)可供參考借鑒，這樣可以保證整個(gè)提升過(guò)程的安全性。

（c）因?yàn)楸竟こ探Y(jié)構(gòu)+36.5 m處有外伸牛腿，無(wú)需搭設(shè)外部提升臨時(shí)設(shè)施，可以有效的控制施工成本。

（d）提升使用的設(shè)備油缸錨具具有單向運(yùn)動(dòng)自鎖性，在桁架到位后能保證剩余桿件焊接、壓型鋼板的鋪設(shè)等后續(xù)施工及施工過(guò)程中的安全。

綜合考慮上述各方面因素，結(jié)合本工程實(shí)際情況，最終采用“液壓整體同步提升”的施工方案。

4 液壓整體同步提升方案

4.1 下吊點(diǎn)的選擇與布置

本工程采用液壓整體同步提升技術(shù)對(duì)高區(qū)天橋進(jìn)行吊裝的話(huà)，首先應(yīng)該選擇最合適的下吊點(diǎn)。下吊點(diǎn)的選擇應(yīng)充分考慮天橋的整體結(jié)構(gòu)受力體系，使結(jié)構(gòu)的應(yīng)力比及整體提升過(guò)程中天橋的整體變形在允許范圍之內(nèi)。以5#天橋?yàn)槔?jīng)計(jì)算可得1#吊點(diǎn)的反力標(biāo)準(zhǔn)值為1 317 kN、2#吊點(diǎn)的反力標(biāo)準(zhǔn)值為937 kN、3#吊點(diǎn)的反力標(biāo)準(zhǔn)值為1 151 kN、4#吊點(diǎn)的反力標(biāo)準(zhǔn)值為1 089 kN。4#、5#、6#天橋提升吊點(diǎn)平面布置如圖2、圖3、圖4所示。

圖2 4#天橋提升吊點(diǎn)平面布置

圖3 5#天橋提升吊點(diǎn)平面布置

圖4 6#天橋吊點(diǎn)平面布置

4.2 提升的步驟

（a）在低空地面±0.00 m層支撐胎架上進(jìn)行散件拼裝；在主桁架底部下吊點(diǎn)位置安裝提升用的托梁結(jié)構(gòu)，拖梁采用B600 mm×600 mm×40 mm×40 mm箱型梁（圖5）。

（b）上平臺(tái)在天橋11層處設(shè)置牛腿，現(xiàn)場(chǎng)直接在天橋3 個(gè)牛腿上搭設(shè)1 根B700 mm×350 mm×30 mm×30 mm箱型梁作為提升平臺(tái)梁上吊點(diǎn)（圖6）。

（c）利用10 層中樓面平臺(tái)梁上的油缸將天橋整體提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高，通過(guò)對(duì)提升過(guò)程中的微調(diào)，保證天橋與外伸牛腿對(duì)接。

圖5 下吊點(diǎn)托梁

圖6 上吊點(diǎn)平臺(tái)梁

（d）提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高后對(duì)天橋剩余的桿件進(jìn)行安裝，并鋪設(shè)壓型鋼板，使天橋形成整體穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系。

（e）對(duì)天橋進(jìn)行整體卸載，拆除下吊點(diǎn)的拖梁、液壓提升裝置及上吊點(diǎn)的拖梁。

4.3 提升驗(yàn)算

（a）提升時(shí)，結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力比為0.902，為下吊點(diǎn)臨時(shí)斜撐，其余桿件的最大應(yīng)力比0.867，應(yīng)力比均小于1，結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足安全要求。

（b）結(jié)構(gòu)跨中的最大豎向變形101 mm，中間的跨度為50 000 mm，變形為跨度的1/495，小于規(guī)范規(guī)定的1/400的變形限值，滿(mǎn)足規(guī)范的要求。

（c）經(jīng)計(jì)算，可得天橋單個(gè)提升吊點(diǎn)的最大反力標(biāo)準(zhǔn)值為1 317 kN，單臺(tái)YS-SJ-180型提升器穿12 根鋼絞線(xiàn)，破斷拉力不小于360 kN，則單根鋼絞線(xiàn)的最小安全系數(shù)為3.28＞2.5，滿(mǎn)足使用要求。

（d）提升平臺(tái)梁選用規(guī)格為B700 mm×350 mm×30 mm×30 mm的箱型梁，材料材質(zhì)Q345B，直接擱置于天橋牛腿上，提升吊點(diǎn)處開(kāi)孔直徑為170 mm。根據(jù)工況計(jì)算結(jié)果，提升平臺(tái)梁最大應(yīng)力為0.322，滿(mǎn)足提升要求。

5 操作及控制要點(diǎn)

5.1 提升方案的特點(diǎn)

5.1.1 拼裝場(chǎng)地標(biāo)高有多種

本工程現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地存在多種標(biāo)高，無(wú)法確保結(jié)構(gòu)拼裝準(zhǔn)確、施工穩(wěn)定、安全。只有在地下室頂板的相應(yīng)位置安裝拼裝平臺(tái)，使構(gòu)件拼裝能處在一獨(dú)立、穩(wěn)定的基準(zhǔn)面上，才能確保天橋拼裝準(zhǔn)確、高效。其中5#天橋?qū)?yīng)地下室頂板標(biāo)高存在－1.5 m、－0.5 m、－6.5 m、－0.9 m這4 種標(biāo)高，對(duì)于－1.5 m、－0.5 m、－0.9 m標(biāo)高處選用250 mm×250 mm×12 mm×16 mm規(guī)格的H型鋼作為平臺(tái)柱，－6.5 m標(biāo)高處應(yīng)選用搭設(shè)支撐胎架。

5.1.2 增設(shè)加固桁架

在低空散裝時(shí)天橋?yàn)榇_保結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性讓整個(gè)結(jié)構(gòu)幾何不變，在天橋2 榀桁架之間增設(shè)加固桁架。加固桁架弦桿采用Φ273 mm×10 mm鋼管，加固桁架腹桿采用Φ180 mm×6 mm鋼管，臨時(shí)措施材料材質(zhì)均為Q345B；同時(shí)在下吊點(diǎn)位置處設(shè)置斜撐，下吊點(diǎn)斜撐采用Φ273 mm×16 mm鋼管。

5.1.3 行程監(jiān)控及微調(diào)

在整體提升過(guò)程中以每6 個(gè)行程為1 個(gè)位移控制點(diǎn)，每個(gè)行程理論值為500 mm，在4 個(gè)吊點(diǎn)位置每6 個(gè)行程記錄1 次提升的實(shí)際高度，并與理論提升高度進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，對(duì)單臺(tái)液壓提升器進(jìn)行微動(dòng)調(diào)整。調(diào)整精度可達(dá)到毫米級(jí)，滿(mǎn)足安裝的精度需要，在天橋整體提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，直至結(jié)構(gòu)提升到設(shè)計(jì)位置。

5.2 現(xiàn)場(chǎng)控制要點(diǎn)

（a）要注意提升支架安裝測(cè)量控制和提升過(guò)程中的測(cè)量控制，其中地面拼裝測(cè)量控制還包括拼裝前的測(cè)量控制、拼裝過(guò)程中的測(cè)量控制和鋼桁架的起拱度及撓度控制[5]。

（b）在液壓提升器提升過(guò)程中，如果頂部預(yù)留的鋼絞線(xiàn)過(guò)多，對(duì)提升錨器的天、地錨的鎖定和打開(kāi)有較大影響[6]。所以每臺(tái)液壓提升器必須事先配置好導(dǎo)向架，方便其頂部預(yù)留過(guò)多鋼絞線(xiàn)的導(dǎo)出順暢。

（c）現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中因考慮主樓+4.6 m處的懸挑板吊裝區(qū)域應(yīng)等天橋整體提升后施工。如果和主樓結(jié)構(gòu)一次性施工，那么液壓整體提升中下吊點(diǎn)的拖梁將無(wú)法通過(guò)，這樣會(huì)增加后續(xù)施工，增加施工成本，對(duì)工期也有一定的影響。

（d）在提升前應(yīng)對(duì)提升過(guò)程中使用的鋼絞線(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)，待材料復(fù)試合格后才能對(duì)天橋進(jìn)行整體提升；其次檢查結(jié)構(gòu)的焊縫是否正常（特別是下吊點(diǎn)的拖梁），應(yīng)用ut探傷檢測(cè)焊縫的質(zhì)量是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；檢查提升平臺(tái)和地錨支架是否正常；檢查結(jié)構(gòu)的變形是否在允許的范圍內(nèi)；試提升加載過(guò)程中提升設(shè)備的檢查；檢查各傳感器工作是否正常；檢查提升油缸、液壓泵站和計(jì)算機(jī)控制柜工作是否正常[7]。試提升過(guò)程中應(yīng)檢查鋼絞線(xiàn)是否預(yù)緊，預(yù)緊質(zhì)量是否符合要求，液壓油缸系統(tǒng)的油路、電氣系統(tǒng)均正常。檢查試提升到位位置和實(shí)際安裝位置之間的偏差，如果偏差較大，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，檢查下吊點(diǎn)的拖梁和相關(guān)結(jié)構(gòu)是否有變形情況。

（e）待天橋提升到設(shè)計(jì)位置時(shí)，需懸停一周安裝剩余的桿件，在此期間應(yīng)做好安全控制，盡快落實(shí)天橋兩側(cè)的臨邊維護(hù)。

6 結(jié)語(yǔ)

整體提升是比較成熟的一項(xiàng)技術(shù)，本工程對(duì)異形結(jié)構(gòu)的天橋進(jìn)行整體提升，同時(shí)對(duì)提升過(guò)程中的行程進(jìn)行合理、有效的監(jiān)控與微調(diào)，具有一定的參考意義。也希望計(jì)算機(jī)控制液壓同步提升技術(shù)在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)整理，以及提升過(guò)程的實(shí)時(shí)微調(diào)方面能有進(jìn)一步的完善，以利于各種工程條件下的整體提升安全。圖7、圖8為提升與就位過(guò)程。

圖7 第19～24行程提升過(guò)程

圖8 天橋整體提升就位