大矢跨比平面鋼管拱形桁架吊裝技術(shù)創(chuàng)新

黃賢斌，張益鍵，劉鑫

（鎮(zhèn)江四建建設(shè)有限公司,江蘇 鎮(zhèn)江 212143）

1 工程概況

某散貨堆棚為半圓平面鋼管拱形桁架結(jié)構(gòu)，桁架重 8.9 t，支座標(biāo)高 3.800 m，支承于混凝土柱，柱間為混凝土擋墻，跨度 46.5 m，柱距 7.5 m，堆棚一、二建筑面積共16 576.96㎡。桁架采用直縫焊接鋼管，上下弦分別為 Q345BΦ194×6、Φ194×7，腹桿為 Q235BΦ89×4.5，上下弦間距 1.6 m。上弦圓弧半徑24.05 m，弧長72.5 m，下弦圓弧半徑 22.45 m，弧長 67.5 m。桁架間采用系桿、垂直支撐、水平支撐保證空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。桁架跨中頂標(biāo)高28.147 m（圖 1）。

圖1 桁架結(jié)構(gòu)立面

2 施工難點(diǎn)

該工程半圓拱形桁架為平面桁架結(jié)構(gòu)，跨度46.5 m，矢高 23.25 m，矢跨比為 1/2，拱頂標(biāo)高28.159 m，上下弦分別為 Q345BΦ194X6、Φ194X7，構(gòu)件展開長72.5 m，桁架側(cè)向剛度很差，桁架起立、吊裝難度較大。

3 施工方案概述

桁架側(cè)向剛度小，構(gòu)件吊裝起立高度高達(dá)23.25 m，撓曲變形大，又由于桁架跨度大，易平面外失穩(wěn)，必須多點(diǎn)起吊。擬采用8點(diǎn)起吊。

采用 8點(diǎn)起吊，若采用一臺(tái)吊車主吊，為減少鋼絲繩對(duì)桁架水平壓力，須大幅提高鉤頭高度，高達(dá) 63.2 m；需 1臺(tái)220 t及以上的汽車吊起吊以滿足鉤頭高度要求。鋼絲繩對(duì)桁架跨中施加水平壓力較大，桁架平面外失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)較大；起重量存在冗余，進(jìn)退場費(fèi)高，臺(tái)班費(fèi)用攤銷大（圖2）。

圖2 220 t汽車吊8點(diǎn)起吊示意

為進(jìn)一步減少鋼絲繩水平拉力對(duì)桁架側(cè)向穩(wěn)定性，以及降低對(duì)吊車鉤頭高度的要求，減少對(duì)吊車臂長要求，充分利用吊裝機(jī)械起重能力，考慮采用鐵扁擔(dān)輔助吊裝。由于降低鉤頭高度，1臺(tái)75 t汽車吊即可基本滿足要求（圖 3）。

圖3 75 t汽車吊鐵扁擔(dān)輔助8點(diǎn)起吊示意

起吊前，桁架必須平放，各吊點(diǎn)分布在上弦圓弧線上，起吊過程中，上弦各吊點(diǎn)與扁擔(dān)上的吊掛點(diǎn)的距離隨之發(fā)生變化，考慮采取鋼絲繩穿越定滑輪組的措施，各點(diǎn)間的鋼絲繩在張力的作用下進(jìn)行長度自我調(diào)節(jié)，共同承受桁架重力。

4 鐵扁擔(dān)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)吊具有鋼板橫吊梁和鐵扁擔(dān)，多用鋼板或?qū)嵏故叫弯撛O(shè)計(jì)制作，長度一般不超過 10 m（圖 4）。

圖4 鋼板橫吊梁和鐵扁擔(dān)

鐵扁擔(dān)長度32 m方能滿足拱形桁架吊裝要求,75 t起重量 9.5 t，桁架 7.9 t，為降低機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用，對(duì)起重量做出限制，如果采用傳統(tǒng)的實(shí)腹式型鋼扁擔(dān)，為滿足強(qiáng)度及側(cè)向穩(wěn)定性要求，其用鋼量極大，75 t汽車吊不能滿足要求。

為滿足鐵扁擔(dān)的重量限制要求，采用空間格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，根據(jù)本桁架吊裝特點(diǎn)設(shè)計(jì)，受力明確，既能保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，又能兼顧32 m長鐵扁擔(dān)的側(cè)向穩(wěn)定性要求，同時(shí)用鋼量極小，可充分發(fā)揮材料力學(xué)性能。扁擔(dān)用料僅1.4 t?？臻g格構(gòu)式扁擔(dān)（圖5）。

圖5 空間格構(gòu)式鐵扁擔(dān)設(shè)計(jì)

為確保方案順利實(shí)施，對(duì)空間格構(gòu)式鐵扁擔(dān)進(jìn)行承載力實(shí)驗(yàn)。

5 鋼絲繩長度動(dòng)態(tài)調(diào)整

由于吊點(diǎn)沿桁架上弦圓弧拱呈圓弧分布，桁架地面平放時(shí)標(biāo)高一致，吊裝起立過程中，在垂直狀態(tài)前，各吊點(diǎn)相對(duì)標(biāo)高隨起升高度變化而變化，則各吊點(diǎn)與扁擔(dān)吊掛點(diǎn)間距離即鋼絲繩長度隨之不斷變化，分左右兩組，各吊點(diǎn)、吊掛點(diǎn)采用定滑輪，每組用一根鋼絲繩穿過各滑輪，可以自由穿行，實(shí)現(xiàn)各吊點(diǎn)與吊掛點(diǎn)間距自行調(diào)整，從而保證各吊點(diǎn)間鋼絲繩穩(wěn)定受力。共采用10只定滑輪。

6 結(jié)語

通過采用空間格構(gòu)式鐵扁擔(dān)，多吊點(diǎn)起吊，成功解決了大矢跨比平面鋼管拱形桁架吊裝技術(shù)難題，為類似的側(cè)向剛度差的大跨度構(gòu)件吊裝提供借鑒；通過定滑輪組鋼絲繩長度自調(diào)節(jié)，成功解決起吊過程中各吊點(diǎn)與吊掛點(diǎn)距離變化的問題，為多吊點(diǎn)非同一標(biāo)高的構(gòu)件吊裝提供借鑒。

本施工方法投入不大，但成功地解決了技術(shù)難題，降低了對(duì)起重機(jī)械的要求，取得較為理想的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效果。