關(guān)于大跨度鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝方案的研究

郭淑娟

【摘要】本文主要講述了燒結(jié)機(jī)原料廠封閉改造項(xiàng)目工程的施工方案，具有借鑒作用，可在類似的改造中推廣。

【關(guān)鍵詞】施工方案;桁架分段

1、項(xiàng)目背景

1.1該工程為燒結(jié)機(jī)原料廠封閉改造項(xiàng)目工程，本項(xiàng)目采用骨架膜結(jié)構(gòu)，主鋼結(jié)構(gòu)為管桁架結(jié)構(gòu)。本項(xiàng)目位于萊蕪萊鋼集團(tuán)銀山型鋼公司煉鐵廠，結(jié)構(gòu)跨度為81.5米。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用三角空間管桁架拱作為主要受力構(gòu)件，為單向傳力體系。

1.2由于本工程地處寒冷地區(qū)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用的單榀鋼管桁架的鋼材均采用Q345-B材質(zhì)，且鋼材能保證鋼材須保證抗拉強(qiáng)度，伸長率，屈服點(diǎn)，冷彎和常溫沖擊韌性試驗(yàn)（V型缺口）五項(xiàng)要求。

1.3項(xiàng)目結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、跨度大，且必須保證生產(chǎn)正常進(jìn)行，所以給現(xiàn)場安裝的全方位、多工作面的展開造成了很大困難，經(jīng)多次交流能提供的最大作業(yè)面為料場長度的一半空間。

2、安裝方案簡述

本工程為改建工程，既要保證現(xiàn)場安裝工期又不能影響料場正常生產(chǎn)。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)地考察場地情況，現(xiàn)場場地十分狹窄，運(yùn)輸?shù)缆芳笆┕龅厥钟邢?。根?jù)現(xiàn)場場地和料場生產(chǎn)情況，并與料場生產(chǎn)調(diào)度提前協(xié)商，計(jì)劃每個(gè)封閉區(qū)在長度方向分成兩個(gè)施工段進(jìn)行施工，也就是先將該區(qū)的一半施工區(qū)的原料騰空，然后交由施工隊(duì)進(jìn)行桁架施工（確定施工時(shí)間限制），該施工區(qū)施工完成后場地交由生產(chǎn)使用，再騰空另一半場地，轉(zhuǎn)入另一半施工區(qū)進(jìn)行施工。每一封閉施工區(qū)先施工東邊一半，該段桁架安裝由西往東依次進(jìn)行;西邊一半施工區(qū)桁架安裝順序?yàn)閺臇|往西依次進(jìn)行。

所有管桁架桿件均在工廠進(jìn)行相貫線切割，然后進(jìn)行防腐，發(fā)運(yùn)至工地后進(jìn)行分段組裝。根據(jù)本工程的跨度，將該工程管桁架分A、B、C三段（以B2區(qū)跨度為81.5m桁架為列，其它區(qū)根據(jù)跨度情況確定分段數(shù)量），安裝順序?yàn)橄葘⒔M裝好的A、C段吊裝至設(shè)計(jì)位置，用塔架進(jìn)行臨時(shí)支撐，然后將B段用一臺大型履帶吊吊裝至高空與A、C段進(jìn)行空中對接，并將次桁架同時(shí)進(jìn)行安裝，兩榀桁架形成穩(wěn)定單元依次進(jìn)行后續(xù)軸線桁架的安裝。

2.1施工方案介紹

2.1.1 管桁架現(xiàn)場安裝工藝流程

2.1.2組裝胎架構(gòu)造

為保證胎架有足夠的剛度和穩(wěn)定性，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，胎架材料采用300*300*6、300*175*6、200*100*6的矩形管（或型鋼）焊接而成，胎架支撐點(diǎn)的位置以滿足桁架尺寸，滿足桁架組裝及焊接為原則，間距3-4米一組，每組之間用120*100*3矩形管（或角鋼）焊接連接。

2.1.3胎架的安裝

胎架的安裝直接影響到桁架的拼裝質(zhì)量，胎架安裝完成開始進(jìn)行桁架拼裝前，對胎架的總長度、寬度、高度等進(jìn)行全方位測量校正，然后對桁架桿件的擱置位置建立坐標(biāo)控制網(wǎng)，然后對桁架各節(jié)點(diǎn)的空間位置進(jìn)行測量放線，并投影到地面上?？缙恢迷O(shè)置防護(hù)。

胎架在完成一次拼裝后，必須對其尺寸進(jìn)行一次檢測復(fù)核，復(fù)核結(jié)果滿足要求后才能進(jìn)行下一次拼裝。

3、施工順序

3.1桁架分段

管桁架跨度81.5米，為大跨距管桁架，桁架安裝無法一次安裝就位，因此，將管桁架分成A、B、C三段，分別就位后再行對接焊接施工。施工時(shí)需要制作臨時(shí)支撐體系-塔架，用以輔助安裝。

3.2主桁架分段施工順序

3.2.1塔架及桁架安裝

塔架高度約為25m（根據(jù)具體設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行測算塔架實(shí)際高度），采用H型鋼或圓管焊接標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，地面整體拼裝，然后用履帶吊一次吊裝到設(shè)計(jì)位置，校正好垂直度后，在塔架的四周拉設(shè)纜風(fēng)繩，纜風(fēng)繩在塔架的綁扎點(diǎn)高度為20m，纜風(fēng)繩與地面的夾角為45°。

第一步：用一臺汽車吊配合一臺履帶吊將塔架吊起安裝就位，校正完塔架垂直度后，在塔架的四周對稱加設(shè)4道纜風(fēng)繩。

第二步：分別用一臺履帶吊將A、C段吊裝至設(shè)計(jì)位置，一端與支座焊接，另一端放置于塔架頂部。

第三步：利用履帶吊將B段吊起與A、C空中對接。

通過以上步驟安裝，相鄰兩個(gè)軸線主桁架安裝完成。后續(xù)桁架以同樣的方法安裝。主桁架安裝兩個(gè)軸線后安排一組人員用吊車安裝其間橫向連接次桁架，成為一個(gè)穩(wěn)固的支撐體系，后即可拆除該軸線臨時(shí)支撐塔架，將塔架運(yùn)至下一個(gè)相鄰安裝軸線使用。本工程每個(gè)施工區(qū)計(jì)劃制作3套6個(gè)支撐塔架循環(huán)使用，最后安裝山墻桁架。

第四步：當(dāng)兩榀桁架的次桁架安裝完畢后，將塔架移至下一榀安裝位置，準(zhǔn)備進(jìn)行下一榀桁架安裝。

3.3典型焊縫的焊接工藝

3.3.1管-管對接

①坡口形式

②焊接位置：傾斜固定全位置焊。

③焊接方法：SMAW、GMAW

④焊接順序：每條環(huán)焊縫由兩名焊工對稱施焊;采用多層多道焊;根部用φ2.5mm或φ3.2mm焊條打底焊1～2 層，其他用φ4mm或φ5mm焊條填充、蓋面。

3.3.2相貫口焊接

①貫口形式

②焊接位置：傾斜固定全位置焊。

③焊接方法：SMAW

④焊接順序：相貫焊縫應(yīng)對稱施焊，多層多道焊;熔透部位采用φ2.5mm的焊絲打底，或直接采用手工電弧焊φ2.5mm或φ3.2mm焊條打底，但要確保單面焊雙面成形，其他采用φ4mm或φ5mm焊條填充、蓋面;一個(gè)節(jié)點(diǎn)往往有多條相貫焊縫，焊縫集中。一條相貫焊縫焊接完畢冷卻后，再焊相鄰的相貫焊縫，以防止應(yīng)力集中，減小焊接變形。焊接時(shí)，應(yīng)先焊坡口大，變形大的區(qū)域，對于Y型節(jié)點(diǎn)，先焊A、D區(qū)，后焊C、B區(qū)，且先焊趾部再焊根部。T型節(jié)點(diǎn)先焊趾部，后焊側(cè)邊。

3.3.3球-管焊接

⑴焊接時(shí)，采用對稱焊接法，以保證鋼管的軸線角度和減少焊接應(yīng)力。

⑵球-管接頭坡口形式和尺寸：

球與管的定位原則：為了確保安裝精度，球與管采取不預(yù)留間隙的方法。

當(dāng)鋼管厚度δ≤5mm時(shí)，焊接時(shí)不預(yù)留坡口;

當(dāng)鋼管厚度δ>5mm時(shí)，取單面坡口，為避免碰撞時(shí)損壞坡口，應(yīng)留有2mm的鈍邊，坡口的角度以達(dá)到等強(qiáng)并盡量減少焊接量為原則，選擇合理的角度。

⑶球-管節(jié)點(diǎn)采取對稱焊接，焊縫的分區(qū)焊接順序。

⑷拼裝焊接時(shí)，應(yīng)盡量使球體在下，鋼管在上，而處于俯焊位置，以保證焊接質(zhì)量。

⑸在拼裝焊接之前，估算出節(jié)點(diǎn)焊縫的橫向收縮量，采取鋼管預(yù)留長度的方法，以保證拼裝焊接的尺寸與精度，其中焊縫收縮量為：1.5-2.0mm。

⑹在制作焊接過程中，嚴(yán)格控制構(gòu)件的尺寸及焊接收縮量，即保證鋼管下料時(shí)長度公差應(yīng)控制在±1mm范圍內(nèi)，焊接球尺寸公差也應(yīng)符合規(guī)范要求，以保證安裝時(shí)的順利合攏。

3.4焊后處理

焊后處理包括后熱及消氫處理，后熱溫度一般為150～250℃，消氫溫度則是在300～400℃，加熱好后保溫一段時(shí)間。目的都是加速焊接中氫的擴(kuò)散逸出，消氫處理比后熱處理效果更好。根據(jù)我們以往工程的經(jīng)驗(yàn)，對于一般拘束接頭可采用焊后緩冷措施，不會產(chǎn)生氫致延遲裂紋。