大跨度鋼結(jié)構(gòu)梁的安裝就位方法

付命德

（上海盛鑫建設(shè)工程有限公司，上海 200333）

0 引言

隨著建筑科學(xué)技術(shù)水平的提高，鋼結(jié)構(gòu)在房建和市政中的應(yīng)用更加廣泛，大跨度的鋼結(jié)構(gòu)梁的吊裝技術(shù)施工精度要求更高。由于鋼材有熱脹冷縮的物理性能，在大跨度鋼梁起吊后，構(gòu)件處于懸吊狀態(tài)，構(gòu)件在水平的縱向和橫向受力都難以施加，常規(guī)情況是用手動(dòng)葫蘆在縱向?qū)Π惭b構(gòu)件施力，很難在縱向和橫向兩個(gè)方向?qū)Π惭b構(gòu)件產(chǎn)生拉壓力就位，本文針對(duì)大跨度的鋼結(jié)構(gòu)梁在就位中通過(guò)千斤頂?shù)淖饔帽Ｕ蠘?gòu)件能順利施工到位。

1 施工背景情況

本領(lǐng)域技術(shù)人員開(kāi)始尋求一種在大型設(shè)備初步安裝到位的情況下，通過(guò)附屬設(shè)施的微調(diào)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的位置，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的焊接和高強(qiáng)螺栓連接的方法。工程施工中房建、市政、橋梁都有大跨度鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)梁的施工，如果受空間限制導(dǎo)致大跨度構(gòu)件不能分段施工時(shí)，如空間太高、道路通車、河道通航等。

鋼結(jié)構(gòu)工程在房建工程使用越來(lái)越廣泛，學(xué)校、辦公、廠房等由于工期和空間布局的要求，鋼結(jié)構(gòu)工程都有一定的優(yōu)勢(shì)，其市場(chǎng)前景非常廣闊。房建中出現(xiàn)的大跨度梁其聯(lián)結(jié)基本是采用高強(qiáng)螺栓，安裝精度要求高，施工時(shí)一次吊裝就位是項(xiàng)目的難點(diǎn)。

橋梁上部結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)形式是目前較為廣泛的一種形式。受運(yùn)輸設(shè)備的制約，一般不可能把一跨的鋼結(jié)構(gòu)整體從制造加工廠運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)。水上作業(yè)也是如此，由于橋梁作為跨河的設(shè)施，水上作業(yè)較多，河中設(shè)置臨時(shí)支墩的可能性較小，而且在水上設(shè)置臨時(shí)支墩的成本也較高。在水中施工采用的浮吊起重設(shè)備一般較為龐大，且受水的流速等影響，一般被起重的鋼結(jié)構(gòu)精確定位是較困難，特別是2~5cm 左右的誤差定位，受水位、水流的影響都較大。這些將會(huì)影響吊裝精準(zhǔn)就位。

道路市政交通中，高架橋施工過(guò)程中，道路交通車輛行人都要確保通行，往往在這些位置都要用大跨度梁，減少施工對(duì)行人的影響，其大跨度梁吊裝一次性就位就顯得很重要。

為此，本領(lǐng)域技術(shù)人員開(kāi)始尋求一種在大型設(shè)備初步安裝到位的情況下，通過(guò)附屬設(shè)施的微調(diào)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的位置，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的鏈接焊接的方法，因此，如何在保證安全的前提條件下，優(yōu)質(zhì)、快速、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)被吊鋼結(jié)構(gòu)與原相對(duì)固定的鋼結(jié)構(gòu)在空中精準(zhǔn)定位是施工技術(shù)人員需解決的問(wèn)題。

只能采取整體吊裝施工，由于跨度大施工精度受構(gòu)件溫差和加工誤差等的影響，在保證安全的前提條件下，如何能一次吊裝就位，需要掌握更多科學(xué)合理施工方法，本文主要以優(yōu)質(zhì)、快速、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)被吊鋼結(jié)構(gòu)與原相對(duì)固定鋼結(jié)構(gòu)在空中精準(zhǔn)定位提出高效的施工方法。

2 大跨度梁焊接連接中工程的應(yīng)用

本實(shí)施案梁長(zhǎng)57m 寬16m 重350t 鋼梁，梁兩邊采用焊接型式，該定位方法通過(guò)起重設(shè)備進(jìn)行初步吊裝和到位后，有一端對(duì)齊另一端修整定位，就修整這一端的定位固定方法是重點(diǎn)和難點(diǎn)。本案例工程中首先在已固定鋼梁1 和待定位鋼結(jié)構(gòu)梁2 之間設(shè)置縱向千斤頂9 和橫向千斤頂11，利用其頂推作用實(shí)現(xiàn)待定位鋼結(jié)構(gòu)梁2 的微調(diào)精確定位后進(jìn)行焊接工作，這樣能確保安裝的進(jìn)度和施工質(zhì)量，保障對(duì)接能精準(zhǔn)就位。

在鋼結(jié)構(gòu)橋梁的施工過(guò)程中，一般需要依次分節(jié)將梁體吊裝到位實(shí)現(xiàn)拼接，本文中的項(xiàng)目因分段吊裝經(jīng)評(píng)估很難通過(guò)，且費(fèi)用增加1/3 以上。因此提出了整體吊裝的方案，大型起重設(shè)備只能起吊，就位移動(dòng)需要在兩個(gè)方向產(chǎn)生推力，才能實(shí)現(xiàn)待定位鋼結(jié)構(gòu)梁2 定位，因此提出一種鋼結(jié)構(gòu)梁懸吊在空中的定位方法，該定位方法具體包括以下步驟：

（1）圖1和圖2分別為安裝就位的立面圖和平面圖。在已固定鋼梁1 上安裝起重設(shè)備，搭設(shè)提升平臺(tái)4，在提升平臺(tái)4 上設(shè)置液壓提升器3，將吊索5 的一端連接待定位鋼結(jié)構(gòu)梁2 上的下吊點(diǎn)6，另一端連接于液壓提升器3，采用兩端起吊的方式，利用液壓提升器3 將待定位鋼結(jié)構(gòu)梁2 采用兩端起吊的方式進(jìn)行初步吊裝定位，使待定位鋼結(jié)構(gòu)梁2 在橫向以及縱向上與已固定鋼箱梁1 基本對(duì)齊，兩者拼接面之間存在一連接縫14，完成待定位鋼結(jié)構(gòu)梁2 的粗定位。

圖1 立面

圖2 平面

（2）使起重設(shè)備保持不動(dòng)，從而待定位鋼結(jié)構(gòu)梁2 懸吊在空中穩(wěn)定，然后在連接縫14 一側(cè)的待定位鋼結(jié)構(gòu)梁2 邊緣部表面焊接固定至少兩個(gè)沿連接縫14 方向間隔分布的受力梁7，受力梁7 呈倒置的L 型，其包括豎向設(shè)置的豎梁12 以及水平設(shè)置的橫梁13，豎梁12 的下端部焊接固定在待定位鋼結(jié)構(gòu)梁2 上，而且焊接位置處加設(shè)有加勁板，以增強(qiáng)受力梁7 的受力穩(wěn)定性；而橫梁13 則自豎梁12 的上端部垂直于連接縫14 并跨過(guò)該連接縫14 延伸到已固定鋼箱梁1 的上方，在橫梁13 延伸方向上的已固定鋼箱梁1 上焊接固定一個(gè)豎向設(shè)置的縱向反力梁8，如圖3所示，即受力梁7 和縱向反力梁8 位于同一平面上，同樣的焊接位置處加設(shè)有加勁板，以增強(qiáng)縱向反力梁8 的受力穩(wěn)定性。

圖3 縱向受力

（3）如圖4所示，在每個(gè)受力梁7 的橫梁13 一側(cè)的已固定鋼梁1 邊緣部表面焊接固定一個(gè)豎向設(shè)置的橫向反力梁10，同樣的，焊接位置處加設(shè)有加勁板，以增強(qiáng)橫向反力梁10 的受力穩(wěn)定性；當(dāng)橫向千斤頂11 開(kāi)始啟動(dòng)進(jìn)行頂推時(shí)，由于已固定鋼箱梁1 位置固定，橫向反力梁10 固定不動(dòng)，則受力梁7 的橫梁13將受到橫向千斤頂11 的橫向的頂推力，然后通過(guò)豎梁12 傳遞至待定位鋼結(jié)構(gòu)梁2 上，使其產(chǎn)生橫向位移，通過(guò)控制橫向千斤頂11 的伸出長(zhǎng)度，可精確控制待定位鋼結(jié)構(gòu)梁2 的橫向位置；需要注意的是，在這些橫向反力梁10 中，至少要有一個(gè)橫向反力梁10 與其他橫向反力梁10 位于橫梁13 的不同側(cè)，以確保待定位鋼結(jié)構(gòu)梁2 能夠橫向兩側(cè)移動(dòng)。

圖4 橫向受力

（4）通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)豎向千斤頂9 的伸出長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)待定位鋼結(jié)構(gòu)梁2 的縱向位置的微調(diào)精確定位，通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)橫向千斤頂11 的伸出長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)待定位鋼結(jié)構(gòu)梁2 橫向位置的微調(diào)精確定位。

（5）完成定位后，將待定位鋼結(jié)構(gòu)梁2 與已固定鋼箱梁1 通過(guò)連接縫14 處焊接牢固，然后拆除并回收受力梁7、縱向反力梁8 以及橫向反力梁10，以便下次重復(fù)利用。

本實(shí)施例中的受力梁7、縱向反力梁8 以及橫向反力梁10 可以采用施工過(guò)程中產(chǎn)生的余料加工，但必須確保這些鋼材的板厚應(yīng)大于1cm，以承受住縱向千斤頂9 和橫向千斤頂11 的頂推力。

3 鋼結(jié)構(gòu)大跨度梁高強(qiáng)度螺栓連接情況

項(xiàng)目實(shí)例為新建的學(xué)校其結(jié)構(gòu)飾全鋼結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目的室內(nèi)的體育場(chǎng)有大跨度的鋼結(jié)構(gòu)梁，具體情況是在S 軸～M 軸與2、5、7、8、10 軸，含有長(zhǎng)度為32.4m 且重量為28.3t 的鋼梁，原方案是中間加支架分3 段吊拼裝，考慮到獨(dú)立中間支架要搭設(shè)22m 高，操作的危險(xiǎn)性和施工的時(shí)間都較長(zhǎng)。學(xué)校開(kāi)學(xué)時(shí)間是不能推遲的，我提出一次性吊裝到位方案，選用起吊重量夠的吊車，鋼梁與鋼柱預(yù)留段鋼梁是采用高強(qiáng)螺栓連接，其安裝高螺栓孔與螺栓間的空隙只有2mm 左右，如何能順利安裝就位是施工重點(diǎn)控制方向。

項(xiàng)目中的大跨度梁雖然在廠里是經(jīng)過(guò)預(yù)拼裝的，施工現(xiàn)場(chǎng)的鋼立柱基礎(chǔ)軸線和柱體在22m 高的位置，施工就有施工誤差的產(chǎn)生，基本上很難保證栓孔間的精度控制在2mm 以內(nèi)。本工程實(shí)際施工中在起吊梁端焊接受力支架，通過(guò)受力支架與立柱間千斤頂?shù)淖饔?，使受力柱、安裝梁上的支架以及千斤頂?shù)南嗷プ饔昧?，讓待定位鋼結(jié)構(gòu)梁在不移動(dòng)起重設(shè)備的情況下安全、精確定位安裝，確保了螺栓安裝就位。

本項(xiàng)目梁是H 型梁，其安裝控制主要是控制縱向方面的就位，主要是在梁就位是縱向進(jìn)出的定位，施工時(shí)就位還是先就定位好一端，對(duì)另一端采用千斤頂和支架與力柱配合受力進(jìn)行安裝。其安裝支架后期作為施工人員掛生命繩的固定端，能夠達(dá)到一物兩用的效果。

4 綜合分析

大跨度鋼結(jié)構(gòu)梁的安裝就位方法，其中定位過(guò)程操作簡(jiǎn)單，設(shè)備較為簡(jiǎn)單。通過(guò)附屬設(shè)施的微調(diào)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的位置，進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確到位的方法，因此，如何在保證安全的前提條件下，優(yōu)質(zhì)、快速、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)被吊鋼結(jié)構(gòu)與原相對(duì)固定的鋼結(jié)構(gòu)連接，能解決的施工技術(shù)人員精準(zhǔn)定位難的重要問(wèn)題。大跨度鋼結(jié)構(gòu)梁的安裝就位方法的特點(diǎn)是：

（1）利用起重設(shè)備吊裝待定位鋼結(jié)構(gòu)梁至已固定鋼箱梁旁進(jìn)行粗定位；在所述待定位鋼結(jié)構(gòu)梁上設(shè)置有凸出于拼接面的受力梁，在所述已固定鋼箱梁上固定設(shè)置有指向所述受力梁正面的縱向千斤頂以及指向所述受力梁側(cè)面的橫向千斤頂，通過(guò)所述縱向千斤頂和/所述橫向千斤頂頂推所述受力梁，以對(duì)所述待定位鋼結(jié)構(gòu)梁實(shí)現(xiàn)微調(diào)定位。

（2）在于所述已固定鋼梁上固定設(shè)置有縱向反力梁，所述縱向千斤頂?shù)囊欢瞬抗潭ㄓ谒隹v向反力梁上、另一端部指向所述受力梁的正面，通過(guò)驅(qū)動(dòng)所述縱向千斤頂伸縮頂推以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述待定位鋼結(jié)構(gòu)梁在縱向上的微調(diào)。

（3）已固定鋼梁上固定設(shè)置有橫向反力梁，所述橫向反力梁布置于所述受力梁的一側(cè)，所述橫向千斤頂?shù)囊欢瞬抗潭ㄓ谒鰴M向反力梁上、另一端部指向所述受力梁的側(cè)面，通過(guò)驅(qū)動(dòng)所述橫向千斤頂伸縮頂推以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述待定位鋼結(jié)構(gòu)梁在橫向上的微調(diào)。

（4）受力梁、所述縱向反力梁以及所述橫向反力梁設(shè)置位置處焊接有加勁板。其特征在于所述受力梁、所述縱向反力梁以及所述橫向反力梁采用的鋼材板厚大于1cm。

在完成所述待定位鋼結(jié)構(gòu)梁的微調(diào)定位后，將所述待定位鋼結(jié)構(gòu)梁與所述已固定鋼箱梁之間的拼接縫進(jìn)行焊接牢固，然后拆除并回收所述受力梁、千斤頂?shù)?。文中所用到的千斤頂也可以采用手拉葫蘆以及配套的鋼絲繩代替，其原理同樣是利用作用力與反作用力的關(guān)系，在此不再贅述。通過(guò)這個(gè)技術(shù)應(yīng)用，我們發(fā)明了《一種鋼結(jié)構(gòu)梁懸吊在空中的定位結(jié)構(gòu)》的專利實(shí)用新型技術(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，鋼結(jié)構(gòu)在房建、市政和橋梁中的使用越來(lái)越普及，大跨度的鋼結(jié)構(gòu)梁的使用也是鋼結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，所述橫向千斤頂?shù)囊欢瞬抗潭ㄓ谒鰴M向反力梁上、另一端部指向所述受力梁的側(cè)面，通過(guò)驅(qū)動(dòng)所述橫向千斤頂伸縮頂推以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述待定位鋼結(jié)構(gòu)梁在橫向上的微調(diào)，達(dá)到精準(zhǔn)安裝的要求。

在施工過(guò)程確保大型鋼構(gòu)件在施工過(guò)程中，按期安全保質(zhì)保量施工到位，是施工技術(shù)重點(diǎn)控制的環(huán)節(jié)。本文為類似大型鋼結(jié)構(gòu)吊裝提供安全可靠施工方案作為借鑒。從而推動(dòng)和促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)施工行業(yè)的不斷進(jìn)步和發(fā)展。