摘要：在本案钢桁架的施工过程中，采用部分分段安装及部分整体提升的施工方法，通过对提升受力点和提升过程的模拟计算、分析，完成了大跨度拱形钢桁架所需解决的技术问题；制定了高空对接、焊接、测量控制及安全措施，达到设计要求。
关键词：大跨度拱形钢桁架；整体提升；模拟计算；质量控制
1 工程概况
本工程位于青岛市,根据现场场地情况、施工环境及桁架所处位置等综合因素考虑，采用分段预装+液压提升的施工技术（即两边桁架分段吊装，中间拱形桁架地面拼装、整体提升），提升重量约300吨。
屋盖结构形式为双向三角钢钢管桁架，主桁架长度为162米，中间最大跨度66m，垂轨向最大跨度12m，拱形桁架顶标高为38.4米。屋盖支撑柱为圆形钢管混凝土柱，钢柱最大高度为26.9米，尺寸为1000mmX25mm，钢柱与桁架加强腹杆采用刚接。
2 施工工艺简述
由于本工程属于大跨度空间结构，且部分区域设有钢柱，故采用“分段预装+液压提升”的施工工艺。分段预装区域采用结构外侧设置履带吊分段吊装，中间大跨度区域采用液压整体提升，中间区域通过一次性提升就位与预装区域形成合拢。
3 拱形桁架液压提升施工工艺
3.1 吊点及支架设置
提升下吊点与被提升结构相连，再通过提升专用地锚、钢绞线与提升上吊点液压提升器相连，通过提升器的反复作业完成结构的提升工作。本工程下吊点采用在被提升结构吊点对应位置焊接耳板，耳板通过销轴与下吊具连接，单片桁架下吊点位于上弦节点，三角桁架下吊点位于下弦节点。此种吊点形式利于施工现场的安拆工作，临时措施用量较少。
结合原结构受力体系特性和结构提升吊点的布置，综合考虑各因素，借助预装结构设置两种形式的提升支架，分别用于三角桁架、单片桁架临时提升支架。通过有限元软件进行结构计算分析，钢桁架应力比和变形值在可控范围之内。
图2 单片桁架临时支架
图3 三角桁架临时支架
3.2 被提升结构拼装
为保证施工安全及操作的便利性，采用满堂脚手架与型钢支撑组合结构作为桁架拼装的安装平台,满堂脚手架主要用于人工操作平台，型钢作为桁架支撑结构。经设计计算，此安装平台满足要求。
用现场塔吊将桁架散件吊装在胎架上，参照桁架预拼装尺寸记录及桁架起拱要求，按“下弦→腹杆→上弦”顺序进行拼装。
所有桁架杆件安装定位并经过检验合格后进行焊接，焊接采用双数焊工从中心向两侧对称施焊，焊接顺序从下至上顺序进行。先焊下层杆件，后焊上层杆件，焊后进行探伤，并完成整体测量验收。
3.3 计算分析
3.3.1 支架验算分析
提升结构及提升支架采用采用非线性阶段施工方法对结构进行验算。
图6 被提升结构挠度图
根据计算可知，提升阶段结构最大下挠122mm，工厂加工及现场拼装时需预起拱；提升阶段结构最大应力比0.586，满足提升要求；最大水平位移55mm。
图7 被提升结构位移图
综合以上计算结果可知，提升支架吊点处最大下挠值、最大应力比均满足提升要求。被提升结构最大应力比满足提升要求，深化设计阶段通过预起拱可以控制结构最大挠度及水平位移，水平方向无需另加约束措施。
4 质量控制及安全保护措施
4.1 高空对接控制措施
被提升结构就位前，钢柱两侧焊接定位卡板，防止被提升结构出现左右偏移；被提升结构就位后，进行人工微调，提升后锁死提升系统，在预装结构上焊接等强定位卡板，将预装结构与被提升结构形成一个“刚性框架”。高空对接成功后测量整个桁架结构的标高位移，并记录数据。钢绞线与焊接口之间距离较近，为防止焊接火花引起钢绞线绷断，可采取石棉布包裹等措施，避开焊接的干扰。
4.2 焊接应力、焊接变形的控制措施
现场焊缝为全熔透，为减小焊接应力，减少焊缝收缩，在施工安排上考虑：1）先焊接收缩量大、拘束度较大而不能自由收缩的焊缝，后焊接收缩量小、拘束度较小而能自由收缩的焊缝；2）焊缝填充量相同，采用多层多道焊缝；3）同一弦杆安排两名焊工，采取焊接速度相同，并对称焊接。
4.3 测量控制及过程检测
针对被提升单元具有自重及跨度较大、高空对接精度高等特点，将支撑结构复测、拼装测量控制、提升过程检测组成闭合测量系统，采用自动化传输系统进行监测和人工监测相结合的方法，以仿真模拟分析结果为指导，对被提升结构关键部位的关键点进行监测，并将监测数据及时回馈给主控制台，提高提升过程中和高空对接精度。人工监测主要测量被提升结构的高度变形。
4.4 提升过程中的安全保证
在钢绞线称重系统中增设多道锚具，如上锚、下锚、安全锚等，每台提升油缸上装有液压锁，防止失速下降。液压泵站上的安全阀有限高作用。液压和电控系统采用连锁设计，保证不会出现误操作带来的不良后果。
5 结束语
在本案拼装、提升过程中，变形监测数据均小于模拟计算值，满足设计和相关规范要求。通过对桁架的预起拱及结合模拟计算数据，在不增设水平约束的情况下，安装精度满足原设计，为以后类似本案的大跨度拱形桁架工程提供了施工技术参考。
参考文献
[1]GB50755-2012钢结构工程施工规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.
论文作者:田云雨
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/25
标签：桁架论文; 结构论文; 拱形论文; 支架论文; 应力论文; 液压论文; 测量论文; 《建筑学研究前沿》2018年第27期论文;