钟龙庆

（江西中煤建设集团有限公司，江西 赣州 341000）

1 工程概况

某特大桥梁工程全长1.1km，根据设计方案的要求，该项目设计为钢结构的形式，包含地下与地上混凝土柱，钢结构的种类和尺寸比较多样化，变化比较明显，且跨度尺寸比较大，对于设计与施工来说有着比较高的要求。同时，该工程的钢结构自重比较大，横向以及纵向跨度较大、杆件数量多，如果使用分件的高空散装方式，不仅高空组装、焊接工作量巨大，还会引发严重的安全风险，工程事故的发生率较高。因此，本文探讨应用钢架连廊散件的地面胎架现场原位、错位拼装的方式，以降低项目建设成本。

2 工程项目施工难点

其一，跨度尺寸较大，所以钢结构的主体部件全部都是桁架的形式。因为运输现场的重量限制，所以在施工现场应进行二次拼装，以构成完整的结构。其二，大跨度钢架连廊主体结构安装结构的中心到边缘距离比较大，高度较高，导致吊装作业无法顺利进行，所以现场应使用原位、错位地面拼装的方式。其三，大跨度钢连梁存在24 个受力点，各个受力点保持均匀性，并且做好每个牛腿标高与水平精度的控制，这也是工程建设的难点。

3 大跨度钢架连廊的拼装及验算

3.1 大跨度钢架连廊拼装

在此次工程项目中，A、B 桥墩结构之间安装的钢桁架廊桥为钢廊桥，其结构顶部标高为94.75m，高16.18m，宽22m。该结构组成包含：4 榀主钢桁架、箱型梁、H 型钢，整体自重为2600t 左右。因为现场安装施工单个部件的重量比较大，所以分段组拼的方式难以施工，需要选择单根构件的方式进入现场，通过应用200t 履带吊实施现场拼装作业。具体来说，大跨度钢架廊桥的现场拼装工艺流程如下：

第一，应用4 根加固梁双拼工字钢上部安装10 根辅助廊桥的搁置梁，具体的安装位置要根据梁体分段进行设置确定，以保证主梁、次梁可以正常的拼装施工。第二，先在搁置梁的表面进行拼装施工，必须确保两侧的底平面在同一水平的标高部位，确保提升到位，并且安装到支座上，各个部位配合施工。第三，搁置梁结构的表面设置辅助胎架，主要的作用是辅助中间两榀桁架梁安装施工，水平顶部与桁架的梁底标高完全相同。二层胎架应该确保结构的稳定性合格。胎架之间应用斜梁与系梁稳定连接。第四，主横梁结构中安装立柱，保证定位符合设计方案的要求，左右前后垂直偏差限定在规定区间之内。第五，现场使用的二层横梁为87.75m 标高的主次梁结构，先进行主梁的拼装施工，合格后再进行次梁安装，使4 根主梁结构的下部标高完全一致，并且和主梁保持垂直布置。第六，在现场安装二层柱时，应该在柱体之间设置斜撑，从而使立柱结构达到稳定性要求，并且垂直度偏差在2mm 以下。第七，主次梁安装使用三层的形式，确保4 根主梁的下部设置在同一水平标高，并且与下部的梁体结构达到垂直的状态。第八，设置二层斜撑的结构，拼装时应该保证主框架梁的施工效果合格，斜撑梁与主框架梁的结构之间切口达到顺滑的标准，端面平整度合格。桁架与连系梁的组装工作结束后，进行几何尺寸检测，达到设计要求后才能焊接施工。焊接环节执行焊接工艺方案的要求，经过无损检测合格后才能进行验收检测；表面涂抹一层油漆与防火涂料，达到性能的运行标准[1]。

3.2 施工工艺要求

第一，地面拼装桁架执行工艺方案的要求，对各个部件进行桁架顺序编写，还要确保连接点方向符合要求。第二，桁架拼装时，因为跨度尺寸较大，应根据1/700 比例进行预拱设置。第三，接缝时应在焊缝单面45°坡口制作，内部设置衬板结构，焊缝为一级焊缝，并且执行100% 探伤检测。第四，现场安装施工中，根据要求做好主梁的水平度与垂直度的控制，每一层都符合要求。第五，钢柱、钢梁安装时应分层逐根施工，并且按照主梁、次梁、支梁、立柱的顺序进行施工。第六，每一根钢梁都必须编号且要对号入座，不能混装施工。第七，因为79.7m 框架并不是主要的受力梁体，上部的桁架为主要承受的部件，为了减小底部梁应力，通过分段临时后固定焊接。第八，钢连廊在地面拼装作业，通过原位安装的方式提升时容易和钢支腿发生碰撞，所以要在地面上应用错位拼装的方法，考虑到钢支腿的宽度，错位2.0m 在地面拼装，提升完成后及时滑移到位，使其符合安装标准要求。

3.3 工况分析

3.3.1 选择合适拼装吊车。在此次钢连廊的拼装中，主要是在两者之间加固胎架。使用200t 履带吊在拼装施工区域内开展施工，其来回行走的长度为36m。履带吊结构的重量比较大，体积也很大，因此散件运输到现场进行拼装作业。因为现场施工的空间比较小，通过使用SCC2000C 型变幅副臂LG 工况，主臂37m，副臂43m 履带吊，并且在现场要进行加固处理。空中钢廊桥散件采取现场的拼装方式，通过计算确定在规定部位上安装设备，保证回转半径和吊装能力符合要求。在此次工程的施工中，应用的吊装设备停放位置如图1 所示。

图1 履带吊停放位置示意图（单位：mm）

3.3.2 拼装辅助结构。在廊桥拼装工作实施中，因为各个部件都是采用焊接的形式，所以焊接作业量很高，后续的防火漆涂料的任务量较大，这就需要在拼装工作中保持操作方便与安全性，结合拼装的高度与进度控制、逐层搭设操作平台的方式进行脚手架的辅助拼装作业，使结构施工效果合格。

3.3.3 拼装注意事项1：胎架设置工作结束后进行主体结构拼装作业，并且根据空中廊桥的主体结构尺寸投影位置向右偏移2.0m 定位。安装79.7m 框架，承载部分是上部的桁架梁，为了可以更好地减小底部梁应力，采取分段点固定焊接的方式，后续焊点在试提升卸载完成后实施焊接，焊点布置见图2。

图2 层后焊点布置图

拼装注意事项2：遵循设计方案的要求，拼装环节应根据1/700 的比例设置，并且交错设置焊缝，确保结构的性能合格。

3.4 吊点布置的计算分析

根据此次工程的需要，在钢架连廊提升吊点布置时，综合分析经济、安全等方面的因素，确保吊装方案符合要求。在设计环节进行建模分析，模型设计符合要求，并且使用有限元软件对结构部件整体强度展开分析、检测，提高结构的性能。在此次项目中，选取的是SAP2000 有限元软件进行分析，具体模型见图3。

图3 大跨度钢架连廊整体结构计算模型

通过软件模拟分析，对连廊的各个结构部件进行有限元分析，分析杆件的运行情况，材料的弹性模量为2.06×105MPa，密度为7850kg/m3，泊松比为0.3。经过计算分析，发现该结构的变形量在合理的范围，符合设计标准。同时，钢架连廊结构的最大应力比为0.657，不能达到设计规范要求的最大应力比；吊点部位的设计符合要求，满足大跨度桥梁的提升标准要求，项目施工安全性合格。由此可见，通过使用SAP2000 软件设计分析吊点，可以完全符合工程的施工作业标准要求[2]。

4 大跨度钢连廊吊装施工控制

4.1 钢柱、钢梁吊装

大跨度钢连廊吊装现场作业环节，通常来说，选取的钢柱是焊接H 形柱的结构，使用一点起吊的方式进行施工。吊装作业开始前，把爬梯安装到钢柱上，便于工作人员进行现场操作。在钢柱的加工制造阶段，应根据柱面作为基准面的方式进行桩体长度、各个部件的安装控制。在柱底标高进行调整时，要调节螺母的参数，螺母顶面标高应该达到柱楼面水平。柱放置结束后，需要在底盘下部应用螺母调节高度。在钢柱、钢梁安装全部结束之后，及时进行缝隙内灌注混凝土施工，确保结构的密实度合格，整体性能符合工程的标准要求。在钢柱吊装工作的环节，组合形成稳定的受力结构，性能和质量符合要求，此时应该同时穿插钢柱件钢梁。钢梁使用两点等弯矩吊装的方式。吊装部件设置时，使用吊索与钢梁进行，两者的夹角设定在45°以上，钢梁表面焊接吊耳，吊装能力满足要求。在开始吊装作业前，应进行螺栓检查，核对钢梁的编号，同时还要标注好钢梁的方向，根据安装的顺序进行钢梁摆放，并且在地面应用钢梁进行连接，两侧都必须通过高强度螺栓紧固。每个部件以及工具都必须保持连接的稳定性，避免存在空中掉落的情况，保护现场人员以及设备的安全性，切实规避现场的任何安全事故。

4.2 钢桁架吊装

在现场开展钢构拼装与吊装时，技术人员需对桁架结构展开全面的分析。综合考虑吊装作业现场的情况，最终选择使用拼装两层主桁架的形式。在拼装工作全部结束后，应用吨位符合要求的汽车吊开展桁架的吊装；四榀主桁架安装到位后，设置临时缆风绳以达到固定的效果；遵循设计方案安装次梁，在安装结束后即可进行上弦、腹杆、次梁的安装。

单榀桁架安装中，选择应用两点等弯矩吊装的方式进行。钢丝绳经过对现场进行绑扎，与桁架上弦钢梁组合形成整体结构，不需要设置吊耳装置，并确定最佳的吊点位置。执行吊装工艺方案的要求，各个结构部分保持稳定吊装施工，在上下弦的钢梁安装工作结束后，即可在结构中形成空间钢构单元形式，并立即组织人员展开偏差部位的检测，如果发现结构无法达到规范和标准的要求，需要及时做出调整，并应用高强度螺栓、翼缘板等进行连接，以形成整体的结构[3]。

4.3 高强度螺栓施工

现场的连接使用高强度螺栓进行，强度性能合格，穿入的方向应该保持一致性，可以自由进入孔内，每日安装的螺栓要在当日完成紧固作业。如果发现螺栓穿入存在较大阻力的情况，不能使用气割的方式扩孔，应该使用合适的工具进行，并要使直径以及数量都符合工程的要求。使用扳手进行高强度螺栓的紧固处理，拆除临时螺栓，全部更换为高强度螺栓。在现场安装施工中，应确保摩擦面都达到干燥性。高强度螺栓紧固要分为两次进行，按照初拧与终拧的工序进行施工，以此从螺栓的中间部位向外侧拧紧，并且确保接头部位可以自由转动，实现结构的稳定连接，达到连接性能标准。

4.4 钢结构连廊的焊接

在桁架焊接的环节，保证受力从大到小、从受拉到受压的顺序落实施工。主桁架的焊接尤为重要，确保焊接的质量合格，并遵循单杠双焊、双杠单焊的基本原则，还要确保在桁架两侧同时焊接，组合成为整体结构。在焊接环节要综合分析钢构件的对称设计要求，选择合适的自由端，防止出现累计误差的情况。同时，焊接作业人员使用最小角度、最小热输入量、最小焊道的方式完成焊接。焊接的坡口设置符合要求，尽量避免过大收缩问题的出现。

4.5 钢筋桁架楼承板安装

钢筋桁架楼承板与钢梁按照规范的标准要求进行搭接设置，确保和钢梁电焊固定达到稳定、可靠性的要求。预留孔洞在设置的位置以及板边的异形部位，或者经过切割处理的位置，需要加强检查，确保没有发生漏浆的问题。按照设计方案要求进行临时支撑的设置，保持整体结构稳定性[4-5]。

4.6 现场防腐补涂

在焊接完成后，对于焊缝两侧、补焊部位、油漆脱落的部位进行现场补涂处理，在开始补涂前把杂质清理干净。对于涂装的结构，需要除锈后再进行涂装处理，不能存在漏涂的问题，并且确保涂层结构没有发生剥落、锈蚀等问题。涂层表面应达到均匀、平整、丰满的要求，不能存在褶皱、裂缝、流挂、气泡等。如果存在质量问题则要及时处理，以免影响后续的正常使用。

5 结语

在工程项目实施环节，应用大跨度钢架连廊拼装技术，可以满足现场建设的标准和要求，各个环节处于可控范围内。本文从案例出发进行分析，分析研究大跨度钢架连廊整体拼装现场工艺方案和具体要求，并通过有限元软件展开模型分析，掌握荷载以及受力条件，最终整体结构性能合格，说明该施工方式可以达到工程的运行标准，各项参数都处于标准范围内，确保了工程的安全与稳定，提高了工程综合效益。