大跨度重型钢桁架液压爬行滑移施工技术

施工技术　大跨度重型钢桁架液压爬行滑移施工技术　石教澜　（武汉一冶钢结构有限责任公司，武汉摘４３００８１）　要：通过精心设计与研究，在混凝土平台上搭设临时支架，并铺设钢轨，利用液压爬行设备作为顶推设备，将拼　装好的单榀桁架整体顶推至安装位置，并利用液压千斤顸辅助落位，成功解决了大跨度重钢桁架的安装技术难题，　为类似工程的施工积累了实践经验。　关键词：大跨度；重钢；顶推；滑移；就位　ＳＬＩＰＰＡＧＥ　ＣｏＮＳＴＲＵＣＴ１０Ｎ　ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ　ＯＦ　ＨＹＤＲＡＵＬＩＣ　ＰＲＥＳＳＵＲＥ　ＣＲＥＥＰＩＮＧ　Ｆ０Ｒ　Ｌ０ＮＧ　ＳＰＡＮ　ＨＥＡＶＹ　ＳＴＥＥＬ　ＴＲＵＳＳ　Ｓｈ　Ｊ｝ＯＯ　Ｊａｎ　（Ｗｕｈａｎ　Ｙｉｙｅ　Ｓｔｅｅｌ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｃｏ．１ａｄ，Ｗｕｈａｎ　４３００８１，Ｃｈｉｎａ）　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｗｅｌｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｔｅｍｐｏｒａｒｙ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｆｏｒ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｉｓ　ｓｅｔ　ｕｐ　ａｎｄ　ｓｔｅｅｌ　ｒａｉｌ　ｉｓ　ｌａｙｙｅｄ　ｄｏｗｎ．Ｍａｋｉｎｇ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｃｒｅｅｐｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ　ｆｏｒ　ｐｕｓｈｉｎｇ　ｇｅａｒ，ａｓｓｅｍｂｌｙ　ｓｉｎｇｌｅ　ｔｒｕｓｓ　ｉｓ　ｐｕｓｈｅｄ　ｗｈｏｌｅ　ｔｏ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　ｌｏｃａｔｉｏｎ，ｂｅｓｉｄｅｓ，ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｊａｅｋ　ｉｓ　ｕｔｉｌｉｚｅｄ　ｔｏ　ａｓｓｉｓｔ　ｌａｎｄｉｎｇ，ｔｈｅ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｌｏｎｇ　ｓｐａｎ　ｈｅａｖｙ　ｓｔｅｅｌ　ｔｒｕｓｓ　ａｒｅ　ｓｏｌｖｅｄ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ，ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｉｓ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ　ｆｏｒ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ａｆｔｅｒｗａｒｄ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｌｏｎｇ　ｓｐａｎ；ｈｅａｖｙ　ｓｔｅｅｌ；ｐｕｓｈｉｎｇ；ｓｌｉｐｐａｇｅ；ｔａｋｅ　ｐｌａｃｅ　随着社会的发展与进步，目前建筑物的跨度越　如图２、图３所示。　来越大，由于受施工条件的限制，传统的吊车安装工　艺不能满足现场的要求，而液压爬行技术能很好地　解决这一技术难题，因此得到了广泛的应用。　１　工程概况　武汉新芯集成电路制造有限公司十二英寸集成　电路生产线ＦＡＢ１２Ａ／Ｂ钢结构及内外墙连廊工程，　其主体建筑为２跨并排的厂房，总长度为１２６　ＩＩ１，单　跨宽４６　１ＴＩ，总宽度为９２　１ＴＩ（图１）；厂房分２层，第　图１钢结构厂房　１层标高为±０．００　ｍ、第２层标高为＋７．３０　１ＴＩ，其　ｌ　结构均为混凝土结构；第２层顶板与第３层顶板间　结构形式为跨度方向起拱的钢桁架结构，厂房最大　高度为２３　ｍ，丁程钢结构总量达３　１８３　ｔ，屋面桁架　第象　ｌ　２　盘　ｌ３　ｌ４　共１４榀，每榀长９２．４　ｉｎ，桁架高度为８．５８６　ＵＩ；桁架　的上下弦、腹杆均为Ｈ型钢，相邻两桁架之间以Ｈ　型钢檩条相连，单榀净重为１　４８８　ｋＮ，桁架与桁架　二鞯辖一　架架一　甄搬　榀榀　采笨　嚣Ｊ　⑤⑦　线线　问以系杆和支撑件相连接，形成刚性稳定结构。另　外，在厂房的①线和⑤线两侧均有一个连廊，与两侧　相邻的０Ｓ６和ＣＵＢ６两座建筑物相连。全部钢构　件均需进行防火涂料施工。　作霪霪　图２钢桁架布置示意ｍ　者：石教澜，男，１９７４年出生，工程师。　全部钢屋架、连廊和钢承板等钢结构的制作、安　装的施工任务由本公司承担。屋面桁架布置及立面　５８　Ｅｎｌａｉｌ：ｓｔｅｅｌｓｔｏｎｅ＠１６３．ＣＯＦＩ１　收稿日期：２０１０　０５—２６　钢结构　２Ｏ１Ｏ年第１１期第２５卷总第１３９期　石教澜：大跨度重型钢桁架液压爬行滑移施工技术　ｆ　＼　。图３桁架正立面示意ｍ　⑩　⑩　⑧　２工程特点及施工难点　本工程单榀屋架长度达９２　ｍ，在０，４６，９２　ｍ即　⑧列、⑩列和⑩列共３处由混凝土柱支撑，屋架基座　标高为＋１４．２　ｍ，高度约为９　ｍ，最高处标高为　＋２３　ｍ；整榀屋架跨度大，高度高，单榀重达　１　４８８　ｋＮ，属大体积大跨度的重、大构件；同时在屋　架下弦处还需安装钢承板用来浇筑钢筋混凝土楼　层，加上屋架正下方标高＋７．３０　ＩＴＩ处为整体混凝土　平台，大型吊机无法在下方行走，故无法用大型吊机　直接吊装到位，散件吊装也无法实现，施工难度大，　图４滑移轨道布置示意ｍ　ｒ　屋架　需要有严密的施工组织、科学的施工技术准备及严　密的施工部署。　３　施工工艺　ｔ００　ｋｇ重轨　一¨　｝　ｌ＝，｝｛　阿钶．　３．１　吊机的选择　加劲脯　、　ｌ　：ｌ　（Ｈ　８ｏ（　Ｌ地塾　根据现场实际情况，选择１台５０　ｔ坦克吊和　１台２００　ｔ坦克吊共同完成安装任务。其中５０　ｔ坦　支座　克吊主要负责现场地面小组合体拼装，２００　ｔ坦克吊　负责临时支架、滑道、空中小单元拼装及吊装。另　外，需充分利用现场现有的塔式吊来完成最后的补　３．３图５滑移轨道立面不意　档安装及滑道的拆除工作，同时利用１台２５　ｔ汽车　吊进行全场配合。　３．２钢桁架组合体滑道铺设及爬行器的选择　液压爬行器的选择　１）液压爬行器推力验算。本工程采用３台自行　研发的５０　ｔ液压顶推装置（即爬行器，型号ＹＤＴ一　５０），爬行器安装固定在１００　ｋｇ的重轨上，每台液　压爬行器的推力５００　ｋＮ，３台的总推力为５００　ｋＮ×　３—１　５００　ｋＮ，而桁架每单元产生的摩擦力为　１）轨道梁的选择和计算。经过反复计算与优　化，本工程的推移轨道的承轨梁选择鱼腹式Ｈ型　钢，其边柱的承轨梁为Ｈ　８００　ｘ　４００×１４×２５，中柱　的承轨梁为Ｈ　１　１００×４５０×１４×２５，承轨梁之间用　５　０００　ｋＮ×１．４（动力系数）×０．０５（摩擦系数）一　３５０　ｋＮ；推力远远大于摩擦力，方案可行。　２）顶推同步控制措施。３台液压爬行器分布在　安装螺栓连接，以保证整个承轨梁的稳定性。　２）轨道的选择和计算。经过反复的方案优化与　计算，本工程的推移滑道采用将１００　ｋｇ／ｍ的重轨　铺设在自制的轨道梁上进行推移的方法。轨道布置　见图４、图５。　⑥、④、⑩列柱顶轨道上，产生的推力不同，影响３点　同步，应采取相应的同步措施：ａ．设计专用控制柜，３　台液压爬行器即可实现同步工作。ｂ．在３条推移轨　道上设置刻度标尺，每５　ｃｍ一格，１　ｍ为一大区格，　二柱问８．４　ｍ处为一个控制单元。Ｃ．３台液压爬行　器处各配备１台对讲机，同步向爬行器控制总台报　图５中钢基座与混凝土柱顶的预埋钢板焊接，　基座与承轨梁用安装螺栓连接，承轨梁之间也通过　安装螺栓连接，承轨梁与轨道用压板连接，以保证整　个滑移装置为一个整体，保证其稳定性。　Ｓｔｅｅ１　Ｃ０ｎｓｔｒｕｃｔｉｏ　ｎ．２Ｏ１０（１１），Ｖｏ１．２５，Ｎｏ．１３９　数，确保同步推进，如不同步值超出限值，及时停止　推移，进行相应调整。液压爬行器的顶推示意如图　５９　施工技木　６所示。　１桁架　架梁的定位，并在Ｈ２００×２００　ｘ　１０　Ｘ　８的型钢上设　置限位挡块和抱杆，保证单片屋架的固定、调整和加　快吊车的脱钩。其次，搭设的拼装平面在７．３　ＩＴＩ平　台上与轨道顶面标高等高，并沿⑩、⑩、⑩轴布设推　移支座、轨道梁、轨道（自制）（推移轨道安装在第２　层的１４．２　ｍ平台梁的推移承重支座上），轨道上均　需划上同一单位及起点的刻度。　⑩⑥　Ｉ　璺　Ｊ　１一Ｈ１　１００×４５０×１４×２５（用于中柱）　Ｈ８００×４００×１４×２５（用于边柱）　图６液压爬行器安装示意ｍ　３．４屋面桁架梁小单元体的拼装　由于屋面桁架梁的长度为９２．４　ＩＴＩ，高近９　ＩＴＩ，　无法在工厂里制作成整体构件运输出厂。考虑散件　出厂，在安装现场地面上用５０　ｔ坦克吊拼装成３个　小单元体，再用２００　ｔ履带式坦克吊将这３个单元　圈７高空拼装平台支架　２）１４榀屋架共分７组，每相邻两榀为１组，第　１榀屋架的第１个小单元体吊到③线处的拼装台上　进行临时固定后，再吊上第２个小单元体与第１个　相连（临时固定）；第３钩把第２榀的第１个小单元　体分别吊装到高空就位。　３个小单元体的拼接全部在地面进行，相应地　在地面需搭设一个拼装平台。地面３个单元体拼好　后再吊到高空拼接成整榀屋架，故也需同时在高空　搭设拼装作业平台。　３．５钢桁架的拼接吊装滑移　体吊到⑤线平台上不回钩，用土建的塔吊把２榀之　间上、下弦的横向联系梁、系杆及檩条安装完毕，形　成一个相对稳定的小组合体回钩；第４钩吊上第２　榀屋架的第２个小单元体与第１个小单元体相连，　吊装的顺序见图８、图９。同样将上、下弦的横向联　系梁、系杆及檩条安装完毕，形成一个更大的组合　１）首先，将第ｌ层楼底板和第２层混凝土柱施　工完，在主厂房⑤轴线一侧布置１台２００　ｔ履带式　坦克吊；在⑧一⑤线高空搭设一个从⑩列到⑩列的　通长拼装平台（图７），用Ｈ４００×４００×１２×８的型钢　体；同样的办法再依次吊每１榀屋架的第３个小单　元体和第２榀屋架的第３个小单元体，安装完上、下　弦的梁及檩条，形成最终的由两榀整屋架所组成的　大组合体，组装完毕对桁架进行焊接、校正摆放在　⑥、⑩、⑩轴３条轨道上。　Ｎ・　做平台的底座（二条通长），紧贴７．３　ＩＴＩ平台楼面；　用Ｈ３００×３００×１２　ｘ　８的型钢做平台的立柱焊在　Ｈ４００×４００×１２×８型钢上（共３２根），ＨＥ００×２００×　］０×８的型钢焊接在立柱上用来稳定钢柱和保证屋　Ｂ　ｌ　（端线－　第　２钩　．　一　：＼　ｆ　６钩　一　第　５钩　．＠　ａ　ｂ　Ｃ　ａ一第１单元１／３榀桁架；ｂ～第２单元１／３榀桁架；ｃ一第３单元ｌ／３榀桁架　图８吊装顺序示意　６０　钢结构　２０１０年第１１期第２５卷总第１３９期　石教澜：大跨度重型铜桁架液压爬行滑移施工技术　１１所示。ｂ．２榀屋架组成稳定的组合体后，布设液　压爬行器及液压站等推动系统。Ｃ．推移前，先启动　液压站分闸系统，分别将⑧、⑩、⑩轴钢构件顶推到　位，经检查确认无误后，启动总闸，正式推移。ｄ．为　保证推移同步，３条滑移轨道上派专人观测轨道的　刻度标尺及水平偏差并及时通报总台。ｅ．推至厂房　⑦线处，停推。ｆ．第１次推移完成。　图９钢桁架吊装不惹　－——　－３．６铜桁架组合体推移工艺　３．６．１推移前准备　Ｉ　Ｉ　ｌ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　ｌ　１）推移前３条轨道已铺设完成并复核标高及平　Ｉ　ｌＪ　ｌｌ　ｌｌ　ｌｌ　ｌｌ　ｌ　ｌｌ　ｌＩ　ｌ　ｌｌ　ｌ　ｌ　Ｉｌ　Ｉ　Ｉ　直度，并经砂纸打磨、均匀涂抹黄油，屋架小立柱底　图１Ｏ第一部分拼装示意　已固定好聚四氟乙烯板。２）在⑥列、⑩列、⑩列３条　轨道处分别安装３台液压爬行器，使之处于最小行　］　程处，将组合体缓慢推移到安装位置，顶起组合体，　ｌ　Ｉ　Ｉ　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　Ｉ　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　抽掉下面的轨道、轨道梁及小钢座，将组合体落位到　ｌ　ｌｌ　ｌ　ｌｌ　Ｉｌ　ｌｌ　Ｉｌ　ｌＩ　Ｉｌ　ｌＪ　ｌＩ　ｌＩ　ｌｌ　ｌＪ　Ｉｌ　ｌ　柱顶地脚螺栓基础上，安装到位。３）限位凹凸滚轮　图１１第二部分拼装不意　安装完毕。４）３台液压爬行器试运转无误，３台独立　驱动、集中控制开关均可正常使用。　２）正常推移（第２～７次推移）。ａ．在拼装平台　３．６．２推移　上，进行第３、第４榀屋架的组装、焊接、检测，连成　１）第１次试推移。ａ．第一部分桁架在⑨一③线　组合体后进行。ｂ．同前布设推移系统进行推移。Ｃ．　处拼装，第二部分桁架在③一⑤处拼装，如图１０、图　依次类推，将７个组合体共１４榀屋架拼装完毕，并　逐步移至安装位置。顶推完毕的桁架示意见图１２。　，　｛　；　曩　；　ｊ　∥。。；　、　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　ｌ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　图１２　顶推后桁架整体示意　３．７组合体就位　ｌ区　２区　３区　４区　５区　６区　７区　１）所有屋面桁架推移完成后，校正屋面尺寸，使　厂一一一］广一］ｒ一一一］ｒ一一］厂一一］ｒ一一一］ｒ一一一］　５Ｌ　苦§　⑩　安装偏差控制在允许范围内。　：　：２）在每根混凝土柱顶座控剪键的杯口上预埋３　４　（　）　（　块钢板，在屋架的左右两侧各放置１台１００　ｔ液压　３（　　）　（　ｕ３１　：①　ｌｌ　扁平千斤顶（液压千斤顶的布置见图１３）。　ｌ０　３　ｒ　　２　ｌ　｛０ｌｉ　　⑩　３）在千斤顶的底座下面垫上专门制作的钢垫　块，数量适当，垫块之间以螺栓连接，用于调节屋架　的下降行程。　上　占占　占上占　４）控制６个基座处的各千斤顶，同步作业，先把　注：１，２，…６；１’，２’，…６’分别为千斤顶安放位置。　屋架组合体整体顶高，拆除下面的钢轨、承轨梁及钢　图１３千斤顶布置示意　基座；然后开始屋架组合体的落位工作，每下降一个　个屋面的安装。　行程撤走一个小垫块，最终将组合体整体落位到混　３．８屋面桁架梁连接　凝土柱预埋地脚螺栓上。　当两个相邻的组合体滑移到位后，就可以把两　５）再一次校正屋架尺寸，紧固地脚螺丝，完成整　（下转第３８页）　６１　工程设计　拱架拆除施工如图１ｌ一图１　３所示。　８同类技术的比较　目前，大跨度拱桥施工中有采用工字梁、贝雷桁　片等常备式构件组拼成的钢桁拱架。但一般常备式　构件不能直接拼装成拱形桁架结构，需在构件节段　之间增加连接杆件或楔形插节，节点设计复杂，且常　需要在拱脚处设置铰支座，施工复杂。　本桥所采用的钢桁拱架，结构设计新颖、合理，　单元节段的截面和节点设计充分考虑施工需要，各　单元节段问采用阴阳头连接，且节段两端设计有一　定的拼装角度，不需要增加楔形插节或连接杆，可直　图１１拱顶节段拆除示意　接拼装成满足设计线形要求的拱架，且拱脚直接与　拱架基座预埋件焊接固定，施工简易、方便。　９　结　语　实践证明，本桥自行设计的钢桁拱架在项目应　用实施过程中，结构稳定性好、变形量小，安全可靠，　且拆装简易，施工效率高。施工期间，８片拱架安装　时间仅为１２　ｄ，拆卸耗时仅６　ｄ。　本桥钢桁拱架施工技术方案合理可行，拱架在　制作加工、吊装合龙、压载及拆除等各施工环节中均　得到了有效控制，取得了良好的施工效果，并创造了　图１２次拱节段拆除示意　较好的经济效益，各项技术指标均满足设计及规范　要求，拱圈线形美观、顺畅，得到业主的好评。　参考文献　［１］周水兴，何兆益，邹毅松，等，路桥施工计算手册［Ｍ］．北京：人　民交通出版社，２００７．　［２］叶见曙，张建仁，吴文清，等，结构设计原．ｇＪ￣ＥＭ］．北京：人民交　通出版社，１９９７．　Ｅ３］严正庭，严立．简明钢结构设计手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业　出版社．１　９９６．　［４］ＪＴＪ　０２５　８６　公路桥涵钢结构及木结构设计规范［ｓ］．　图ｌ３拱脚节段拆除示意　（上接第６１页）　者之间上、下缘处的檩条安装到位　依此类推，完成　实践经验。　全部屋面的安装，形成一个完整的结构体。　参考文献　＿１］ＧＢ　５００１７—２００３钢结构设计规范［ｓ］．　４　结　语　Ｅ２３　ＧＢ　５０２５０　２００１　钢结构工程施工质量验收规范ＥＳ］．　本文对大跨度重钢桁架的顶推工艺进行了详细　［３］刘彪，刘航，李晨光，等．首都机场Ａ３８０机库钢屋盖整体提升　的介绍，通过在武汉新芯集成电路制造有限公司集　施工方案分析ＥＪ３．钢结构，２００８，２３（１）：６０—６４．　成电路生产线ＦＡＢ１２Ａ／Ｂ钢结构及内外墙连廊工　Ｅ４］高国敏，杨李忠，李雪良，等．天津滨海国际会展中心二期钢结　程的应用，成功解决了大跨度重钢桁架的顶推滑移　构滑移施工安装技术［Ｊ］．钢结构，２００８，２３（６）：６４—６８．　过程中的技术难题，为今后同类工程的施工提供了　３８　钢结构　２０１０年第１１期第２５卷总第１３９期