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摘要:本文主要结合某实际工程,探究单边斜拉自平衡连廊施工技术,其中涉及到廊楼层钢梁、塔吊吊装、汽车吊吊装等多个细节,还包括主索以及拉索安装等方式,并在此基础上总结相应的施工经验与教训,这对后续施工工作的顺利开展有积极意义,也可有效弥补传统施工中存在的多种不足,推动我国建筑行业得以进一步发展。将更为良好的服务提供给人们。
关键词:施工技术;安装;单边斜拉自平衡连廊
1引言
大跨度连廊为单边斜拉设计,整体造型由S和C型组合而成,在房建施工领域尚无先例。结合结构设计情况,通过施工工艺策划,深度运用BIM技术,精心过程管控,顺利完成了大跨度连廊单边斜拉施工。
2工程概况
钢结构连廊由连廊楼层钢梁、拉索结构组成。连廊楼层钢梁采用拉索与3层中庭钢结构连接,由变截面异形曲线钢梁、变截面异形钢梁组成,跨度达70米,钢梁最大截面为B700*300*25mm,拉索为直径Φ32mm,张拉初始索力为100KN。
图1二层钢结构连廊概况图
3施工方案
3.1施工部署
二层钢结构连廊采用“搭设支撑胎架+分段吊装”的方式进行安装,待主体结构和3层/4层中庭钢结构安装完成后插入施工。平板车运输构件至中庭区域下部,采用25吨汽车吊卸车吊装至地下室顶板。先搭设支撑胎架,再采用25吨汽车吊进行吊装,按照“先主后次”的顺序完成钢梁安装,然后再进行拉索张拉,最后拆除支撑胎架。
工况7:对结构整体变形进行检测,微调,施工完成后浇筑混凝土。
3.2吊装工况分析
3.2.1钢柱、钢梁吊装
大跨度钢连廊吊装施工过程中,一般情况下钢柱为焊接H形柱,采用一点起吊的方法。在吊装施工之前,将爬梯安装在钢柱上,这样工人进行上下摘钩操作更为便利。在加工钢柱时,具体要以柱顶面作为基准面来对柱身长度及其它部件的位置进行确定。在对柱底标高调整时,宜将调整螺母安装在柱底板下的地脚螺栓上,螺母顶面高度调整到与柱楼面水平。柱放置后,利用底盘下的螺母来对柱的高度进行控制。当上部钢柱和钢梁安装完成后,需要将柱脚底板与混凝土基础之间的空隙利用灌浆料进行灌注,确保其密实性。
在钢柱吊装过程中,为形成稳定的结构体系,必须同时穿插钢柱间钢梁安装。钢梁采用两点等弯矩吊装法吊装。吊索与钢梁的夹角的角度要大于45°,钢梁上焊接专用吊耳。每根钢梁设置吊耳两个,分布在钢梁的1/3处,并保证吊耳和钢梁上翼缘焊接牢固。钢梁吊装前,必须核对钢梁的螺栓孔位置、钢梁编号,并标明钢梁的方向,按钢梁安装顺序表把钢梁摆放整齐,地面上有钢梁连接板,两端有高强度螺栓。高强度螺栓在工具袋内扎牢,距梁头距离不大于1m。工具袋要牢固可靠,防止空中掉物。
3.2.2钢桁架吊装
在现场进行钢结构的拼装和吊装。综合桁架自身特点和现场实际情况,选择拼装两层主桁架,即主桁架上弦、下弦和上下弦间的腹杆;拼装完成后,使用大吨位汽车吊吊装主桁架;四榀主桁架就位后,增加临时缆风措施以确保主桁架面外稳定性;安装相应位置次梁,待相应位置次梁安装完成后,结构形成稳定体系再进行上弦、相应腹杆和次梁的安装。
单榀桁架采用两点等弯矩吊装法吊装。钢丝绳通过绑扎与桁架上弦钢梁连接,不设置吊耳,确定桁架吊点。首先吊装L轴线位置的单榀主桁架,与两端钢柱牛腿及时进行连接,之后吊装K轴线位置的单榀主桁架,待两榀桁架均吊装完毕后,安装其间的横向连梁。接着依次进行H和G轴主桁架的吊装。最后安装H轴到K轴的上下弦横向钢梁。待上下弦的全部钢梁安装完毕之后,在结构形成空间刚架单元后,及时进行安装偏差检测,对不满足规范要求的进行结构调整之后进行高强螺栓终拧及翼缘焊接。
3.3连廊拉索施工
3.3.1拉索安装
在斜拉索安装过程中,整体张拉时由于索力变化较快,易对桥梁结构造成冲击,对全桥的受力的情况影响较大,为保证该过程平稳,减少施工风险,结合本桥的实际情况,采用单根钢绞线分级、对称张拉的工艺。斜拉索的张拉对桥塔和主梁起着至关重要的作用,所以在张拉的过程中必须严格控制好各个环节的施工质量,确保张拉各项指标满足设计要求。
(1)要做好拉索及与拉索连接的节点检查等工作,搭设好安全平台;在正式使用前对施工设备进行检验、校核并调试,确保使用过程中万无一失。
(2)开始张拉后,上下游塔支、边跨中跨共四个张拉端必须同步张拉,以保证主梁和桥塔的位移及塔根弯矩。上下游塔支通过通讯器材进行配合施工,避免张拉不同步;
(3)单根斜拉索钢绞线较多(中跨45根,边跨52根),所以需要对钢绞线进行合理编号有序张拉,避免出现重复张拉或漏张的情况。
(4)斜拉索张拉前,张拉方会计算好每根钢绞线的张拉力并交付于作业人员,由于单根斜拉索包含的钢绞线数量较多且每根钢绞线张拉力均不相同,所以每张拉完一根钢绞线后需要在张拉力值表上做好标记,避免看错下一根钢绞线的张拉力值,同时也能复核是否存在漏张的情况。
(5)由于单根斜拉索钢绞线数量较多,张拉时单根钢绞线张拉力偏大或者偏小会导致整体累计偏差过大,影响整体索力。所以在进行张拉施工时,需要熟练的作业人员来控制油泵,并且在张拉力快达到设计值时,对千斤顶进行缓慢送油,保证张拉力的精准,控制好整体索力。
(6)在放索过程中,因索盘绕产生的弹性和牵引产生的偏心力,索开盘时产生加速,导致弹开散盘,易危及工人安全,因此开盘时注意防止崩盘。此外,在牵引索安装索球张拉索的各道工序中,均注意避免碰伤、刮伤索体。
拉索安装
3.3.2拉索张拉
拉索张拉前组织对张拉设备、操作人员、现场防护进行逐一核查合格后,方可允许进行张拉。张拉时机和张拉顺序。先预紧15%→卸载→张拉至最终索力→再根据检测位形对拉索进行微调。
张拉顺序:总体顺序采用从中间向两边对称预紧至15%,使得钢梁和楼面板均匀受力;然后卸载,再从两边向中间对称张拉至最终索力,最后根据位形监测调整个别拉索使位形全部达到设计要求。主动张拉点:位于拉索的下端,即桥面上。
主动张拉点:位于拉索的下端,即桥面上。
拉索张拉
4施工监测
拉索预张力施工过程是个动态的结构状态变化过程,是结构从零状态向成形初始态转变的过程。由于钢构安装误差、拉索制作、安装和张拉误差、分析误差以及环境影响等原因,实际结构状态与分析模型是有差异的。因此,有必要对拉索预应力施工过程予以监测,对比理论分析值和实际结构响应的差异,即时掌握各关键施工阶段的结构状态,保证拉索施工全过程处于可控状态,保证施工过程结构安全,为下阶段施工和最后的施工验收提供依据。
4.1监测内容和监测点
预应力钢结构拉索预应力施工常规监测内容包括:索力和关键节点位移。
1)索力监测点
各主动张拉点的索力。
2)关键节点位移监测点
变形监控位置为:支座水平位移以及张弦桁架跨中的竖向位移。
4.2监测方法和设备
4.2.1索力监测
对于正在张拉的主动张拉索的索力控制采用配套标定的千斤顶现场张拉的千斤顶均在有资质的实验室与油压表进行配套标定。
4.2.2位移监测仪器—全站仪
全站仪是目前在大型工程施工现场采用的主要的高精度测量仪器。全站仪可以单机、远程、高精度快速放样或观测,并可结合现场情况灵活地地避开可能的各种干扰。
施工测量控制网是施工放样和施工中变形测试的基准,为了确保测量精度,一般需要在原有控制网的基础上进行网点加密,并对其进行严密平差及定期复测。高程控制网的两端必须进行水准校测,以保证两端高程的统一。高程控制网的布设应与平面控制网的布设同时进行,采用全站仪时放样用的主要平面控制点应纳入高程控制网,统一联测平差。高程控制网的基本网和加密网精度保持一致,其精度根据规范确定。复测精度与建网精度相同。
为保证施工放样或观测的精度和速度,对放样或观测的主要控制点应设强制对中固定观测墩座;对于其它控制点也应尽量设强制对中固定标志杆,以便于精确照准。
采用全站仪可直接由控制点进行三维放样,可达到很高的精度效果。
4.3监测制度
预应力施工监测应贯穿整个施工过程。各施工阶段的监测内容如下:
(1)每次张拉前,应首先检查测试仪器是否正常工作,并读取初读数。
(2)在每一批次张拉过程中,不得移动测试仪器,如百分表、全站仪、反光片等。一旦移动,则必须停止张拉,重新调整测试仪器,再次读取初读数后方可张拉,并将情况记录。
(3)张拉完一批次后,应及时读取数据,进行分析,并与理论值比较,确定结构状况正常后,方可继续张拉下一批次。如有问题,应及时会同有关人员进行解决。
(4)测试人员须固定,即要有专职人员进行测试工作。
4.4测试时机
设计所提供的每个施工节段的相应标高和其它变形值,一般是基于某种标准气温下的设计值,而大型结构往往跨季节、跨昼夜施工。温度变化,特别是日照温差的变化对于结构变形的影响是复杂的,将温差变化所引起的结构变形从实测变形值中分离出来相当困难。因此,应尽量选择温度变化小的时机进行测量,力求将温度、日照对施工控制的影响降低到最小限度。对一些大型结构温度影响的测试表明,在气候条件最不利的夏季,凌晨日出之前的气温较均匀,且最接近季节平均气温,是测量的较好时机。
目前,温度对大型结构控制的影响很难精确地描述。在大型结构的施工控制中,温度影响可以分为两种:一种是昼夜温差的影响,另一种是季节温差的影响。无论是昼夜温差还是季节温差对索拱标高控制均有较大影响。
昼夜温差的影响一般在索力和标高控制中多采用回避的做法,即对标高和索力起控制作用的施工工序,均要求在温度较均匀的凌晨日出前进行。但遇连续高温的天气情况,由于凌晨的温度仍难均匀,温度的影响难以完全避免,在此情况下,宜采用标高的修正公式来减少日照温差的影响。季节温差的影响,应设定一个标准温度,将施工过程中实际季节温差对结构的影响在施工控制计算中考虑。
5.结束语
吊装施工技术在大跨度钢结构连廊的施工中被广泛应用。在施工中,施工人员要熟练掌握吊装施工工艺,严格按照施工的规范要求进行施工,并做好施工的质量控制与管理工作,从而确保工程的施工质量。项目大跨度连廊单边斜拉施工技术属于超过一定危险性较大的分部分项工程内容,在施工前组织施工单位编制专项施工方案及专家论证通过后进行现场实施。在实施过程中,严格按照程序及方案进行现场监管,安全第一,质量并重,圆满完成了连廊的施工安装作业,整体实施效果良好。
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