大跨度管桁架現場拼裝技術要點分析

□文 /劉建國

大跨度管桁架現場拼裝技術要點分析

□文 /劉建國

大跨度管桁架現場拼裝滿足一定的安全技術條件下完成，包括現場運輸道路的線路布置及路況條件，拼裝場地的平整度、承載力應滿足設計要求，拼裝胎架及支撐體系的設計應滿足強度剛度及穩定性受到一定的外力沖擊下的變形值在可控范圍內，保證大跨度管桁架拼裝精度符合設計規范要求。

大跨度；管桁架；拼裝；胎架

1 工程概況

天津華僑城陸地館工程結構形式為弧形管桁架，兩端呈半橢圓球形式。場館兩端結構采用平面弧形桁架，各有11榀，對稱設置，單榀桁架跨度約55 m，截面高3 m；中間部分為拱門型倒三角空間桁架，共計17榀，桁架跨度為 110 m，截面寬 3 m，高 3 m；主桁架采用管結構相貫連接，主桁架之間由管結構次桁架連接；桁架腹桿與上下弦節點也為相貫連接；單榀中間部分主桁架質量約130 t，平面桁架質量約21 t，中間段次桁架質量約1.3 t；主桁架上弦由3段弧形組成，大弧半徑為91.5 m，小弧半徑為21.5 m；下弦也由3段弧形組成，大弧半徑88.5 m，小弧半徑18.5 m，整榀桁架為對稱結構。

2 大跨度管桁架現場拼裝技術重點和難點分析

1）大跨度管桁架現場地面拼裝及空中安裝工藝，受施工場地條件限制較多，包括拼裝構件占地面積大小、場地的承載力及平整度、臨時道路路況條件的要求等。

2）現場平面管理協調工作復雜、難度大。由于大跨度管桁架大型構件從開始組織進場，到現場管桁架的拼裝和吊裝就位，整個施工過程的現場平面管理協調工作內容包括：

（1）構件進場的順序計劃控制；

（2）現場臨時道路的疏通管理；

（3）構件堆放、成品保護的管理；

（4）現場拼裝和機械吊裝作業與各專業之間交叉施工的組織協調；

（5）機械設備的調度計劃的協調管理工作。

現場協調管理工作的重點應保證整個工程的順暢進行，尤其要盡量縮短現場構件壓占場地的周期，為各專業之間交叉施工及后續工程的順利展開創造有利條件。

3）構件拼裝質量控制難度大，尤其是主體結構拼接口的焊接質量。由于管桁架現場焊接施工條件復雜，主體結構拼接口焊接質量標準高（主要焊縫等級一般為二級或一級），影響現場焊接質量的因素多，主要包括：

（1）氣候因素對焊接質量影響大；

（2）焊接操作空間受限制多；

（3）焊工技術水平及責任心不確定因素多；

（4）現場拼裝工藝方案實施過程受不確定因素影響多。

因此，必須嚴格按照焊接工藝作業指導書及拼裝工藝設計方案等相關規定的要求嚴格執行并嚴格落實質量保證措施。

4）臨時拼裝胎架支撐體系是工程的重中之重。臨時拼裝胎架支撐體系工程，對于整個工程安全、質量和工期控制都十分重要，因此必須對支撐體系的結構設計給予高度重視，對其安全可靠及經濟性進行綜合分析和評估，選擇科學合理的胎架支撐體系方案，使其保證胎架拼裝工程順利進行。

3 大跨度主桁架現場拼裝技術要點

1）拼裝場地的平面位置及場地的大小應符合施工總體部署要求，應滿足大跨度桁架拼裝工藝流程要求。

2）拼裝場地承載力應滿足鋼結構拼裝和吊裝施工作業的安全性和穩定性要求。

3）拼裝胎架和支架的強度、剛度及穩定性應進行力學分析計算確定，保證其安全可靠性及經濟合理性。

4）主桁架現場拼裝胎架設置。

（1）考慮桁架整體的外形尺寸要求及胎架的高度，曲率變化較大的桁架，其整體線形在不斷變化，胎架設置時應將桁架標高進行適當轉換，以降低胎架高度便于實際操作，另外胎架設置時應充分考慮胎架整體的剛度、穩定性及強度要求，同時考慮設置高空走道腳手架平臺。

（2）胎架支撐體系布置及支撐結構形式。應先根據主要支撐部位（拼裝接口兩側、兩個端頭）鋪設鋼路基箱并相互連接形成一剛性平臺 (地面必須先壓平、壓實)，平臺鋪設后，放x、y的投影線、放標高線、檢驗線及支點位置，形成田字形或井字形控制網并提交驗收；然后豎胎架直桿，根據支點處的標高設置胎架模板及斜撐。

（3）胎架的優化設計。胎架設置應與相應的桁架結構特點設計、分段重量及高度進行全方位優化選擇，另外胎架高度最低處應能滿足全位置焊接所需的高度，胎架搭設后不得有明顯的晃動，合格后方可使用。為防止剛性平臺沉降引起胎架變形，胎架旁應建立胎架沉降觀察點。如有變化應及時調整，待沉降穩定后方可進行焊接。

（4）胎架設置。應根據經向鋼管的弧形尺寸設置胎架，胎架設置前必須劃出經向和緯向桿件的投影中心線并做好標記，作為桿件拼裝定位的基準，胎架采用格構式支撐架。

5）主桁架拼裝工藝。

（1）桿件組裝。上了胎架鋼管桁架進行定位，必須定對胎架中心線和接口位置線，分段組裝定位后即可進行主鋼管的對接焊接，焊接采用CO2氣體保護焊進行對稱焊接，同樣對胎架底線經向鋼管進行定位焊接，形成初步的拼裝單元；試裝2個組裝單元間的緯向嵌補桿件和組裝單元上的局部牛腿桿件，組裝后進行牛腿的對稱焊接，焊接后進行整體測量校正。

（2）保證分段獲得正確的線型并控制其焊接變形，分段裝配時，要使分段外板與胎架曲面緊密貼合，可得到正確而光順的分段線型，分段外板采用連接板定位焊接在胎架上，分段和胎架連成一個大的剛體，可減少分段焊接后對線型變形的影響。

（3）拼裝精度控制。大跨度管桁架分段進行拼裝的精度采用全站儀進行控制，控制關鍵點是在主桁架上和胎架上接口位置和桁架的端部設置監控點，拼接完成進行臨時固定后進行監控測量，完成后進行焊接，焊接過程進行跟蹤測量監控，出現變形進行矯正處理完成后繼續進行施焊，全部完成做最后測量驗收。

（4）拼裝接口位置的設置、連接形式、接口縫隙。主桁架拼裝接口位置的設置應按照整體桁架受力彎矩圖，選擇較小的彎矩值位置，一般在距桁架端部1/3L（L為桁架長度）跨度范圍內。接口的連接形式一般采用在接口兩側設置定位耳板（耳板之間弧度為60°）；接口的縫隙應控制在＜5 mm。

（5）改善焊接條件，提高焊接質量。胎架在選取基準面時，能改變分段的空間位置，使分段的焊接坡度盡可能變得平緩，減少仰焊、增多平焊，擴大自動焊和半自動焊的應用范圍。

4 結語

通過對大跨度管桁架的現場拼裝工藝方法分析，其技術核心是：

1）大跨度管桁架分幾段應主要從安全技術和工作效率上進行分析；

2）拼裝胎架設計形式應從安全技術及經濟的科學合理性進行分析研究；

3）保證大跨度管桁架拼裝的精度控制方法應從胎架的剛度及穩定性方面及測量控制方法進行分析研究。

TU323.4

C

1008-3197（2012）06-18-02

2012-05-07

劉建國/男，1957年出生，高級工程師，中冶天工集團渤海分公司技術中心，從事工程建設項目技術管理工作。