地下室頂板上大跨度異形鋼連橋吊裝技術

陸 良（上海建工七建集團有限公司,上海 200050)

1 工程概況

本工程為華能上海大廈工程鋼連橋分項工程，是連接 1號樓和 2號樓之間的鋼連橋，跨度為 39.350 m，從 6 層到11 層，共 6 層鋼連橋，每層鋼連橋都是獨立的，并逐層外凸。單個鋼連橋長 40.800 m，最寬度 9.246 m，最窄 3.346 m，高 1.500 m，連橋平面呈弧形，截面呈多腔箱型梁結構，箱梁中間段高度為 1.500 m，兩端逐漸降為 0.600 m，分別落在兩側 6 個球鋼支座上，每榀連橋重約 180 t。安裝高度從第 6 層的 23.900m到第 11 層的 47.400 m。整個連橋施工區域均有地下空間結構，從地下 1 層至地下 4 層，平時該區域為消防通道及消防登高區。現場平面布置見圖 1。

圖1 鋼鏈橋現場施工區域劃分圖（mm）

2 結構荷載分析和臨時鋼平臺措施

2.1 施工通道區 8-9、B-C 軸

載荷分析：最大構件 60 t（履帶吊主機也為 60 t）6 軸上運輸平板車的自重約為 20 t，合計荷載重量 80 t。6 軸上平板運輸車按 17.5 m×2.9m計算，均載為 1.8 t/m2(設計荷載2 t/m2)。并在運輸車輛通行區域內采用鋪設 2.00 m×6.00 m×0.03m的鋼板對混凝土結構進行保護。

2.2 胎架安裝區，胎架 1：9-10、C-E 軸，胎架 2：11-12、C-E 軸

載荷分析：根據施工部署，最下面第 6 層連橋先裝，空中對接時， 3 段橋體將安放在兩端牛腿及安裝胎架之上（胎架做法見圖 2），每組胎架的荷載為 60 t，每個胎架的荷載為30 t，第 6 層連橋安裝完成后，需要對該座連橋進行卸載，讓該座連橋的荷載承受在連橋兩端的支座上，胎架上部的支撐橫梁拆下，將兩邊的安裝胎架接高，安裝支撐橫梁，繼續安裝第 7 層鋼連橋，以此類推，完成全部連橋的安裝。胎架的結構形式為 2.0 m×2.0 m的井字架，4 根受力立柱為Φ300mm的鋼管，每個胎架的自重為 18 t，每組胎架的荷載為 96 t。如果每根立管的支撐面積按 1 m2計，則該區域的載荷為 12 t/ m2，遠大于頂板的設計荷載。相應采取在胎架下部增設鋼平臺措施，與履帶吊平臺共用，平臺支撐在 A軸、B 軸、C 軸、E 軸與 9、10、11、12 線相交的 16 根柱頂上，并與柱頂進行外鉸接，胎架也采用鉸接的方式與平臺進行連接。所產生荷載經設計驗算能滿足結構承載力要求。

圖2 現場胎架設置示意圖（mm）

2.3 履帶吊工作區 9-12、A-C軸

荷載分析：根據施工部署，本工程所選吊機為 280 t 履帶吊，吊機自重為 250 t，最大吊重為 60 t，每條履帶與場面的接觸面積為 1.2 m×9.5 m=11.4 m2，則履帶對地的平均荷載為(250 t+60 t×1.15)/2/11.4 m2=13.99 t/m2，大于設計載荷，履帶吊不能直接行駛在頂板上。相應采用與胎架共用的鋼平臺措施，平臺支撐在該區域 A 軸、B 軸、C 軸、E 軸與 9、10、11、12 線相交的 16 個混凝土柱頂上，平臺與柱頂采用鉸接方式連接。所產生荷載經設計驗算能滿足結構承載力要求。

2.4 現場拼裝區 6-8、B-C 軸及 12-14、B-C 軸

荷載分析：構件重 60 t，構件與地接觸面積為 16.5 m×3 m=49.5 m2，平均荷載為 1.2 t/ m2。該區域的頂板設計荷載能滿足要求，無須加固。但由于現場拼裝的需要，在該區域滿鋪 2.00 m×6.00 m×0.03m厚鋼板對混凝土結構進行保護。

3 吊機選型、吊索具選擇

3.1 分段構件起吊重量分析

鋼構件起吊時，需要加裝吊耳、鋼索、吊鉤等其他起吊用具，并考慮到現場風速等其他因素，因此起吊重量=分段重量×安全系數，鋼連橋安裝系數考慮為 1.15。故此鋼連橋分段起吊重量見表 1 所述。

表1 鋼連橋分段起吊重量

吊機的工況要求(最高一層連橋為最不利工況，選第 11層連橋進行分析）：①根據現場實際情況，在鋼構件起吊中需要對起吊位置作細微調整。②最大起吊重量為 69 t，最大起吊高度為 48 m。③起吊構件最長 16 m，最寬約 9 m，吊點中心距橋段邊的距離最大為 4.5 m。④吊鉤距橋面的距離應＞5 m。⑤作業半徑在 12～20m之間。⑥若采用履帶吊，吊臂長度不能超過 65 m。

3.2 吊索、吊環的選擇

3 段鋼連橋重量基本一致，但中間段最長，所以取中間段來核算鋼索強度。

根據鋼結構設計詳細尺寸，準備選用 2 根長度 5m及2 根 5.15 m、直徑Φ47.5 mm、規格為 6 mm×37 絲的鋼絲繩進行吊裝，鋼絲繩的公稱抗拉強度為 1 850 MPa，鋼絲繩的安全系數K=6～7，取 6，連橋 4 吊點的縱向距離a=5.8 m，橫向距離b=2.7 m，吊鉤至橋面距離h=4 m，鋼絲繩的破斷拉力換算系數α=0.82， 經計算一根鋼絲繩的拉力為188.3 kN。

直徑Φ47.5 mm、規格為 6×37 絲的鋼絲繩破斷拉力總和為 1 560 kN，每股鋼絲繩允許承受的拉力為 1 560 kN×0.82/6=213.2 kN＞188.3 kN，相應采用 20 t 的吊環即可滿足承載力要求。

3.3 吊機選型

根據上述工況要求，擬選用 280 t 履帶吊進行吊裝，采用主臂加變幅塔臂方式，主臂長 36 m，塔臂長 27 m，選用80 t 的吊鉤，能滿足起吊作業半徑、起吊高度、吊鉤高度、臂長等要求。

4 安全措施

要認識到安全教育的重要性，做到每天班前教育，班前檢查，嚴格執行安全生產三級教育。認真開展安全講評日活動，把安全生產、文明施工擺在議事日程上，使每個職工牢固樹立“安全第一”的認識，切實做到杜絕事故的隱患。

（1）指揮及操作人員必須持證上崗，吊裝前應認真檢查吊具、爬梯和操作平臺是否安全可靠，符合規范要求，須做到萬無一失，發現不良情況未經整改不得擅自起吊。

（2）高空作業人員必須佩戴安全帶和工具袋，強調工具必須放在工具袋中，不得放在鋼梁或易掉落的地方，所有手工工具（如鐵錘、扳手）應穿上繩子套在安全帶或手腕上，防止掉落傷及他人。

（3）吊裝實行交接班安全記錄制度。吊裝時應架設風速儀，風力超過 6 級或雷雨時應禁止吊裝。夜間吊裝必須保證足夠的照明，構件不得懸空過夜。

（4）構件分段吊裝就位后，在橋面兩側應及時設置安全防護欄桿，以確保操作面上工作人員的安全。

（5）構件全部就位后，高空焊接作業必須采取防火花飛濺措施，并由專人監護。對易燃易爆的氣瓶由專人進行管理，并每天做好使用記錄。氣瓶必須按要求在指定地點放置，蓋好防火石棉布，并配置干粉滅火機。

5 分段吊裝

連橋安裝施工順序：安裝球鋼支座―第 1、第 3 橋段現場拼裝――調整、焊接――第 1 橋段吊裝就位――加設臨時固定設施――第 2 橋段吊裝就位并與第 1 橋段進行臨時固定――第 3 橋段吊裝就位――局部調整――整體焊接――焊縫檢測――連橋卸載―胎架操作平臺拆出――支撐胎架接高至上一―層――胎架操作平臺復裝。

吊機在措施平臺上，均可以滿足 3 個橋段的吊裝工作。同時吊機中心軌跡線距 A 軸有約 9m的距離，在保證 14 m作業半徑的情況下，吊機前后移動的距離有 8 m，左右移動的距離有 17m的工作范圍，完全可以滿足 6 座連橋的吊裝。

6 分段焊接連成整體

（1）焊接部位順序：先焊豎向筋板或腹板焊縫，再焊底板焊縫，后焊面板焊縫。

（2）采用分段退焊或間跳分段施焊，而且在距離板邊緣200mm的長度預留不焊，對于多層焊，第 1 層與第 2 層方向相反，且多個焊接接頭相互錯開 10～15mm。

（3）焊縫檢測：隱蔽焊縫在隱蔽之前必須進行第三方檢測，檢測合格后現場進行面板焊接，面板焊接完成后，再進行面板的焊縫檢測，檢測合格后，才能進行連橋卸載。

（4）焊接完成至檢測及卸載間隔時間的設定：焊接完成至檢測間隔時間≥6 h，焊接完成時間至卸載時間≥12 h。

（5）焊接應力消除措施：采用時效加局部振動方法進行消除，時效≥12 h，振動時采用隨焊隨振。橋體內部焊縫采用時效加錘擊振動消除應力，橋面采用小激振動機進行振動，每焊一層進行一次振動，在焊接完成 12 h 后方可進行連橋卸載。

7 結 語

6 座鋼連橋卸載后，平面尺寸、沉降變形、結構整體性均滿足設計和規范要求。事實證明了在場地條件受限的情況下，在確保施工安全的前提下，大跨度異形鋼結構現場分段吊裝高空拼接的可行性，也為今后類似工程積累了施工經驗。